一種開關電容電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種開關電容電路，包括：充電電容模塊、放電電容模塊、升壓倍數控制模塊、充電控制模塊和放電控制模塊；由于在充電階段，升壓倍數控制模塊可以控制充電電容模塊具有不同的電容值，因此，在升壓倍數控制模塊的控制下，充電控制模塊將信號輸入端的第一輸入信號充入充電電容模塊，使充電電容模塊具有不同的電荷量，進而，當放電控制模塊控制充電電容模塊對放電電容模塊進行充電時，使放電電容模塊具有不同電壓，實現開關電容電路具有不同升壓幅度的功能。而在現有的開關電容電路中，采用一個充電電容模塊和一個放電電容模塊只能實現一種升壓幅度。因此，該開關電容電路與現有電路相比，可以減少芯片的面積，降低開關電容電路的功耗。
【專利說明】—種開關電容電路
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及集成電路【技術領域】，尤指一種開關電容電路。
【背景技術】
[0002]目前，隨著集成電路技術的不斷發(fā)展使得芯片的工作電壓越來越低。通常，集成電路的驅動電壓要高于芯片的工作電壓，為了使芯片的工作電壓可以滿足集成電路的驅動電壓，需要采用升壓電路來實現，而在集成電路中作為升壓電路的電荷泵電路通常采用開關電容電路(Switched Capacitor Circuits簡稱SC電路)來實現。開關電容電路是由受時鐘信號控制的開關器件與電容器組成的電路，它利用電容器電荷的存儲與轉移原理來實現電路的升壓功能。而應用于集成電路中的開關電容電路的功耗在集成電路的總的功耗中占有很大的比例。因此，隨著人們對電子產品低功耗化的要求，降低開關電容電路的功耗已成為本領域技術人員亟需解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明實施例提供的一種開關電容電路，用以實現一種低功耗的開關電容電路。
[0004]本發(fā)明實施例提供的一種開關電容電路，包括:充電電容模塊、放電電容模塊、升壓倍數控制模塊、充電控制模塊和放電控制模塊；其中，
[0005]在充電階段:所述充電控制模塊接收信號輸入端發(fā)送的第一輸入信號和參考信號端發(fā)送的第二輸入信號，分別對應輸出到所述充電電容模塊的第一端和第二端，對所述充電電容模塊進行充電；以及，
[0006]所述升壓倍數控制模塊當所述第一輸入信號小于設定的閾值電壓時，接收所述第一輸入信號和所述第二輸入信號，分別對應輸出到所述充電電容模塊的第三端和第四端，對所述充電電容模塊進行充電；當所述第一輸入信號大于或等于設定的閾值電壓時，所述升壓倍數控制模塊導通所述充電電容模塊的第三端和第四端；
[0007]在放電階段:所述放電控制模塊接收所述第一輸入信號，并將所述第一輸入信號輸出到所述充電電容模塊的第二端和第四端；以及將所述充電電容模塊的第一端和第三端與所述放電電容模塊的第一端和信號輸出端導通，使所述充電電容模塊對所述放電電容模塊進行充電并通過所述信號輸出端輸出信號；其中所述放電電容模塊的第二端接收所述第二輸入信號。
[0008]本發(fā)明實施例所提供的開關電容電路，包括:充電電容模塊、放電電容模塊、升壓倍數控制模塊、充電控制模塊和放電控制模塊。由于在充電階段，升壓倍數控制模塊可以控制充電電容模塊具有不同的電容值，因此，在升壓倍數控制模塊的控制下，充電控制模塊將信號輸入端發(fā)送的第一輸入信號充入充電電容模塊，可以使充電電容模塊具有不同的電荷量，進而，由于充電電容模塊具有不同的電荷量，因此在放電階段，當放電控制模塊控制充電電容模塊對放電電容模塊進行充電時，可以使放電電容模塊具有不同電壓，并且從信號輸出端輸出的電壓也不同，從而實現開關電容電路具有不同升壓幅度的功能。而在現有的開關電容電路中，采用一個充電電容模塊和一個放電電容模塊只能實現一種升壓幅度，即實現不同的升壓幅度，需要多個開關電容電路。因此，本發(fā)明實施例所提供的開關電容電路與現有的開關電容電路相比，可以減少芯片的面積，降低開關電容電路的功耗。
[0009]較佳地，為了便于實施，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，所述充電電容模塊，具體包括:第一電容和第二電容；其中，
[0010]所述第一電容的第一端為所述充電電容模塊的第一端，所述第一電容的第二端為所述充電電容模塊的第四端；
[0011]所述第二電容的第一端為所述充電電容模塊的第二端，所述第二電容的第二端為所述充電電容模塊的第三端。
[0012]較佳地，為了便于實施，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，所述升壓倍數控制模塊，具體包括:第一開關器件，第二開關器件和第三開關器件；其中，
[0013]所述第一開關器件的輸入端分別與所述第二開關器件的輸入端和所述第一電容的第二端相連；所述第一開關器件的輸出端與所述參考信號端相連；
[0014]所述第三開關器件的輸入端與所述信號輸入端相連；所述第三開關器件的輸出端分別與所述第二開關器件的輸出端和所述第二電容的第二端相連；
[0015]在充電階段，當所述第一輸入信號小于設定的閾值電壓時，所述第二開關器件處于關閉狀態(tài)，所述第一開關器件和第三開關器件處于導通狀態(tài)，所述第一電容和所述第二電容處于并聯(lián)狀態(tài)；在充電階段，當所述第一輸入信號大于或等于設定的閾值電壓時，所述第二開關器件處于導通狀態(tài)，所述第一開關器件和第三開關器件處于關閉狀態(tài)，所述第一電容和所述第二電容處于串聯(lián)狀態(tài)；
[0016]在放電階段，所述第一開關器件、第二開關器件和第三開關器件處于關閉狀態(tài)。
