一種應(yīng)用于soi cmos射頻開關(guān)的控制電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種集成電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種應(yīng)用于SOI CMOS射頻開關(guān)的控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在無線通信收發(fā)機中，高性能的開關(guān)用于發(fā)射通路和接收通路信號選擇，其插入損耗，功率容量等性能直接制約著整個系統(tǒng)的輸出功率、噪聲系數(shù)等性能。在移動終端應(yīng)用中SOI CMOS工藝具有與GaAs工藝相媲美的性能，并且由于采用SOI CMOS工藝可以集成邏輯和控制器等電路，并且表現(xiàn)出更好的ESD性能，所以在高性能的射頻開關(guān)中廣泛采用SOICMOS工藝。而在高性能的SOI CMOS射頻開關(guān)控制中往往需要負電壓來給射頻開關(guān)管提供通斷控制，如何產(chǎn)生一個簡單可靠的負電壓是產(chǎn)品設(shè)計的一個關(guān)鍵問題。
[0003]實現(xiàn)負電壓的方案有很多種，常見的有:電荷泵、DC-DC、電源模塊等。因為電荷泵電源芯片體積小、效率高，目前在市場上得到廣泛的應(yīng)用。電荷泵電路利用時鐘脈沖來控制開關(guān)陣列以此來控制電容的充放電，將能量由輸入端高效傳輸給負載；它以電容作為能量存儲和傳輸?shù)妮d體，不需使用電感，因而電磁干擾小。電荷泵電路采用的MOSFET器件具有尺寸小，成本低，開關(guān)速度快，損耗最低等特點。
[0004]一種能產(chǎn)生負電壓的電荷泵電路如圖1所示，該電荷泵的主要特點是當(dāng)時鐘信號CLK處于高電勢且時鐘信號CLK’處于低電勢時，飛電容Cflyl上的電荷被傳輸?shù)剿鲐撾妷狠敵龆?UTCP，且當(dāng)所述的時鐘信號CLK處于低電勢且時鐘信號CLK’處于高電勢時，飛電容Cfly2上的電荷被傳輸?shù)剿鲐撾妷狠敵龆?UTCP。但是這種電路的主要缺點是輸出負電壓所需的時間較長，且正常工作時電路中的穩(wěn)態(tài)電流較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是:提供一種能快速啟動、正常工作狀態(tài)下功耗低且輸出負電壓波紋小的負電壓電荷泵電路。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種雙輸出電荷泵電路由四個PM0S/NM0S開關(guān)對、四個時鐘信號、四個反相器、六個電容和一個電阻組成。其中四個PMOS/NMOS開關(guān)對分別是第一 P型場效應(yīng)晶體管和第二 N型場效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)對、第三P型場效應(yīng)晶體管和第四N型場效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)對、第五P型場效應(yīng)晶體管和第六N型場效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)對、第七P型場效應(yīng)晶體管和第八N型場效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)對。所述的第一 P型場效應(yīng)晶體管、第三P型場效應(yīng)晶體管、第五P型場效應(yīng)晶體管和第七P型場效應(yīng)晶體管的源極分別與大地相連；
所述第二 N型場效應(yīng)晶體管和第八N型場效應(yīng)晶體管的源極分別經(jīng)第一電阻與電荷泵輸出端OUTCP相連；電荷泵輸出端OUTCP經(jīng)第三電容與大地相連；
所述第四N型場效應(yīng)晶體管和第六N型場效應(yīng)晶體管的源極分別經(jīng)第四電容與大地相連； 所述第一反相器的輸入端與第一時鐘信號相連，第一反相器的輸出端經(jīng)第一飛電容分別與第一 P型場效應(yīng)晶體管的漏極和第二 N型場效應(yīng)晶體管的漏極相連；
所述第二反相器的輸入端與第三時鐘信號相連，第二反相器的輸出端經(jīng)第一電容分別與第一 P型場效應(yīng)晶體管、第二 N型場效應(yīng)晶體管、第三P型場效應(yīng)晶體管和第四N型場效應(yīng)晶體管的柵極相連，同時第五P型場效應(yīng)晶體管和第六N型場效應(yīng)晶體管的漏極分別于第一 P型場效應(yīng)晶體管、第二 N型場效應(yīng)晶體管的柵極相連；
所述第三反相器的輸入端與第二時鐘信號相連，第三反相器的輸出端經(jīng)第二電容分別與第五P型場效應(yīng)晶體管、第六N型場效應(yīng)晶體管、第七P型場效應(yīng)晶體管和第八N型場效應(yīng)晶體管的柵極相連，同時第三P型場效應(yīng)晶體管和第四N型場效應(yīng)晶體管的漏極分別于第五P型場效應(yīng)晶體管、第六N型場效應(yīng)晶體管的柵極相連；
所述第四反相器的輸入端與第四時鐘信號相連，第四反相器的輸出端經(jīng)第二飛電容分別與第七P型場效應(yīng)晶體管的漏極和第八N型場效應(yīng)晶體管的漏極相連。
[0007]進一步，一種雙輸出電荷泵電路包括四個NMOS開關(guān)管、四個二極管、四個時鐘信號、四個反相器、六個電容和一個電阻。所述的第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管的陰極分別與大地相連；
