文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
应用于安全SRAM的高效率电荷泵的优化与设计
姓名:陈越
申请学位级别:硕士
专业:软件工程
指导教师:刘政林
20090525
华中科技大学硕士学位论文
摘要
SRAM 具有高速、低功耗等特点,受到了广泛地应用。然而,SRAM 作为一种
挥发性存储器,断电后在低温下存在着数据残留,这样就带来了安全隐患。为了解
决这个问题,本文提出了安全性 SRAM 的设计,即在通用 SRAM 中集成一个自建电
源模块,当检测到系统掉电时,就会自动完成对 SRAM 内部数据的改写。自建电源
需要产生一个的高压来提供能量,因此需要设计一个片上集成的电荷泵电路。
本文依照安全 SRAM 的系统要求,设计了适用的电荷泵系统,包括电荷泵、振
荡器和非交叠时钟产生电路。该电荷泵结构既有四相位 Dickson 的高驱动能力,又有
倍压器高电压增益、高转换效率的特点。本文按照安全 SRAM 系统需求确定了电荷
泵的级数、泵电容、输出电容和时钟频率等结构参数,阐述了电荷泵的工作原理和
结构特点,并详细地分析了电荷泵的输出电阻、功耗和转换效率等关键性能参数。
为了进一步提高效率,本文在仔细分析后提出了优化方案。
最后,本文完成了各个子电路和电荷泵系统的仿真,并进行了倍压器和本文电
荷泵的输出电压和转换效率的对比仿真。仿真结果显示,振荡器提供了频率为
,占空比为 %的输出方波信号,电荷泵提供了的输出电压。同
时,本文的电荷泵比倍压器的输出电压高出左右,效率提高了 8%左右。最后,
本文采用上海华虹 NEC 的 CMOS 工艺实现了该设计,给出了安全 SRAM 系
统的版图。

关键词:安全 SRAM,数据残留,电荷泵,高效率,电容寄生参数
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Due to the feature of high-speed and low power consumption, the SRAM has a wide
application. However, as a volatile memory, the SRAM has a data remanence when it’s
power off at low temperatures, which brings security risks. To solve this problem, this
article has proposed a security SRAM design, which has an integrated self-built power
supply module in the general SRAM. When the system detects a power-down, it will
automatically rewrite the internal data of the pletely. As the self-built power
supply should produce a high-voltage of V, we need to design an on-chip charge pump
integrated circuit.
This paper, in accordance with the security SRAM system, designs an applicable
charge pump system, including the charge pump, oscillator and non-overlap clock
generator circuit. The structure of the charge pump has both high-drive capability of
four-phase dickson charge pump and high voltage gain, high conversion efficiency
characteristics of doubler. Considering the security SRAM system, this article determines
the stages of charge pump, pump capacitance, output capacitance and clock frequency,
shows the working princip