DE102006033707B4

DE102006033707B4 - Spannungsgenerator-Schaltkreis, Verfahren zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung und elektronische Speichereinrichtung

Info

Publication number: DE102006033707B4
Application number: DE102006033707A
Authority: DE
Inventors: Luca de Ambroggi; Giacomo Curatolo
Original assignee: Qimonda AG
Current assignee: Polaris Innovations Ltd
Priority date: 2006-06-23
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2026-07-21
Also published as: US7355468B2; US20070296486A1; DE102006033707A1

Abstract

Spannungsgenerator-Schaltkreis, welcher eine Ausgangsspannung (Vout) bereitstellt, die höher ist als eine Eingangsspannung (Va), wobei der Spannungsgenerator-Schaltkreis aufweist: • einen Eingangsanschluss (103) zum Empfangen der Eingangsspannung; • einen Ausgangsanschluss (105), an welchem die Ausgangsspannung bereitgestellt ist; • ein Vorladeelement (101), das zwischen den Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss geschaltet ist; • einen Kapazitäts-Schaltkreis (102), der mit dem Vorladeelement (101) und mit dem Ausgangsanschluss (105) verbunden ist, aufweisend: • eine erste Kapazität (109); • ein erstes Kapazitäts-Stromdurchlasselement (113), welches zwischen den Ausgangsanschluss (105) und einen ersten Knoten der ersten Kapazität (111) geschaltet ist, womit die erste Kapazität (109) und das erste Kapazitäts-Stromdurchlasselement (113) miteinander in Serie geschaltet sind zu einer ersten Schaltstufe (106); • eine zweite Kapazität (115); • ein zweites Kapazitäts-Stromdurchlasselement (119), welches zwischen den Ausgangsanschluss (105) und einen ersten Knoten der zweiten Kapazität (117) geschaltet ist, womit die zweite Kapazität (115) und das zweite Kapazitäts-Stromdurchlasselement (119) miteinander in Serie geschaltet sind zu einer zweiten Schaltstufe (107); • eine dritte Kapazität (121), deren erster Knoten (123) mit dem Ausgangsanschluss verbunden ist, die die Ausgangsstufe (108) bildet; • wobei die erste Schaltstufe (106), die zweite Schaltstufe (107) und die Ausgangsstufe (108) zueinander parallel gekoppelt sind; • einen Stromdurchlass- und Vorladeelement-Controller, der eingerichtet ist derart, dass • in einer Vorladephase die Kapazitäts-Stromdurchlasselemente (113, 119) und das Vorladeelement (101) geschlossen werden; ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Spannungsgenerator-Schaltkreis, ein Verfahren zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung und eine elektronische Speichereinrichtung.
In vielen Anwendungen integrierter Schaltkreise, beispielsweise in vielen nicht-flüchtigen Speicherprodukten wie beispielsweise einem löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (Erasable Programmable Read Only Memory, EPROM), einem Flash-Speicher, einem elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory, EEPROM), etc., ist es erforderlich, unterschiedliche positive und negative Spannungen zur Verfügung zu haben, die größer sind als die bereitgestellte externe Versorgungsspannung (V_CC), um alle Arten von Operationen, welche die jeweilige integrierte Schaltkreisanordnung, beispielsweise ein Speichersystem, benötigt, zu ermöglichen. Beispiele einer solchen Operation sind das Lesen von Daten, die in dem Speichersystem gespeichert sind, das Programmieren von Daten in das Speichersystem und das Löschen von Daten, die in dem Speichersystem gespeichert sind.
Jede dieser Operationen erfordert unterschiedliche Spannungspegel, um verschiedene elektronische Schaltkreise vorzuspannen, sowohl positive Spannungen als auch negative Spannungen.
Es gibt viele Realisierungen eines Spannungsgenerator-Schaltkreises, der eine Spannung bereitstellt, die höher ist als die externe Versorgungsspannung. In den meisten dieser Realisierungen wird eine Mehrzahl von Stufen verwendet, die auf kapazitiven Elementen basieren.
Die Optimierung von Spannungsgeneratoren zum Erzeugen hoher Spannungen hat Auswirkungen auf den Flächenbedarf, die Effizienz (Hinsichtlich des Energieverbrauchs), der Ausgangsleistung, der Spannungsverstärkung (V_out/V_CC), Zuverlässigkeit und Stromfähigkeit.
Hinsichtlich des Flächenbedarfs sollte die Kapazitätsfläche berücksichtigt werden, d. h. die Fläche, welche für Kapazitäten in den integrierten Schaltkreisen verwendet wird. Ein generisches Beispiel einer idealen Zwei-Platten-Kapazität wird angenommen, welche einen Kapazitätswert aufweist gemäß der Vorschrift: C = ε A / d. (1)
In der herkömmlichen Halbleitertechnologie weist eine Kapazität zueinander parallele Platten auf, die in vertikaler Richtung in einem Abstand (d) voneinander gefertigt werden, wohingegen die Fläche (A) in horizontaler Richtung vorgesehen ist. d und ε sind fest vorgegeben, d. h. durch die zum Herstellen des integrierten Schaltkreises verwendeten Technologieprozesse vorbestimmt. Daher sollte die Fläche A vergrößert werden, um den Kapazitätswert der Kapazität zu erhöhen, was offensichtlich einen erheblichen Einfluss auf die Die-Fläche hat, die für die Kapazitätsfläche benötigt wird.
Ferner wird in dem integrierten Schaltkreis Fläche für unterschiedliche Schaltungen benötigt, beispielsweise für Schalter für hohe Spannungen, einen Phasengenerator-Schaltkreis oder einen Vorlade-Schaltkreis.
Die Energie, die verwendet wird zum Laden der parasitären Kapazitäten wie beispielsweise zum Laden von Übergangskapazitäten kann für die Effizienz relevant sein.
Die Spannungsverstärkung ist definiert als die Ausgangsspannung (V_out) des Spannungsgenerator-Schaltkreises dividiert durch die externe Versorgungsspannung (V). Für einige Anwendungen ist die Spannungsverstärkung von größerer Bedeutung als die oben und im Folgenden beschriebenen Optimierungskriterien (reine kapazitive Last).
Hinsichtlich der Zuverlässigkeit sollte bei der Implementierung darauf geachtet werden, dass vorwärts vorgespannte Übergangsbereiche vermieden werden, die ein so genanntes Latch-Up auslösen können, sowie eine Strominjektion aufgrund einer großen Spannungsänderung, Oxid-Stress und Übergangs-Stress aufgrund einer Überspannung.
Unter Stromfähigkeit ist die maximale Stromfähigkeit bei der geregelten Spannung zu verstehen, die für die typische Implementierung bestimmt wird gemäß der folgenden Formel: I = C·ΔV·f. (2)
Der Vergleich wird üblicherweise durchgeführt bei einer normalisierten Frequenz und Kapazität gemäß der folgenden Gleichung:
14A zeigt ein Beispiel eines herkömmlichen Ladungspumpen-Schaltkreises 1400 als einen bekannten Spannungsgenerator-Schaltkreis. Der Ladungspumpen-Schaltkreis 1400 weist auf eine Serienschaltung von Dioden D₁, D₂, D₃, D_OUT und Kapazitäten C_T1, C_T2, C_TN, C_STORE. Die Dioden D₁, D₂, D₃, D_OUT werden benötigt zum Sicherstellen der Stromflussrichtung, wohingegen die Hauptaufgabe der Kapazitäten C_T1, C_T2, C_TN, C_STORE darin liegt, die Ladung zu akkumulieren, die dann von einer Kapazität zu der nächsten Kapazität transferiert wird, indem die Kapazitäten mit den Phasensignalen CK und CK# (siehe 14B) angetrieben werden.
Zwei physikalische Phänomene bilden die Basis für den Betrieb des Ladungspumpen-Schaltkreises 1400.

a) Das erste physikalische Phänomen betrifft die Basiskapazität-Eigenschaft: die Spannung über der Kapazität kann sich nicht unmittelbar verändern.
b) Das zweite physikalische Phänomen ist das so genannte Ladungsaufteilungs-Phänomen, welches auftritt, wenn zwei auf unterschiedliche Spannungen vorgeladene Kapazitäten miteinander verbunden werden. Die endgültige Spannung dieser miteinander verbundenen, anders ausgedrückt, beispielsweise kurzgeschlossenen, Knoten zwischen den zwei Kapazitäten ist abhängig von den ursprünglichen Spannungen der zwei Kapazitäten sowie von ihren relativen Dimensionen.

