CN102055318A - 电荷泵装置及其稳压方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电荷泵装置，包括：电荷泵、稳压电容和切换控制模块，其中，所述电荷泵写操作准备阶段对稳压电容进行预充电；所述稳压电容，通过切换控制模块与电荷泵连接；切换控制模块，控制所述稳压电容与电荷泵的连接与断开。相应的，本发明还提供一种电荷泵装置的稳压方法，所述电荷泵装置包括电荷泵和稳压电容，写操作准备阶段对稳压电容进行预充电，当web信号为低电平时，断开稳压电容与电荷泵的连接，以提升电荷泵的电压，当电荷泵电压被提升至参考电压时将稳压电容与电荷泵连接。电荷泵输出电压的上升时间和纹波现象都可以同时得到优化，在不影响减少纹波现象的情形下，可以减少上升时间，从而提高存储***整体的性能。

Description

电荷泵装置及其稳压方法
技术领域
本发明涉及半导体存储技术领域，特别涉及一种电荷泵装置及其稳压方法。
背景技术
近年来，在半导体存储器迅速发展的过程中，由于DRAM、EEPROM、FLASH等先进存储器具有高密度、低功耗和低价格的优点，已经成为了计算机、移动通信终端中普遍采用存储装置。
半导体存储器中，电荷泵是提供高压的电路模块，存储***利用电荷泵输出的高压把数据写进存储模块中，图1为传统的电荷泵装置的电路示意图，图2为图1中电荷泵装置的信号时序图。但是，由于输出路径上的延时，输出的电压会产生无序的波动，即所谓的“纹波”噪声(见图2中输出电压HV)，而这种“纹波”噪声将造成存储器操作时的不稳定，影响器件的可靠性。因此，电荷泵工作时需要对其输出的电压进行稳压。
通常，为了减少所述“纹波”噪声，一般需要在输出节点上增加稳压电容，如图所示，输入电荷泵的PROG信号用来启动写操作的准备工作，例如，在准备工作中进行存储地址(ADD)的选择(见图中椭圆虚线)。而Web信号用来驱动电荷泵，只有当所示Web信号输入电荷泵的时候，电荷泵才开始工作，与此同时稳压电容(Cfilter)、电容负载(Cload)和电流负载(Iload)开始工作，其中，稳压电容可以起到减少“纹波”噪声的作用。
然而问题在于，上述稳压电容又会增加电荷泵的上升时间(即提升电压的时间)，从而直接影响整个存储器***的操作时间，降低了***的工作效率。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种电荷泵装置及其稳压方法，避免稳压电容增加上升时间，以改善***工作效率降低的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种电荷泵装置，包括：电荷泵、稳压电容和切换控制模块，其中，
所述电荷泵，写操作准备阶段对所述稳压电容进行预充电；
所述稳压电容，通过所述切换控制模块与电荷泵连接；
所述切换控制模块，控制所述稳压电容与电荷泵的连接与断开。
所述切换控制模块包括比较器，判断电荷泵电压是否大于预先提供的参考电压，如果是，则将所述稳压电容与电荷泵连接。
所述的电荷泵装置还包括：负载模块和负载控制模块，其中，所述负载模块通过所述负载控制模块与电荷泵连接，所述负载控制模块，控制所述负载模块与电荷泵的连接与断开。
所述负载模块包括依次连接的电容负载和电流负载。
所述切换控制模块输出控制信号来控制所述稳压电容与电荷泵的连接与断开，所述控制信号CEN与所述比较器的比较结果信号HV_UP和电荷泵预充信号PROGST具有以下关系：CEN＝PRGST xnor HV_UP。
相应的，本发明还提供一种电荷泵装置的稳压方法，所述电荷泵装置包括电荷泵和稳压电容，
写操作准备阶段对稳压电容进行预充电，
当web信号为低电平时，断开稳压电容与电荷泵的连接，以提升电荷泵的电压，
当电荷泵电压被提升至参考电压时将稳压电容与电荷泵连接。
当电荷泵电压被提升至参考电压时将稳压电容与电荷泵连接，包括以下步骤：
提供参考电压，
判断电荷泵电压是否大于所述参考电压，如果是，则将稳压电容与电荷泵连接。
所述电荷泵装置具有负载模块，所述方法还包括当web信号为低电平时将负载模块与电荷泵连接。
所述负载模块包括依次连接的电容负载和电流负载。