[0017]較佳地，為了便于實施，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，所述充電控制模塊，具體包括:第四開關器件和第五開關器件；其中，
[0018]所述第四開關器件的輸入端分別與所述信號輸入端和所述第三開關器件的輸入端相連；所述第四開關器件的輸出端與所述第一電容的第一端相連；
[0019]所述第五開關器件的輸入端與所述第二電容的第一端相連；所述第五開關器件的輸出端與所述參考信號端相連；
[0020]在充電階段，所述第四開關器件和第五開關器件處于導通狀態(tài)；在放電階段，所述第四開關器件和第五開關器件處于關閉狀態(tài)。
[0021 ] 較佳地，為了減少MOS管中的襯底電流，進而降低開關電容電路的靜態(tài)功耗，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，所述第一開關器件和所述第五開關器件為N型MOS管；其中，
[0022]所述N型MOS管的源極和襯底分別與參考信號端相連，所述參考信號端接地。
[0023]較佳地，為了減少MOS管中的襯底電流，進而降低開關電容電路的靜態(tài)功耗，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，所述第二開關器件、所述第三開關器件和所述第四開關器件為復合結構的N型MOS管；其中，
[0024]所述復合結構的N型MOS管，具體包括:第一體電位選擇管、第二體電位選擇管和N型MOS管；其中，所述N型MOS管的源極與第一體電位選擇管的源極相連，所述N型MOS管的漏極與第二體電位選擇管的源極相連，所述N型MOS管的襯底分別與第一體電位選擇管和第二體電位選擇管的的漏極相連；所述第一體電位選擇管的襯底與所述第二體電位選擇管的襯底相連。
[0025]較佳地，為了便于實施，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，所述放電控制模塊，具體包括:第六開關器件、第七開關器件、第八開關器件和第九開關器件；其中，
[0026]所述第六開關器件的輸入端分別與所述信號輸入端和所述第七開關器件的輸入端相連；所述第六開關器件的輸出端與所述第一電容的第二端相連；
[0027]所述第七開關器件的輸出端與所述第二電容的第一端相連；
[0028]所述第八開關器件的輸入端與所述第一電容的第一端相連；所述第八開關器件的輸出端分別與所述第九開關器件的輸出端、所述放電電容模塊的第一端以及所述信號輸出端相連；
[0029]所述第九開關器件的輸入端與所述第二電容的第二端相連；
[0030]在充電階段，所述第六開關器件、第七開關器件、第八開關器件和第九開關器件處于關閉狀態(tài)；在放電階段，第六開關器件、第七開關器件、第八開關器件和第九開關器件處于導通狀態(tài)。
[0031]較佳地，為了便于實施，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，所述第六開關器件、所述第七開關器件、所述第八開關器件和所述第九開關器件為摻雜極性相同的金屬氧化物半導體MOS管。
[0032]較佳地，為了減少MOS管中的襯底電流，進而降低開關電容電路的靜態(tài)功耗，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，所述第六開關器件、所述第七開關器件為P型MOS管；其中，
[0033]所述P型MOS管的源電極和襯底分別與信號輸入端相連。
[0034]較佳地，為了減少MOS管中的襯底電流，進而降低開關電容電路的靜態(tài)功耗，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，所述第八開關器件和所述第九開關器件為復合結構的P型MOS管；其中，
[0035]所述復合結構的P型MOS管，具體包括:第一體電位選擇管、第二體電位選擇管和P型MOS管；其中所述P型MOS管的源極與第一體電位選擇管的源極相連，所述P型MOS管的漏極與第二體電位選擇管的源極相連，所述P型MOS管的襯底分別與第一體電位選擇管和第二體電位選擇管的的漏極相連；所述第一體電位選擇管的襯底與所述第二體電位選擇管的襯底相連。
[0036]較佳地，為了便于實施，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，所述放電電容模塊，具體包括:第三電容；其中，
[0037]所述第三電容的第一端為所述放電電容模塊的第二端，所述第三電容的第二端為所述放電電容模塊的第一端。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明實施例提供的開關電容電路的結構示意圖；
[0039]圖2為本發(fā)明實施例提供的開關電容電路的具體結構示意圖；
[0040]圖3a和圖3b分別為本發(fā)明實施例提供的開關電容電路的工作時序圖；
[0041]圖4a為本發(fā)明實施例提供的復合結構的N型MOS管的結構示意圖；[0042]圖4b為本發(fā)明實施例提供的復合結構的P型MOS管的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0043]下面結合附圖，對本發(fā)明實施例提供的開關電容電路的【具體實施方式】進行詳細地說明。
[0044]本發(fā)明實施例提供的一種開關電容電路，如圖1所示，包括:充電電容模塊1、放電電容模塊2、升壓倍數控制模塊3、充電控制模塊4和放電控制模塊5 ;其中，
[0045]在充電階段:充電控制模塊4接收信號輸入端Vin發(fā)送的第一輸入信號和參考信號端Vref發(fā)送的第二輸入信號,分別對應輸出到充電電容模塊I的第一端Π和第二端Y2,對充電電容模塊I進行充電；以及，