Der Betriebsmodus des Ladungspumpen-Schaltkreises 1400 weist eine Vorladephase und eine Betriebsphase auf. Während der Vorladephase werden alle Knoten S_i, d. h. S₁, S₂, S_N initial vorgeladen auf die externe Versorgungsspannung V_DD. Nach der Vorladephase startet die Ladungspumpen-Phase mit dem Aktivieren (Power-Up) des CK-Signals und des CK#-Signals, wodurch begonnen wird, die Kapazität aufzuladen und die Ladung zu transferieren:

1. Wenn das CK-Signal von dem Massepotential auf die externe Versorgungsspannung V_DD gebracht wird (Zeitpunkt t₁ in 14B), dann wird die Spannung an dem ersten Knoten S₁ ungefähr gleich (2·V_DD). Zu diesem Zeitpunkt wird ein Teil der zuvor in der ersten Kapazität C_T1 gespeicherten Ladung zu der zweiten Kapazität C_T2 transferiert. Der Transfer der Ladung stoppt idealer Weise, wenn die Spannung an dem zweiten Knoten S₂ gleich ist der Spannung an dem ersten Knoten S₁. Die erste Diode D₁ verhindert, dass die Ladung zurückfließt zu der Spannungsversorgung des Schaltkreises, so dass gewährleistet wird, dass die Ladung in die zweite Kapazität C_T2 flieht. Somit wird die Spannung an der zweiten Kapazität C_T2 erhöht.
2. Wenn das CK-Signal von der Versorgungsspannung V_DD auf das Massepotential erniedrigt wird (Zeitpunkt t₂ in 14B), dann steigt das CK#-Signal von dem Massepotential auf die Versorgungsspannung V_DD an und die zweite Kapazität C_T2 transferiert dann einen Teil ihrer gespeicherten Ladung zu der dritten Kapazität C_TN. womit die Spannung an der dritten Kapazität C_TN erhöht wird. Gleichzeitig wird die erste Kapazität C_T1, die während der vorangegangenen Phase teilweise entladen wurde, wieder auf den Wert der Versorgungsspannung V_DD geladen.

Es ist anzumerken, dass die Spannung, die von einer Kapazität zu der nächsten Kapazität transferiert wird zusätzlich zu der Spannung der vorgegangenen Kapazität, von Knoten zu Knoten geringer wird, wenn die Werte der Kapazitäten gleich sind.
Daher wird die Spannung an dem Ausgangsknoten immer um ein Inkrement erhöht, das immer kleiner wird, bis die Ausgangsspannung V_out den Wert von (V_DD + n·V_DD) erreicht, wobei n gleich ist der Anzahl von Stufen des Ladungspumpen-Schaltkreises 1400, während die internen Knotenspannungen einen Maximalwert von (V(S_n) = V_DD + n·V_DD) erreichen. Sobald diese Spannungen erreicht werden findet kein zusätzlicher Ladungstransfer über die Dioden mehr statt.
In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass in der Ladungspumpen-Phase alle Kapazitäten immer mit einer jeweiligen externen Spannung versorgt werden, entweder mit der Spannung, die von dem externen Eingangsanschluss kommt und damit mit der externen angelegten Versorgungsspannung V_DD, oder mit dem CK-Signal oder CK#-Signal. Das CK-Signal und das CK#-Signal sind alternierende Signale, die zueinander invers sind.
Der Ladungspumpen-Schaltkreis 1400 kann theoretisch die Eingangsspannung um den Faktor (n·V_DD) erhöhen, allerdings dauert dies eine lange Zeit und eine große Anzahl von Taktzyklen, um die Eingangsspannung zu erhöhen. Ferner wird üblicherweise eine relativ komplexe Logik zum Steuern des Ladungspumpen-Schaltkreises 1400 benötigt und zusätzlich wird ein Takt-Schaltkreis benötigt, um das CK-Signal und sein inverses Signal, d. h. das CK#-Signal, bereitzustellen.
15A zeigt einen anderen Spannungs-Generator-Schaltkreis, welcher auch als Spannungsbooster-Schaltkreis 1500 bezeichnet wird. Der Booster-Schaltkreis 1500 weist eine Boost-Kapazität C_BOOST und eine Last-Kapazität C_LOAD auf, wobei ein erster Knoten der Boost-Kapazität C_BOOST und ein erster Knoten der Last-Kapazität C_LOAD miteinander an einem Knoten BN verbunden sind. Ein erster Source/Drain-Bereich eines PMOS-Feldeffekttransistor 1501 ist ebenfalls mit dem Knoten BN gekoppelt, der zweite Source/Drain-Bereich des PMOS-Feldeffekttransistors 1501 ist mit der Versorgungsspannung V_DD gekoppelt. Der Gate-Bereich des PMOS-Feldeffekttransistors 1501 empfängt das Signal A (siehe 15B).
Der zweite Knoten der Boost-Kapazität C_BOOST ist mit dem Ausgangs-Inverter 1502 gekoppelt, welcher an seinem Eingang das Signal B empfängt (siehe 15C).
Im Folgenden wird das Arbeitsprinzip des Booster-Schaltkreises 1500 im Detail beschrieben.
Zu Beginn werden die Boost-Kapazität C_BOOST und die Last-Kapazität C_LOAD auf die Versorgungsspannung V_DD mittels des PMOS-Feldeffekttransistors 1501 vorgeladen.
Wenn der Boost des Knotens BN benötigt wird, wird der PMOS-Feldeffekttransistor 1501 abgeschaltet und dann das zweite Signal B als Low-Signal geschaltet. Auf diese Weise wird die untere Platte der Boost-Kapazität C_BOOST auf eine Spannung vorgespannt, die gleich ist der Versorgungsspannung V_DD. Da der Knoten BN isoliert ist, kann sein Potential berechnet werden mittels Ladungskonservierung. Die Ladung Q_i, die bei dem Vorladen vorhanden ist, kann ermittelt werden gemäß: Q_i = (C_BOOST + C_LOAD)·V_DD. (4)
Die endgültige Ladung, die diejenige Ladung ist, die zu dem Zeitpunkt auftritt, wenn der Boost aufgetreten ist, ist gleich: Q_f = C_BOOST·(V_BN – V_DD) + C_LOAD·V_BN. (5)
Unter der Annahme (Q_i = Q_f) folgt, dass der Wert des Potentials auf dem Knoten BN nach der Boost-Operation gleich ist:
15D zeigt das Zeitverhalten des Potentials an dem Knoten BN.
Der Booster-Schaltkreis 1500 ist in seiner Fähigkeit hinsichtlich der maximal erreichbaren Spannungsverstärkung begrenzt, d. h. der Booster-Schaltkreis 1500 kann die Ausgangsspannung bis zu einem Faktor zwei bezogen auf die Eingangsspannung erhöhen, wenn die Eingangsspannung die externe Versorgungsspannung V_DD ist.
In der US-Patentschrift 5,537,072A ist ein Schaltkreis für eine Ladungspumpe beschrieben, in dem Schutztransistoren bereitgestellt sind, so dass der Schaltkreis hohen Gate-Drain-Spannungen standhalten kann.
In der US-Patentschrift 6,473,321B2 wird eine integrierte Halbleiterschaltung beschrieben, welche einen Booster-Schaltkreis aufweist, wobei eine Quellspannung in einem ersten Schritt vergrößert wird mittels einer Ladungspumpe mit parallel verschalteten Kapazitäten und diese vergrößerte Spannung dann in einem zweiten Schritt vergrößert wird mittels einer weiteren Ladungspumpe mit seriell verschalteten Kapazitäten.
In der US-Patentschrift 6,614,292B1 wird eine Booster-Einheit beschrieben, die eine Mehrzahl von Booster-Schaltkreisen aufweist, wobei die Booster-Schaltkreise in Serie verschaltet sind und alle gleichzeitig einen Spannungsbooster-Vorgang ausführen.
Somit besteht ein Bedarf an einer verbesserten Spannungsgenerator-Schaltkreis-Architektur und einem entsprechenden Verfahren zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Spannungsgenerator-Schaltkreis bereitgestellt, welcher eine Ausgangsspannung bereitstellt, die in ihrem Absolutwert größer ist als eine Eingangsspannung des Spannungsgenerator-Schaltkreises. Der Spannungsgenerator-Schaltkreis weist einen Eingangsanschluss auf zum Empfangen der Eingangsspannung, einen Ausgangsanschluss, an welchem die Ausgangsspannung bereitgestellt wird, ein Vorladeelement, welches zwischen den Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss geschaltet ist, einen Kapazitäts-Schaltkreis, der mit dem Vorladeelement und mit dem Ausgangsanschluss verbunden ist, und einen Stromdurchlass- und Vorladeelement-Controller. Der Kapazitäts-Schaltkreis weist eine erste Kapazität, ein erstes Kapazitäts-Stromdurchlasselement, welches geschaltet ist zwischen den Ausgangsanschluss und einen ersten Knoten der ersten Kapazität, womit die erste Kapazität und das erste Kapazitäts-Stromdurchlasselement miteinander in Serie geschaltet sind zu einer ersten Schaltstufe, eine zweite Kapazität, ein zweites Kapazitäts-Stromdurchlasselement, welches zwischen den Ausgangsanschluss und einen ersten Knoten der zweiten Kapazität geschaltet ist, womit die zweite Kapazität und das zweite Kapazitäts-Stromdurchlasselement miteinander in Serie geschaltet sind zu einer zweiten Schaltstufe, und eine dritte Kapazität auf, deren erster Knoten mit dem Ausgangsanschluss verbunden ist, die die Ausgangsstufe bildet, wobei die erste Schaltstufe, die zweite Schaltstufe und die Ausgangsstufe zueinander parallel gekoppelt sind. Der Stromdurchlass- und Vorladeelement-Controller ist derart eingerichtet, dass in einer Vorladephase das Vorladeelement und die Kapazitäts-Stromdurchlasselemente geschlossen sind oder werden. In einer Spannungsverschiebephase ist das Vorladeelement geöffnet und die Kapazität-Durchlasselemente werden derart gesteuert, dass sie nacheinander geöffnet werden derart, dass Ladung auf der jeweilig damit verbundenen Kapazität transferiert wird zu einer vorbestimmten Kapazität des Kapazitäts-Schaltkreises, welche dann die Ausgangsspannung bereitstellt, wobei, bevor ein Kapazitäts-Stromdurchlasselement geöffnet wird, an einem zweiten Knoten einer jeweiligen Kapazität eine geboostete Spannung bereitgestellt wird.
Beispielhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung stellt eine Spannungsgenerator-Schaltkreis-Architektur eine Ausgangsspannung bereit, die, in absolutem Wert, größer ist als die Eingangsspannung, die dem Spannungsgenerator-Schaltkreis eingegeben wird, wobei die Eingangsspannung üblicherweise eine niedrige Versorgungsspannung ist. Die erzeugte Ausgangsspannung kann dann verwendet werden, um intern viele Komponenten eines integrierten Halbleitersystems zu versorgen, wie beispielsweise einen Speicher, beispielsweise eine oder mehrere Komponenten einer nicht-flüchtigen Speichereinrichtung.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Kapazitäts-Schaltkreis zusätzlich zumindest eine vierte Kapazität und mindestens ein drittes Kapazitäts-Stromdurchlasselement auf, welches zwischen den Ausgangsanschluss und einen ersten Knoten der vierten Kapazität geschaltet ist.
Die Kapazitäten können derart eingerichtet sein, dass sie denselben Kapazitätswert aufweisen.
Ferner können die Kapazitäten derart eingerichtet sein, dass zumindest einige von ihnen unterschiedliche Kapazitätswerte aufweisen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Vorladeelement ein Vorlade-Schaltelement.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist das Vorladeelement mindestens einen Transistor auf.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist das Vorladeelement auf

