CN101594052A - 升压电路 - Google Patents

Abstract

在用两相时钟操作的升压电路中，在升压时钟变更时，会产生通过电荷转送晶体管的电荷逆流，使升压效率降低。本发明提供了一种以使用两相时钟操作的升压电路为基础、将多个(M≥4)升压单元列作为一个构件的升压效率高的升压电路的结构。第K列(1≤K≤M)的升压单元被第KA列((K－1)＞0时，KA＝(K－1)；(K－1)＝0时，KA＝M)的升压单元的输出端子的电位控制。由此，在输入第K列的升压单元的时钟由“L”变为“H”、实施升压之前，就能将电荷晶体管由导通状态变为非导通状态，防止通过电荷转送晶体管的电荷逆流。

Description

升压电路

技术领域

本发明涉及升压电路。

背景技术

近年来，对作为非易失性存储装置的闪存(flash memory)提出了以下要求：以单一的电源电压或低电源电压读出数据、改写数据，一般认为，在实施各种操作时，需要升压电路，以片上(on-chip)方式，提供正升压电压和负升压电压。此外，在CMOS的处理中，也会将升压电路产生的电压作为电源，用于改善模拟电路特性。

图17表示现有升压电路的结构(参照专利文献1)。升压电路900输入相位互不相同的2个时钟信号CLK1、CLK2，实施升压操作。升压电路900的141和161是进行升压操作的升压单元；146和166是将电荷从输入端子INPUT2A(或2B)转送到输出端子OUTPUT2A(或2B)的电荷转送晶体管；147和167是输入端子INPUT2A(或2B)与输出端子OUTPUT2A(或2B)之间设置的二极管机构；148和168是随时钟信号CLK1、CLK2而升压的升压电容；150和170是根据输出端子OUTPUT2A(或2B)的电位、进行升压单元141(或161)的输入端子INPUT2A(或2B)与另一方的升压单元161(或141)的输出端子OUTPUT2B(或2A)的切换、控制电荷转送晶体管146(或166)的逆变器(inverter)；152和172是逆变器150、170的输出。

下面，参照图18，对图17所示的升压电路的操作进行简单说明。

首先，在时刻T1的状态下，时钟信号CLK1由“L”变为“H”，升压单元141的输出端子OUTPUT2A被升压。由于输出端子OUTPUT2A被升压，所以逆变器150的输出152就会从升压单元161的输出端子OUTPUT2B的电压被切换成升压单元141的输入端子INPUT2A的电压。由此，电荷转送晶体管146的栅极电压就与源极电压同电位，电荷转送晶体管146就会由导通状态变为非导通状态。另一方面，时钟信号CLK2由“H”变为“L”，升压单元161的输出端子OUTPUT2B被降压。由于输出端子OUTPUT2B被降压，所以，逆变器170的输出172就会从升压单元161的输入端子INPUT2B的电压被切换成升压单元141的输出端子OUTPUT2A的电压。由此，电荷转送晶体管166的栅极电压就会比源极电压高，电荷转送晶体管166就会由非导通状态变为导通状态，电荷就会从输入端子INPUT2B被转送到输出端子OUTPUT2B。

接下来，在时刻T2，进行将时刻T1的时钟信号CLK1、CLK2下的升压单元141、161翻转得到的操作，升压单元141是将电荷从输入端子INPUT2A转送到输出端子OUTPUT2A，升压单元161是升压输出端子OUTPUT2B。

以后，通过重复所述操作来进行升压操作。

专利文献1：美国专利第7、023、260号说明书

但是，所述现有升压电路在时钟信号由“L”变为“H”、升压单元的输出端子被升压之后，逆变器的输出会形成逻辑反向，使电荷转送晶体管由导通状态变更为非导通状态，所以，存在以下课题：升压之后，通过作为导通状态的电荷转送晶体管，电荷会从升压单元的输出端子向输入端子逆流，使升压效率降低。

发明内容

本发明的目的在于：通过升压电路中的电荷转送晶体管来防止电荷逆流。

为了解决所述课题，依据本发明的一个方面，是一种升压电路，具有M列(M≥4)L级(L≥2)的升压单元，该升压单元与多个相位不同的时钟信号同步，进行升压操作，该升压电路采取以下结构：第K列(1≤K≤M)第I级(1≤I≤L)的该升压单元包括：输入端子，接受来自该升压单元前级的电压；输出端子，向该升压单元后级提供电压；升压电容，一端与该升压单元的输出端子连接，另一端接受与该升压单元对应的时钟信号；和电荷转送晶体管，连接在该升压单元的输入端子与输出端子之间，在导通状态时，将电荷从该输入端子转送到该输出端子。另外，还具有状态控制部，根据作为第K列之前A列(1≤A≤M/2-1：A为自然数)的第KA列((K-A)＞0时，KA＝(K-A)；(K-A)≤0时，KA＝(M-|K-A|))的升压单元的输出端子电压，控制所述电荷转送晶体管。

根据本发明，就能对以两相时钟升压电路为基础的多相并列升压电路，原样使用作为两相时钟升压电路的优势的简易时钟信号，避免子(sub)电容所导致的面积增大，在进行升压操作时，将电荷转送晶体管设定成非导通状态，通过电荷转送晶体管，抑制电荷的逆流，使升压效率提高。

此外，通过增加升压单元列，还能延长电荷转送时间，抑制电荷转送晶体管增大外观尺寸。

此外，将升压单元(防逆流单元)的控制信号与A列前(1≤A≤M/2-1)的升压单元(防逆流单元)的输出端子连接，就能对电荷转送晶体管设定最佳的升压准备状态的时间，且能充分调整电荷转送时间。

另外，如果升压单元列为4列以上，那么不管升压单元列是偶数列还是奇数列，都能得到所述的效果。

此外，根据本发明，设法安排晶体管部的阵列，就能抑制升压单元间配线的延迟增大，在进行升压操作时，确保时间富余量。

这些效果不仅对于正升压，负升压电路也同样能得到。此外，作为电荷转送晶体管，使用Pch(P沟道)晶体管，就不会形成使用Nch(N沟道)晶体管时所担心的寄生双极，能进行稳定的升压操作。

附图说明

图1是表示根据本发明的第1实施方式的升压电路的结构框图。

图2(a)～(d)是表示图1所示的升压单元、防逆流单元的结构的电路图。

图3是用来说明图1所示的升压电路的操作的波形图。

图4(a)～(d)是用来说明图1所示的升压电路的操作的升压单元的操作模式图。

图5是表示图1所示的升压电路的升压单元的操作模式和电压制约条件的图。

图6是表示本发明的第2实施方式的升压电路的结构框图。

图7是表示本发明的第3实施方式的升压电路的结构框图。

图8是用来说明图6、图7所示的升压电路的操作的波形图。

图9是表示本发明的第4实施方式的升压电路的结构框图。

图10是用来说明图9所示的升压电路的操作的波形图。

图11是表示本发明的第5实施方式的升压电路的结构框图。

图12是用来说明图11所示的升压电路的操作的波形图。

图13(a)和(b)是本发明的第6实施方式的升压电路的配置结构。

图14是表示本发明的第7实施方式的升压电路的结构框图。

图15(a)～(c)是表示图14所示的升压单元、防逆流单元的结构的电路图。

图16是用来说明图14所示的升压电路的操作的波形图。

图17是表示升压电路的现有例的结构的电路图。

图18是用来说明图17所示的升压电路的操作的波形图。

图中：100-升压电路，200、210、220、230-升压电路，300、900-升压电路，C1-升压电容，C101～C404-升压电容，CLK1A～CLK6A-时钟信号，CLK1B～CLK6B-时钟信号，L01～L12-升压单元列，M1、MN1-电荷转送晶体管，M2、MN2-截止(OFF)开关的晶体管，M3、MN3-导通(ON)开关的晶体管，M4、MN4-被连接为二极管的晶体管，P101～P104-升压单元，P201～P205-升压单元，P301～P312-升压单元，P401～P404-防逆流单元，ST1～ST3-升压级(stage)，ST4-防逆流电路，T101～T404-状态控制部和电荷转送晶体管。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施方式进行具体说明。另外，图中相同或相当的部分附加相同标记，其说明不再重复。

(第1实施方式)

<结构>

图1表示本发明的第1实施方式的升压电路100的结构。该升压电路100包括多个升压单元列L01～L04，由升压级ST1～ST3和防逆流电路ST4组成。在升压单元列L01～L04中，作为第1级的升压级ST1包含升压单元P101～P104；作为第2级的升压级ST2包含升压单元P201～P204；作为第3级的升压级ST3包含升压单元P301～P304；防逆流电路ST4包含防逆流单元P401～P404，它们分别与时钟信号CLK1A、CLK2A、CLK1B、CLK2B同步来进行升压操作。

