一種應用于soi cmos射頻開關的控制電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種集成電路技術領域，尤其是一種應用于SOI CMOS射頻開關的控制電路。
【背景技術】
[0002]在無線通信收發機中，高性能的開關用于發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的輸出功率、噪聲系數等性能。在移動終端應用中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，并且表現出更好的ESD性能，所以在高性能的射頻開關中廣泛采用SOICMOS工藝。而在高性能的SOI CMOS射頻開關控制中往往需要負電壓來給射頻開關管提供通斷控制，如何產生一個簡單可靠的負電壓是產品設計的一個關鍵問題。
[0003]實現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用。電荷泵電路利用時鐘脈沖來控制開關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的載體，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，開關速度快，損耗最低等特點。
[0004]一種能產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上的電荷被傳輸到所述負電壓輸出端0UTCP，且當所述的時鐘信號CLK處于低電勢且時鐘信號CLK’處于高電勢時，飛電容Cfly2上的電荷被傳輸到所述負電壓輸出端0UTCP。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態電流較大。
【發明內容】
[0005]為了解決上述技術問題，本發明的目的是:提供一種能快速啟動、正常工作狀態下功耗低且輸出負電壓波紋小的負電壓電荷泵電路。
[0006]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種雙輸出電荷泵電路由四個PM0S/NM0S開關對、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開關對分別是第一 P型場效應晶體管和第二 N型場效應晶體管組成的開關對、第三P型場效應晶體管和第四N型場效應晶體管組成的開關對、第五P型場效應晶體管和第六N型場效應晶體管組成的開關對、第七P型場效應晶體管和第八N型場效應晶體管組成的開關對。所述的第一 P型場效應晶體管、第三P型場效應晶體管、第五P型場效應晶體管和第七P型場效應晶體管的源極分別與大地相連；
所述第二 N型場效應晶體管和第八N型場效應晶體管的源極分別經第一電阻與電荷泵輸出端OUTCP相連；電荷泵輸出端OUTCP經第三電容與大地相連；
所述第四N型場效應晶體管和第六N型場效應晶體管的源極分別經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第一飛電容分別與第一 P型場效應晶體管的漏極和第二 N型場效應晶體管的漏極相連；
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第一電容分別與第一 P型場效應晶體管、第二 N型場效應晶體管、第三P型場效應晶體管和第四N型場效應晶體管的柵極相連，同時第五P型場效應晶體管和第六N型場效應晶體管的漏極分別于第一 P型場效應晶體管、第二 N型場效應晶體管的柵極相連；
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第二電容分別與第五P型場效應晶體管、第六N型場效應晶體管、第七P型場效應晶體管和第八N型場效應晶體管的柵極相連，同時第三P型場效應晶體管和第四N型場效應晶體管的漏極分別于第五P型場效應晶體管、第六N型場效應晶體管的柵極相連；
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第二飛電容分別與第七P型場效應晶體管的漏極和第八N型場效應晶體管的漏極相連。
[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型場效應晶體管和第四N型場效應晶體管的源極分別經第一電阻與電荷泵輸出端OUTCP相連；電荷泵輸出端OUTCP經第三電容與大地相連；
所述第二 N型場效應晶體管和第三N型場效應晶體管的源極分別經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第一飛電容分別與第一二極管的陽極和第一 N型場效應晶體管的漏極相連；
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第一電容分別與第一 N型場效應晶體管和第二 N型場效應晶體管的柵極相連，同時第三N型場效應晶體管的漏極和第三二極管的陽極分別于第一 N型場效應晶體管、第二 N型場效應晶體管的柵極相連；
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第二電容分別與第三N型場效應晶體管和第四N型場效應晶體管的柵極相連，同時第二 N型場效應晶體管的漏極和第二二極管的陽極分別于第三N型場效應晶體管、第四N型場效應晶體管的柵極相連；
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第二飛電容分別與第四二極管的陽極和第四N型場效應晶體管的漏極相連；
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和低電勢狀態之間切換。
[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的基礎上引入一個MOS 二極管進行降壓。
[0011]本發明所實現的效果是:通過引入負電壓對SOI CMOS射頻開關進行控制，可以保證射頻開關管在大射頻信號條件下能處于很好的關閉狀態，從而改善射頻開關的線性和隔離度。本發明的能產生負電壓的電荷泵能快速啟動，在較短時間內建立起穩定的負電壓輸出，在負壓處于穩定輸出狀態下，電路內部的穩態電流較小，同時輸出負電壓具有更小的紋波。但是，本發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，其代價是電路的設計更加復雜，且電荷泵啟動時的瞬態電流增大；同時本發明采用的是開環架構，其對輸出的負電壓不能實現很精確的控制，且在輸出端需要采用較大的濾波電容。
【附圖說明】
[0012]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0013]圖1為現有的一種負電壓電荷泵的電路原理圖；
圖2為本發明的一種應用于SOI CMOS射頻開關控制電路結構框圖；
圖3為本發明的一種應用于SOI CMOS射頻開關控制電路的負電壓電荷泵第一實施例的電路原理圖；
圖4為本發明的一種應用于SOI CMOS射頻開關控制電路的負電壓電荷泵第二實施例的電路原理圖；
圖5為本發明的一種應用于SOI CMOS射頻開關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2，一種應用于SOI CMOS射頻開關的控制電路包括帶隙基準電路，低壓差線性穩壓器、環形振蕩器、反相器I1、反相器12、非交疊時鐘產生電路、電荷泵及電平轉換電路。所述帶隙基準電路與低壓差線性穩壓器相連，低壓差線性穩壓器的輸出端與電荷泵相連，環形振蕩器的輸出端經反相器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生電路的輸入端相連，非交疊時鐘產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經過電平轉換電路對射頻開關進行控制。
[0015]其中，帶隙基準電路為低壓差線性穩壓器提供一個基準電壓，低壓差線性穩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。本發明所引入的非交疊時鐘產生電路產生四個時鐘信號，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，進一步作為優選的實施方式，所述的電荷泵電路包括四個PM0S/NM0S開關對、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開關對分別是第一 P型場效應晶體管Ml和第二 N型場效應晶體管M2組成的開關對、