[0046]升壓倍數控制模塊3當第一輸入信號小于設定的閾值電壓時，接收第一輸入信號和第二輸入信號，分別對應輸出到充電電容模塊I的第三端Y3和第四端Y4，對充電電容模塊I進行充電；當第一輸入信號大于或等于設定的閾值電壓時，升壓倍數控制模塊3導通充電電容模塊I的第三端Y3和第四端Y4 ；
[0047]在放電階段:放電控制模塊5接收第一輸入信號，并將第一輸入信號輸出到充電電容模塊I的第二端Y2和第四端Y4 ;以及將充電電容模塊I的第一端Yl和第三端Y3與放電電容模塊2的第一端Xl和信號輸出端Vout導通,使充電電容模塊I對放電電容模塊2進行充電并通過信號輸出端Vout輸出信號；其中放電電容模塊2的第二端X2接收第二輸入信號。
[0048]本發(fā)明實施例所提供的開關電容電路，包括:充電電容模塊、放電電容模塊、升壓倍數控制模塊、充電控制模塊和放電控制模塊。由于在充電階段，升壓倍數控制模塊可以控制充電電容模塊具有不同的電容值，因此，在升壓倍數控制模塊的控制下，充電控制模塊將信號輸入端發(fā)送的第一輸入信號充入充電電容模塊，可以使充電電容模塊具有不同的電荷量，進而，由于充電電容模塊具有不同的電荷量，因此在放電階段，當放電控制模塊控制充電電容模塊對放電電容模塊進行充電時，可以使放電電容模塊具有不同電壓，并且從信號輸出端輸出的電壓也不同，從而實現開關電容電路具有不同升壓幅度的功能。而在現有的開關電容電路中，采用一個充電電容模塊和一個放電電容模塊只能實現一種升壓幅度，即實現不同的升壓幅度，需要多個開關電容電路。因此，本發(fā)明實施例所提供的開關電容電路與現有的開關電容電路相比，可以減少芯片的面積，降低開關電容電路的功耗。
[0049]具體地，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，當第一輸入信號小于設定的閾值電壓時，在充電階段:充電控制模塊4將接收的第一輸入信號輸出到充電電容模塊I的第一端Yl，對充電電容模塊I進行充電；充電控制模塊4將接收的第二輸入信號輸出到充電電容模塊I的第二端Y2，對充電電容模塊I進行充電；升壓倍數控制模塊3將接收的第一輸入信號輸出到充電電容模塊I的第三端Y3，對充電電容模塊I進行充電；升壓倍數控制模塊3將接收的第二輸入信號輸出到充電電容模塊I的第四端Y4，對充電電容模塊I進行充電。
[0050]較佳地，為了便于實施，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，如圖2所示，充電電容模塊1，可以具體包括:第一電容Cstl和第二電容Cst2 ;其中，
[0051]第一電容Cstl的第一端ml為充電電容模塊I的第一端Yl,第一電容Cstl的第二端m2為充電電容模塊I的第四端Y4 ；
[0052]第二電容Cst2的第一端nl為充電電容模塊I的第二端Y2，第二電容Cst2的第二端n2為充電電容模塊的第三端Y3。
[0053]進一步地，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，第一電容Cstl和第二電容Cst2的電容值可以相等，也可以不相等，在此不做限定。
[0054]具體地，在具體實施時，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，充電電容模塊，可以具體包括:第一電容和第二電容，通過升壓倍數控制模塊可以控制第一電容和第二電容的總電容值，充電控制模塊可以實現在升壓倍數控制模塊的控制下，將信號輸入端發(fā)送的第一輸入信號充入到第一電容和第二電容中。當然，充電電容模塊，還可以是能夠實現本發(fā)明方案的多個電容，在此不做限定。
[0055]較佳地，為了便于實施，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，如圖2所示，放電電容模塊2，具體可以包括:第三電容Cst3 ;其中，
[0056]第三電容Cst3的第一端ol為放電電容模塊2的第二端X2，第三電容Cst3的第二端o2為放電電容模塊2的第一端XI。
[0057]具體地，在具體實施時，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，放電電容模塊，可以具體包括:第三電容，從而放電控制模塊可以將充電電容模塊的電壓充電到第三電容上，并從信號輸出端輸出。當然，放電電容模塊，還可以是能夠實現本發(fā)明方案的多個電容，在此不做限定。
[0058]具體地，在具體實施時，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，參考信號端Vref —般接地，即參考信號端Vref發(fā)送的第二輸入信號的電壓為O伏。
[0059]較佳地，為了便于實施，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，如圖2所示，升壓倍數控制模塊3，具體可以包括:第一開關器件SI，第二開關器件S2和第三開關器件S3 ;其中，
[0060]第一開關器件SI的輸入端Sli分別與第二開關器件S2的輸入端S2i和第一電容Cstl的第二端m2相連；第一開關器件SI的輸出端SI。與參考信號端Vref相連；
[0061]第三開關器件S3的輸入端S3i與信號輸入端Vin相連；第三開關器件S3的輸出端S3。分別與第二開關器件S2的輸出端S2。和第二電容Cst2的第二端n2相連；