多个(N＝4)时钟信号CLK1A、CLK2A、CLK1B、CLK2B是具有相位差约(360度/N)的时钟信号，CLK1A从“L”变为“H”之后，CLK2A就从“L”变为“H”，其后，CLK1B从“L”变为“H”，最后，CLK2B从“L”变为“H”。优选CLK1A与CLK1B以及CLK2A与CLK2B分别具有180度左右的相位差。另外，对于升压单元列L01和升压单元列L03，虽然是将CLK1A和CLK1B作为时钟信号输入，但对于升压单元列L03，也能分别使用相当于CLK1B的CLK3B或相当于CLK1A的CLK3A。此外，对于升压单元列L04，同样也能分别使用相当于CLK2B的CLK4B或相当于CLK2A的CLK4A。N001～N004、N101～N104、N201～N204、N301～N304是升压单元P101～P104、P201～P204、P301～P304的输入输出端子，N401～N404是防逆流单元P401～P404的中间端子。

这里，对升压单元列的顺序进行说明。将升压级ST1作为具有代表性的一个例子，其他升压级或防逆流电路同理。

在升压级ST1包含的升压单元P101～P104中，输入的时钟信号从“L”变为“H”的顺序就是升压单元列的顺序。因此，如果设输入时钟信号CLK1A的升压单元列L01的升压单元P101为第1列，那么在时钟信号CLK1A从“L”变为“H”后，输入接下来从“L”变为“H”的时钟信号CLK2A的升压单元列L02的升压单元P102就是第2列，输入再接下来从“L”变为“H”的时钟信号CLK1B的升压单元列L03的升压单元P103就是第3列。同样，输入再接下来从“L”变为“H”的时钟信号CLK2B的升压单元列L04的升压单元P104就是作为最终列的第4列。以上过程在升压单元列超过4列的情况下也相同，任意升压级中的输入升压单元的时钟信号从“L”变为“H”(从“H”到“L”也是同样)的变更顺序就是升压单元列的顺序。

升压单元列L01的升压单元P101、P201、P301、防逆流单元P401是串联连接的，从头开始的第(2K+1)级(K≤0)的升压单元P101、P301接受时钟信号CLK1A，而从另一头开始的第(2K+2)级的升压单元P201接受时钟信号CLK1B。此外，防逆流单元P401与最终级的升压单元P301前一级的升压单元P201相同，接受时钟信号CLK1B。

升压单元列L02的升压单元P102、P202、P302、防逆流单元P402是串联连接的，从头开始的第(2K+1)级(K≥0)的升压单元P102、P302接受时钟信号CLK2A，而从另一头开始的第(2K+2)级的升压单元P202接受时钟信号CLK2B。此外，防逆流单元P402与最终级的升压单元P302前一级的升压单元P202相同，接受时钟信号CLK2B。

升压单元列L03的升压单元P103、P203、P303、防逆流单元P403是串联连接的，从头开始的第(2K+1)级(K≥0)的升压单元P103、P303接受时钟信号CLK1B，而从另一头开始的第(2K+2)级的升压单元P203接受时钟信号CLK1A。此外，防逆流单元P403与最终级的升压单元P303前一级的升压单元P203相同，接受时钟信号CLK1A。

升压单元列L04的升压单元P104、P204、P304、防逆流单元P404是串联连接的，从头开始的第(2K+1)级(K≥0)的升压单元P 104、P304接受时钟信号CLK2B，从另一头开始的第(2K+2)级的升压单元P204接受时钟信号CLK2A。此外，防逆流单元P404与最终级的升压单元P304前一级的升压单元P204相同，接受时钟信号CLK2A。

由此，升压单元P101～P104、P201～P204、P301～P304和防逆流单元P401～P404就能如图1所述的那样，用“0”“1”的关系表示某个时间下升压时钟的状态。

下面，对各升压级ST1～ST4包含的各升压单元P101～P104、P201～P204、P301～P304和防逆流单元P401～P404进行说明。

在第1级升压级ST1包含的升压单元P101～P104中，升压单元列L01的升压单元P101与升压单元列L04的升压单元P104的输入输出端子N104连接，根据输入输出端子N104的电位，切换时钟信号CLK1B的电位或升压单元列L03的升压单元P103的输入输出端子N103的电位，进行升压操作。

同样，升压单元列L02的升压单元P102与升压单元列L01的升压单元P101的输入输出端子N101连接，根据输入输出端子N101的电位，切换时钟信号CLK2B的电位或升压单元列L04的升压单元P104的输入输出端子N104的电位，进行升压操作。

此外，升压单元列L03的升压单元P103与升压单元列L02的升压单元P102的输入输出端子N102连接，根据输入输出端子N102的电位，切换时钟信号CLK1A的电位或升压单元列L01的升压单元P101的输入输出端子N101的电位，进行升压操作。

此外，升压单元列L04的升压单元P104与升压单元列L03的升压单元P103的输入输出端子N103连接，根据输入输出端子N103的电位，切换时钟信号CLK2A的电位或升压单元列L02的升压单元P102的输入输出端子N102的电位，进行升压操作。

这些就意味着：在由M列(M＝4)构成的升压单元列L01～L04的第1级升压级ST1中，第K列的升压单元与第(K-1)列(1≤K≤M，当K＝1时，(K-1)＝第M列)的升压单元的输出端子连接，根据第(K-1)列的升压单元的输出端子的电位，切换与输入升压单元的时钟信号反相的时钟信号的电压和相对于第K列的升压单元相位相差约180度操作的第KB列的升压单元(当K≤(M/2)时，KB＝第(M/2+K)列；当K＞(M/2)时，KB＝第(K-M/2)列)的输出端子电压。

此外，在第2级升压级ST2中，第K列的升压单元与第(K-1)列(1≤K≤M，当K＝1时，(K-1)＝第M列)的升压单元的输出端子连接，根据第(K-1)列的升压单元的输出端子的电位，切换与第K列的升压单元连接的输入输出端子(N201～N204中的一个)的电压和相对于第K列的升压单元相位相差约180度操作的第KB列的升压单元(当K≤M/2时，KB＝(M/2+K)；当K＞M/2时，KB＝(K-M/2))的输出端子电压，进行升压操作。第3级的升压级ST3与第2级的升压级ST2相同。

在防逆流电路ST4中，第K列的防逆流单元与第(K-1)列(1≤K≤M，当K＝1时，(K-1)＝第M列)的防逆流单元的中间端子(N401～N404中的一个)连接，根据第(K-1)列的防逆流单元的中间端子的电位，切换第K列的防逆流单元的中间端子(N401～N404中的一个)的电压和相对于第K列的防逆流单元相位相差约180度操作的第KB列的防逆流单元(当K≤M/2时，KB＝(M/2+K)；当K＞M/2时，KB＝(K-M/2))的输出端子电压，进行升压操作。

另外，升压级能不限于3级。

<升压单元的结构>

图2(b)表示图1所示的升压级ST2的升压单元P201～P204、升压级ST3的升压单元P301～P304的结构。升压单元P201～P204、升压单元P301～P304分别包含：电荷转送晶体管M1、截止开关的晶体管M2、导通开关的晶体管M3和升压电容C1。

电荷转送晶体管M1将电荷从输入端子INPUT转送到输出端子OUTPUT。截止开关的晶体管M2根据控制信号Sig的电位，均衡(equalize)电荷转送晶体管M1的栅极N1的电压与输入端子INPUT的电压，将电荷转送晶体管M1置为截止状态。导通开关的晶体管M3根据控制信号Sig的电位，将源极信号SourceP的电位提供给电荷转送晶体管M1的栅极N1，将电荷转送晶体管M1置为导通状态。升压电容C1同步于输入升压单元P201～P204、P301～P304的时钟信号CLK1A、CLK2A、CLK1B、CLK2B中的一个，受到泵送(pumping)。

图2(a)表示图1所示的第1级升压级ST1包含的升压单元P101～P104的结构。相对于图2(b)所示的升压单元P201～P204、P301～P304的结构，升压单元P101～P104使用与输入升压单元P101～P104的时钟信号反相的时钟信号，来控制输出到截止开关的晶体管M2的源极的信号SourceN。另外，第1级的升压级ST1也能使用第2、3级的升压单元P201～P204、P301～P304。

<防逆流单元>

图2(c)表示图1所示的防逆流电路ST4包含的防逆流单元P401～P404的结构。防逆流单元P401～P404结构为：相对于图2(b)所示的升压单元P201～P204、P301～P304，不仅设置输出端子OUTPUT，还设置中间端子IntNoDe，在输入端子INPUT与中间端子IntNoDe之间连接被连接为二极管的晶体管M4，另外，在中间端子IntNoDe与时钟信号CLK1A、CLK2A、CLK1B、CLK2B之间配置升压电容C1，与时钟信号CLK1A、CLK2A、CLK1B、CLK2B中的一个同步，进行升压操作。

另外，图2(c)所示的防逆流单元的结构是一个实例，只要满足相同功能，也能为其他的结构。例如像图2(d)所示的那样，在输出端子OUTPUT与中间端子IntNoDe之间设置晶体管M5，将其栅极与源极信号SourceP连接。将升压电容C1配置在中间端子IntNoDe与时钟信号CLK1A、CLK2A、CLK1B、CLK2B之间。被连接为二极管的晶体管M4既能像图2(d)所示的那样，连接在电源电压与中间端子IntNoDe之间，也能连接在输入端子INPUT与中间端子IntNoDe之间。这样，就能满足与图2(c)同样的功能。因此，只要满足与图2(c)同样的功能，结构不限于图2(c)。

