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专利号: 2021100174817
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电流可修调的自适应自偏置电荷泵,其特征在于,包括:可修调自适应偏置电路(1)及电荷泵核心电路(2),其中所述可修调自适应偏置电路(1)的信号输出端接所述电荷泵核心电路(2)的信号输入端,所述电荷泵核心电路(2)的信号输出端接所述可修调自适应偏置电路(1)的信号输入端,所述可修调自适应偏置电路(1)通过PMOS管M12的栅极与NMOS管M14的栅极为所述电荷泵核心电路(2)提供偏置信号,所述电荷泵核心电路(2)通过输出端VC为后级电路的滤波电容提供充/放电电流。

2.根据权利要求1所述的一种电流可修调的自适应自偏置电荷泵,其特征在于,所述可修调自适应偏置电路(1)包括:PMOS管M1、PMOS管M2、NMOS管M3、NMOS管M4、NMOS管M5、NMOS管M6、NMOS管M7、NMOS管M8、NMOS管M9、NMOS管M10、PMOS管M11、PMOS管M12、PMOS管M13以及NMOS管M14,其中PMOS管M1的源极分别与PMOS管M2的源极、PMOS管M11的源极、PMOS管M12的源极、PMOS管M13的源极以及外部电源VDD相连,PMOS管M1的栅极分别与PMOS管M2的栅极、PMOS管M1的漏极以及NMOS管M3的漏极相连,NMOS管M3的源极分别与NMOS管M4的源极、NMOS管M5的源极、NMOS管M6的源极、NMOS管M7的源极、NMOS管M14的源极以及外部地GND相连,PMOS管M2的漏极分别与NMOS管M4的漏极、NMOS管M4的栅极、NMOS管M5的栅极、NMOS管M6的栅极以及NMOS管M7的栅极相连,PMOS管M11的栅极与信号输入端EN相连,PMOS管M12的栅极分别与PMOS管M13的栅极、PMOS管M24的栅极、PMOS管M12的漏极、PMOS管M11的漏极、NMOS管M8的漏极、NMOS管M9的漏极以及NMOS管M10的漏极相连,NMOS管M8的栅极与信号输入端SL1相连,NMOS管M9的栅极与信号输入端SL2相连,NMOS管M10的栅极与信号输入端SL3相连,NMOS管M8的源极与NMOS管M5的漏极相连,NMOS管M9的源极与NMOS管M6的漏极相连,NMOS管M10的源极与NMOS管M7的漏极相连,PMOS管M13的漏极分别与NMOS管M14的栅极、NMOS管M14的漏极、NMOS管M15的栅极、误差放大器op1的偏置端Vb1以及误差放大器op2的偏置端Vb2相连。

3.根据权利要求2所述的一种电流可修调的自适应自偏置电荷泵,其特征在于,所述可修调自适应偏置电路(1)中NMOS管M3的栅极与电荷泵输出端VC相连,使得NMOS管M3的漏极电流I3动态跟踪电荷泵的充/放电流,即NMOS管M3的漏极电流I3动态跟踪电荷泵输出端VC的电压VC,且NMOS管M3的漏极电流I3有 其中,μn为电子迁移率,Cox为单位面积的栅氧化层电容,(W/L)3为NMOS管M3的沟道宽长比,VTHn为NMOS管的阈值电压。

4.根据权利要求3所述的一种电流可修调的自适应自偏置电荷泵,其特征在于,所述可修调自适应偏置电路(1)中PMOS管M2的沟道宽长比是PMOS管M1的N倍,NMOS管M4、NMOS管M5、NMOS管M6与NMOS管M7具有相同的沟道宽长比,信号输入端SL1、信号输入端SL2及信号输入端SL3的输入信号均为数字信号,且信号输入端SL1、信号输入端SL2及信号输入端SL3分别控制NMOS管M8栅极、NMOS管M9栅极及NMOS管M10栅极的电压,实现电荷泵充/放电流可修调,PMOS管M13与PMOS管M12完全相同,PMOS管M11的栅极受信号输入端EN的数字信号控制,当信号输入端EN的数字信号控制为低电平“0”时,PMOS管M13的漏极电流I13以及NMOS管M14的漏极电流I14为I13=I14=0,当信号输入端EN的数字信号控制为高电平“1”时,PMOS管M13的漏极电流I13以及NMOS管M14的漏极电流I14为I13=I14=(sl1+sl2+sl3)×N×I3,其中,sl1为信号输入端SL1的数字信号电平,sl2为信号输入端SL2的数字信号电平,sl3为信号输入端SL3的数字信号电平,I3为NMOS管M3的漏极电流。

