当模拟电路与数字电路混合时，前者有时不满意后者通常的单电源轨。这就需要额外的、通常是负极性的电压源，这些电压源通常由电容式电荷泵提供。
　　最简单的类型是泵，仅由两个二极管和两个组成。但它具有固有的缺点，即需要单独来源的方波来驱动它，并且产生的输出电压幅度至少比电源轨小两个二极管压降。
　　需要有源电荷泵（通常是 CMOS FET）来避免这种情况。
　　许多 CMOS 电荷泵芯片都是现成的。示例包括多源 ICL7660 和 Maxim MAX1673 泵，它们非常适合当前负载不太重的应用。但它们并不总是特别便宜（例如 1673 单件售价 > 5 美元），此外，有时设计师只是觉得需要推出自己的产品。这里举例说明了如果不抵制这种诱惑，可能会发生的特殊结果。　　这个故事从图 1开始，显示了 CMOS 逻辑反相器的（大大简化的）草图。

　　图 1典型基本 CMOS 栅极 I/O 电路的简化示意图，显示钳位二极管和互补 FET 开关对。
　　首先注意输入和输出钳位二极管。这些主要是为了保护芯片免受 ESD 损坏，但二极管就是二极管，因此也可以执行其他有用的功能。同样，P 沟道 FET 对旨在在输出逻辑“1”时将 V+ 轨连接到输出引脚，在输出逻辑“1”时将 N 沟道连接到 V- 到引脚。但 CMOS FET 在导通时会愿意在任一方向传导电流。因此，从引脚流向电源轨的电流与从电源轨流向引脚的电流一样有效。　　图 2显示了这些基本 CMOS 事实与电荷泵和电压反转的关系。

　　图 2包含电压反相器的逻辑门的简化拓扑，显示驱动器器件 (U1)、开关器件 (U2) 以及耦合 (Cc)、泵 (Cp) 和滤波器 (Cf) 电容器。
　　想象一下如图 2 所示互连的两个，方波控制信号直接耦合到 U1 的输入，并通过隔直电容 Cc 连接到 U2，其中 U2 的输入钳位提供 DC 恢复。
　　考虑方波的零态半周期。U1 和 U2 P 沟道 FET 将导通，将 Cp 的 U1 端连接到 V+，将 U2 端连接到地。这将为 Cp 充电，其 U1 位于 V+，U2 端子接地。请注意，由于 Cp 将引脚驱动为正极，并通过 U2 的 P FET 和正极轨引脚从那里驱动到接地，因此流入 U2 输出引脚的电流极性相反。
　　然后考虑当控制信号反转到“1”状态时会发生什么。
　　现在，P FET 将关闭，而 N FET 将开启。这迫使 Cc 之前接受的电荷通过 U1 及其从 U2 的 V 引脚汲取的补码转储到地，从而完成一个电荷泵循环，提供一定量的负电荷：
　　Q- = -(CpV + + Cf V – )
　　存入Cf。请注意，流过 U2 的反向电流再次发生。该循环将随着控制信号的下一次反转而重复，依此类推。
　　在启动期间，直到 Cf 上积聚足够的电压以供内部栅极电路和 FET 栅极驱动正常运行之前，U2 钳位二极管用于整流 Cp 驱动信号并对 Cf 充电。　　这就是理论。图 3显示了将图 2 转化为完整电压逆变器的实际情况。它实际上并不像看起来那么复杂。

　　图 3完整的电压逆变器：100 kHz 泵时钟（由 R1C1 设置）、施密特触发器和驱动器 (U1) 以及换向器 (U2)。
　　74AC14 施密特触发器 U1 的引脚 2 上输出 100 kHz 泵时钟。该信号被路由至 U1 的其余 5 个栅极和 U2 的 6 个栅极（通过耦合电容 C2）。负电荷通过 C3 转移到 U2 并积聚在过滤器帽 C5 上。
　　尽管 U2 并不真正需要施密特磁滞功能，但这两个芯片都使用了相同类型的磁滞功能，以提高电荷泵开关的同步性，从而提高效率。
　　一些性能规格（V+ = 5V）：
　　V-输出阻抗：8.5Ω
　　最大连续负载：50 mA
　　50 mA 负载时的效率：92%
　　25 mA 负载时的效率：95%
　　空载功耗：440 W
　　启动时间 < 1 毫秒
　　但最后，自己动手有成本优势吗？嗯，单打的话，1673 是 5 美元，7660 大约是 2 美元，但两块 74AC14 只需一美元。无源元件的成本相似，但这种 DI 电路的焊点较多，占用的电路板面积也较多。所以，底线是……？
　　但至少使用输出作为输入和接地作为输出很有趣。
　　事后的想法是：对于更高的电压操作，只需将 CD4106B 金属栅极芯片放入 74AC14，然后在没有其他更改的情况下，V+ 和 V- 可以高达 20V。