[0062]在充電階段，當第一輸入信號小于設定的閾值電壓時，第二開關器件S2處于關閉狀態(tài)，第一開關器件SI和第三開關器件S3處于導通狀態(tài),第一電容Cstl和第二電容Cst2處于并聯(lián)狀態(tài)；在充電階段，當第一輸入信號大于或等于設定的閾值電壓時，第二開關器件S2處于導通狀態(tài),第一開關器件SI和第三開關器件S3處于關閉狀態(tài),第一電容Cstl和第二電容Cst2處于串聯(lián)狀態(tài)；
[0063]在放電階段，第一開關器件S1、第二開關器件S2和第三開關器件S3處于關閉狀態(tài)。
[0064]具體地，在具體實施，對本發(fā)明實施例提供的上述開關電容電路中，當信號輸入端Vin發(fā)送的第一輸入信號小于設定的閾值電壓時,在充電階段,第二開關器件S2處于關閉狀態(tài)，第一開關器件SI和第三開關器件S3處于導通狀態(tài),第一電容Cstl和第二電容Cst2處于并聯(lián)狀態(tài)；在放電階段，第一開關器件S1、第二開關器件S2和第三開關器件S3處于關閉狀態(tài)。[0065]當信號輸入端Vin發(fā)送的第一輸入信號大于或等于設定的閾值電壓時，在充電階段，第二開關器件S2處于導通狀態(tài)，第一開關器件SI和第三開關器件S3處于關閉狀態(tài)，第一電容Cstl和第二電容Cst2處于串聯(lián)狀態(tài)；在放電階段，第一開關器件S1、第二開關器件S2和第三開關器件S3處于關閉狀態(tài)。
[0066]較佳地，為了便于實施，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，如圖2所示，充電控制模塊4，可以具體包括:第四開關器件S4和第五開關器件S5 ;其中，
[0067]第四開關器件S4的輸入端S4分別與信號輸入端Vin相連和第三開關器件S3的輸入端S3i相連；第四開關器件S4的輸出端S4。與第一電容Cstl的第一端ml相連；
[0068]第五開關器件S5的輸入端SSi與第二電容Cst2的第一端nl相連；第五開關器件S5的輸出端S5。與參考信號端Vref相連；
[0069]在充電階段，第四開關器件S4和第五開關器件S5處于導通狀態(tài)；在放電階段，第四開關器件S4和第五開關器件S5處于關閉狀態(tài)。
[0070]進一步地，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，信號輸入端Vin發(fā)送的第一輸入信號的電壓設為Vss，參考信號端Vref接地。當第一輸入信號小于設定的閾值電壓時，在充電階段，第二開關器件S2處于關閉狀態(tài),第一電容Cstl和第二電容Cst2處于并聯(lián)狀態(tài)，第一開關器件S1、第三開關器件S3、第四開關器件S4和第五開關器件S5處于導通狀態(tài)；此時，第一電容Cstl的第一端ml與信號輸入端Vin相連,第一電容Cstl第一端ml的電壓為Vss，第一電容Cstl的第二端m2接地，第一電容Cstl第二端m2的電壓為0，第二電容Cst2的第二端n2與信號輸入端Vin相連,第二電容Cst2第二端n2的電壓為Vss,第二電容Cst2的第一端nl接地,第二電容Cst2第一端nl的電壓為O,從而實現將信號輸入端Vin的第一輸入信號充電到第一電容Cstl和第二電容Cst2。
[0071]當第一輸入信號大于或等于設定的閾值電壓時，在充電階段，第一開關器件SI和第三開關器件S3處于關閉狀態(tài)，第一電容Cstl和第二電容Cst2處于串聯(lián)狀態(tài)，第二開關器件S2、第四開關器件S4和第五開關器件S5處于導通狀態(tài)；此時，第一電容Cstl的第一端ml與信號輸入端Vin相連,第一電容的Cstl第一端ml的電壓為Vss,第一電容Cstl的第二端m2與第二電容Cst2的第二端n2相連，第二電容Cst2的第一端nl接地，第二電容Cst2第一端nl的電壓為O,第一電容的Cstl第二端m2和第二電容Cst2第二端n2的電壓分別為0.5Vss,從而實現將信號輸入端Vin的第一輸入信號充電到第一電容Cstl和第二電容 Cst2。
[0072]綜上，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，當信號輸入端Vin發(fā)送的第一輸入信號不同時，第一電容Cstl和第二電容Cst2的連接關系不同,從而充入到第一電容Cstl和第二電容Cst2的電壓也不同。
[0073]較佳地，為了便于實施，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，如圖2所示，放電控制模塊5，具體可以包括:第六開關器件S6、第七開關器件S7、第八開關器件S8和第九開關器件S9;其中，
[0074]第六開關器件S6的輸入端S6i分別與信號輸入端Vin和第七開關器件S7的輸入端S7i相連；第六開關器件S6的輸出端S6。與第一電容Cstl的第二端m2相連；
[0075]第七開關器件S7的輸出端S7。與第二電容Cst2的第一端nl相連；
[0076]第八開關器件S8的輸入端SSi與第一電容Cstl的第一端ml相連；第八開關器件S8的輸出端S8。分別與第九開關器件S9的輸出端S9。、放電電容模塊2的第一端Xl以及信號輸出端Vout相連；
[0077]第九開關器件S9的輸入端與第二電容Cst2的第二端n2相連；
[0078]在充電階段，第六開關器件S6、第七開關器件S7、第八開關器件S8和第九開關器件S9處于關閉狀態(tài)；在放電階段，第六開關器件S6、第七開關器件S7、第八開關器件S8和第九開關器件S9處于導通狀態(tài)。
