DE102018218550A1

DE102018218550A1 - Ladungspumpenschaltung mit eingebauter wiederholung

Info

Publication number: DE102018218550A1
Application number: DE102018218550.6A
Authority: DE
Inventors: Eric Hunt-Schroeder; John A. Fifield; Dale E. Pontius
Original assignee: GlobalFoundries Inc
Current assignee: Marvell Asia Pte Ltd
Priority date: 2017-11-27
Filing date: 2018-10-30
Publication date: 2019-05-29
Also published as: CN109842293A; CN109842293B; US20200295653A1; TW201926835A; TWI718383B; US20190165669A1; US10971996B2; US10673321B2

Abstract

Verfahren erzeugen IC-Vorrichtungen, die ein Multiplexer umfassen, der mit einem Bandlückenreferenzgenerator und mit einer Ladungspumpe elektrisch verbunden ist. Der Mulpiplexer empfängt Spannungsniveaus eines spannungsgeboosteten Taktsignals, das durch die Ladungspumpe zu dem Bandlückenreferenzgenerator ausgegeben wird. Der Multiplexer gibt zu der Ladungspumpe entweder: ein Wiederholungssignal (wenn die Spannungsniveaus des spannungsgeboosteten Taktsignals, das durch die Ladungspumpe ausgegeben wird, niedriger ist als eine Spannungsschwelle) oder ein Pumpsignal aus (wenn die Spannungsniveaus des spannungsgeboosteten Taktsignals, das durch die Ladungspumpe ausgegeben wird, nicht viel niedriger ist als die Spannungsschwelle). Das Pumpsignal bewirkt, dass die Ladungspumpe das spannungsgeboostete Taktsignal an den Bandlückenreferenzgenerator ausgibt. Das Wiederholungssignal bewirkt, dass die Ladungspumpe das spannungsgeboostete Taktsignal an den Bandlückenreferenzgenerator nicht ausgibt und stattdessen die Ladungspumpe vorlädt.