所述断开稳压电容与电荷泵的连接、以及所述将稳压电容与电荷泵连接通过控制信号CEN来实现，所述控制信号CEN与所述判断电荷泵电压是否大于所述参考电压的比较结果信号HV_UP和电荷泵预充信号PROGST具有以下关系：CEN＝PRGST xnor HV_UP。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
所述电荷泵装置及其稳压方法，采用在写操作准备阶段(即写操作前)给稳压电容预充的方式。在PROGST和Web之间，存储单元的选择(cellselection)和稳压电容的预充一起进行，能够避免稳压电容增加上升时间，以改善***工作效率降低的问题。电荷泵输出电压的上升时间和纹波现象都可以同时得到优化，也即在不影响减少纹波现象的情形下，可以减少上升时间，从而提高存储***整体的性能。
附图说明
通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为传统的电荷泵装置的电路示意图；
图2为图1中电荷泵装置的信号时序图；
图3为本发明实施例中电荷泵装置的电路示意图；
图4为图3中切换控制模块的电路示意图；
图5为图3中电荷泵装置的信号时序图；
图6为本发明实施例中电荷泵装置稳压方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示装置结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
正如背景技术部分所述，传统的电荷泵装置通常为了减少“纹波”噪声，需要在输出节点上增加稳压电容。然而问题在于，上述稳压电容又会增加电荷泵的上升时间(即提升电压的时间)，从而直接影响整个存储器***的操作时间，降低了***的工作效率。
传统的电荷泵电路都是只能在上升时间和减少纹波噪声之间寻求平衡，并不能够单独进行优化。基于此，本发明提供一种电荷泵装置，其包括：电荷泵、稳压电容和切换控制模块，其中，所述电荷泵，写操作准备阶段对所述稳压电容进行预充电；所述稳压电容，通过所述切换控制模块与电荷泵连接；所述切换控制模块，控制所述稳压电容与电荷泵的连接与断开。
以下结合附图详细说明本发明所述电荷泵装置的一个优选的实施例。图3为本发明实施例中电荷泵装置的电路示意图，图4为图3中切换控制模块的电路示意图，图5为图3中电荷泵装置的信号时序图。
如图所示，电荷泵装置包括：电荷泵11、稳压电容Cfilter和切换控制模块12，其中，
所述电荷泵11，在写操作准备阶段对所述稳压电容Cfilter进行预充电；
所述稳压电容Cfilter，通过所述切换控制模块12与电荷泵11的HV节点连接；
所述切换控制模块12，控制所述稳压电容Cfilter与电荷泵11的连接与断开。
本实施例中，参照图4所示，所述切换控制模块12包括比较器121，用于判断电荷泵11的输出电压HV是否大于预先提供的参考电压VREF，如果是，则将所述稳压电容Cfilter与电荷泵11的HV输出连接，起到稳压的作用，以减少纹波。该比较器121输入HV信号和参考电压VREF，而经过比较运算后输出HV_UP比较结果信号。
所述切换控制模块12输出控制信号CEN来控制所述稳压电容Cfilter与电荷泵11的连接与断开，所述控制信号CEN与所述比较器121的比较结果信号HV_UP和电荷泵11的预充信号PROGST具有以下关系：
CEN＝PRGST xnor HV_UP。
可选的，所述的电荷泵装置还包括：负载模块13和负载控制模块14，其中，所述负载模块13通过所述负载控制模块14与电荷泵11的HV输出连接，而所述负载控制模块14，用于控制所述负载模块13与电荷泵11的连接与断开。
优选的，本实施例中，所述负载模块13包括依次连接的电容负载Cload和电流负载Iload。所述负载控制模块14的控制信号Web即为输入电荷泵11的Web信号。
本实施例中的电荷泵装置采用在写操作准备阶段(即写操作前)给稳压电容预充的方式。在PROGST和Web之间，存储单元的选择(cell selection)和稳压电容的预充一起进行。当HV的输出达到一定值的时候(即Vsw，其为HV的最大值或者接近HV的最大值)，产生HV_UP比较结果信号。在PROGST和Web之间，稳压电容一直接到HV节点上一直到HV_UP输出，其控制信号的表达式可写成CEN＝PROGST xnor HV_UP。当Web变成低的时候，稳压电容Cfilter从HV节点上断开，而Cload和Iload将会接上。
