電荷泵在不同系統(tǒng)（特別是含有非易失性存儲器的系統(tǒng)）中使用的納米代芯片的新時代得到了越來越多的關(guān)注和新的多樣化應(yīng)用。目前和未來的許多納米發(fā)電芯片的性能在很大程度上取決于能否在芯片上有效地產(chǎn)生高壓，同時滿足嚴(yán)格的功率和面積要求。然而，電荷泵的設(shè)計(jì)本質(zhì)上是純模擬的，涉及高壓，需要精心的設(shè)計(jì)技術(shù)、密集的半導(dǎo)體器件分析、精心的設(shè)計(jì)布局規(guī)劃和準(zhǔn)確的寄生提取工藝，才能在硅的實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生良好的效果。

　　這本書是我們多年來尋找一本關(guān)于電荷泵電路設(shè)計(jì)的實(shí)用書的產(chǎn)物。在各個公司的不同成功項(xiàng)目中做出了重大貢獻(xiàn)，我們始終認(rèn)為有必要就充油泵設(shè)計(jì)這一主題出版一本書。從我們早期開始，我們就不斷地感受到在沒有書籍和信息來源的主題上工作的挑戰(zhàn)，我們的信息來源僅限于關(guān)于各種文本書籍和不同出版的論文和期刊的幾頁描述。這些文檔中的大多數(shù)，在向我們提供關(guān)于電荷泵的基本架構(gòu)和增強(qiáng)的概括性概念的同時，并沒有對我們復(fù)雜地通過不同的設(shè)計(jì)概念和實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行指導(dǎo)。電荷泵是一種純粹的模擬設(shè)計(jì)，具有不可預(yù)料的影響的內(nèi)在風(fēng)險(xiǎn)，如果忽視它，會顯著降低電路性能或影響電路運(yùn)行。

　　我們兩個都單獨(dú)尋找有關(guān)這個主題的書籍或材料，并詢問同事和退伍軍人是否有任何已發(fā)表的材料，但很快我們發(fā)現(xiàn)每個人都希望有一本關(guān)于這個特定主題的書。通過撰寫這本書，我們試圖將我們的個人設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與從我們對不同期刊和研究論文的研究中吸取的知識結(jié)合起來。本書詳細(xì)介紹了電荷泵電路的基礎(chǔ)知識，并對電荷泵的運(yùn)行進(jìn)行了深入的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和分析。它也努力奮斗

　　大規(guī)模集成電路（LSI）的近納米發(fā)電量要求電源電壓低于2 V，以實(shí)現(xiàn)低功率運(yùn)行和延長電池壽命。此外，由于低功耗技術(shù)已成為主流LSI設(shè)計(jì)滿足游牧計(jì)算時代的主要目標(biāo)，因此最有效的低功耗氧化層厚度、晶體管尺寸和電壓縮放方法正在以前所未有的速度加速和擴(kuò)展。因此，對處理器、存儲器和模擬電路的低壓電路技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。

　　許多系統(tǒng)塊（如EEPROM、閃存、電源管理塊、音頻和視頻編解碼器、圖像傳感器電路和顯示器）需要高于系統(tǒng)電源電壓的內(nèi)部電壓。這種內(nèi)部高壓電源需要在系統(tǒng)或芯片上產(chǎn)生。傳統(tǒng)的開關(guān)電容電路或電感式線性穩(wěn)壓器的方法消耗了太多的功率和硅面積，無法滿足當(dāng)今不斷縮小的需求。片上電荷泵設(shè)計(jì)提供了一個很好的解決方案，并消除了對電感的需求。沒有感應(yīng)器可以減輕對敏感射頻接收器或無線芯片組產(chǎn)生影響的任何潛在電磁干擾問題。另一個優(yōu)勢是降低使用離散片外元件的成本。電荷泵解決方案消除了對直流/直流升壓轉(zhuǎn)換器和昂貴的薄型電感器的需求，這些都是滿足手持設(shè)備和手機(jī)尺寸限制所必需的。

　　變壓器可以將給定電壓水平的交流電源轉(zhuǎn)換為不同電壓水平的交流電源。當(dāng)然，它不能增加通過轉(zhuǎn)換過程可以傳遞給輸出負(fù)載的最大功率。在理想情況下，轉(zhuǎn)換輸出端的輸出功率等于輸入端消耗的功率。如果轉(zhuǎn)換電壓水平升高，則轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)處的電流按比例降低，反之亦然。如圖1-1所示，變壓器是用鐵磁磁芯構(gòu)成的，鐵磁磁芯周圍包裹著兩組或多個線圈的絕緣線。輸入線連接到“初級”線圈，而輸出線連接到“次級”線圈。初級線圈中的交流電會感應(yīng)到一種在鐵磁芯周圍“流動”的交變磁通量，在每個電周期中都會改變方向。磁芯中的交變磁通反過來在每個次級線圈中感應(yīng)到一個交變電流。次級線圈輸出端的電壓直接與初級電壓通過匝數(shù)比或初級線圈中的匝數(shù)除以次級線圈中的匝數(shù)相關(guān)。