• mindestens einen Feldeffekttransistor;
• mindestens ein Transmissionsgatter; oder
• mindestens eine Diode.

In einer anderen Weiterbildung der Erfindung weist das Vorladeelement mindestens einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, beispielsweise mindestens einen p-Kanal-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET) auf.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist mindestens eines der Kapazitäts-Stromdurchlasselemente ein Kapazitäts-Schaltelement auf.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist mindestens eines der Kapazitäts-Stromdurchlasselemente auf

• mindestens einen Transistor;
• mindestens ein Transmissions-Gatter; oder
• mindestens eine Diode.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung weist mindestens eines der Kapazitäts-Stromdurchlasselemente mindestens einen Feldeffekttransistor auf, beispielsweise mindestens einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, beispielsweise mindestens einen p-Kanal Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein erster Pegelschieber-Schaltkreis (Level Shifter) geschaltet zwischen den Stromdurchlass- und Vorladeelement-Controller und das erste Kapazitäts-Stromdurchlasselement.
Ferner kann ein zweiter Pegelschieber-Schaltkreis zwischen den Stromdurchlass- und Vorladeelement-Controller und das zweite Kapazitäts-Stromdurchlasselement geschaltet sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt ein Spannungsgenerator-Schaltkreis eine Ausgangsspannung bereit, die in ihrem Absolutwert größer ist als eine bereitgestellte Eingangsspannung, wobei der Spannungsgenerator-Schaltkreis aufweist:

• einen Eingangsanschluss zum Empfangen der Eingangsspannung;
• einen Ausgangsanschluss, an dem die Ausgangsspannung bereitgestellt wird;
• ein Vorlade-Schaltelement, welches zwischen den Eingangsanschluss und den Ausgangsschluss geschaltet ist;
• einen Kapazitäts-Schaltkreis, der mit dem Vorladeelement und dem Ausgangsanschluss verbunden ist, wobei der Kapazitäts-Schaltkreis aufweist:
• eine erste Kapazität;
• ein erstes Kapazitäts-Schaltelement, welches zwischen den Ausgangsanschluss und einen ersten Knoten der ersten Kapazität geschaltet ist, womit die erste Kapazität und das erste Kapazitäts-Stromdurchlasselement miteinander in Serie geschaltet sind zu einer ersten Schaltstufe;
• eine zweite Kapazität;
• ein zweites Kapazitäts-Schaltelement, welches zwischen den Ausgangsanschluss und einen ersten Knoten der zweiten Kapazität geschaltet ist, womit die zweite Kapazität und das zweite Kapazitäts-Stromdurchlasselement miteinander in Serie geschaltet sind zu einer zweiten Schaltstufe;
• eine dritte Kapazität, deren erster Knoten mit dem Ausgangsanschluss verbunden ist, die die Ausgangsstufe bildet;
• wobei die erste Schaltstufe, die zweite Schaltstufe und die Ausgangsstufe zueinander parallel gekoppelt sind;
• einen Schaltelement-Controller, der derart eingerichtet ist, dass
• in einer Vorladephase die Kapazitäts-Schaltelemente geschlossen werden,
• in einer Spannungsverschiebephase das Vorlade-Schaltelement geöffnet wird und die Kapazitäts-Schaltelemente derart angesteuert werden, dass sie nacheinander geöffnet werden derart, dass Ladung auf der jeweilig damit verbundenen Kapazität transferiert wird zu einer vorbestimmten Kapazität des Kapazitäts-Schaltkreises, welche dann die Ausgangsspannung bereitstellt, wobei, bevor ein Kapazitäts-Schaltelement geöffnet wird, an einem zweiten Knoten einer jeweiligen Kapazität eine Boost-Spannung bereitgestellt wird.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung, die in ihrem Absolutwert größer ist als eine empfangene Eingangsspannung, wobei das Verfahren durchgeführt wird in einem Spannungsgenerator-Schaltkreis, wobei der Spannungsgenerator-Schaltkreis aufweist:

• einen Eingangsanschluss zum Empfangen der Eingangsspannung;
• einen Ausgangsspannungsanschluss, an welchem die Ausgangsspannung bereitgestellt wird;
• ein Vorladeelement, welches zwischen den Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss geschaltet ist;
• einen Kapazitäts-Schaltkreis, der mit dem Vorladeelement und mit dem Ausgangsanschluss verbunden ist, wobei der Kapazitäts-Schaltkreis aufweist:
• ein erstes Kapazitäts-Stromdurchlasselement, welches zwischen den ersten Ausgangsanschluss und einen ersten Knoten der ersten Kapazität geschaltet ist, womit die erste Kapazität und das erste Kapazitäts-Stromdurchlasselement miteinander in Serie geschaltet sind zu einer ersten Schaltstufe;
• eine zweite Kapazität;
• ein zweites Kapazitäts-Stromdurchlasselement, welches zwischen den Ausgangsanschluss und einen ersten Knoten der zweiten Kapazität geschaltet ist, womit die zweite Kapazität und das zweite Kapazitäts-Stromdurchlasselement miteinander in Serie geschaltet sind zu einer zweiten Schaltstufe;
• eine dritte Kapazität, deren erster Knoten mit dem Ausgangsanschluss verbunden ist, die die Ausgangsstufe bildet;
• wobei die erste Schaltstufe, die zweite Schaltstufe und die Ausgangsstufe zueinander parallel gekoppelt sind; wobei das Verfahren aufweist:
• in einer Vorladephase, Schließen der Stromdurchlasselemente und des Vorladeelements, womit die Kapazitäten mit der Eingangsspannung vorgeladen werden;
• in einer Spannungsverschiebephase;
• Öffnen des Vorladeelements,
• sequenzielles Öffnen der Kapazitäts-Durchlasselemente derart, dass Ladung auf den Kapazitäten transferiert wird zu einer vorbestimmten Kapazität des Kapazitäts-Schaltkreises, welche dann die Ausgangsspannung bereitstellt, wobei, bevor ein Kapazitäts-Stromdurchlasselement geöffnet wird, einer jeweiligen Kapazität, deren erster Knoten mit dem zu öffnenden Kapazitäts-Stromdurchlasselement verbunden ist, an ihrem zweiten Knoten eine Boost-Spannung bereitgestellt wird.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird eine elektronische Speichereinrichtung bereitgestellt, welche einen Spannungsgenerator-Schaltkreis, wie er oben beschrieben wurde, aufweist.
Die elektronische Speichereinrichtung kann eingerichtet sein als eine nicht-flüchtige Speichereinrichtung.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Speichereinrichtung eingerichtet als eine nicht-flüchtige Speichereinrichtung ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus:

• einer nicht-flüchtigen Flash-Speichereinrichtung;
• einer nicht-flüchtigen ferroelektrischen Vielfachzugriffsspeicher-Speichereinrichtung (Ferroelectric Random Access Memory, FRAM);
• einer nicht-flüchtigen magnetoresistiven Vielfachzugriffsspeicher-Speichereinrichtung (Magnetoresistive Random Access Memory, MRAM);
• einer nicht-flüchtigen Phasenänderungsspeicher-Speichereinrichtung (Phase Change Memory, PCM);
• einer nicht-flüchtigen Conductive Bridging-Vielfachzugriffsspeicher-Speichereinrichtung (Conductive Bridging Random Access Memory, CBRAM);
• einer nicht-flüchtigen organischen Vielfachzugriffsspeicher-Speichereinrichtung (Organic Random Access Memory, ORAM).