所述第一 N型場效應(yīng)晶體管和第四N型場效應(yīng)晶體管的源極分別經(jīng)第一電阻與電荷泵輸出端OUTCP相連；電荷泵輸出端OUTCP經(jīng)第三電容與大地相連；
所述第二 N型場效應(yīng)晶體管和第三N型場效應(yīng)晶體管的源極分別經(jīng)第四電容與大地相連；
所述第一反相器的輸入端與第一時鐘信號相連，第一反相器的輸出端經(jīng)第一飛電容分別與第一二極管的陽極和第一 N型場效應(yīng)晶體管的漏極相連；
所述第二反相器的輸入端與第三時鐘信號相連，第二反相器的輸出端經(jīng)第一電容分別與第一 N型場效應(yīng)晶體管和第二 N型場效應(yīng)晶體管的柵極相連，同時第三N型場效應(yīng)晶體管的漏極和第三二極管的陽極分別于第一 N型場效應(yīng)晶體管、第二 N型場效應(yīng)晶體管的柵極相連；
所述第三反相器的輸入端與第二時鐘信號相連，第三反相器的輸出端經(jīng)第二電容分別與第三N型場效應(yīng)晶體管和第四N型場效應(yīng)晶體管的柵極相連，同時第二 N型場效應(yīng)晶體管的漏極和第二二極管的陽極分別于第三N型場效應(yīng)晶體管、第四N型場效應(yīng)晶體管的柵極相連；
所述第四反相器的輸入端與第四時鐘信號相連，第四反相器輸出端經(jīng)第二飛電容分別與第四二極管的陽極和第四N型場效應(yīng)晶體管的漏極相連；
所述的第一時鐘信號、第二時鐘信號、第三時鐘信號和第四時鐘信號交替在高電勢狀態(tài)和低電勢狀態(tài)之間切換。
[0008]進一步，所述的第一時鐘信號和第二時鐘信號在低電勢時，第三時鐘信號和第四時鐘信號對應(yīng)為高電勢。
[0009]進一步，所述的第一反相器和第四反相器的電源電壓Vddl比第二反相器和第三反相器的電源電壓Vdd低。
[0010]進一步，所述的第一反相器和第四反相器的電源電壓Vddl在第二反相器和第三反相器的電源電壓Vdd的基礎(chǔ)上引入一個MOS 二極管進行降壓。
[0011]本發(fā)明所實現(xiàn)的效果是:通過引入負電壓對SOI CMOS射頻開關(guān)進行控制，可以保證射頻開關(guān)管在大射頻信號條件下能處于很好的關(guān)閉狀態(tài)，從而改善射頻開關(guān)的線性和隔離度。本發(fā)明的能產(chǎn)生負電壓的電荷泵能快速啟動，在較短時間內(nèi)建立起穩(wěn)定的負電壓輸出，在負壓處于穩(wěn)定輸出狀態(tài)下，電路內(nèi)部的穩(wěn)態(tài)電流較小，同時輸出負電壓具有更小的紋波。但是，本發(fā)明通過增加電荷泵核心器件的面積減小了電荷泵的啟動時間，其代價是電路的設(shè)計更加復(fù)雜，且電荷泵啟動時的瞬態(tài)電流增大；同時本發(fā)明采用的是開環(huán)架構(gòu)，其對輸出的負電壓不能實現(xiàn)很精確的控制，且在輸出端需要采用較大的濾波電容。
【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0013]圖1為現(xiàn)有的一種負電壓電荷泵的電路原理圖；
圖2為本發(fā)明的一種應(yīng)用于SOI CMOS射頻開關(guān)控制電路結(jié)構(gòu)框圖；
圖3為本發(fā)明的一種應(yīng)用于SOI CMOS射頻開關(guān)控制電路的負電壓電荷泵第一實施例的電路原理圖；
圖4為本發(fā)明的一種應(yīng)用于SOI CMOS射頻開關(guān)控制電路的負電壓電荷泵第二實施例的電路原理圖；
圖5為本發(fā)明的一種應(yīng)用于SOI CMOS射頻開關(guān)控制電路的負電壓電荷泵第三實施例的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0014]參照圖2，一種應(yīng)用于SOI CMOS射頻開關(guān)的控制電路包括帶隙基準電路，低壓差線性穩(wěn)壓器、環(huán)形振蕩器、反相器I1、反相器12、非交疊時鐘產(chǎn)生電路、電荷泵及電平轉(zhuǎn)換電路。所述帶隙基準電路與低壓差線性穩(wěn)壓器相連，低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出端與電荷泵相連，環(huán)形振蕩器的輸出端經(jīng)反相器Il與反相器12的輸入端相連，反相器Il和反相器12的輸出端與非交疊時鐘產(chǎn)生電路的輸入端相連，非交疊時鐘產(chǎn)生電路的四個輸出端與電荷泵的輸入端相連，電荷泵的輸出端OUTCP經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換電路對射頻開關(guān)進行控制。
[0015]其中，帶隙基準電路為低壓差線性穩(wěn)壓器提供一個基準電壓，低壓差線性穩(wěn)壓器則為電荷泵提供電源，在電荷泵電路中引入非交疊時鐘產(chǎn)生電路來降低整體電路的功率消耗，同時也能有效降低噪聲和對電容的要求。本發(fā)明所引入的非交疊時鐘產(chǎn)生電路產(chǎn)生四個時鐘信號，分別是CLK1、CLK2、CLK3和CLK4，其中CLKl和CLK2為交疊時鐘信號、CLK3和CLK4為交疊時鐘信號，CLKl和CLK3為非交疊時鐘信號。
[0016]參照圖3，進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述的電荷泵電路包括四個PM0S/NM0S開關(guān)對、四個時鐘信號、四個反相器、六個電容和一個電阻。其中四個PM0S/NM0S開關(guān)對分別是第一 P型場效應(yīng)晶體管Ml和第二 N型場效應(yīng)晶體管M2組成的開關(guān)對、