一種應用于OTP存儲器的新型電荷泵的設計
加入技術交流群
當Vctrl為高電平時，OSC輸入振蕩器信號，在Vp上加編程高壓，則振蕩器開始工作。
一個時鐘周期內，隨著C1左極板的電壓升高到VDD，在a點所產生的耦合電壓Vφ為：
其中Cs為結點a處的寄生電容，此時結點b處的電壓：
Vth為NOMS的閾值電壓，隨著C1的左極板電壓下降到0，但由于M2管的作用，結點a的電壓被鉗位到：
下一個時鐘周期來臨，C1的左極板電壓再次升高到VDD，從而在結點a處再次產生一個耦合增壓Vφ，相應的結點b處相比結點a處有一個閾值電壓的損失。周而復始，隨著振蕩信號的不斷輸入，結點a、b處的電壓也不斷增高。
第n個周期后，結點a處的電壓：
由于體效應的存在，M1、M2管的閾值電壓的改變不能忽略，Vth1_i、Vth2_i分別表示M1、M2管在第i個周期時的閾值電壓。
當電荷泵達到穩態的時候，結點c的電壓達到Vp，整個電路內部的最高電壓為結點a的峰值電壓Vamax=Vp+V'th2+V'th1，V'th1、V'th2分別為電荷泵穩定時M1、M2的閾值電壓(此時體效應現象最為嚴重)。
雖然該電荷泵能夠提供大電流，但是卻對電源電壓的要求較高。本文引用地址：http://www.104case.com/article/177775.htm
圖3為采用TSMC0．18um工藝，該電荷泵的仿真結果，其中VP=7V，OSC的振蕩周期為50ns，結點c的電壓即為輸出電壓，當電源電壓為4V時，經過700ns，我們得到穩定的輸出電壓6．9V；但當電源電壓為3．3V時，電荷泵根本無法正常工作，輸出電壓只有1．25V，其原因可由式(5)可知，電荷泵要工作必須滿足：
這對電荷泵的電源電壓要求較高，當VDD=4V時，電荷泵能正常工作，但當VDD降到3．3V時，電荷泵內部的兩個閾值壓降之和大于由電容所產生的耦合增壓，導致電荷泵無法正常工作。
該電荷泵的最大優點在于其能夠提供穩定的大電流輸出，其輸出特性受負載的影響特別小，而且其電路簡單，版圖所占面積不大，非常適合只需一次性編程的OTP存儲器。但除了對電源電壓有一定的要求外，它還有兩個缺點：第一，電荷泵升壓太慢，要得到穩定的輸出電壓至少需要700ns；第二，電荷泵內部峰值電壓太大，由仿真結果可知Vamax為10．8V，這很容易造成電荷泵內部結點的擊穿，導致電荷泵無法工作。針對以上缺點，我們提出了一種新型的電荷泵電路。
評論