Ferner kann die elektronische Speichereinrichtung eingerichtet sein als eine nicht-flüchtige Floating Gate-Flash-Speichereinrichtung oder als eine nicht-flüchtige Ladungsfängerschicht(Charge Trapping Layer)-Flash-Speichereinrichtung, beispielsweise als eine nicht-flüchtige Nitrided Read Only Memory (NROM) Flash-Speichereinrichtung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen
1 einen Kapazitäts-Schaltkreis gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in seinem Initialzustand;
2 den Kapazitäts-Schaltkreis gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Vorladephase;
3 den Kapazitäts-Schaltkreis gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Zustand, in dem ein Vorlade-Schaltelement geöffnet ist;
4 den Kapazitäts-Schaltkreis gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer ersten Boost-Phase;
5 den Kapazitäts-Schaltkreis gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer zweiten Boost-Phase;
6 den Kapazitäts-Schaltkreis gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer dritten Boost-Phase;
7 den Kapazitäts-Schaltkreis gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer vierten Boost-Phase;
8 den Kapazitäts-Schaltkreis gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer fünften Boost-Phase;
9 den Kapazitäts-Schaltkreis gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer sechsten Boost-Phase;
10 ein Timing-Diagramm, welches den Signalfluss gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
11 eine alternative Ausführungsform des Kapazitäts-Schaltkreises gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
12 einen Schaltkreis, welcher den Spannungsgenerator-Schaltkreis gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist;
13 ein Blockdiagramm eines Flash-Speicher-Schaltkreises gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
14A einen Ladungspumpen-Schaltkreis;
14B ein Timing-Diagramm des Ladungspumpen-Schaltkreises aus 14A;
15A einen Booster-Schaltkreis;
15B ein Timing-Diagramm eines ersten Signals A, das an den Booster-Schaltkreis aus 15A angelegt wird;
15C ein Timing-Diagramm eines zweiten Signals B, das an den Booster-Schaltkreis aus 15A angelegt wird; und
15D ein Timing-Diagramm der Spannung an dem Knoten BN des Booster-Schaltkreises aus 15A.
1 zeigt ein Schaltkreis-Diagramm 100, welches ein Vorlade-Schaltelement SW_a 101 und einen Kapazitäts-Schaltkreis 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
Ein erster Knoten 103 des Vorlade-Schaltelements SW_a 101 ist mit einer ersten Spannung V_a verbunden und ein zweiter Knoten 104 des Vorlade-Schaltelements SW_a 101 ist mit einem Ausgangsknoten 105 des Kapazitäts-Schaltkreises 102 verbunden, wobei die Ausgangsspannung V_out an dem Ausgangsknoten 105 bereitgestellt wird. Die erste Spannung V_a ist die Eingangsspannung des Spannungsgenerator-Schaltkreises, die in ihrem Absolutwert erhöht werden soll mittels des Spannungsgenerator-Schaltkreises, wie im Folgenden näher erläutert wird.
Der Kapazitäts-Schaltkreis 102 weist zwei Schaltstufen 106, 107 und eine Ausgangsstufe 108 auf. Jede Schaltstufe 106, 107 weist ein jeweiliges Kapazitäts-Schaltelement und eine Kapazität auf, welche in Serie miteinander verbunden sind. Allgemein kann eine beliebige Anzahl von Schaltstufen 106, 107 in dem Kapazitäts-Schaltkreis 102 vorgesehen sein. Die Schaltstufen 106, 107 sind miteinander parallel geschaltet.
Gemäß dem Kapazitäts-Schaltkreis 102, wie er in 1 gezeigt ist, weist die erste Schaltstufe 106 eine erste Kapazität C₃ 109 auf, deren erster Knoten 110 und damit eine erste Kapazitäts-Platte derselben mit einer ersten Phasenspannung PH3 verbunden ist.
Ein zweiter Knoten 111 der ersten Kapazität 109 und damit die zweite Platte der ersten Kapazität 109 ist mit einem ersten Knoten 112 eines ersten Kapazitäts-Schaltelements SW₃ 113 verbunden, dessen zweiter Knoten 114 mit dem Ausgangsknoten 105 verbunden ist.
Ferner weist die zweite Schaltstufe 107 eine zweite Kapazität C₂ 115 auf, deren erster Knoten 116 und damit eine erste Platte derselben verbunden ist mit einer zweiten Phasenspannung PH2. Ein zweiter Knoten 117 der zweiten Kapazität C₂ 115 und damit eine zweite Platte der zweiten Kapazität C₂ 115 ist mit einem ersten Knoten 118 eines zweiten Kapazitäts-Schaltelements SW₂ 119 verbunden, dessen zweiter Knoten 120 ebenfalls mit dem Ausgangsknoten 105 verbunden ist.
Die Ausgangsstufe 108 weist eine dritte Kapazität C₁ 121 auf, deren erster Knoten 122 und damit eine erste Platte derselben mit einer dritten Phasenspannung PH1 verbunden ist. Ein zweiter Knoten 123 der dritten Kapazität C₁ 120 und damit eine zweite Platte der dritten Kapazität C₁ 120 sind direkt mit dem Ausgangsknoten 105 verbunden.
Die dritte Phasenspannung PH1, die zweite Phasenspannung PH2 und die erste Phasenspannung PH3 kann eine Spannung sein zwischen einer zweiten Spannung V_b und einer dritten Spannung V_c.
In dem Initialzustand, wie er in 1 gezeigt ist, sind alle Schaltelemente, d. h. das Vorladeschaltelement 101, das erste Kapazitäts-Schaltelement 113 und das zweite Kapazitäts-Schaltelement 119 geöffnet in Antwort auf ein jeweiliges Steuersignal mit dem Logikwert ”0”. In anderen Worten, wenn ein Schaltelement geöffnet ist, ist kein Stromfluss zwischen den zwei Knoten des jeweiligen Schaltelements möglich.
Die Schaltelemente 101, 113, 119 werden geschlossen, wenn ihr jeweiliges Steuersignal logisch ”1” ist, womit die jeweiligen drei Knoten der Schaltelemente 101, 113, 119 kurzgeschlossen werden.
Das Schalt-Steuerschema gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden näher erläutert. Es ist jedoch anzumerken, dass die exakte Sequenz des Öffnens der Kapazitäts-Schaltelemente 113, 119, wie sie im Folgenden näher erläutert wird, nicht unbedingt erforderlich ist, da es lediglich von Bedeutung ist, dass mindestens einige der Kapazitäts-Schaltelemente in sequenzieller Weise derart geöffnet werden, dass Ladung aus den Kapazitäten transferiert wird zu einer vorbestimmten Kapazität des Kapazitäts-Schaltkreises, welche dann die Ausgangsspannung bereitstellt. Bevor ein Kapazitäts-Schaltelement geöffnet wird, wird eine jeweilige Kapazität derselben Schaltstufe geboostet, in anderen Worten, an einen (freien) Knoten der Kapazität der jeweiligen Schaltstufe wird eine Boost-Spannung angelegt.
Wie oben beschrieben, wurde in dem Fall, dass eine oder mehrere zusätzliche Schaltstufe(n) bereitgestellt wird/werden in dem Kapazitäts-Schaltkreis 102, beispielsweise mindestens eine vierte Kapazität in der dritten Schaltstufe bereitgestellt gemeinsam mit einem dritten Kapazitäts-Schaltelement, welches zwischen den Ausgangsanschluss 405 und einen zweiten Knoten der vierten Kapazität geschaltet ist, deren ersten Knoten mit einer vierten Phasenspannung verbunden ist, etc.
Die Kapazitäten können dieselben Kapazitätswerte aufweisen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die erste Kapazität C₃ 109 den Kapazitätswert von 1 pF auf, die zweite Kapazität C₂ 115 weist einen Kapazitätswert auf von 1 pF und die dritte Kapazität C₁ 121 weist ebenfalls einen Kapazitätswert von 1 pF auf.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung können jedoch die Kapazitäten des Kapazitäts-Schaltkreises unterschiedliche Kapazitätswerte aufweisen.
