具有多輸出范圍的電壓調(diào)節(jié)器及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種固態(tài)集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域的裝置及方法，具體是一種用于 CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）圖像傳感器的具有多輸出范圍的電壓調(diào)節(jié)器及其控制方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中，電荷泵或線性電壓調(diào)節(jié)器只提供單一電壓輸出范圍，即負(fù)電壓或正 電壓。負(fù)電壓驅(qū)動器通常包含負(fù)電荷泵和穩(wěn)壓器。調(diào)節(jié)器通常由運(yùn)算放大器，大功率M0S 管和電阻分壓器組成。這些單一輸出電壓范圍設(shè)計(jì)無需特別關(guān)注漏電流。
[0003] 經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻(xiàn)號CN1700129公開（公告）日 2005. 11. 23,公開了一種具有輸出短路電流限流功能的調(diào)壓器（如圖1所示），其能夠控制 輸出短路電流值成為設(shè)定值，從而抑制泄漏。采用恒流源代替輸出短路電流限流電路中的 輸出短路電流探測電阻，由此輸出短路電流可以被控制成設(shè)定值，并且能夠抑制輸出短路 電流的泄漏。但該技術(shù)只能提供正電平輸出，不具有負(fù)電壓和接地選擇。無法滿足CMOS圖 像傳感器的不同電壓輸出的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種具有多輸出范圍的電壓調(diào)節(jié)器及 其控制方法，通過特殊處理的NM0S管的襯底連接，有效地避免漏電流的發(fā)生。與傳統(tǒng)的單 一輸出范圍的電荷泵或調(diào)節(jié)器相比，本發(fā)明能夠滿足不同的電壓范圍要求，并能夠解決漏 電流引起的NM0S襯底的反向電壓連接問題。
[0005] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 本發(fā)明涉及一種具有多輸出范圍的電壓調(diào)節(jié)器，包括：PM0S調(diào)節(jié)器、內(nèi)置第一開 關(guān)的電阻分壓器、負(fù)電荷泵和下拉電流源，其中：PM0S調(diào)節(jié)器與電阻分壓器相連，電阻分壓 器的輸出端作為輸出電壓且通過第二開關(guān)接地，電阻分壓器的輸出端分別通過第三和第四 開關(guān)與負(fù)電荷泵和下拉電流源相連。
[0007] 本發(fā)明涉及上述調(diào)節(jié)器的電壓控制方法，包括：
[0008] 1)當(dāng)需要輸出負(fù)電壓時，閉合第一和第三開關(guān)并斷開第二和第四開關(guān)，負(fù)電荷泵 啟動并提供負(fù)電壓，PM0S調(diào)節(jié)器輸出電壓與參考電壓相同，此時輸出電壓基于電阻分壓器 對輸入電壓分壓得到。
[0009] 2)當(dāng)需要輸出正電壓時，斷開第二和第三開關(guān)并閉合第一和第四開關(guān)，通過下拉 電流源和電阻分壓器控制輸出端電壓。
[0010] 3)當(dāng)需要接地時，斷開第一、第三和第四開關(guān)并閉合第二開關(guān)，輸出電壓即通過第 二開關(guān)接地。
【附圖說明】
[0011] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)不意圖。
[0012] 圖2為本發(fā)明原理示意圖。
[0013] 圖3為實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。 實(shí)施例1
[0015] 如圖2所示，本實(shí)施例包括：PMOS調(diào)節(jié)器11、內(nèi)置第一開關(guān)16的電阻分壓器12、 負(fù)電荷泵13和下拉電流源14,其中：PMOS調(diào)節(jié)器11與電阻分壓器12相連，電阻分壓器12 的輸出端作為輸出電壓24且通過第二開關(guān)18接地，電阻分壓器12的輸出端分別通過第三 開關(guān)15和第四開關(guān)17與負(fù)電荷泵13和下拉電流源14相連。
[0016] 所述的負(fù)電荷泵13的輸入端通過控制開關(guān)27有條件接收電荷泵時鐘信號36,以 實(shí)現(xiàn)輸出電平為正、負(fù)或零。
[0017] 所述的電阻分壓器12包括電阻值分別為&和（X-I)、的兩個串聯(lián)連接的電阻19 和20,其中：X為電阻分壓器12的比例系數(shù)。
[0018] 所述的控制方法包括：
[0019] 1)當(dāng)需要輸出電壓24為負(fù)電壓輸出時，閉合第三開關(guān)15和第一開關(guān)16并斷開第 四開關(guān)17和18,負(fù)電荷泵13啟動并提供負(fù)電壓21，通過PMOS調(diào)節(jié)器11強(qiáng)制使反饋點(diǎn)22 的電壓與參考電壓23相同，此時輸出電壓24基于電阻分壓器12對輸入電壓25分壓得到， 即v24=V25-X(V25-V23)，并且有v23 < ^Y^V2S。
[0020] 2)當(dāng)需要輸出電壓24為正電壓輸出時，斷開第三開關(guān)15和第二開關(guān)18并閉合第 一開關(guān)16和17,通過下拉電流源14和電阻分壓器12控制輸出端電壓V24=V25-X(V25-V23)， 并且有V23>^V2S。
[0021] 3)當(dāng)需要接地輸出時，斷開第一、第三和第四開關(guān)16、15和17并閉合第二開關(guān) 18,輸出電壓24即通過第二開關(guān)18連接到地電位38。
[0022] 如圖3所示，為本實(shí)施例具體結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例中無論輸出電壓24選擇負(fù)電 壓或正電壓輸出，都必須確保沒有造成元件襯底漏電流。
[0023] 所述的第一開關(guān)16通過PMOS開關(guān)M28實(shí)現(xiàn)，該P(yáng)MOS開關(guān)M28的漏極與電阻分壓 器19的輸入端相連。
[0024] 本實(shí)施例中優(yōu)選在PMOS開關(guān)M28上增設(shè)NM0S開關(guān)M33,該NM0S開關(guān)M33的柵極 和漏極分別與PMOS開關(guān)M28的柵極和漏極相連，源極接地；當(dāng)輸出電壓24選擇為接地時， 電阻分壓器12的一頭通過NM0S開關(guān)M33的源極接地，另一頭接到輸出電壓24,也是接地。 保證此時，電阻分壓器沒有電流通過。
[0025] 所述的第二開關(guān)18包括：兩個源極相連的PMOS開關(guān)M29、M32和三個共柵極的 NM0S管M30、M34、M35以及NM0S開關(guān)M31，其中：NM0S管M30的柵極、源極和漏極分別與PMOS 開關(guān)M32、NM0S管M34以及M35的柵極相連，NM0S管M34以及M35的源極分別接地，PMOS 開關(guān)M29的漏極與NMOS管M34的柵極相連，NMOS開關(guān)M31的漏極與NMOS管M35的柵極相 連，NM0S開關(guān)M31的源極和襯底與輸出電壓24相連，PM0S開關(guān)M32的漏極與NM0S管M35 的柵極相連，NMOS管M34、M35的漏極分別與NMOS管M34的漏極和電阻分壓器12的輸出端 相連，二極管連接的M34產(chǎn)生基準(zhǔn)電流，M35為M34的電流鏡。
[0026] 所述的PM0S調(diào)節(jié)器11包括：放大器Q39和PM0S開關(guān)M26、功率管M40以及PM0S 二極管M41，其中：電阻分壓器12的分壓端和參考電壓23作為放大器Q39的兩個輸入，PM