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片上电荷泵的研究

摘要： 片上电荷泵电路是一种DC-DC升压转换电路,广泛应用于各种需要由低电源电压产生小电流和高电压的电压源的电路系统中.随着便携式电子产品的飞速发展,低功耗,微面积,高效率的片上电荷泵成为设计的主流.该文首先分析了DICKSON电荷泵的实际工作状态,推导了MOS电荷泵的上升时间模型.作者根据MOS电荷泵实际工作情况,加入寄生电容影响因子和MOS管衬偏效应影响因子两个参数.经过MATLAB对解析式的模拟和HSPICE对电路模拟结果比较,改进后的模型更加符合实际MOS电荷泵工作情况,对设计工作有很好的指导作用.该文接着论述了交叉耦合电荷泵单元,该单元是近年来出现的新型电荷泵的结构,作者提出了6管MOS交叉耦合电荷泵链的结构,并比较了该结构与DICKSON电荷泵的输出特性.电路采用CSMC的0.6um的SPICE模型,通过HSPICE仿真器模拟,证明6管交叉耦合电荷泵链在低电源电压工作状态下,输出电压特性和上升时间特性均优于传统的DICKSON电荷泵.该文在6管交叉耦合电荷泵的基础上提出了一种8(7)管4倍电荷泵.该电荷泵经过面积优化.并且加入防Latch-up效应的PMOS管.通过HSPICE仿真器模拟,以7管交叉耦合电荷泵为例,输出电压是2级6管MOS交叉耦合电荷泵链输出电压的130.9﹪,而前者使用的器件数目仅为后者的58.3﹪.

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