Wie im Folgenden näher erläutert wird können die Schaltelemente 101, 113, 119 Transistoren sein, beispielsweise Feldeffekttransistoren, und dabei beispielsweise Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET).
Die Kapazitäts-Schaltelemente 113, 119 können vorgesehen sein als p-Kanal-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren.
Wie im Folgenden näher erläutert wird kann die erste Schaltstufe 106 einen ersten Pegelschieber-Schaltkreis aufweisen, der zwischen den Schaltelement-Controller, der im Folgenden näher erläutert wird, und das erste Kapazitäts-Schaltelement 113 geschaltet ist.
Ferner kann ein zweiter Pegelschieber-Schaltkreis in der zweiten Schaltstufe vorgesehen sein, wobei der zweite Pegel-Schieber-Schaltkreis zwischen den Schaltelement-Controller und das zweite Kapazitäts-Schaltelement 119 geschaltet sein kann.
Allgemein kann jede Schaltstufe 106, 107 mit einem Kapazitäts-Schaltelement 113, 119 einen jeweils zugeordneten Pegelschieber-Schaltkreis zum Gewährleisten eines zuverlässigen Öffnens und Schließens des jeweiligen Kapazitäts-Schaltelements versehen sein.
In einer Vorladephase sind alle Schaltelemente 101, 113, 119 geschlossen und somit werden alle Kapazitäten 109, 115, 121 auf eine Spannung vorgeladen mit einem Spannungswert zwischen der ersten Spannung V_a (d. h. die Eingangsspannung) und der zweiten Spannung V_b, wobei die zweite Spannung V_b angelegt wird als die Phasenspannungen PH3, PH2, PH1.
Der Vorlade-Schaltzustand ist in 2 dargestellt.
An dem Ende der Vorladephase wird das Vorlade-Schaltelement Sw_a 101 geöffnet, während die beiden Kapazitäts-Schaltelemente 113, 119 geschlossen bleiben und die drei Phasenspannungen PH3, PH2, PH1 weiterhin mit der zweiten Spannung V_b gekoppelt sind.
In dieser Stufe ist der Ausgangsknoten 105 schwebend, da kein Strom bei dieser Stufe fließt (siehe 3).
Dann wird, wie in 4 dargestellt, in einer ersten Boost-Phase, eine dritte Spannung V_c an den ersten Knoten 110 der ersten Kapazität 109 angelegt, während die zweite Phasenspannung PH2 und die erste Phasenspannung PH1 die zweite Spannung V_b bleiben. Die Schaltelemente 101, 113, 119 werden nicht verändert bezüglich ihrer Schaltzustände verglichen mit den Schaltzuständen, wie in 3 gezeigt und oben beschrieben wurden.
Auf diese Weise lädt die erste Kapazität C₃ 109 die zweite Kapazität C₂ 115 und die dritte Kapazität C₁ 121 aufgrund des so genannten Ladungs-Aufteilungseffekts.
Die endgültige Ausgangsspannung dieser Stufe V_out1 ergibt sich gemäß
In einer zweiten Boost-Phase, wie sie in 5 gezeigt ist, bleibt das Vorlade-Schaltelement SW_a 101 geöffnet und das erste Kapazitäts-Schaltelement SW₃ 113 wird ebenfalls geöffnet. Das zweite Kapazitäts-Schaltelement SW₂ 119 bleibt geschlossen. Damit bleiben die drei Phasenspannungen PH3, PH2, PH1 unverändert, da in dem Kapazitäts-Schaltkreis 102 kein Stromfluss auftritt.
6 zeigt den Kapazitäts-Schaltkreis 102 während einer dritten Boost-Phase, wobei das Vorlade-Schaltelement SW_a 101 geschlossen bleibt ebenso wie das erste Kapazitäts-Schaltelement SW₃ 113. Während der ersten Boost-Phase wird die dritte Spannung V_c auch an die zweite Schaltspannung als die zweite Phasenspannung PH2 angelegt. Der Rest des Kapazitäts-Schaltkreises 102 verbleibt unverändert verglichen mit dem Schaltzustand des Kapazitäts-Schaltkreises 102, wie er in 5 dargestellt ist. Aufgrund des Schaltzustandes der Schaltelemente 101, 113, 119 und der jeweiligen Phasenspannungen PH1, PH2, PH3, wie sie in der dritten Boost-Phase gewählt wurden, lädt die zweite Kapazität C₂ 115 die dritte Kapazität C₁ 121 aufgrund des Ladungs-Aufteilungseffekts auf (es ist anzumerken, dass keine Ladung zu der ersten Kapazität C3 109 fließen kann, da das erste Kapazitäts-Schaltelement SW₃ 113 geöffnet ist). Die Spannung V_out2 an dem Ausgangsknoten 105 an dem Ende der dritten Boost-Phase ergibt sich zu:
In einer vierten Boost-Phase, wie sie in 7 dargestellt ist, bleiben das Vorlade-Schaltelement SW_a 101 und das erste Kapazitäts-Schaltelement SW₃ 113 geöffnet und das zweite Kapazitäts-Schaltelement SW₂ 119 wird geöffnet. Die Phasenspannungen PH3, PH2, PH1 bleiben gleich verglichen mit der dritten Boost-Phase, wie sie in 6 dargestellt ist. Aufgrund der Schaltzustände der Schaltelemente 101, 113, 119 und der Spannungen, die an den Kapazitätsschaltkreis 102 angelegt werden, fließt in dem Kapazitäts-Schaltkreis 102 kein Strom.
Wie in 8 dargestellt ist, wird in einer fünften Boost-Phase die dritte Phasenspannung PH1 auf die dritte Spannung V_c gesetzt und der Rest des Kapazitäts-Schaltkreises 102 bleibt gleich verglichen mit dem Schaltzustand, wie er in 7 gezeigt ist.
Auf diese Weise boostet die dritte Kapazität C₁ 121 den Ausgangsknoten 105 auf eine endgültige Ausgangsspannung V_out3 gemäß der folgenden Formel: V_out3 = V_out2 + (V_c – V_b). (9)
Zu diesem Zeitpunkt ist es möglich, die Überspannung V_out3 zu verwenden, um eine Last-Kapazität aufzuladen unter Verwendung der Standard-Ausgangsstufe eines Ladungspumpen-Schaltkreises oder für andere Zwecke.
Wie in 9 dargestellt ist, werden als letzte Phase eines Ladungserhöhungs-Zyklus die Phasenspannungen PH1, PH2, PH3 wieder auf die zweite Spannung V_b gesetzt, nachdem das erste Kapazitäts-Schaltelement SW₃ 113 und das zweite Kapazitäts-Schaltelement SW₂ 119 wieder geschlossen wurden. Ferner wird das Vorlade-Schaltelement SW_a 101 ebenfalls geschlossen. Somit werden die Kapazitäten 109, 115, 121 wieder auf die erste Spannung V_a aufgeladen und zu diesem Zeitpunkt ist der Kapazitäts-Schaltkreis 102 bereit für einen nächsten Phasenzyklus, der gleich sein kann wie der, der oben beschrieben wurde.
10 zeigt ein Timing-Diagramm 1000, welches die Signalverläufe verschiedener Steuersignale und Spannungen darstellt, welche in den oben beschriebenen Phasen verwendet werden.
Ein erstes Diagramm 1001 zeigt den Verlauf 1002 des Vorlade-Schaltelement-Steuersignals SW_ac 1003, welches verwendet wird zum Steuern des Vorlade-Schaltelements SW_a 101, wobei das Vorlade-Schaltelement-Signal SW_ac 1003 an den Steueranschluss des Vorlade-Schaltelements SW_a 101 angelegt wird.
Wie oben beschrieben wurde wird das Vorlade-Schaltelement-Steuersignal SW_ac 1003 auf High-Spannung gesetzt (repräsentierend ein geschlossenes Vorlade-Schaltelement), bis zu einem ersten Zeitpunkt t₁; dann wird es auf Low-Spannung gesetzt, gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung, auf Null Volt (damit wird das Vorlade-Schaltelement SW_a 101 geöffnet) und bleibt auf Low-Spannung bis zu einem neunten Zeitpunkt t₉, zu dem es wieder auf High-Spannung gesetzt wird, womit das Vorlade-Schaltelement SW_a 101 wieder geschlossen wird.
In einem zweiten Diagramm 1004 ist der Verlauf 1005 der ersten Phasenspannung PH3 dargestellt, wobei die erste Phasenspannung PH3 auf Low-Spannung gesetzt wird, gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung auf die zweite Spannung V_b (es ist anzumerken, dass in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung die zweite Spannung V_b als Null Volt gewählt ist), wird dann auf die dritte Spannung V_c erhöht zu dem zweiten Zeitpunkt t₂ und wird dann zu dem siebten Zeitpunkt t₇ wieder auf die zweite Spannung V_b gesetzt.