<操作>

下面，参照图3，对图1所示的升压电路100的操作进行说明。另外，说明是针对以下情况：时钟信号CLK1A、CLK2A、CLK1B、CLK2B分别在电源电位Vdd与接地电位Vss之间振荡，升压电路100的输出端子不存在电流负载，且没有电压限制。此外，图中的VV1、VV2、VV3、VV4如下。

(VV1)＝Vdd+α·Vdd

(VV2)＝Vdd+2α·Vdd

(VV3)＝Vdd+3α·Vdd

(VV4)＝Vdd+4α·Vdd-Vt

此外，利用图4(a)～图4(d)，将升压单元P301作为升压单元P101～P104、P201～P204、P301～P304、防逆流单元P401～P404的代表使用，对升压单元与防逆流单元的操作模式进行分类，同时明确各操作模式下的时钟信号CLK、升压单元的输入端子(INPUT)的电压、控制信号Sig、栅极信号SourceP电位的关系和制约条件。

[时刻T1]

首先，在时刻T1上，与时钟信号CLK1A同步地进行升压操作的升压单元列L01的升压级ST1的升压单元P101和升压级ST3的升压单元P301的各个截止开关的晶体管M2的源极信号SourceN的电压是：

(CLK1B)＝H＝Vdd

(VN201)＝VV2

此外，输入升压单元列L03的升压单元P103、P303的时钟信号CLK1B是“H”，输入输出端子N103、N303的电压VN103、VN303是：

(VN103)＝VV1

(VN303)＝VV3

此外，输入升压单元列L04的升压单元P104、P304的时钟信号CLK2B是“H”，输入输出端子N104、N304的电压VN104、VN304被设定为：

(VN104)＝VV1

(VN304)＝VV3

由此，升压单元列L01的升压单元P101、P301在导通开关的晶体管M3的栅极与源极之间的电位差分别为：

(VN104)-(VN103)＝VV1-VV1＝0

(VN304)-(VN303)＝VV3-VV3＝0

另一方面，截止开关的晶体管M2的栅极与源极间的电位差为：

(VN104)-(CLK1B)＝VV1-Vdd＝α·Vdd

(VN304)-(VN201)＝VV3-VV2＝α·Vdd

截止开关的晶体管M2变为导通状态。因此，升压单元列L01的升压单元P101、P301的各个电荷转送晶体管M1的栅极N1的电压VN1就会分别成为Vdd、VV2，升压单元P101、P301的各个电荷转送晶体管M1的栅极与源极间的电压差变为：

(P101的VN1)-(VN001)＝Vdd-Vdd＝0

(P301的VN1)-(VN201)＝VV2-VV2＝0

被设定为同电位，电荷转送晶体管M1变为非导通状态。

此外，同样，在与时钟信号CLK1A同步进行升压操作的升压单元列L03的升压级ST2的升压单元P203和防逆流电路ST4的防逆流单元P403中，各个截止开关的晶体管M2变为导通状态，电荷转送晶体管M1的栅极和源极被设定为同电位，形成非导通状态。

[时刻T2]

接下来，在时刻T2，时钟信号CLK1A从“L”变为“H”。由此，升压单元列L01的升压级ST1的升压单元P101和升压级ST3的升压单元P301的各个输入输出端子N101、N301的电压VN101、VN301就被升压，变为：

(VN101)＝VV1

(VN301)＝VV3

这时，由于升压单元P101、P301的各个电荷转送晶体管M1在时刻T1被设定为非导通状态，因此，很明显，不会产生通过这些电荷转送晶体管M1的电荷逆流。

此外，由于与时钟信号CLK1A同步进行升压单元P101、P301的升压操作的同时，时钟信号CLK1B从“H”变为“L”，所以升压单元列L01的升压级ST2的升压单元P201和防逆流电路ST4的防逆流单元P401就会变为电荷转送状态。升压单元P201和防逆流单元P401的各端子电压如下。

输入升压单元列L04的升压级ST2的升压单元P204和防逆流电路ST4的防逆流单元P404的时钟信号CLK2A被保持为“L”，输入输出端子N204和中间端子N404的电压VN204、VN404是：

(VN204)＝VV1

(VN404)＝VV3-Vt

此外，由于升压单元列L03的升压级ST2的升压单元P203和防逆流电路ST4的防逆流单元P403同步于时钟信号CLK1A而升压，所以，输入输出端子N203和中间端子N403的电压VN203、VN403就变为：

(VN203)＝VV2

(VN403)＝VV4

由此，升压单元列L01的升压级ST2的升压单元P201和防逆流电路ST4的防逆流单元P401各自的导通开关的晶体管M3的栅极与源极之间的电位差就变为：

(VN204)-(VN203)＝VV1-VV2＝-α·Vdd

(VN404)-(VN403)＝VV3-Vt-VV4＝-α·Vdd

另一方面，截止开关的晶体管M2的栅极与源极之间的电位差就变为：

(VN204)-(VN101)＝VV1-VV1＝0

(VN404)-(VN301)＝VV3-Vt-VV3＝-Vt

导通开关的晶体管M3变为导通状态。由此，升压单元P201和防逆流单元P401的各个电荷转送晶体管M1的栅极N1的电压VN1就分别变为VV2、VV4，升压单元P201和防逆流单元P401的各个电荷转送晶体管M1的栅极与源极之间的电位差就变为：

(P201的VN1)-(VN101)＝VV2-VV1＝α·Vdd

(P401的VN1)-(VN301)＝VV4-VV3＝α·Vdd-Vt

升压单元P201和防逆流单元P401的电荷转送晶体管M1就变为导通状态，形成电荷转送状态。由此，在升压级ST1的升压单元P101上被升压的输入输出端子N101的电荷就会通过升压级ST2的升压单元P201，被转送到输入输出端子N201。此外，在升压级ST3的升压单元P301上被升压的输入输出端子N301的电荷就会通过防逆流电路ST4的防逆流单元P401，被转送至升压电路100的输出端子，使升压电路的输出电压VPUMP上升。

另外，在升压单元列L01的升压级ST1的升压单元P101上被升压的输入输出端子N101的电荷也被输出到下一列的升压单元列L02的同一级的升压级ST1的升压单元P102。同样，在升压单元列L01的升压级ST3的升压单元P301上被升压的输入输出端子N301的电荷也被输出到下一列的升压单元列L02的同一级的升压级ST3的升压单元P302。由此，下一列的升压单元P102、P302的导通开关的晶体管M3和截止开关的晶体管M2的栅极电压就会上升，升压单元P102、P302的各自的导通开关的晶体管M3的栅极与源极间的电位差就变为：

(VN101)-(VN104)＝(VV1)-(VV1)＝0

(VN301)-(VN304)＝(VV3)-(VV3)＝0

另一方面，截止开关的晶体管M2的栅极与源极之间的电位差就变为：

(VN101)-(CLK2B)＝(VV1)-(Vdd)＝α·Vdd

(VN301)-(VN202)＝(VV3)-(VV2)＝α·Vdd

截止开关的晶体管M2变为导通状态。由此，与时刻T1的升压单元P101、P301同样，升压单元列L02的升压级ST1的升压单元P102和升压级ST3的升压单元P302的各个电荷转送晶体管M1的栅极N1的电压VN1就会分别变为Vdd、VV2，栅极与源极被设定为同相位，这些电荷转送晶体管M1变为非导通状态。

像以上那样的与时刻T2的升压单元列L01的升压单元P101、P301相同的操作也在升压单元列L03的升压单元P203和防逆流单元P403中实施。简单说明的话就是，在时刻T1、升压单元列L03的升压单元P203和防逆流单元P403的电荷转送晶体管M1被设定为非导通状态的状态下，升压单元P203的输入输出端子N203和防逆流单元P403的中间端子N403在时刻T2就会被升压。电位上升的输入输出端子N203的电荷通过下一级的升压级ST3的升压单元P303，被转送至输入输出端子N303。另外，升压单元P203的输入输出端子N203的电荷被输入至下一列的升压单元列L04的升压单元P204，此外，同样，防逆流单元P403的中间端子N403的电荷也被输入至下一列的升压单元列L04的防逆流单元P404。由此，升压单元列L04的升压单元P204和防逆流单元P404各自的截止开关的晶体管M2就被设定为导通状态，使电荷转送晶体管M1设定为非导通状态。

[时刻T3]

接下来，在时刻T3，时钟信号CLK2A从“L”变为“H”。由此，升压单元列L02的升压级ST1的升压单元P102和升压级ST3的升压单元P302的各个输入输出端子N102、N302的电压VN102、VN302就会被升压，变为：

(VN102)＝VV1

(VN302)＝VV3

这时，由于升压单元P102、P302的各个电荷转送晶体管M1在时刻T2被设定为非导通状态，因此，很明显，不会产生通过这些电荷转送晶体管M1的电荷逆流。

此外，由于同步于时钟信号CLK2A进行升压单元P102、P302的升压操作的同时，时钟信号CLK2B从“H”变为“L”，所以升压单元列L02的升压级ST2的升压单元P202和防逆流电路ST4的防逆流单元P402就变为电荷转送状态。升压单元P202和防逆流单元P402的各端子电压如下。