[0079]具體地，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，可以通過選擇器來實現不同輸入信號下對相關開關器件的控制。具體地，當信號輸入端Vin發(fā)送的第一輸入信號小于設定的閾值電壓時，選擇器使第二開關器件S2在充電階段和放電階段都處于關閉狀態(tài)；在充電階段，選擇器使第一時鐘控制信號控制第一開關器件S1、第三開關器件S3、第四開關器件S4和第五開關器件S5處于導通狀態(tài)，選擇器使第二時鐘控制信號控制第六開關器件S6、第七開關器件S7、第八開關器件S8和第九開關器件S9處于關閉狀態(tài)；在放電階段，選擇器使第一時鐘控制信號控制第一開關器件S1、第三開關器件S3、第四開關器件S4和第五開關器件S5處于關閉狀態(tài),選擇器使第二時鐘控制信號控制第六開關器件S6、第七開關器件S7、第八開關器件S8和第九開關器件S9處于導通狀態(tài)。
[0080]當信號輸入端Vin發(fā)送的第一輸入信號大于或等于設定的閾值電壓時，選擇器使第一開關器件S1、第三開關器件S3在充電階段和放電階段都處于關閉狀態(tài)；在充電階段，選擇器使第一時鐘控制信號控制第二開關器件S2、第四開關器件S4和第五開關器件S5處于導通狀態(tài)，選擇器使第二時鐘控制信號控制第六開關器件S6、第七開關器件S7、第八開關器件S8和第九開關器件S9處于關閉狀態(tài)；在放電階段，選擇器使第一時鐘控制信號控制第二開關器件S2、第四開關器件S4和第五開關器件S5處于關閉狀態(tài)，選擇器使第二時鐘控制信號控制第六開關器件S6、第七開關器件S7、第八開關器件S8和第九開關器件S9處于導通狀態(tài)。
[0081]進一步，在具體實施時，在本發(fā)明實施例提供的上述開關電容電路中，第一時鐘控制信號和第二時鐘控制信號為兩相不交疊的時鐘信號，當然，第一時鐘控制信號和第二時鐘控制信號也可以為能夠實現本發(fā)明方案的其它信號，在此不做限定。
[0082]下面通過具體實例對本發(fā)明實施例提供的上述開關電容電路的具體工作原理進行詳細的說明。在以下實例中，參考信號端Vref接地，第一電容Cstl和第二電容Cst2的電容值相等，信號輸入端Vin發(fā)送的第一輸入信號的電壓值為Vss。
[0083]在具體實施時，當第一輸入信號的電壓Vss小于設定的閾值電壓時:如圖3a所示，圖中，Vclki為第一時鐘控制信號CLKl的時序圖，Vclk2為第二時鐘控制信號CLK2的時序圖，Vin為信號輸入端Vin的電壓的時序圖，Vml為第一電容Cstl第一端ml的電壓的時序圖，Vm2為第一電容Cstl第二端m2的電壓的時序圖，Vnl為第二電容Cst2第一端nl的電壓的時序圖，Vn2為第二電容Cst2第二端n2的電壓的時序圖，Vol為第三電容Cst3第一端ol的電壓的時序圖，Vo2為第三電容Cstl第二端o2的電壓的時序圖，Vout為信號輸出端Vout的電壓的時序圖。
[0084]充電階段Tl:第二開關器件S2處于關閉狀態(tài)，時鐘信號CLKl控制第一開關器件S1、第三開關器件S3、第四開關器件S4、以及第五開關器件S5處于導通狀態(tài)，時鐘信號CLK2控制第六開關器件S6、第七開關器件S7、第八開關器件S8和第九開關器件S9處于關閉狀態(tài)。
[0085]此時，第一電容Cstl和第二電容Cst2處于并聯(lián)狀態(tài)；第一電容Cstl的第二端m2接地，第一電容Cstl第二端m2的電壓Vm2為O,第一電容Cstl的第一端ml與信號輸入端Vin相連,信號輸入端Vin發(fā)送的第一輸入信號的電壓Vss對第一電容Cstl進行充電,第一電容Cstl第一端ml的電壓Vml為Vss ;第二電容Cst2的第一端nl接地,第二電容Cst2第一端nl的電壓Vnl為O,第二電容Cst2的第二端n2與信號輸入端Vin相連,信號輸入端Vin發(fā)送的第一輸入信號的電壓Vss對第二電容Cst2進行充電,第二電容Cst2第二端n2的電壓Vn2為Vss。
[0086]放電階段T2:第二開關器件S2處于關閉狀態(tài)，時鐘信號CLKl控制第一開關器件S1、第三開關器件S3、第四開關器件S4、以及第五開關器件S5處于關閉狀態(tài)，時鐘信號CLK2控制第六開關器件S6、第七開關器件S7、第八開關器件S8和第九開關器件S9導通狀態(tài)。
[0087]此時，第一電容Cstl和第二電容Cst2處于并聯(lián)狀態(tài)；第一電容Cstl的第二端m2與信號輸入端Vin相連,第一電容Cstl第二端m2的電壓Vm2變?yōu)閂ss,第一電容Cstl的第一端ml分別與第三電容Cst3的第二端o2和輸出信號端Vout相連,根據電容電量守恒原理，第一電容Cstl第一端ml的電壓Vml變?yōu)?Vss,第二電容Cst2的第一端nl與信號輸入端Vin相連,第二電容Cst2第一端nl的電壓Vnl變?yōu)閂ss,第二電容Cst2的第二端n2分別與第三電容Cst3的第二端o2和輸出信號端Vout相連,根據電容電量守恒原理,第二電容Cst2第二端n2的電壓Vn2變?yōu)?Vss。
[0088]由于,第一電容Cstl和第二電容Cst2處于并聯(lián)狀態(tài)，第三電容Cst3的第一端ol接地，第三電容Cst3的第二端o2分別與第一電容Cstl第一端ml和第二電容Cst2第二端n2相連，第一電容Cstl第一端ml的電壓2Vss和第二電容Cst2第二端n2的電壓2Vss分別對第三電容Cst3進行充電并從信號輸出端Vout輸出，因此，第三電容Cst3的第二端o2的電壓Vo2為2Vss，信號輸出端Vout的電壓值也為2Vss。
[0089]由上可知，本發(fā)明實施例提供的上述開關電容電路在信號輸入端Vin端發(fā)送的第一輸入信號的電壓Vss小于設定的閾值電壓時，實現2倍升壓幅度的功能。