由于电荷共享，HV将会被拉低，然而由于稳压电容没有接在HV的输出节点上，HV输出将被充得很快一直到它的值等于Vsw。当HV被充到Vsw时，将会产生HV_UP比较结果信号，并且将稳压电容Cfilter接到HV输出节点上，从而起到稳压作用以减少纹波现象。
这样一来，能够避免稳压电容增加上升时间，以改善***工作效率降低的问题。电荷泵11输出电压的上升时间和纹波现象都可以同时得到优化，也即在不影响减少纹波现象的情形下，可以减少上升时间，从而提高存储***整体的性能。
相应的，本发明实施例还提供一种电荷泵装置的稳压方法，图6为本发明实施例中电荷泵装置稳压方法的流程图，参照图6所示，具体来说包括以下步骤：
步骤S1：写操作准备阶段对稳压电容进行预充电，
步骤S2：当web信号为低电平时，断开稳压电容与电荷泵的连接，以提升电荷泵的电压，
步骤S3：当电荷泵电压被提升至参考电压时将稳压电容与电荷泵连接。
其中，当电荷泵电压被提升至参考电压时将稳压电容与电荷泵连接，包括以下步骤：
步骤S31：提供参考电压，
步骤S32：判断电荷泵电压是否大于所述参考电压，如果是，则将稳压电容与电荷泵连接。
所述方法还包括当web信号为低电平时将负载模块与电荷泵连接。所述负载模块包括依次连接的电容负载和电流负载。
本实施例所述的电荷泵装置的稳压方法中，所述断开稳压电容与电荷泵的连接、以及所述将稳压电容与电荷泵连接通过控制信号CEN来实现，所述控制信号CEN与所述判断电荷泵电压是否大于所述参考电压的比较结果信号HV_UP和电荷泵预充信号PROGST具有以下关系：CEN＝PRGST xnorHV_UP。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种电荷泵装置，其特征在于，包括：电荷泵、稳压电容和切换控制模块，其中，
所述电荷泵，写操作准备阶段对所述稳压电容进行预充电；
所述稳压电容，通过所述切换控制模块与电荷泵连接；
所述切换控制模块，控制所述稳压电容与电荷泵的连接与断开。
2.根据权利要求1所述的电荷泵装置，其特征在于，所述切换控制模块包括比较器，判断电荷泵电压是否大于预先提供的参考电压，如果是，则将所述稳压电容与电荷泵连接。
3.根据权利要求1所述的电荷泵装置，其特征在于，还包括：负载模块和负载控制模块，其中，所述负载模块通过所述负载控制模块与电荷泵连接，所述负载控制模块，控制所述负载模块与电荷泵的连接与断开。
4.根据权利要求3所述的电荷泵装置，其特征在于，所述负载模块包括依次连接的电容负载和电流负载。
5.根据权利要求2所述的电荷泵装置，其特征在于，所述切换控制模块输出控制信号来控制所述稳压电容与电荷泵的连接与断开，所述控制信号CEN与所述比较器的比较结果信号HV_UP和电荷泵预充信号PROGST具有以下关系：CEN＝PRGST xnor HV_UP。
6.一种电荷泵装置的稳压方法，所述电荷泵装置包括电荷泵和稳压电容，其特征在于，
写操作准备阶段对稳压电容进行预充电，
当web信号为低电平时，断开稳压电容与电荷泵的连接，以提升电荷泵的电压，
当电荷泵电压被提升至参考电压时将稳压电容与电荷泵连接。
7.根据权利要求6所述的电荷泵装置的稳压方法，其特征在于，当电荷泵电压被提升至参考电压时将稳压电容与电荷泵连接，包括以下步骤：
提供参考电压，
判断电荷泵电压是否大于所述参考电压，如果是，则将稳压电容与电荷泵连接。
8.根据权利要求6所述的电荷泵装置的稳压方法，所述电荷泵装置具有负载模块，其特征在于，所述方法还包括当web信号为低电平时将负载模块与电荷泵连接。
9.根据权利要求8所述的电荷泵装置的稳压方法，其特征在于，所述负载模块包括依次连接的电容负载和电流负载。
10.根据权利要求6所述的电荷泵装置的稳压方法，其特征在于，所述断开稳压电容与电荷泵的连接、以及所述将稳压电容与电荷泵连接通过控制信号CEN来实现，所述控制信号CEN与所述判断电荷泵电压是否大于所述参考电压的比较结果信号HV_UP和电荷泵预充信号PROGST具有以下关系：CEN＝PRGST xnor HV_UP。
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