输入升压单元列L01的升压级ST2的升压单元P201和防逆流电路ST4的防逆流单元P401的时钟信号CLK1B被保持为“L”，输入输出端子N201和中间端子N401的电压VN201、VN401是：

(VN201)＝VV1

(VN401)＝VV3-Vt

此外，由于升压单元列L04的升压级ST2的升压单元P204和防逆流电路ST4的防逆流单元P404同步于时钟信号CLK2A而升压，所以，输入输出端子N204和中间端子N404的电压VN204、VN404就变为：

(VN204)＝VV2

(VN404)＝VV4

由此，升压单元列L02的升压级ST2的升压单元P202和防逆流电路ST4的防逆流单元P402各自的导通开关的晶体管M3的栅极与源极之间的电位差就变为：

(VN201)-(VN204)＝VV1-VV2＝-α·Vdd

(VN401)-(VN404)＝VV3-Vt-VV4＝-α·Vdd

另一方面，截止开关的晶体管M2的栅极与源极之间的电位差就变为：

(VN201)-(VN102)＝VV1-VV1＝0

(VN401)-(VN302)＝VV3-Vt-VV3＝-Vt

导通开关的晶体管M3变为导通状态。由此，升压单元P202和防逆流单元P402的各个电荷转送晶体管M1的栅极N1的电压VN1就分别变为VV2、VV4，升压单元P202和防逆流单元P402的各个电荷转送晶体管M1的栅极与源极之间的电位差就变为：

(P202的VN1)-(VN102)＝VV2-VV1＝α·Vdd

(P402的VN1)-(VN302)＝VV4-VV3＝α·Vdd-Vt

升压单元P202和防逆流单元P402的电荷转送晶体管M1就变为导通状态，形成电荷转送状态。由此，被升压级ST1的升压单元P102升压的输入输出端子N102的电荷就会通过升压级ST2的升压单元P202，被转送到输入输出端子N202。此外，在被升压级ST3的升压单元P302上被升压的输入输出端子N302的电荷就会通过防逆流电路ST4的防逆流单元P402，被转送至升压电路100的输出端子，使升压电路的输出电压VPUMP上升。

另外，在升压单元列L02的升压级ST1的升压单元P102上被升压的输入输出端子N102的电荷被输出到下一列的升压单元列L03的同一级的升压级ST1的升压单元P103。同样，在升压单元列L02的升压级ST3的升压单元P302上被升压的输入输出端子N302的电荷被输出到下一列的升压单元列L03的同一级的升压级ST3的升压单元P303。由此，下一列的升压单元P103、P303的导通开关的晶体管M3和截止开关的晶体管M2的栅极电压就会上升，升压单元P103、P303各自的导通开关的晶体管M3的栅极与源极间的电位差就会变为：

(VN102)-(VN101)＝(VV1)-(VV1)＝0

(VN302)-(VN301)＝(VV3)-(VV3)＝0

另一方面，截止开关的晶体管M2的栅极与源极之间的电位差就会变为：

(VN102)-(CLK1A)＝(VV1)-(Vdd)＝α·Vdd

(VN302)-(VN203)＝(VV3)-(VV2)＝α·Vdd

截止开关的晶体管M2变为导通状态。由此，与时刻T2的升压单元P102、P302相同，升压单元列L03的升压级ST1的升压单元P103和升压级ST3的升压单元P303的各个电荷转送晶体管M1的栅极N1的电压VN1就会分别变为Vdd、VV2，栅极与源极被设定为同相位，这些电荷转送晶体管M1变为非导通状态。

像以上那样的与时刻T3的升压单元列L02的升压单元P102、P302相同的操作也在升压单元列L04的升压单元P204和防逆流单元P404中实施。简单说明的话就是，在时刻T2、升压单元列L04的升压单元P204和防逆流单元P404的电荷转送晶体管M1被设定为非导通状态的状态下，升压单元P204的输入输出端子N204和防逆流单元P404的中间端子N404在时刻T3就会被升压。电位上升的输入输出端子N204的电荷通过下一级的升压级ST3的升压单元P304，被转送至输入输出端子N304。另外，最终列的升压单元P204的输入输出端子N204的电荷被输入至最初列的升压单元列L01的升压单元P201，此外，同样，最终列的防逆流单元P404的中间端子N404的电荷也被输入至最初列的升压单元列L01的防逆流单元P401。由此，升压单元列L01的升压单元P201和防逆流单元P401各自的截止开关的晶体管M2就被设定为导通状态，使电荷转送晶体管M1设定为非导通状态。

[时刻T4]

接下来，在时刻T4，时钟信号CLK1B从“L”变为“H”。由此，升压单元列L03的升压级ST1的升压单元P103和升压级ST3的升压单元P303的各个输入输出端子N103、N303的电压VN103、VN303就会被升压。这时，由于升压单元P103、P303的各个电荷转送晶体管M1在时刻T3被设定为非导通状态，所以，与先前同样，很明显，不会产生通过这些电荷转送晶体管M1的电荷逆流。

电位上升的升压单元P103的输入输出端子N103的电荷通过下一级的升压级ST2的升压单元P203，被转送至输入输出端子N203，升压单元P303的输入输出端子N303的电荷通过下一级的防逆流电路ST4的防逆流单元P403，被转送至升压电路100的输出端子，使升压电压VPUMP上升。另外，升压单元P103的输入输出端子N103的电荷被输入至下一列的升压单元列L04的升压单元P104，此外，同样，升压单元P303的输入输出端子N303的电荷也被输入至下一列的升压单元列L04的升压单元P304。由此，升压单元列L04的升压单元P104、P304各自的截止开关的晶体管M2就会被设定为导通状态，使电荷转送晶体管M1设定为非导通状态。

像以上那样的与时刻T4的升压单元列L03的升压单元P103、P303相同的操作也在升压单元列L01的升压单元P201和防逆流单元P401中实施。简单说明的话就是，在时刻T3、升压单元列L01的升压单元P201和防逆流单元P401的各个电荷转送晶体管M1被设定为非导通状态的状态下，升压单元P201的输入输出端子N201和防逆流单元P401的中间端子N401在时刻T4就会被升压。电位上升的输入输出端子N201的电荷通过下一级的升压级ST3的升压单元P301，被转送至输入输出端子N301。另外，升压单元P201的输入输出端子N201的电荷被输入至下一列的升压单元列L02的升压单元P202，此外，同样，防逆流单元P401的中间端子N401的电荷也被输入至下一列的升压单元列L02的防逆流单元P402。由此，升压单元列L02的升压单元P202和防逆流单元P402各自的截止开关的晶体管M2就被设定为导通状态，使电荷转送晶体管M1设定为非导通状态。

[时刻T5]

接下来，在时刻T5，时钟信号CLK2B从“L”变为“H”。由此，升压单元列L04的升压级ST1的升压单元P104和升压级ST3的升压单元P304的各个输入输出端子N104、N304的电压VN104、VN304就会被升压。这时，由于升压单元P104、P304的各个电荷转送晶体管M1在时刻T4被设定为非导通状态，所以，与先前同样，很明显，不会产生通过这些电荷转送晶体管M1电荷逆流。

电位上升的升压单元P104的输入输出端子N104的电荷通过下一级的升压级ST2的升压单元P204，被转送至输入输出端子N204，升压单元P304的输入输出端子N304的电荷通过下一级的防逆流电路ST4的防逆流单元P404，被转送至升压电路100的输出端子，使升压电压VPUMP上升。另外，最终列的升压单元P104的输入输出端子N104的电荷被输入至最初列的升压单元列L01的升压单元P101，此外，同样，最终列的升压单元P304的输入输出端子N304的电荷也被输入至最初列的升压单元列L01的升压单元P301。由此，升压单元列L01的升压单元P101、P301各自的截止开关的晶体管M2就会被设定为导通状态，使电荷转送晶体管M1设定为非导通状态。

像以上那样的与时刻T5的升压单元列L04的升压单元P104、P304相同的操作也在升压单元列L02的升压单元P202和防逆流单元P402中实施。简单说明的话就是，在时刻T4、升压单元列L02的升压单元P202和防逆流单元P402的各个电荷转送晶体管M1被设定为非导通状态的状态下，升压单元P202的输入输出端子N202和防逆流单元P402的中间端子N402在时刻T5就会被升压。电位上升的输入输出端子N202的电荷通过下一级的升压级ST3的升压单元P302，被转送至输入输出端子N302。另外，升压单元P202的输入输出端子N202的电荷被输入至下一列的升压单元列L03的升压单元P203，此外，同样，防逆流单元P402的中间端子N402的电荷也被输入至下一列的升压单元列L03的防逆流单元P403。由此，升压单元列L03的升压单元P203和防逆流单元P403各自的截止开关的晶体管M2就被设定为导通状态，使电荷转送晶体管M1设定为非导通状态。