[0090]在具體實施時，當第一輸入信號的電壓Vss大于或等于設定的閾值電壓時:如圖3b所示，圖中，Vraa為第一時鐘控制信號CLKl的時序圖，Vm2為第二時鐘控制信號CLK2的時序圖，Vin為信號輸入端Vin的電壓的時序圖，Vml為第一電容Cstl第一端ml的電壓的時序圖，Vm2為第一電容Cstl第二端m2的電壓的時序圖，Vnl為第二電容Cst2第一端nl的電壓的時序圖，Vn2為第二電容Cst2第二端n2的電壓的時序圖，Vol為第三電容Cst3第一端ol的電壓的時序圖，Vo2為第三電容Cstl第二端o2的電壓的時序圖，Vout為信號輸出端Vout的電壓的時序圖。
[0091]充電階段Tl:第一開關器件SI和第三開關器件S3處于關閉狀態(tài)，時鐘信號CLKl控制第二開關器件S2、第四開關器件S4、以及第五開關器件S5處于導通狀態(tài)，時鐘信號CLK2控制第六開關器件S6、第七開關器件S7、第八開關器件S8和第九開關器件S9處于關閉狀態(tài)。
[0092]此時，第一電容Cstl和第二電容Cst2處于串聯(lián)狀態(tài)；第二電容Cst2的第一端nl接地，第二電容Cst2第一端nl的電壓Vnl為O,第一電容Cstl的第一端ml與信號輸入端Vin相連,第一電容Cstl的第二端m2與第二電容Cst2的第二端n2相連,信號輸入端Vin發(fā)送的第一輸入信號的電壓Vss對第一電容Cstl和第二電容Cst2進行充電,第一電容Cstl第一端ml的電壓Vml為Vss,第一電容Cstl第二端m2的電壓Vm2為0.5Vss,第二電容Cst2第二端n2的電壓Vn2為0.5Vss。
[0093]放電階段T2:第一開關器件SI和第三開關器件S3處于關閉狀態(tài)，時鐘信號CLKl控制第二開關器件S2、第四開關器件S4、以及第五開關器件S5處于關閉狀態(tài)，時鐘信號CLK2控制第六開關器件S6、第七開關器件S7、第八開關器件S8和第九開關器件S9處于導通狀態(tài)。
[0094]此時，第一電容Cstl和第二電容Cst2處于并聯(lián)狀態(tài)；第一電容Cstl的第二端m2與信號輸入端Vin相連,第一電容Cstl第二端m2的電壓Vm2變?yōu)閂ss,第一電容Cstl的第一端ml分別與第三電容Cst3的第二端o2和輸出信號端Vout相連,根據電容電量守恒原理，第一電容Cstl第一端ml的電壓Vml變?yōu)?.5Vss,第二電容Cst2的第一端nl與信號輸入端Vin相連,第二電容Cst2第一端nl的電壓Vnl變?yōu)閂ss,第二電容Cst2的第二端n2分別與第三電容Cst3的第二端o2和輸出信號端Vout相連，根據電容電量守恒原理，第二電容Cst2第二端n2的電壓Vn2變?yōu)?.5Vss。
[0095]由于,第一電容Cstl和第二電容Cst2處于并聯(lián)狀態(tài)，第三電容Cst3的第一端ol接地，第三電容Cst3的第二端o2分別與第一電容Cstl第一端ml和第二電容Cst2第二端n2相連,第一電容Cstl第一端ml的電壓1.5Vss和第二電容Cst2第二端n2的電壓1.5Vss分別對第三電容Cst3進行充電并從信號輸出端Vout輸出，因此，第三電容Cst3的第二端o2的電壓Vo2為1.5Vss，信號輸出端Vout的電壓值也為1.5Vss。
[0096]由上可知，本發(fā)明實施例提供的上述開關電容電路在信號輸入端Vin端發(fā)送的第一輸入信號的電壓Vss大于或等于設定的閾值電壓時，實現1.5倍升壓幅度的功能。
[0097]綜上，本發(fā)明實施例提供的上述開關電容電路，通過第一電容、第二電容和第三電容既可以實現2倍升壓幅度的功能，還可以實現1.5倍升壓幅度的功能，而在現有的開關電容電路中，只可以實現一種情況的升壓幅度，即在現有技術中，實現2倍升壓幅度和1.5倍升壓幅度的功能，需要設計單獨的兩套開關電容電路。因此，本發(fā)明實施例提供的上述開關電容電路，通過復用第一電容、第二電容和第三電容，可以實現兩種情況的升壓幅度的功能，與現有的開關電容電路相比，可以節(jié)省開關數目，從而減小芯片面積，并且降低了開關電容電路的靜態(tài)功耗。
[0098]較佳地，為了便于實施，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，第一開關器件、第二開關器件、第三開關器件、第四開關器件和第五開關器件可以為摻雜極性相同的金屬氧化物半導體MOS管。
[0099]較佳地，為了便于實施，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，第六開關器件、第七開關器件、第八開關器件和第九開關器件可以為摻雜極性相同的金屬氧化物半導體MOS管。
[0100]較佳地，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，根據各個開關器件的特點，第一開關器件和第五開關器件為N型MOS管；其中，
[0101]N型MOS管的源極和襯底分別與參考信號端相連，參考信號端接地。
[0102]由于在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，第一開關器件和第五開關器件的輸入端的電壓始終高于輸出端的電壓，這樣將第一開關器件和第五開關器件具體設置為N型MOS管，使N型MOS管的源極和襯底分別接開關器件的輸出端，即參考信號端，使N型MOS管的漏極接開關器件的輸入端。這樣，在N型MOS管中，源極電位始終低于漏極電位，襯底始終與電位較低的源極相連，從而保證了 N型MOS管中的寄生晶體管始終處于截止狀態(tài)，減少了 N型MOS管的襯底電流，進而，進一步地降低了整個開關電容電路的靜態(tài)功耗。
[0103]較佳地，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，根據各個開關器件的特點，第六開關器件、第七開關器件為P型MOS管；其中，
