随着半导体技术的发展,提供给系统的电源电压逐渐降低,但是更低的电源电压会导致模拟电路的性能变差,甚至失效。在混合信号电路中,考虑到功耗和性能的要求,数字电路低电压工作而模拟电路高电压工作;对噪声敏感的模拟芯片,需要很稳定的电压;对于不同的应用,所需的电压也不尽相同,主流电池往往不能直接提供。因此,必须进行一定的升压转换,以获得低纹波的输出电压。文章首先从噪声和效率这两个角度分析各种升压电路结构,分析结果表明电荷泵加上线性稳压电路的组合结构是获得低纹波高输出电压的最好方法。然后,详细地分析了现有的组合结构,比较了它们的各种优缺点;紧接着采用等效电量关系法详细地推导了电荷泵的稳态输出电压表达式。建立了电荷泵的等效控制电路,从而得出采用脉冲频率调制、脉冲宽度调制和导通电阻控制调整输出电压的方法都是电阻串联的调整方法,都要消耗能量。由于线性稳压电路具有较好的动态响应,对输入电压和负载的突变,它能够在瞬间完成调整,因此在电荷泵的后面直接级联一个线性稳压电路将不会明显地降低电荷泵的效率,而且可以得到低纹波的输出电压。为了能更好地满足要求,本文设计的电压调节器可以根据控制信号的不同产生不同的输出电压。首先采用译码器对输入和输出电压进行判比,确定最优的转换系数,提高了系统的效率。推导了电荷泵的损耗和效率模型,为电路设计中确定电荷泵开关管的尺寸奠定基础。同时,在电路设计阶段,还考虑了如何去减小电路产生的噪声。设计了一系列数字控制电路和模拟电路,最后把电路组合在一起进行系统级仿真。结果表明,设计的系统基本上满足了预期的设计目标。