通过时刻T5的状态迁移，就返回到与时刻T1相同的状态。这样，升压操作就被重复进行。

至此，对升压电路100的操作进行了说明。由上可知：各升压单元P101～P104、P201～P204、P301～P304、防逆流单元P401～P404的所有的升压单元、防逆流电路的升压操作是通过时刻T1～T4的操作的重复来进行的，对于成为操作对象的升压单元，升压准备状态就是升压操作前将电荷转送晶体管M1从导通状态变为非导通状态，其后实施升压(升压状态)，升压后是电荷转送状态，然后返回升压准备状态。

因此，对一个升压单元的升压准备状态、升压状态、电荷转送状态进行说明，就能包罗其它升压单元、防逆流单元的操作。

此外，只要能够明确升压准备状态、升压状态、电荷转送状态下的升压单元或防逆流单元的端子电压条件，就能通过显示端子电压条件已经满足来表示升压操作能够实施。

根据以上内容，就以升压单元列L01的升压级ST3的升压单元P301为代表，利用图3和图4(a)～图4(d)，来明确对升压准备状态、升压状态、电荷转送状态下的升压单元的时钟信号和各端子的电压条件。

首先，在时刻T1，升压单元P301需要将电荷转送晶体管M1由导通状态变为非导通状态，为升压操作做准备。这时的时钟信号和各端子电压是：

时钟信号＝L(CLK1A)

输入端子INPUT＝VV2

输出端子OUTPUT＝VV2

控制信号Sig＝VV3(升压单元P304的输入输出端子N304的电压VN304)

SourceP＝VV3(升压单元P303的输入输出端子N303的电压VN303)根据这些条件，当时钟信号为“L”时，要想使电荷转送晶体管M1为非导通状态，只要满足以下条件，就能使电荷转送晶体管M1的栅极与源极间达到均衡。

1.要使截止开关的晶体管M2为导通状态，

V(控制信号Sig)≥V(INPUT)+Vtm2

2.要使导通开关的晶体管M3为非导通状态，

V(SourceP)≤V(Sig)+|Vtm3|

这里，Vtm2是截止开关的晶体管M2的阈值电压，|Vtm3|是导通开关的晶体管M3的阈值电压的绝对值。

其次，在时刻T2，升压单元P301需要将电荷转送晶体管M1保持为非导通状态，进行升压操作。这时的时钟信号和各端子电压是：

时钟信号＝H(CLK1A)

输入端子INPUT＝VV1

输出端子OUTPUT＝VV3

控制信号Sig＝VV3(升压单元P304的输入输出端子N304的电压VN304)

SourceP＝VV2(升压单元P303的输入输出端子N303的电压VN303)根据这些条件，当时钟信号为“H”时，要想使电荷转送晶体管M1为非导通状态，只要满足以下条件，就能使电荷转送晶体管M1的栅极与源极间达到均衡。

1.要使截止开关的晶体管M2为导通状态，

V(控制信号Sig)≥V(INPUT)+Vtm2

2.要使导通开关的晶体管M3为非导通状态，

V(SourceP)≤V(Sig)+|Vtm3|

接下来，在时刻T3，升压单元P301需要将电荷转送晶体管M1保持为非导通状态，保持升压操作。这时的时钟信号和各端子电压是：

时钟信号＝H(CLK1A)

输入端子INPUT＝VV1

输出端子OUTPUT＝VV3

控制信号Sig＝VV2(升压单元P304的输入输出端子N304的电压VN304)

SourceP＝VV2(升压单元P303的输入输出端子N303的电压VN303)根据这些条件，当时钟信号为“H”时，要想使电荷转送晶体管M1为非导通状态，只要满足以下条件，就能使电荷转送晶体管M1的栅极与源极间达到均衡。

1.要使截止开关的晶体管M2为导通状态，

V(控制信号Sig)≥V(INPUT)+Vtm2

2.要使导通开关的晶体管M3为非导通状态，

V(SourceP)≤V(Sig)+|Vtm3|

所述的时钟信号为“H”时的电压条件与时刻T2相同。

最后，在时刻T4，升压单元P301需要将电荷转送晶体管M1从非导通状态变为导通状态，从输入端子INPUT将电荷转送到输出端子OUTPUT。这时的时钟信号和各端子电压是：

时钟信号＝L(CLK1A)

输入端子INPUT＝VV2

输出端子OUTPUT＝VV2

控制信号Sig＝VV2(升压单元P304的输入输出端子N304的电压VN304)

SourceP＝VV3(升压单元P303的输入输出端子N303的电压VN303)根据这些条件，当时钟信号为“L”时，要想使电荷转送晶体管M1为导通状态，只要满足以下条件，就能将电荷转送晶体管M1置为导通状态。

1.要使截止开关的晶体管M2为非导通状态，

V(控制信号Sig)≤V(INPUT)+Vtm2

2.要使导通开关的晶体管M3为非导通状态，

V(SourceP)≥V(Sig)+|Vtm3|

图5是根据以上内容对升压单元、防逆流单元的升压操作状态进行的总结。升压操作状态是(1)升压准备状态、(2)升压状态、(3)电荷转送状态，时钟信号和各端子的电压条件如图5所示。

如下的禁止条件和允许条件是应该补充的条件。首先，作为各操作状态变更时的禁止条件，就是源极信号SourceP与输入端子INPUT短路，电荷由后级向前级逆流的电压条件。该条件是禁止条件：

V(INPUT)+Vtm2≤V(Sig)+|Vtm3|≤V(SourceP)

此外，还有一个允许条件，那就是在操作变更时，虽然电荷转送晶体管M1的栅极N1变为Hiz(高阻抗)状态，但不产生从后级的输入输出端子向前级的输入输出端子的电荷逆流。该条件是允许条件：

V(INPUT)＝V(Sig)＝V(SourceP)

根据以上内容，对于成为操作对象的升压元件、防逆流单元的时钟信号，只要V(Sig)、V(SourceP)满足所述条件，就能期待如下效果：在进行升压操作时能够防止通过电荷转送晶体管M1的电荷逆流，不一定按照本实施方式进行V(Sig)、V(SourceP)的连接。

另外，升压单元、防逆流单元的结构是一个实例，只要满足同样功能即可，升压级数也能是任意，不一定是3级。

以下的实施方式是通过明确升压准备状态、升压状态、电荷转送状态下的升压单元或防逆流单元的端子电压条件，显示端子电压条件已经满足来表示升压操作能够实施。

<效果>

如上所述，将4个时钟信号应用于4个并列(M＝4)的升压单元列，将第K列(1≤K≤M)的升压单元与第(K-1)列((K-1)＝0时，(K一1)为第M列)的升压单元的输出端子连接，根据第(K-1)列的升压单元的输出端子的电位，对第K列的升压单元的输入端子的电压和相位相差约180度操作的第KB列的升压单元(K≤M/2时，是第KB＝(M/2+K)列；K＞M/2时，是第KB＝(K-M/2)列)的输出端子的电压进行切换控制，就能不使用复杂的时钟，在进行升压操作时将电荷转送晶体管设定为非导通状态，抑制升压效率的降低。

(第2实施方式)

<结构>

图6表示本发明的第2实施方式的升压电路200。图6是相当于图1的升压电路100的第3级升压级ST3的电路框图，对升压电路100的升压级ST3的变更点是：升压单元的列数由4列变成了12列，升压单元列为L01～L12，升压单元为P301～P312。由此，使得升压单元P301～P312具备输入输出端子N201～N212、N301～N312，另外，各升压单元P301～P312与时钟信号CLK1A～CLK6A、CLK1B～CLK6B同步，重复升压操作，设与时钟信号CLK1A同步、进行升压操作的升压单元列为第1列(L01)，设以后的与时钟信号CLK2A～CLK6A同步、进行升压操作的升压单元列为第2～6列(L02～L06)，设与时钟信号CLK1B～CLK6B同步、进行升压操作的升压单元列为第7～12列(L7～L12)。另外，时钟信号CLK1A和CLK1B是互补进行振荡的时钟信号，同样，CLK2A和CLK2B、CLK3A和CLK3B、CLK4A和CLK4B、CLK5A和CLK5B、CLK6A和CLK6B也分别存在互补关系。

图8是12列的升压电路200的操作波形。就像第1实施方式所述的那样，由于多个升压单元、防逆流单元的工作状态彼此相同，所以，这里就以与时钟信号CLK1A同步、重复进行升压操作的升压单元P301为代表，对升压电路200的操作进行说明。这里，图8的控制信号Sig是CaseA使用的与时钟信号CLK6B同步、重复进行升压操作的升压单元列L12的升压单元P312的输入输出端子N312的电压，源极信号SourceP是与时钟信号CLK1B同步、重复进行升压操作的升压单元列L07的升压单元P307的输入输出端子N307的电压。

另外，升压单元列为M列(M＝12)的升压电路200的第K列(1≤K≤M)的升压单元与对应第(K-1)列((K-1)＝0时，(K-1)是第M列)的升压单元P301～P312的输入输出端子N301～N312连接，根据第(K-1)列的升压单元P301～P312的输入输出端子N301～N312的电位，进行第K列的升压单元的输入端子INPUT的电压和相位相差约180度操作的第KB列(KB≤M/2时，KB＝(M/2+K)；K＞M/2时，KB＝(K-M/2))的升压单元的输出端子电压的切换，进行升压操作。