[0104]P型MOS管的源電極和襯底分別與信號輸入端相連。
[0105]由于在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，第六開關器件和第七開關器件的輸入端的電壓始終高于輸出端的電壓，這樣將第一開關器件和第五開關器件具體設置為P型MOS管，使P型MOS管的源極和襯底分別接開關器件的輸入端，即信號輸入端，使P型MOS管的漏極接開關器件的輸出端。這樣，在P型MOS管中，源極電位始終高于漏極電位，襯底始終與電位較高的源極相連，從而保證了 P型MOS管中的寄生晶體管始終處于截止狀態(tài)，減少了 P型MOS管的襯底電流，進而，進一步地降低了整個開關電容電路的靜態(tài)功耗。
[0106]較佳地，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，根據各個開關器件的特點，第二開關器件、第三開關器件和第四開關器件為復合結構的N型MOS管；其中，
[0107]復合結構的N型MOS管，如圖4a所示，具體包括:第一體電位選擇管Ml、第二體電位選擇管M2和N型MOS管MO ;其中，N型MOS管MO的源極SO與第一體電位選擇管Ml的源極SI相連，N型MOS管MO的漏極DO與第二體電位選擇管M2的源極S2相連，N型MOS管MO的襯底TO分別與第一體電位選擇管Ml和第二體電位選擇管M2的的漏極Dl、D2相連；第一體電位選擇管Ml的襯底Tl與第二體電位選擇管M2的襯底T2相連。
[0108]由于在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，第二開關器件、第三開關器件和第四開關器件的輸入端的電壓相對于輸出端的電壓上下浮動，這樣將第二開關器件、第三開關器件和第四開關器件具體設置為復合結構的N型MOS管，當復合結構的N型MOS管中的N型MOS管的源極電壓高于漏極電壓時，第二體電位選擇管打開，第一體電位選擇管關閉，N型MOS管的襯底與漏極相連，當復合結構的N型MOS管中的N型MOS管的源極電壓低于漏極電壓時，第一體電位選擇管打開，第二體電位選擇管關閉，N型MOS管的襯底與源極相連，從而保證在復合結構的N型MOS管中，N型MOS管的襯底始終與源漏極中電位較低的一端相連，保證N型MOS管的寄生晶體管始終處于截止狀態(tài)，減少了復合結構的N型MOS管中N型MOS管的襯底電流，進而，進一步地降低了整個開關電容電路的靜態(tài)功耗。
[0109]同理，在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，第八開關器件和第九開關器件為復合結構的P型MOS管；其中，
[0110]復合結構的P型MOS管，如圖4b所示，具體包括:第一體電位選擇管Ml、第二體電位選擇管M2和P型MOS管MO ;其中P型MOS管MO的源極SO與第一體電位選擇管Ml的源極SI相連，P型MOS管MO的漏極DO與第二體電位選擇管M2的源極S2相連，P型MOS管MO的襯底TO分別與第一體電位選擇管Ml和第二體電位選擇管M2的的漏極Dl、D2相連；第一體電位選擇管Ml的襯底Tl與第二體電位選擇管M2的襯底T2相連。
[0111]由于在本發(fā)明實施例所提供的上述開關電容電路中，第八開關器件和第九開關器件的輸入端的電壓相對于輸出端的電壓上下浮動，這樣將第八開關器件和第九開關器件具體設置為復合結構的P型MOS管，當復合結構的P型MOS管中的P型MOS管的源極電壓高于漏極電壓時，第一體電位選擇管打開，第二體電位選擇管關閉，P型MOS管的襯底與源極相連，當復合結構的P型MOS管中的P型MOS管的源極電壓低于漏極電壓時，第二體電位選擇管打開，第一體電位選擇管關閉，P型MOS管的襯底與漏極相連，從而保證在復合結構的P型MOS管中，P型MOS管的襯底始終與源漏極中電位較高的一端相連，保證P型MOS管的寄生晶體管始終處于截止狀態(tài)，減少了復合結構的P型MOS管中P型MOS管的襯底電流，進而，進一步地降低了整個開關電容電路的靜態(tài)功耗。
[0112]本發(fā)明實施例所提供的開關電容電路，由于在充電階段，升壓倍數控制模塊可以控制充電電容模塊具有不同的電容值，因此，在升壓倍數控制模塊的控制下，充電控制模塊將信號輸入端發(fā)送的第一輸入信號充入充電電容模塊，可以使充電電容模塊具有不同的電荷量，進而，由于充電電容模塊具有不同的電荷量，因此在放電階段，當放電控制模塊控制充電電容模塊對放電電容模塊進行充電時，可以使放電電容模塊具有不同電壓，并且從信號輸出端輸出的電壓也不同，從而實現開關電容電路具有不同升壓幅度的功能。而在現有的開關電容電路中，采用一個充電電容模塊和一個放電電容模塊只能實現一種升壓幅度，即實現不同的升壓幅度，需要多個開關電容電路。因此，本發(fā)明實施例所提供的開關電容電路與現有的開關電容電路相比，可以減少芯片的面積，降低開關電容電路的功耗。
[0113]顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種開關電容電路，其特征在于，包括:充電電容模塊、放電電容模塊、升壓倍數控制模塊、充電控制模塊和放電控制模塊；其中， 在充電階段:所述充電控制模塊接收信號輸入端發(fā)送的第一輸入信號和參考信號端發(fā)送的第二輸入信號，分別對應輸出到所述充電電容模塊的第一端和第二端，對所述充電電容模塊進行充電；以及， 所述升壓倍數控制模塊當所述第一輸入信號小于設定的閾值電壓時，接收所述第一輸入信號和所述第二輸入信號，分別對應輸出到所述充電電容模塊的第三端和第四端，對所述充電電容模塊進行充電；當所述第一輸入信號大于或等于設定的閾值電壓時，所述升壓倍數控制模塊導通所述充電電容模塊的第三端和第四端； 在放電階段:所述放電控制模塊接收所述第一輸入信號，并將所述第一輸入信號輸出到所述充電電容模塊的第二端和第四端；以及將所述充電電容模塊的第一端和第三端與所述放電電容模塊的第一端和信號輸出端導通，使所述充電電容模塊對所述放電電容模塊進行充電并通過所述信號輸出端輸出信號；其中所述放電電容模塊的第二端接收所述第二輸入信號。