5.根据权利要求1‑4之一所述的一种电流可修调的自适应自偏置电荷泵,其特征在于,所述电荷泵核心电路(2)包括:NMOS管M15、NMOS管M16、PMOS管M17、PMOS管M18、NMOS管M19、PMOS管M20、NMOS管M21、NMOS管M22、PMOS管M23、PMOS管M24、误差放大器op1以及误差放大器op2,其中PMOS管M24的源极与外部电源VDD相连,PMOS管M24的漏极分别与PMOS管M20的源极、NMOS管M21的漏极、NMOS管M22的漏极以及PMOS管M23的源极相连,PMOS管M20的栅极与信号输入端UP相连,NMOS管M21的栅极分别与NMOS管M22的栅极以及信号输入端UPN相连,PMOS管M20的漏极分别与NMOS管M21的源极、误差放大器op1的同向输入端、误差放大器op2的同向输入端、NMOS管M16的漏极以及PMOS管M17的源极相连,NMOS管M16的栅极与信号输入端DN相连,PMOS管M17的栅极分别与PMOS管M18的栅极以及信号输入端DNN相连,NMOS管M16的源极分别与PMOS管M17的漏极、PMOS管M18的漏极、NMOS管M19的源极以及NMOS管M15的漏极相连,NMOS管M15的源极与外部地GND相连,PMOS管M23的栅极与信号输入端UP相连,NMOS管M22的源极分别与PMOS管M23的漏极、NMOS管M18的源极、PMOS管M19的漏极、NMOS管M3的栅极、误差放大器op1的反向输入端、误差放大器op1的输出端、误差放大器op2的反向输入端、误差放大器op2的输出端以及电荷泵输出端VC相连,NMOS管M19的栅极与信号输入端DN相连。

6.根据权利要求5所述的一种电流可修调的自适应自偏置电荷泵,其特征在于,所述电荷泵核心电路(2)中,误差放大器op1与误差放大器op2均采用单位增益连接,且与NMOS管M16、PMOS管M17、PMOS管M18、NMOS管M19、PMOS管M20、NMOS管M21、NMOS管M22以及PMOS管M23在内的开关MOS管一起实现“自举”技术消除电荷泵的电荷共享效应,同时误差放大器op1与误差放大器op2采用并联连接技术提高电流驱动能力,PMOS管M24与PMOS管M12具有相同的沟道宽长比,NMOS管M15与NMOS管M14具有相同的沟道宽长比。

7.根据权利要求6所述的一种电流可修调的自适应自偏置电荷泵,其特征在于,当信号输入端EN的数字信号控制为低电平“0”时,流过PMOS管M24的充电电流IUP与流过NMOS管M15的放电电流IDN为IUP=IDN=0,当信号输入端EN的数字信号控制为高电平“1”时,流过PMOS管M24的充电电流IUP与流过NMOS管M15的放电电流IDN为其中,sl1为信号输入

端SL1的数字信号电平,sl2为信号输入端SL2的数字信号电平,sl3为信号输入端SL3的数字信号电平,N为PMOS管M2沟道宽长比与PMOS管M1沟道宽长比之比值,μn为电子迁移率,Cox为单位面积的栅氧化层电容,(W/L)3为NMOS管M3的沟道宽长比,VC为电荷泵输出端VC的电压,VTHn为NMOS管的阈值电压,电荷泵的输出端VC电压VC直接反馈到所述可修调自适应偏置电路(1)中NMOS管M3的栅极实现了电荷泵的充电电流IUP以及放电电流IDN动态跟踪电荷泵输出端VC的电压,并通过所述可修调自适应偏置电路(1)中信号输入端SL1、信号输入端SL2以及信号输入端SL3在内的输入端的信号实现充电电流IUP以及放电电流IDN的修调特性。

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