<操作>

就像第1实施方式的图5所述的那样，能使用图8的操作波形(控制信号：Sig是CaseA)，将与时钟信号CLK1A同步的升压电路200的操作状态分为以下几类：升压准备状态、升压状态、电荷转送状态。

在时刻Ta，由于时钟信号CLK1A为“L”，

V(控制信号Sig)＝VV3＞V(INPUT)＝VV2

V(SourceP)＝VV3＝V(Sig)＝VV3

所以，时刻Ta是升压准备状态。

接下来，在时刻Tb，由于时钟信号CLK1A为“H”，

V(控制信号Sig)＝VV3＞V(INPUT)＝VV1

V(SourceP)＝VV2＜V(Sig)＝VV3

所以，时刻Tb是升压状态。

在时刻Tg，由于时钟信号CLK6B从“H”变为“L”，

V(控制信号Sig)＝VV2＞V(INPUT)＝VV1

V(SourceP)＝VV2＝V(Sig)＝VV2

所以，保持了升压状态。

接下来，在时刻Th，由于时钟信号CLK1A从“H”变为“L”，

V(控制信号Sig)＝VV2＝V(INPUT)＝VV2

V(SourceP)＝VV3＞V(Sig)＝VV2

所以，是电荷转送状态。

接下来，在时刻Tm，变为与时刻Ta状态相同的升压准备状态。

这时，第1实施方式所示的电荷转送时间是(时钟信号周期/4)，而本实施方式是大于它的(时钟信号周期×5/12)，所以本实施方式能延长电荷转送时间，抑制电荷转送晶体管外观尺寸的增大。

另外，虽然本实施方式将升压单元列设为12列进行了说明，但也能是第1实施方式所示的4列、6列、8列等，只要是2N+4(N≥0)列，都能期待同样的效果。此外，升压电路200的升压级数能任意，不一定是3级。

<效果>

通过增加升压单元列，能延长电荷转送时间，抑制电荷转送晶体管的外观尺寸的增大。

(第3实施方式)

<结构>

图7表示本发明的第3实施方式的升压电路210。图7是图6的升压电路200的变形例。对升压电路200的变更点是：升压单元P301的控制信号Sig与同步于时钟信号CLK2B、重复进行升压操作的升压单元列L08的升压单元P308的输入输出端子N308连接(在图8中，适用于控制信号Sig中的CaseB)。

此外，对于其他升压单元，在由M列(M＝12)构成的升压单元列中，第K列(1≤K≤M)的升压单元根据A列前(A＝M/2-1＝5)的第KA列(当(K-A)＞0时，KA＝(K-A)；当(K-A)≤0时，KA＝(M-|K-A|))的升压单元P301～P312的输入输出端子N301～312的电位，进行第K列的升压单元的输入端子INPUT的电压和相位相差约180度操作的第KB列(当K≤M/2时，KB＝(M/2+I)；当K＞M/2时，KB＝(I-M/2))的升压单元的输出端子电压的切换，进行升压操作。

另外，与第2实施方式同样，将同步于时钟信号CLK1A、重复进行升压操作的升压单元P301作为代表，对升压电路210的操作进行说明。

<操作>

就像第1实施方式的图5所述的那样，能使用图8的操作波形(控制信号：Sig是CaseB)，将与时钟信号CLK1A同步的升压电路210的升压单元P301的操作状态分为以下几类：升压准备状态、升压状态、电荷转送状态。

在时刻Ta，由于时钟信号CLK1A为“L”，

V(控制信号Sig)＝VV3＞V(INPUT)＝VV2

V(SourceP)＝VV3＝V(Sig)＝VV3

所以，时刻Ta是升压准备状态。

接下来，在时刻Tb，由于时钟信号CLK1A为“H”，

V(控制信号Sig)＝VV3＞V(INPUT)＝VV1

V(SourceP)＝VV2＜V(Sig)＝VV3

所以，时刻Tb是升压状态。

在时刻Tc，由于时钟信号CLK2B从“H”变为“L”，

V(控制信号Sig)＝VV2＞V(INPUT)＝VV1

V(SourceP)＝VV2＝V(Sig)＝VV2

所以，保持了升压状态。

接下来，在时刻Th，由于时钟信号CLK1A从“H”变为“L”，

V(控制信号Sig)＝VV2＝V(INPUT)＝VV2

V(SourceP)＝VV3＞V(Sig)＝VV2

所以，是电荷转送状态。

接下来，在时刻Tm，变为与时刻Ta状态相同的升压准备状态。

由此可知：电荷转送时间为(时钟信号周期×1/12)，电荷转送时间变短。

由第2实施方式和第3实施方式可知：同步于时钟信号CLK1A进行升压操作的升压单元P301的控制信号Sig能与同步于时钟信号CLK6B～CLK4B～CLK2B进行升压操作的升压单元的输出端子OUTPUT连接，能将电荷转送时间从(时钟信号周期×1/12)调整为(时钟信号周期×5/12)(满足第1实施方式所示的升压单元的电压条件)。

也就是说，在由M列(M≥4)构成的升压单元列中，第K列(1≤K≤M)的升压单元根据A列前(1≤A≤M/2-1)的第KA列(当(K-A)＞0时，KA＝(K-A)；当(K-A)≤0时，KA＝(M-|K-A|))的升压单元的输出端子OUTPUT的电位，能对电荷转送晶体管M1进行控制，按照一定的制约条件，调整电荷转送时间。

由于升压单元列数M越大，时钟信号间的时间差ΔT越小，升压准备状态变为升压状态的时间越短。所以，很难有足够的时间将电荷转送晶体管M1设定为非导通状态，对于这一课题，任意改变连接控制信号Sig的升压单元的输出端子(设定A)就能解决，能设定最佳的升压准备状态时间，且设定足够的电荷转送时间。

<效果>

在由M列(M≥4)构成的升压单元列中，将第K列的升压单元的控制信号Sig与前A列(1≤A≤M/2-1)的升压单元的输出端子OUTPUT连接就能对电荷转送晶体管设定最佳的升压准备状态时间，且进行足够的电荷转送时间的调整。

(第4实施方式)

<结构>

图9表示本发明的第4实施方式的升压电路220。图9是图6的升压电路200的变形例，对升压电路200的变更点是：升压单元P301的源极信号SourceP与同步于时钟信号CLK5B重复进行升压操作的升压单元列L11的升压单元P311的输入输出端子N311连接。

此外，对于其他升压单元，在由M列(M＝12)构成的升压单元列中，第K列(1≤K≤M)的升压单元的源极信号SourceP也能与B列前(A＜B≤M/2：A为第3实施方式所述的值)的第KB列(当(K-B)＞0时，KB＝(K-B)；当(K-B)≤0时，KB＝(M-|K-B|))的升压单元的输出端子OUTPUT连接。在升压电路220中，将B＝2列前作为一个例子进行说明。

<操作>

就像第1实施方式的图5所述的那样，能使用图10的操作波形(源极信号SourceP是CaseC)，将与时钟信号CLK1A同步的升压电路220的升压单元P301的操作状态分为以下几类：升压准备状态、升压状态、电荷转送状态。

另外，图10中的CaseA是第2实施方式所述的升压电路200的操作波形。

在时刻Ta，由于时钟信号CLK1A为“L”，

V(控制信号Sig)＝VV3＞V(INPUT)＝VV2

V(SourceP)＝VV3＝V(Sig)＝VV3

所以，时刻Ta是升压准备状态。

接下来，在时刻Tb，由于时钟信号CLK1A为“H”，

V(控制信号Sig)＝VV3＞V(INPUT)＝VV1

V(SourceP)＝VV3＝V(Sig)＝VV3

所以，时刻Tb是升压状态。

在时刻Tf，由于时钟信号CLK5B从“H”变为“L”，

V(控制信号Sig)＝VV3＞V(INPUT)＝VV1

V(SourceP)＝VV2＝V(Sig)＝VV3

所以，保持了升压状态。

接下来，在时刻Th，由于时钟信号CLK1A从“H”变为“L”，

V(控制信号Sig)＝VV2＝V(INPUT)＝VV2

V(SourceP)＝VV2＝V(Sig)＝VV2

所以，电荷转送晶体管M1的栅极N1变为Hiz。但是，不产生从升压单元的后级向前级的电荷逆流。

接下来，在时刻T1，由于时钟信号CLK5B从“L”变为“H”

V(控制信号Sig)＝VV2＝V(INPUT)＝VV2

V(SourceP)＝VV3＞V(Sig)＝VV2

所以，是电荷转送状态。

接下来，在时刻Tm，变为与时刻Ta状态相同的升压准备状态。

根据以上内容，虽然在电荷转送状态之前，电荷转送晶体管M1的栅极N1变为Hiz。但是，不产生通过电荷转送晶体管M1的从升压单元的后级向前级的电荷逆流。

由第2实施方式和第4实施方式可知：同步于时钟信号CLK1A进行升压操作的升压单元P301的栅极信号SourceP能与同步于时钟信号CLK5B～CLK3B～CLK1B进行升压操作的升压单元的输出端子OUTPUT连接(满足第1实施方式所示的升压单元的电压条件)。