2.如權利要求1所述的開關電容電路，其特征在于，所述充電電容模塊，具體包括:第一電容和第二電容；其中， 所述第一電容的第一端為所述充電電容模塊的第一端，所述第一電容的第二端為所述充電電容模塊的第四端； 所述第二電容的第一端為所述充電電容模塊的第二端，所述第二電容的第二端為所述充電電容模塊的第三端。
3.如權利要求2所述的開關電容電路，其特征在于，所述升壓倍數控制模塊，具體包括:第一開關器件，第二開關器件和第三開關器件；其中， 所述第一開關器件的輸入端分別與所述第二開關器件的輸入端和所述第一電容的第二端相連；所述第一開關器件的輸出端與所述參考信號端相連； 所述第三開關器件的輸入端與所述信號輸入端相連；所述第三開關器件的輸出端分別與所述第二開關器件的輸出端和所述第二電容的第二端相連； 在充電階段，當所述第一輸入信號小于設定的閾值電壓時，所述第二開關器件處于關閉狀態(tài)，所述第一開關器件和所述第三開關器件處于導通狀態(tài)，所述第一電容和所述第二電容處于并聯(lián)狀態(tài)；在充電階段，當所述第一輸入信號大于或等于設定的閾值電壓時，所述第二開關器件處于導通狀態(tài)，所述第一開關器件和所述第三開關器件處于關閉狀態(tài)，所述第一電容和所述第二電容處于串聯(lián)狀態(tài)； 在放電階段，所述第一開關器件、所述第二開關器件和所述第三開關器件處于關閉狀態(tài)。
4.如權利要求3所述的開關電容電路，其特征在于，所述充電控制模塊，具體包括:第四開關器件和第五開關器件；其中， 所述第四開關器件的輸入端分別與所述信號輸入端和所述第三開關器件的輸入端相連；所述第四開關器件的輸出端與所述第一電容的第一端相連； 所述第五開關器件的輸入端與所述第二電容的第一端相連；所述第五開關器件的輸出端與所述參考信號端相連；在充電階段，所述第四開關器件和所述第五開關器件處于導通狀態(tài)；在放電階段，所述第四開關器件和所述第五開關器件處于關閉狀態(tài)。
5.如權利要求4所述的開關電容電路，其特征在于，所述第一開關器件、所述第二開關器件、所述第三開關器件、所述第四開關器件和所述第五開關器件為摻雜極性相同的金屬氧化物半導體MOS管。
6.如權利要求5所述的開關電容電路，其特征在于，所述第一開關器件和所述第五開關器件為N型MOS管；其中， 所述N型MOS管的源極和襯底分別與參考信號端相連，所述參考信號端接地。
7.如權利要求6所述的開關電容電路，其特征在于，所述第二開關器件、所述第三開關器件和所述第四開關器件為復合結構的N型MOS管；其中， 所述復合結構的N型MOS管，具體包括:第一體電位選擇管、第二體電位選擇管和N型MOS管；其中，所述N型MOS管的源極與所述第一體電位選擇管的源極相連，所述N型MOS管的漏極與所述第二體電位選擇管的源極相連，所述N型MOS管的襯底分別與所述第一體電位選擇管和所述第二體電位選擇管的的漏極相連；所述第一體電位選擇管的襯底與所述第二體電位選擇管的襯底相連。
8.如權利要求2所述的開關電容電路，其特征在于，所述放電控制模塊，具體包括:第六開關器件、第七開關器件、第八開關器件和第九開關器件；其中， 所述第六開關器件的輸入端分別與所述信號輸入端和所述第七開關器件的輸入端相連；所述第六開關器件的輸出端與所述第一電容的第二端相連； 所述第七開關器件的輸出端與所述第二電容的第一端相連； 所述第八開關器件的輸入端`與所述第一電容的第一端相連；所述第八開關器件的輸出端分別與所述第九開關器件的輸出端、所述放電電容模塊的第一端以及所述信號輸出端相連； 所述第九開關器件的輸入端與所述第二電容的第二端相連； 在充電階段，所述第六開關器件、所述第七開關器件、所述第八開關器件和所述第九開關器件處于關閉狀態(tài)；在放電階段，所述第六開關器件、所述第七開關器件、所述第八開關器件和所述第九開關器件處于導通狀態(tài)。
9.如權利要求8所述的開關電容電路，其特征在于，所述第六開關器件、所述第七開關器件、所述第八開關器件和所述第九開關器件為摻雜極性相同的金屬氧化物半導體MOS管。
10.如權利要求9所述的開關電容電路，其特征在于，所述第六開關器件、所述第七開關器件為P型MOS管；其中， 所述P型MOS管的源電極和襯底分別與信號輸入端相連。
11.如權利要求10所述的開關電容電路，其特征在于，所述第八開關器件和所述第九開關器件為復合結構的P型MOS管；其中， 所述復合結構的P型MOS管，具體包括:第一體電位選擇管、第二體電位選擇管和P型MOS管；其中所述P型MOS管的源極與所述第一體電位選擇管的源極相連，所述P型MOS管的漏極與所述第二體電位選擇管的源極相連，所述P型MOS管的襯底分別與所述第一體電位選擇管和所述第二體電位選擇管的的漏極相連；所述第一體電位選擇管的襯底與所述第二體電位選擇管的襯底相連。
12.如權利要求1-11任一項所述的開關電容電路，其特征在于，所述放電電容模塊，具體包括:第三電容；其中， 所述第三電容的第一端為所述放電電容模塊的第二端，所述第三電容的第二端為所述放電電容模塊的第一端 。
【文檔編號】H03K17/687GK103684380SQ201310683847
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權日:2013年12月12日
【發(fā)明者】劉寶玉, 張亮, 許益禎, 孫志華 申請人:京東方科技集團股份有限公司, 北京京東方顯示技術有限公司