Ein drittes Diagramm 1006 zeigt den Verlauf 1007 des ersten Kapazitäts-Schaltelement-Steuersignals SW_3c 1008, welches das erste Kapazitäts-Schaltelement SW₃ 113 steuert und welches an dessen Steueranschluss angelegt wird. Wie oben beschrieben wurde ist zu Beginn das erste Kapazitäts-Schaltelement-Steuersignal SW_3c 1008 auf High-Spannung gesetzt, womit das erste Kapazitäts-Schaltelement SW₃ 113 geschlossen wird. Zu dem dritten Zeitpunkt t₃, wie er in 10 gezeigt ist, wird das erste Kapazitäts-Schaltelement-Steuersignal SW_3c 1800 auf Low-Spannung gesetzt, womit das erste Kapazitäts-Schaltelement SW₃ 113 geöffnet wird, was dem Beginn der zweiten Boost-Phase entspricht. Das erste Kapazitäts-Schaltelement-Steuersignal SW_3c 1800 verbleibt auf Low-Spannung bis zu einem achten Zeitpunkt t₈, zu dem es wieder auf High-Spannungspegel erhöht wird, womit das erste Kapazitäts-Schaltelement SW₃ 113 wieder geschlossen wird.
Ein viertes Diagramm 1009 zeigt den Verlauf 1010 der zweiten Phasenspannung PH2. Die zweite Phasenspannung PH2 wird auf die zweite Spannung V_b, welche repräsentiert wird durch eine Low-Spannung in 10, gesetzt bis zu einem vierten Zeitpunkt t₄, wird zu diesem Zeitpunkt dann auf eine High-Spannung erhöht, welche gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung die dritte Spannung V_c ist (dritte Boost-Phase) und verbleibt auf diesem Spannungspegel bis zu einem Zeitpunkt, der zwischen dem siebten Zeitpunkt t₇ und dem achten Zeitpunkt t₈ liegt, wobei zu diesem Zeitpunkt die zweite Phasenspannung wieder auf die zweite Spannung V_b gesetzt wird.
Ein fünftes Diagramm 1011 zeigt den Verlauf 1012 eines zweiten Kapazitäts-Schaltelement-Steuersignals SW_2c 1013, welches das zweite Kapazitäts-Schaltelement SW₂ 119 steuert und an dessen Steueranschluss angelegt wird. Das zweite Kapazitäts-Schaltelement-Steuersignal SW_2c 1013 wird zu Beginn auf High-Spannungspegel gesetzt und wird auf dem High-Spannungspegel gehalten bis zu einem fünften Zeitpunkt t₅, zu dem es auf Low-Spannungspegel gesetzt wird (dies führt zu dem Öffnen des zweiten Kapazitäts-Schaltelements SW₂ 119, wie in 7 gezeigt ist, in der vierten Boost-Phase) und verbleibt auf dem Low-Spannungspegel bis zu dem achten Zeitpunkt t₈, zu dem es wieder auf High-Spannungspegel erhöht wird, wodurch das zweite Kapazitäts-Schaltelement SW₂ 119 geschlossen wird.
Ein sechstes Diagramm 1014 zeigt den Verlauf 1015 der dritten Phasenspannung PH1, welche auf Low-Spannungspegel gesetzt wird, gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung auf die zweite Spannung V_b, bis zu einem sechsten Zeitpunkt t₆, zu dem sie auf High-Spannungspegel erhöht wird (gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung auf die dritte Spannung V_c), wobei dies während der fünften Boost-Phase, wie sie in 8 gezeigt ist, durchgeführt wird, und sie wird auf High-Spannungspegel gehalten bis zu einem Zeitpunkt, der zwischen dem siebten Zeitpunkt t₇ und dem achten Zeitpunkt t₈ liegt, wobei zu diesem Zeitpunkt die dritte Phasenspannung PH1 wieder reduziert wird auf die zweite Spannung V_b.
Ein siebtes Diagramm 1016 zeigt den Verlauf 1017 der Ausgangsspannung V_out, die an dem Ausgangsknoten 105 bereitgestellt wird.
11 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Kapazitäts-Schaltkreises 1101, wobei die Struktur der Ausgangsstufe 108 unverändert verbleibt wie auch die Struktur der ersten Kapazität 109 und der zweiten Kapazität 115.
Jedoch unterscheidet sich das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung von dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Realisierung der Schaltelemente.
Beispielsweise ist gemäß dem in 11 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung das Vorlade-Schaltelement 101 gebildet mittels eines ersten PMOS Feldeffekttransistors 1102.
Ferner weist das erste Kapazitäts-Schaltelement 113 einen zweiten PMOS-Feldeffekttransistor 1103 auf und, zum Sicherstellen eines sicheren Öffnens und Schließens dieses zweiten PMOS-Feldeffekttransistors 1103, einen ersten Pegelschieber-Schaltkreis 1104, der mit dem Gate-Anschluss des zweiten PMOS-Feldeffekttransistors 1103 verbunden ist. Der erste Pegelschieber-Schaltkreis 1104 weist zwei kreuzgekoppelte zusätzliche PMOS-Feldeffekttransistoren 1105, 1106, auf und zwei NMOS-Feldeffekttransistoren 1107, 1108, die mit den zwei kreuzgekoppelten PMOS-Feldeffekttransistoren 1105, 1106 jeweils in Serie geschaltet sind. Ferner ist der Gate-Anschluss des ersten NMOS-Feldeffekttransistors 1107 mit dem Gate-Anschluss des zweiten NMOS-Feldeffekttransistors 1108 mittels eines Inverters 1109 gekoppelt sowie mit dem Eingang des ersten Kapazitäts-Schaltelements, an dem das erste Kapazitäts-Schaltelement-Steuersignal SW_3c 1008 angelegt wird.
Die zweite Schaltstufe ist in gleicher Weise ausgebildet, d. h. das zweite Kapazitäts-Schaltelement 1111 weist ebenfalls einen PMOS-Feldeffekttransistor als Schaltelement 1112 auf und einen Pegelschieber-Schaltkreis 1113, der strukturell gleich ist dem Pegelschieber-Schaltkreis, wie er in dem ersten Kapazitäts-Schaltelement 1110 verwendet wird, wie es oben beschrieben wurde.
12 zeigt ein Blockdiagramm 1200, welches den oben beschriebenen Block aufweist mit dem Vorlade-Schaltelement SW_a 101 und dem Kapazitäts-Schaltkreis 102, einem Energieversorgungs-Regler 1201 und einem Mikroprozessor 1202.
Allgemein stellt der Mikroprozessor 1202, der in einer alternativen Ausführungsform der Erfindung eine hartverdrahtete Logik oder eine programmierbare Logik sein kann, den jeweiligen Schaltelementen die Steuersignale bereit, nämlich das Vorlade-Schaltelement-Steuersignal SW_ac 1003 dem Vorlade-Schaltelement SW_a 101, das erste Kapazitäts-Schaltelement-Steuersignal SW_3c 1008 dem ersten Kapazitäts-Schaltelement SW₃ 113 und das zweite Kapazitäts-Schaltelement-Steuersignal SW_2c 1013 dem zweiten Kapazitäts-Schaltelement SW₂ 119.
Ferner stellt der Mikroprozessor 1202 ein Phasen-Steuersignal PH mit Phasen-Steuersignalen PH_c1, PH_c2, PH_c3 dem Energieversorgungs-Regler 1201 bereit und stellt ferner dem Energieversorgungs-Regler 1201 die jeweiligen Kommandos bereit, so dass die jeweils benötigten Phasenspannungen PH3, PH2, PH1 an den jeweiligen Kapazitäts-Schaltkreis 102 angelegt werden.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anzumerken, dass die Steuersignale auf einfache Weise mittels einer Inverterkette erzeugt werden können, allgemein mittels einer Kette von Komponenten, die eine vorbestimmte Zeitverzögerung gewährleisten, um sicherzustellen, dass die Kapazitäts-Schaltelemente SW₃ 113, SW₂ 119 sequenziell geöffnet werden, um die Ladungen schrittweise zu einer vorbestimmten ”endgültigen” Kapazität zu transferieren.
13 zeigt einen Flash-Speicher-Schaltkreis 1300, wobei aus Gründen der einfacheren Darstellung nur das nicht-flüchtige Speicher-Array 1301 und ein Zeilen- und Bitleitungs-Decoder 1302 sowie der oben beschriebene Spannungsgenerator mit dem Controller 1202 und dem Energieversorgungs-Regler 1201 gezeigt sind.
Der Flash-Speicher-Schaltkreis 1300 enthält ferner Komponenten die in einem Flash-Speicher-Schaltkreis üblicherweise vorgesehen sind, beispielsweise Treiber, Spalten-Decoder, Adressen-Abbildungseinrichtungen, etc., welche aus Gründen der einfacheren Darstellung nicht gezeigt sind.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Flash-Speichereinrichtung nicht-flüchtige Speicherzellen auf, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:

• nicht-flüchtige Flash-Speicherzellen;
• nicht-flüchtige ferroelektrische Vielfachzugriffsspeicher-Speicherzellen (Ferroelectric Random Access Memory, FRAM);
• nicht-flüchtige magnetoresitive Vielfachzugriffspeicher-Speicherzellen (Magnetoresistive Random Access Memory, MRAM);
• nicht-flüchtige Phasenänderungsspeicher-Speicherzellen (Phase Change Memory, PCM);
• nicht-flüchtige Conductive Bridging Vielfachzugriffsspeicher-Speicherzellen (Conductive Bridging Random Access Memory, CBRAM);
• nicht-flüchtige Organische Vielfachzugriffsspeicher-Speicherzellen (Organic Random Access Memory, ORAM).

Die Erfindung kann vorteilhafterweise in einer nicht-flüchtigen Speichereinrichtung eingesetzt werden, die ausgewählt ist aus einer Gruppe von nicht-flüchtigen Speichereinrichtungen bestehend aus:

• nicht-flüchtige Flash-Speichereinrichtung;
• nicht-flüchtige ferroelektrische Vielfachzugriffsspeicher-Speichereinrichtung (FRAM);
• nicht-flüchtige magnetoresistive Vielfachzugriffsspeicher-Speichereinrichtung (MRAM);
• nicht-flüchtige Phasenänderungsspeicher-Speichereinrichtung (PCM);
• Conductive Bridging-Vielfachzugriffsspeicher-Speichereinrichtung (CBRAM);
• nicht-flüchtige organische Vielfachzugriffsspeicher-Speichereinrichtung (ORAM).

Die elektronische Speichereinrichtung kann eingerichtet sein als eine nicht-flüchtige Floating Gate-Flash-Speichereinrichtung oder als eine nicht-flüchtige Ladungsfänger-Flash-Speichereinrichtung (Charge Trapping Speichereinrichtung), beispielsweise als eine nicht-flüchtige Nitrided Nur-Lese-Flash-Speichereinrichtung (Nitrided Read Only Memory, NROM).
Die Flash-Speicherzellen können eingerichtet sein als nicht-flüchtige Floating Gate-Speicherzellen oder als nicht-flüchtige Charge Trapping-Speicherzellen. Die Charge Trapping-Speicherzellen können einen Oxid-Nitrid-Oxid-Schichtstapel (ONO) aufweisen, wobei die Ladungsträger in der Nitrid-Schnittstelle zwischen der unteren Siliziumoxid-Schicht und der Nitrid-Schicht eingefangen werden, welche Nitrid-Schicht zwischen den Siliziumoxid-Schichten eingebettet ist.
Alternativ kann die Charge Trapping-Schicht hergestellt sein aus Aluminiumoxid (Al₂O₃), Yttriumoxid (Y₂O₃), Lanthanoxid (LaO₂), Hafniumoxid (HfO₂), Zirkoniumoxid (ZrO₂), amorphem Silizium, Tantaloxid (Ta₂O₅), Titanoxid (TiO₂) und/oder einem Aluminat. Ein Beispiel für ein Aluminat ist eine Legierung der Komponenten Aluminium, Zirconium und Sauerstoff (Al, Zr, O).
Im Folgenden werden Beispiele für die erzielten Spannungsverstärkungen gemäß unterschiedlichen Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben für unterschiedliche Werte verwendeter Spannungen und verwendeter Kapazitäten.
Beispiel 1:

V_a = V_DD V_b = 0 V_c = V_DD C₃ = C₂ = C₁ ^Voutfinal = 2·V_DD + V_DD· 1 / 3 + V_DD· 1 / 2 = V_DD· 17 / 6 = V_DD·2,83

Dem oben beschriebenen Beispiel 1 ist zu entnehmen, dass die Spannungsverstärker in dem Fall, dass die drei Kapazitäten den gleichen Kapazitätswert aufweisen und die erste Spannung V_a, die gleich ist der Versorgungsspannung V_DD, die zweite Spannung V_b Null Volt beträgt und die dritte Spannung V_c ebenfalls den Wert der Versorgungsspannung V_DD aufweist, eine Spannungsverstärkung von 2,83·V_DD erreicht wird.
Beispiel 2:

V_a = V_DD V_b = 0 V_c = V_DD C₃ = 2·C₂ = 4·C₁ V_outfinal = 2·V_DD + V_DD· 4 / 7 + V_DD· 2 / 3 = V_DD· 68 / 21 = V_DD·3,24

In dem Fall, dass die erste Kapazität C₃ einen Kapazitätswert aufweist der doppelt so groß ist wie der Kapazitätswert der zweiten Kapazität C₂ (Beispiel 2), welche ihrerseits einen Kapazitätswert aufweist, der viermal so groß ist wie der Kapazitätswert der dritten Kapazität C₁, ergibt sich eine Spannungsverstärkung (mit den gleichen Spannungen wie gemäß dem Beispiel 1) von 3,24·V_DD.
Wie oben beschrieben wurde ist anzumerken, dass die oben beschriebenen Spannungsgenerator-Schaltkreise auch mit negativen Spannungen eingesetzt werden können zum Erzeugen hoher negativer Spannungen.
Ferner können zum Erhöhen der Spannungsverstärkung, wie oben beschrieben wurde, mehr Schaltstufen vorgesehen sein.
Das folgende Beispiel 3 zeigt die Spannungsverstärkung für negative Spannungen, wobei die erste Spannung V_a auf Null Volt gesetzt ist wie auch die dritte Spannung V_c, wohingegen die zweite Spannung V_b auf die Versorgungsspannung V_DD gesetzt ist. Die drei Kapazitäten C₁, C₂, C₃ haben dieselben Kapazitätswerte. Gemäß diesem Beispiel ergibt sich eine Spannungsverstärkung von –1,83·V_DD.
Beispiel 3

V_a = 0 V_b = V_DD V_c = 0 C₃ = C₂ = C₁ V_outfinal = –1,83·V_DD

Zusammenfassend ist auf folgende Ausführungsformen der Erfindung hinzuweisen:

• Der Spannungsgenerator-Schaltkreis ist verglichen mit anderen Ladungspumpen-Schaltkreisen sehr einfach aufgebaut.
• Der Spannungsgenerator-Schaltkreis stellt die maximale Ausgangsspannung in einer sehr kurzen Zeit bereit, da die maximale Ausgangsspannung sofort erreicht wird und nicht erst nach einer großen Anzahl von Taktzyklen, wie bei einem Ladungspumpen-Schaltkreis.
• Der Spannungsgenerator-Schaltkreis benötigt keine geboosteten Phasen, da das Schalten des Pfad-Transistors durchgeführt werden kann, während Pegelschieber gesteuert werden von derselben geboosteten internen Spannung, womit der Flächenbedarf reduziert wird.
• Die maximal erreichbare Ausgangsspannung wird erzielt. Dies macht den Spannungsgenerator-Schaltkreis einsetzbar als eine Art Super-Booster (für positive Spannungen wie auch für negative Spannungen) und erhöht die Effizienz beim Starten, wenn er wie eine Ladungspumpe verwendet wird.

Es ist anzumerken, dass die beschriebenen Prozesse in Hardware, Software, Firmware oder einer Kombination dieser Implementierungen, wie geeignet, implementiert werden können. Beispielsweise kann die Operation eines Auswählens einer Speicherzelle durchgeführt werden mittels eines Wortleitungs-Decoders und eines Bitleitungs-Decoders unter der Steuerung einer I/O-Schnittstelleneinheit wie beispielsweise einem Computer. Demgemäß können die beschriebenen Operationen als ausführbare Instruktionen implementiert sein, welche auf einem computerlesbaren Medium (entfernbare Platte, flüchtiger oder nicht-flüchtiger Speicher, eingebettete Prozessoren, etc.) gespeichert sind, wobei der gespeicherte Instruktionscode eingerichtet ist zum Programmieren eines Computers oder einer anderen programmierbaren Einrichtung zum Ausführen der gewünschten Funktionen.