时钟信号CLK5B使CLK1A的2列前的升压单元列驱动，时钟信号CLK1B使CLK1A的6列前的升压单元列驱动。

如果将距离所述CLK1A的时钟信号的偏移量设为B，那么CLK5B就是：A＝2，CLK2B＝6＝M/2。

这里，为了遵守图5的电压条件，栅极信号SourceP需要与控制信号Sig的往前1个以上的升压单元列同步。

根据所述内容，在由M列(M≥4)构成的升压单元列中，第K列(1≤K≤M)的升压单元根据A列前(1≤A≤M/2-1)的第KA列(当(K-A)＞0时，KA＝(K-A)；当(K-A)≤0时，KA＝(M-|K-A|))的升压单元的输出端子OUTPUT的电位，就能进行第K列的升压单元的输入端子INPUT的电压和作为B列前(A+1≤B≤M/2)的第KB列(当(K-B)＞0时，K B＝(K-B)；当(K-B)≤0时，K B＝(M-|K-B |))的升压单元的输出端子OUTPUT的电压的切换，重复进行升压操作。

<效果>

在由M列(M≥4)构成的升压单元列中，对于第K列(1≤I≤M)的升压单元的升压操作，能通过抑制通过电荷转送晶体管的逆流来实施。

(第5实施方式)

<结构>

图11是本发明的第5实施方式的升压电路230。以前记述的是偶数列2N+4(N≥0)的升压电路，这里，对由5列(M＝5)组成的升压电路230进行说明，它是满足设定值A(1≤A≤M/2-1)的制约条件的最小的奇数列的升压电路。

升压电路230是图1的升压电路100的变形例，对升压电路100的变更点是：追加了升压单元列L05的升压单元P205和P305。这里，对偶数级的升压级ST2的升压单元P201～P205分别输入时钟信号CLK1A～CLK5A，它们彼此存在360/5＝72度的相位差。此外，对奇数级的升压级ST3的升压单元P301～305分别输入与时钟信号CLK1A～CLK5A翻转信号的时钟信号CLK1B～CLK5B。这里，使用升压单元P301，对升压操作进行说明。

对于升压单元P301，控制信号Sig被输入同步于时钟信号CLK5B进行升压操作的升压单元P305的输入输出端子N305的电压VN305；栅极信号SourceP被输入同步于时钟信号CLK4B进行升压操作的升压单元P304的输入输出端子N304的电压VN304。

<操作>

就像第1实施方式的图5所述的那样，能使用图12的操作波形，将与时钟信号CLK1B同步的升压电路230的升压单元P301的操作状态分为以下几类：升压准备状态、升压状态、电荷转送状态。

在时刻Ta，由于时钟信号CLK1B为“L”，

V(控制信号Sig＝N305)＝VV3＞V(INPUT)＝VV2

V(SourceP＝N304)＝VV3＝V(Sig)＝VV3

所以，时刻Ta是升压准备状态。

接下来，在时刻Tb，由于时钟信号CLK1B为“H”，

V(控制信号Sig＝N305)＝VV3＞V(INPUT)＝VV1

V(SourceP＝N304)＝VV3＝V(Sig)＝VV3

所以，时刻Tb是升压状态。

在时刻Tc，由于时钟信号CLK4B从“H”变为“L”，

V(控制信号Sig＝N305)＝VV3＞V(INPUT)＝VV1

V(SourceP＝N304)＝VV2＜V(Sig)＝VV3

所以，保持了升压状态。

接下来，在时刻Te，由于时钟信号CLK5B从“H”变为“L”，

V(控制信号Sig＝N305)＝VV2＞V(INPUT)＝VV1

V(SourceP＝N304)＝VV2＝V(Sig)＝VV2

所以，保持了升压状态。

接下来，在时刻Tg，由于时钟信号CLK1B从“H”变为“L”，

V(控制信号Sig＝N305)＝VV2＝V(INPUT)＝VV2

V(SourceP＝N304)＝VV2＝V(Sig)＝VV2

所以，电荷转送晶体管M1的栅极N1变为Hiz。但是，不产生升压单元的由后级向前级的电荷逆流。

接下来，在时刻Th，由于时钟信号CLK4B从“L”变为“H”，

V(控制信号Sig＝N305)＝VV2＝V(INPUT)＝VV2

V(SourceP＝N304)＝VV3＞V(Sig)＝VV2

所以，是电荷转送状态。

接下来，在时刻Tk，变为与时刻Ta状态相同的升压准备状态。

根据以上内容，能明确：即便升压单元列是5列，也能进行升压操作。另外，还能明确：只要升压单元列为奇数列(2N+5)(N≥0)以上，能进行同样的操作，而且，结合以前的实施方式可知：只要是具有4列(M≥4)以上的升压单元列的升压电路，就能进行同样的升压操作。此外，在包括由奇数列构成的升压单元列的升压电路中，也能像第3、第4实施方式所示的那样，使用各升压单元的控制信号Sig和源极信号SourceP的条件。

<效果>

在由M列(M：5以上的奇数列)构成的升压单元列中，对于第K列(1≤K≤M)的升压单元的升压操作，能通过抑制通过电荷转送晶体管的逆流来实施。

(第6实施方式)

图13(a)是表示图1的升压电路100的布局构成例的平面图，升压单元P101由T101(电荷转送晶体管和状态控制部：导通开关的晶体管和截止开关的晶体管)和C101(升压电容)构成。各升压单元被同样构成。图13(b)是图6的升压电路200，以升压级ST3为代表进行了记述。

根据图13(a)，在配置升压级ST1、ST2、ST3、防逆流电路ST4时，升压单元列L01的升压单元与升压单元列L04的升压单元被交互设置，同样，升压单元列L02的升压单元与升压单元列L03的升压单元被交互设置。由此，各升压单元P101～P104所包含的电荷转送晶体管和作为状态控制部的T101～T104就能相互接近地配置，能抑制升压单元间配线延迟增大，确保升压操作时的时间富余量。同样，各升压单元P201～P204、P301～P304和防逆流单元P401～P404所包含的电荷转送晶体管和作为状态控制部的T201～T204、T301～T304、T401～T404也能彼此接近地配置。

根据图13(b)，在构成升压级ST3时，升压单元列L01、L06、L05三列升压单元被依次设置，同样，升压单元列L07、L12、L11、升压单元列L02、L03、L04、升压单元列L08、L09、L10被依次设置，所以电荷转送晶体管和作为状态控制部的T301～T312就能相互接近地配置，抑制升压单元间配线延迟增大，确保升压操作时的时间富余量。

也就是说，能通过在第K列(1≤K≤M)第I级(I≥1)的升压单元与第I+1级的升压单元之间配置第K列以外的升压单元，来抑制升压单元间的配线的延迟增大，确保升压操作时的时间富余量。

另外，也能通过在第K列(1≤K≤M)第I级(I≥1)的升压单元与第J列(1≤K≤M，J≠K)第I级(I≥1)的升压单元之间配置第K列和第J列以外的升压单元，来抑制升压单元间配线延迟增大，确保升压操作时的时间富余量。

另外，无需将升压单元包含的电荷转送晶体管、状态控制部、升压电容固定在一处配置。

此外，只要升压单元包含的电荷转送晶体管、状态控制部、升压电容中的电荷转送晶体管和状态控制部满足所述条件，就能期待所述效果。

(第7实施方式)

在以上的各实施方式的说明中，虽然例如升压电路100是接受电源电压、生成正电压的升压电压，但也能像图14所示的升压电路300那样，接受接地电压，生成负电压的升压电压。在这种情况下，将各实施方式下的构成升压电路的各晶体管的极性置为反极性，就能构成生成负电压的升压电压的升压电路。例如，只要像图15(a)～图15(c)那样来构成图2(a)～图2(c)所示的升压单元P101～P104、P201～P204、P301～P304和防逆流单元P401～P404即可。这里，MN1～MN4分别是将M1～M4的导电型翻转得到的晶体管。

通过像图14那样的结构，升压电路300就能如图16所示，升压级ST1的输入输出端子电压VN101～VN104在Vss与-VV1之间振荡；升压级ST2的输入输出端子电压VN201～VN204在-VV1与-VV2之间振荡；升压级ST3的输入输出端子电压VN301～VN304在-VV2与-VV3之间振荡；防逆流电路ST4的中间端子电压VN401～VN404在-VV3+Vt与-VV4之间振荡，在升压电路300的输出端子上生成-VV3的负升压电压。作为电荷转送晶体管MN1，使用Pch晶体管就不会形成使用Nch晶体管时所担心的寄生双极(bipolar)，能进行稳定的升压操作。

[产业上的利用可能性]

本发明的升压电路能抑制两相升压电路产生的通过电荷转送晶体管的电荷逆流，所以，对于非易失性半导体存储装置或在CMOS处理中用来改善模拟电路特性的电源产生电路等十分有用。此外，也能应用在DRAM等易失性半导体装置或液晶装置、便携式机器的电源电路等中。

