用于Flash存储器的电荷泵研究

摘要

由于 Flash存储器采用单一电源供电，电源电压远低于完成片上擦写所需要的高压，电荷泵成为 Flash存储器系统中重要的一部分。Flash存储器被广泛用于便携式电子产品，如智能手机、平板电脑等，电荷泵转换效率、输出电压稳定性、芯片面积等成为设计的重要指标。
　　提高电荷泵的性能的途径主要有两种，一是优化设计参数，二是优化电荷泵结构。论文先从动态和稳态两个方面，对基本电荷泵的工作原理作了理论上的分析，同时讨论了电路的低功耗设计方法，然后本文又对现有的交叉耦合电荷泵，、CTS电荷泵、四相时钟电荷泵结构特点，以及其基本工作原理做了分析。在此分析的基础上，论文结合交叉耦合电荷泵和四相时钟电荷泵特点，提出了改进的交叉型四相时钟电荷泵，增强了电荷泵的输出效率和电流驱动能力。
　　论文提出的改进型电荷泵，根据低功耗设计方法计算相关设计参数，采用交叉型结构对基本四相时钟电荷泵结构的辅助晶体管栅极进行动态偏置，同时采用新的四相时钟波形，消除了辅助栅极电容的充放电功耗，输出级采用交叉耦合结构，消除了升压过程中阈值电压的损失，进而增大了功率输出效率。最后在TSMC0.18μ m工艺下，针对应用于 Flash的电荷泵系统作了分析，并设计了相关子电路，包括带隙基准电路、分压电路等，给出了系统的仿真结果。改进电荷泵的最大,输出效率可达64％，在13.5V输出电压下的最大输出电流达510uA。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2本文的主要工作和论文结构

第二章 电荷泵电路原理

2.1基本工作原理

2.2电荷泵的稳态分析

2.3电荷泵的动态分析

2.4电荷泵低功耗设计方法

2.5本章小结

第三章 电荷泵结构分析与设计

3.1 CTS 电荷泵

3.2四相时钟电荷泵

3.3交叉耦合型电荷泵

3.4电荷泵结构比较

3.5本章小结

第四章 改进的电荷泵设计

4.1改进的电荷泵电路

4.2四相时钟电路

4.3本章小结

第五章 电荷泵系统及子电路设计

5.1带隙基准电路设计

5.2比较器设计

5.3分压电路设计

5.4系统仿真结果

5.5本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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