Claims

Spannungsgenerator-Schaltkreis, welcher eine Ausgangsspannung (V_out) bereitstellt, die höher ist als eine Eingangsspannung (V_a), wobei der Spannungsgenerator-Schaltkreis aufweist: • einen Eingangsanschluss (103) zum Empfangen der Eingangsspannung; • einen Ausgangsanschluss (105), an welchem die Ausgangsspannung bereitgestellt ist; • ein Vorladeelement (101), das zwischen den Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss geschaltet ist; • einen Kapazitäts-Schaltkreis (102), der mit dem Vorladeelement (101) und mit dem Ausgangsanschluss (105) verbunden ist, aufweisend: • eine erste Kapazität (109); • ein erstes Kapazitäts-Stromdurchlasselement (113), welches zwischen den Ausgangsanschluss (105) und einen ersten Knoten der ersten Kapazität (111) geschaltet ist, womit die erste Kapazität (109) und das erste Kapazitäts-Stromdurchlasselement (113) miteinander in Serie geschaltet sind zu einer ersten Schaltstufe (106); • eine zweite Kapazität (115); • ein zweites Kapazitäts-Stromdurchlasselement (119), welches zwischen den Ausgangsanschluss (105) und einen ersten Knoten der zweiten Kapazität (117) geschaltet ist, womit die zweite Kapazität (115) und das zweite Kapazitäts-Stromdurchlasselement (119) miteinander in Serie geschaltet sind zu einer zweiten Schaltstufe (107); • eine dritte Kapazität (121), deren erster Knoten (123) mit dem Ausgangsanschluss verbunden ist, die die Ausgangsstufe (108) bildet; • wobei die erste Schaltstufe (106), die zweite Schaltstufe (107) und die Ausgangsstufe (108) zueinander parallel gekoppelt sind; • einen Stromdurchlass- und Vorladeelement-Controller, der eingerichtet ist derart, dass • in einer Vorladephase die Kapazitäts-Stromdurchlasselemente (113, 119) und das Vorladeelement (101) geschlossen werden; • in einer Spannungsverschiebephase • das Vorladeelement (101) geöffnet wird; • die Kapazitäts-Stromdurchlasselemente (113, 119) derart gesteuert werden, dass sie sequenziell geöffnet werden derart, dass Ladung auf der jeweilig damit verbundenen Kapazität (109, 115) zu einer vorbestimmten Kapazität des Kapazitäts-Schaltkreises (102) transferiert wird, welche dann die Ausgangsspannung (V_out) bereitstellt, wobei, bevor ein Kapazitäts-Stromdurchlasselement (113, 119) geöffnet wird, an einem zweiten Knoten (110, 116) einer jeweiligen Kapazität (109, 115), eine Boost-Spannung (PH1, PH2, PH3) bereitgestellt wird.
Spannungsgenerator-Schaltkreis gemäß Anspruch 1, wobei der Kapazitäts-Schaltkreis ferner aufweist: • mindestens eine vierte Kapazität; • mindestens ein drittes Kapazitäts-Stromdurchlasselement, welches zwischen den Ausgangsanschluss und einen ersten Knoten der vierten Kapazität geschaltet ist.
Spannungsgenerator-Schaltkreis gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Kapazitäten denselben Kapazitätswert aufweisen.
Spannungsgenerator-Schaltkreis gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest einige der Kapazitäten unterschiedliche Kapazitätswerte aufweisen.
Spannungsgenerator-Schaltkreis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Vorladeelemente ein Vorlade-Schaltelement ist.
Spannungsgenerator-Schaltkreis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Vorladeelement mindestens einen Transistor aufweist.
Spannungsgenerator-Schaltkreis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Vorladeelement aufweist • mindestens einen Feldeffekttransistor, • mindestens ein Transmissionsgatter, oder • mindestens eine Diode.
Spannungsgenerator-Schaltkreis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Vorladeelement mindestens einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor aufweist.
Spannungsgenerator-Schaltkreis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Vorladeelement mindestens einen p-Kanal-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor aufweist.
Spannungsgenerator-Schaltkreis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei mindestens eines der Kapazitäts-Stromdurchlasselemente ein Kapazitäts-Schaltelement ist.
Spannungsgenerator-Schaltkreis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei mindestens eines der Kapazitäts-Stromdurchlasselemente aufweist • mindestens einen Transistor, • mindestens ein Transmissionsgatter, oder • mindestens eine Diode.
Spannungsgenerator-Schaltkreis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei mindestens eines der Kapazitäts-Stromdurchlasselemente mindestens einen Feldeffekttransistor aufweist.
Spannungsgenerator-Schaltkreis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei mindestens eines der Kapazitäts-Stromdurchlasselemente mindestens einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor aufweist.
Spannungsgenerator-Schaltkreis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei mindestens eines der Kapazitäts-Stromdurchlasselemente mindestens einen p-Kanal-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor aufweist.
Spannungsgenerator-Schaltkreis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, ferner aufweisend einen ersten Pegelschieber-Schaltkreis, der zwischen den Stromdurchlass- und Vorladeelement-Controller und das erste Kapazitäts-Stromdurchlasselement geschaltet ist.
Spannungsgenerator-Schaltkreis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, ferner aufweisend einen zweiten Pegelschieber-Schaltkreis, der zwischen den Stromdurchlass- und Vorladeelement-Controller und das zweite Kapazitäts-Stromdurchlasselement geschaltet ist.
Elektronische Speichereinrichtung mit einem Spannungsgenerator-Schaltkreis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16.
Elektronische Speichereinrichtung gemäß Anspruch 17, eingerichtet als nicht-flüchtige Speichereinrichtung.
Elektronische Speichereinrichtung gemäß Anspruch 17 oder 18, eingerichtet als nicht-flüchtige Speichereinrichtung ausgewählt aus einer Gruppe von nicht-flüchtigen Speichereinrichtungen bestehend aus: • einer nicht-flüchtigen Flash-Speichereinrichtung; • einer nicht-flüchtigen ferroelektrischen Vielfachzugriffsspeicher-Speichereinrichtung; • einer nicht-flüchtigen magnetoresistiven Vielfachzugriffsspeicher-Speichereinrichtung; • einer nicht-flüchtigen Phasenänderungs-Speicher-Speichereinrichtung; • einer nicht-flüchtigen Conductive Bridging Vielfachzugriffsspeicher-Speichereinrichtung; und • einer nicht-flüchtigen organischen Vielfachzugriffsspeicher-Speichereinrichtung.
Speichereinrichtung gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, eingerichtet als nicht-flüchtige Floating Gate-Flash-Speichereinrichtung oder als nicht-flüchtige Charge Trapping-Schicht-Flash-Speichereinrichtung.
Speichereinrichtung gemäß einem der Ansprüche 17 bis 20, eingerichtet als Nitrided Nur-Lese-Speicher-Speichereinrichtung.
Verfahren zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung (V_out), die höher ist als eine empfangene Eingangsspannung (V_a), wobei das Verfahren durchgeführt wird in einem Spannungsgenerator-Schaltkreis, wobei der Spannungsgenerator-Schaltkreis aufweist: • einen Eingangsanschluss (103) zum Empfangen der Eingangsspannung; • einen Ausgangsanschluss (105), an welchem die Ausgangsspannung bereitgestellt wird; • ein Vorladeelement (101), welches zwischen den Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss geschaltet ist; • einen Kapazitäts-Schaltkreis (102), der mit dem Vorladeelement (101) und mit dem Ausgangsanschluss verbunden ist, aufweisend: • eine erste Kapazität (109); • ein erstes Kapazitäts-Stromdurchlasselement (113), welches zwischen den Ausgangsanschluss (105) und einen ersten Knoten der ersten Kapazität (111) geschaltet ist, womit die erste Kapazität (109) und das erste Kapazitäts-Stromdurchlasselement (113) miteinander in Serie geschaltet sind zu einer ersten Schaltstufe (106); • eine zweite Kapazität (115); • ein zweites Kapazitäts-Stromdurchlasselement (119), welches zwischen den Ausgangsanschluss (105) und einen ersten Knoten der zweiten Kapazität (117) geschaltet ist, womit die zweite Kapazität (115) und das zweite Kapazitäts-Stromdurchlasselement (119) miteinander in Serie geschaltet sind zu einer zweiten Schaltstufe (107); • eine dritte Kapazität (121), deren erster Knoten (123) mit dem Ausgangsanschluss (105) verbunden ist, die die Ausgangsstufe (108) bildet; • wobei die erste Schaltstufe (106), die zweite Schaltstufe (107) und die Ausgangsstufe (108) zueinander parallel gekoppelt sind; wobei das Verfahren aufweist: • in einer Vorladephase, Schließen der Stromdurchlasselemente und des Vorladeelements, womit die Kapazitäten mit der Eingangsspannung vorgeladen werden, • in einer Spannungsverschiebephase, • Öffnen des Vorladeelements (101), • sequenzielles Öffnen der Kapazitäts-Stromdurchlasselemente (113, 119) derart, dass Ladung auf den Kapazitäten zu einer vorbestimmten Kapazität des Kapazitäts-Schaltkreises transferiert wird, welche dann die Ausgangsspannung bereitstellt, wobei, bevor ein Kapazitäts-Stromdurchlasselement geöffnet wird, einer jeweiligen Kapazität, deren erster Knoten mit dem zu öffnenden Kapazitäts-Stromdurchlasselement verbunden ist, an ihrem zweiten Knoten eine Boost-Spannung bereitgestellt wird.