Claims (22)

1.一种升压电路，具有M列(M≥4)L级(L≥2)的升压单元，该升压单元与多个相位不同的时钟信号同步，进行升压操作，其特征在于，

第K列(1≤K≤M)第I级(1≤I≤L)的该升压单元包括：

输入端子，接受来自该升压单元前级的电压；

输出端子，向该升压单元后级提供电压；

升压电容，一端与该升压单元的输出端子连接，另一端接受与该升压单元对应的时钟信号；和

电荷转送晶体管，连接在该升压单元的输入端子与输出端子之间，在导通状态时，将电荷从该输入端子转送到该输出端子，

另外，还具有状态控制部，根据作为第K列之前A列(1≤A≤M/2-1：A为自然数)的第KA列((K-A)＞0时，KA＝(K-A)；(K-A)≤0时，KA＝(M-|K-A|))的升压单元的输出端子电压，控制所述电荷转送晶体管。

2.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于，

所述状态控制部，切换第K列的输入端子电压和作为第K列之前B列(A+1≤B≤M/2：B为自然数)的第KB列((K-B)＞0时，KB＝(K-B)；(K-B)≤0时，KB＝(M-|K-B|))的升压单元的输出端子电压，来对所述电荷转送晶体管进行控制。

3.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于，

所述状态控制部，切换将输入到第K列的时钟信号翻转得到的时钟信号的电压和作为第K列之前B列(A+1≤B≤M/2：B为自然数)的第KB列((K-B)＞0时，KB＝(K-B)；(K-B)≤0时，KB＝(M-|K-B|))的升压单元的输出端子电压，来对所述电荷转送晶体管进行控制。

4.根据权利要求2或3所述的升压电路，其特征在于，

所述状态控制部包括逆变机构，根据所述第KA列的升压单元的输出端子电压，切换所述第K列的输入端子电压或将输入到第K列的时钟信号翻转得到的时钟信号的电压、与所述第KB列的升压单元的输出端子电压。

5.一种升压电路，具有M列(M≥4)L级(L≥2)的升压单元，该升压单元与多个相位不同的时钟信号同步，进行升压操作，其特征在于，

第K列(1≤K≤M)第I级(1≤I≤L)的该升压单元包括：

输入端子，接受来自该升压单元前级的电压；

输出端子，向该升压单元后级提供电压；

升压电容，一端与该升压单元的输出端子连接，另一端接受与该升压单元对应的时钟信号；和

电荷转送晶体管，连接在该升压单元的输入端子与输出端子之间，在导通状态时，将电荷从该输入端子转送到该输出端子，

另外，还具有状态控制部，作为第K列之前A列(1≤A≤M/2-1：A为自然数)的第KA列((K-A)＞0时，KA＝(K-A)；(K-A)≤0时，KA＝(M-|K-A|))的升压单元的输出端子与第1端子连接，所述电荷转送晶体管的栅极与第2端子连接。

6.根据权利要求5所述的升压电路，其特征在于，

所述状态控制部中，第K列的输入端子与第3端子连接，作为第K列之前B列(A+1≤B≤M/2：B为自然数)的第KB列((K-B)＞0时，KB＝(K-B)；(K-B)≤0时，KB＝(M-|K-B|))的升压单元的输出端子与第4端子连接。

7.根据权利要求5所述的升压电路，其特征在于，

所述状态控制部中，将输入到第K列的时钟信号翻转得到的时钟信号与第3端子连接，作为第K列之前B列(A+1≤B≤M/2：B为自然数)的第KB列((K-B)＞0时，KB＝(K-B)；(K-B)≤0时，KB＝(M-|K-B|))的升压单元的输出端子与第4端子连接。

8.根据权利要求6或7所述的升压电路，其特征在于，

所述状态控制部，是栅极与所述第1端子连接，漏极与所述第2端子连接的第1导电型的第1晶体管和第2导电型的第2晶体管，

所述第1晶体管中，源极与所述第3端子连接，

所述第2晶体管中，源极与所述第4端子连接。

9.一种升压电路，具有M列(M≥4)的防逆流单元，该防逆流单元与多个相位不同的时钟信号同步，进行升压操作，其特征在于，

第K列(1≤K≤M)的该防逆流单元包括：

输入端子，接受来自该防逆流单元前级的电压；

输出端子，向所述升压电路的输出端子提供电压；

中间端子，向其它防逆流单元提供电压；

电荷转送机构，设置在所述输入端子或所述输出端子与所述中间端子之间；

升压电容，一端与该防逆流单元的中间端子连接，另一端接受与该防逆流单元对应的时钟信号；和

电荷转送晶体管，连接在该防逆流单元的输入端子与输出端子之间，在导通状态时，将电荷从该输入端子转送到该输出端子，

另外，还具有状态控制部，根据作为第K列之前A列(1≤A≤M/2-1：A为自然数)的第KA列((K-A)＞0时，KA＝(K-A)；(K-A)≤0时，KA＝(M-|K-A|))的防逆流单元的中间端子电压，控制所述电荷转送晶体管。

10.根据权利要求9所述的升压电路，其特征在于，

所述状态控制部，切换第K列的输入端子电压和作为第K列之前B列(A+1≤B≤M/2：B为自然数)的第KB列((K-B)＞0时，KB＝(K-B)；(K-B)≤0时，KB＝(M-|K-B|))的防逆流单元的中间端子电压，对所述电荷转送晶体管进行控制。

11.根据权利要求10所述的升压电路，其特征在于，

所述状态控制部包括逆变机构，根据所述第KA列的升压单元的输出端子电压，切换所述第K列的输入端子电压和所述第KB列的防逆流单元的中间端子电压。

12.一种升压电路，具有M列(M≥4)的防逆流单元，该防逆流单元与多个相位不同的时钟信号同步，进行升压操作，其特征在于，

第K列(1≤K≤M)的该防逆流单元包括：

输入端子，接受来自该防逆流单元前级的电压；

输出端子，向所述升压电路的输出端子提供电压；

中间端子，向其它防逆流单元提供电压；

电荷转送机构，设置在所述输入端子或所述输出端子与所述中间端子之间；

升压电容，一端与该防逆流单元的中间端子连接，另一端接受与该防逆流单元对应的时钟信号；和

电荷转送晶体管，连接在该防逆流单元的输入端子与输出端子之间，在导通状态时，将电荷从该输入端子转送到该输出端子，

另外，还具有状态控制部，作为第K列之前A列(1≤A≤M/2-1：A为自然数)的第KA列((K-A)＞0时，KA＝(K-A)；(K-A)≤0时，KA＝(M-|K-A|))的防逆流单元的中间端子与第1端子连接，所述电荷转送晶体管的栅极与第2端子连接。

13.根据权利要求12所述的升压电路，其特征在于，

所述状态控制部中，第K列的输入端子与第3端子连接，作为第K列之前B列(A+1≤B≤M/2：B为自然数)的第KB列((K-B)＞0时，KB＝(K-B)；(K-B)≤0时，KB＝(M-|K-B|))的防逆流单元的中间端子与第4端子连接。

14.根据权利要求13所述的升压电路，其特征在于，

所述状态控制部，是栅极与所述第1端子连接、漏极与所述第2端子连接的第1导电型的第1晶体管和第2导电型的第2晶体管，

所述第1晶体管中，源极与所述第3端子连接，

所述第2晶体管中，源极与所述第4端子连接。

15.根据权利要求9或12所述的升压电路，其特征在于，

所述电荷转送机构，是设置在所述输入端子与所述中间端子之间的被连接为二极管的第3晶体管。

16.根据权利要求9或12所述的升压电路，其特征在于，

所述电荷转送机构，设置在所述输出端子与所述中间端子之间，根据所述第KB列的防逆流单元的中间端子电压来控制。

17.根据权利要求1或5所述的升压电路，其特征在于，

在第K列第I级的所述升压单元的晶体管部与第K列第(I+1)级的所述升压单元的晶体管部之间，配置了第K列以外的所述升压单元的晶体管部。

18.根据权利要求17所述的升压电路，其特征在于，

所述晶体管部，是所述电荷转送晶体管和所述状态控制部中的两方或一方。

19.根据权利要求1或5所述的升压电路，其特征在于，

在第K列第I级的所述升压单元的晶体管部与第J列(1≤K≤M，J≠K)第I级的所述升压单元的晶体管部之间，配置了第K列第J列以外的所述升压单元的晶体管部。

20.根据权利要求19所述的升压电路，其特征在于，

所述晶体管部，是所述电荷转送晶体管和所述状态控制部中的两方或一方。

21.根据权利要求9或12所述的升压电路，其特征在于，

在第K列第I级的所述防逆流单元的晶体管部与第J列(1≤K≤M，J≠K)第I级的所述防逆流单元的晶体管部之间，配置了第K列第J列以外的所述防逆流单元的晶体管部。

22.根据权利要求21所述的升压电路，其特征在于，

所述晶体管部，是所述电荷转送晶体管和所述状态控制部中的两方或一方。

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