Description

HINTERGRUND
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft integrierte Schaltungen und insbesondere die Bereitstellung von Referenzspannungen, die in integrierten Schaltungen mit Ladungspumpen verwendet wird.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Spannungsüberwachungssysteme für integrierte Schaltungen erfordern eine konstante Temperatur - und Prozessspannungsreferenz über das gesamte Verbraucheranwendungsfenster einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) hinweg. Bandlückensysteme sind nützlich, um konstante Spannungen und Ströme über Temperaturbereiche hinweg bereitzustellen. Für einen ordnungsgemäßen Betrieb verwenden jedoch Bandlückensysteme eine Eingangsspannung, die höher ist als irgendeine Spannung auf dem Chip (höher als VCS, VDD, usw.). Bandlückensysteme weisen entweder eine adäquate Stromversorgung oder eine Ladungspumpe auf, die das Bandlückensystem versorgt, und ermöglichen dem Banklückensystem, konstante Spannungen und Ströme über Temperaturbereiche hinweg bereitzustellen.
Beispielsweise gibt eine Ladungspumpe gewöhnlich ungefähr das Doppelte der Verbraucherversorgungsspannung (2xVCS, 2xVDD usw.) aus und kann bei sehr niedrigen Spannungen (500mV) und bei extremen Temperaturen (minus 55C, 125C) starten und funktionieren. Im Allgemeinen werden Ladungspumpen durch einen Oszillator betrieben, um die geboostete Versorgungsspannung bereitzustellen. Beispielsweise können die Ladungspumpe und dessen Phasengeneratorschaltungen erfordern, dass der geboostete Versorgungsausgangsknoten auf ein Spannungsniveau vor dem Hochfahren vorgeladen wird. Jedoch kann die Ladungspumpe bei niedriger Spannung, kalten Temperaturen und verschiedenen Prozessecken beim Starten versagen oder kann bei großen Stromanforderungen versagen, die während der Hochphasensequenz auftreten.
ZUSAMMENFASSUNG
Angesichts dieser Probleme umfassen beispielhafte integrierte Schaltungs (IC) -Vorrichtungen hierin (unter anderen Komponenten) einen Oszillator, der ein Taktsignal erzeugt, und einen Phasengenerator, der mit dem Oszillator elektrisch verbunden ist. Der Phasengenerator quadriert die von dem Oszillator ausgegebene Welle des Taktsignals und gibt ein Quadratphasentaktslgnal aus. Diese Vorrichtungen umfassen auch eine Ladungspumpe, die mit dem Phasengenerator elektrisch verbunden ist. Die Ladungspumpe vergrößert die Spannung der Quadratphasentaktiksignalausgabe von dem Phasengenerator und gibt, bei geeignetem Betrieb, ein bezüglich seiner Spannung geboostetes Taktsignal aus (z.B. kann die Ladungspumpe eine Spannungsmultiplikationsschaltung sein). Es wird eine Vorladungsoperation an der Ladungspumpe vor dem Erhöhen der Spannung des Quadratphasentaktsignals durch Verbinden eines geboosteten Ausgangsknotens der Ladungspumpe mit einer betriebsfähigen Spannungsquelle durchgeführt. Auch wird ein Bandlückenreferenzgenerator elektrisch mit der Ladungspumpe verbunden. Der Bandlückenreferenzgenerator gibt eine stabile Referenzspannung unter Verwendung der spannungsgeboosteten Taktsignalausgabe von der Ladungspumpe aus. Der Bandlückenreferenzgenerator ist mit einer Schaltung verbunden, die bei einer Betriebsspannung (ersten Spannung) betrieben wird, und die Spannungsschwelle ist niedriger als die Betriebsspannung.
Die IC-Vorrichtungen umfassen hierin zusätzlich einen Multiplexer, der mit dem Bandlückenreferenzgenerator und der Ladungspumpe elektrisch verbunden ist. Der Multiplexer weist einen ersten Eingang auf, der Spannungsniveaus des bezüglich seiner Spannung geboosteten Taktsignals empfängt, das durch die Ladungspumpe an den Bandlückenreferenzgenerator ausgegeben wird. Der Multiplexer weist einen ersten Ausgang auf, der an die Ladungspumpe entweder: ein Wiederholungssignal (wenn die Spannungsniveaus des spannungsgeboosteten Taktsignals, das durch die Ladungspumpe ausgegeben wird, unter einer Spannungsschwelle ist) oder ein Pumpsignal ausgibt (wenn die Spannungsniveaus des spannungsgeboosteten Taktsignals, das durch die Ladungspumpe ausgegeben wird, sich nicht unter der Spannungsschwelle befinden). Das Pumpsignal bewirkt, dass die Ladungspumpe das spannungsgeboostete Taktsignal an den Bandlückenreferenzgenerator ausgibt. Das Wiederholungssignal bewirkt, dass die Ladungspumpe das spannungsgeboostete Taktsignal nicht an den Bandlückenreferenzgenerator ausgibt und stattdessen die Vorladungsoperation durch erneutes Verbinden des geboosteten Ausgangsknotens der Ladungspumpe mit der ersten Spannungsquelle wiederholt.
Genauer umfasst der Multiplexer Widerstände, die auf die Spannungsquelle abgestimmt sind. Die Widerstände bewirken, dass der Multiplexer entweder das Wiederholungssignal oder das Pumpsignal ausgibt. Zusätzlich kann der Multiplexer Verzögerungselemente umfassen, die mit dem geboosteten Ausgangsknoten der Ladungspumpe verbunden sind, die eine Trennung des geboosteten Ausgangsknotens mit der Betriebsspannungsquelle verzögern. Der Bandlückenreferenzgenerator kann unterschiedliche Lasten umfassen oder bereitstellen. Die integrierten Schaltungsvorrichtungen hierin können Elemente mit unterschiedlich langen Verzögerungen umfassen, die jede der unterschiedlichen Lasten mit der Ladungspumpe separat verbinden, so dass jede der unterschiedlichen Lasten das spannungsgeboostete Taktsignal zu unterschiedlichen Zeiten von der Ladungspumpe empfängt.
Zusätzlich kann der Multiplexer die Rate der Taktsignale, die durch den Oszillator ausgegeben werden, von einer anfänglichen Taktrate zu einer langsameren Rate durch Ausgeben des Wiederholungssignals verringern. Die Rate der Taktsignale kehrt zu der anfänglichen Taktrate zurück, wenn der Multiplexer das Pumpsignal ausgibt.
Verschiedene Verfahren hierin erzeugen ein Taktsignal unter Verwendung eines Oszillators und quadrieren die Welle der Taktsignalausgabe von dem Oszillator, um ein Quadratphasentaktsignal auszugeben (unter Verwendung eines Phasengenerators, der mit dem Oszillator elektrisch verbunden ist). Diese Verfahren führen eine Vorladeoperation an der Ladungspumpe (vor Erhöhen der Spannung des Quadratphasentaktsignals) durch Verbinden eines geboosteten Ausgangsknotens der Ladungspumpe mit einer Betriebsspannungsquelle durch. Nach Abschluss der Vorladeoperation erhöhen diese Verfahren die Spannung der Quadratphasentaktsignalausgabe von dem Phasengenerator, um ein spannungsgeboostetes Taktsignal (unter Verwendung einer Ladungspumpe, die mit dem Phasengenerator elektrisch verbunden ist) auszugeben, und geben eine stabile Spannungsreferenz unter Verwendung der spannungsgeboosteten Taktsignalausgabe von der Ladungspumpe (unter Verwendung eines Bandlückenreferenzgenerators, der mit der Ladungspumpe elektrisch verbunden ist) aus. Der Bandlückenreferenzgenerator ist mit einer Schaltung verbunden, die bei einer Betriebsspannung (ersten Spannung) betriebsfähig ist. Dabei ist die Spannungsschwelle niedriger als die Betriebsspannung.
Diese Verfahren empfangen auch Spannungsniveaus des spannungsgeboosteten Taktsignals, das durch die Ladungspumpe an den Bandlückenreferenzgenerator (unter Verwendung eines Multiplexers, der mit dem Bandlückenreferenzgenerator und der Ladungspumpe elektrisch verbunden ist) ausgegeben werden. Demzufolge überwachen diese Verfahren kontinuierlich die durch die Ladungspumpe ausgegebenen Spannungsniveaus unter Verwendung des Multiplexers, um zu bestimmen, wenn das Wiederholungssignal oder das Pumpsignal auszugeben ist. Damit geben diese Verfahren durch den Multiplexer an die Ladungspumpe entweder: ein Wiederholungssignal (wenn die Spannungsniveaus des spannungsgeboosteten Taktsignals, das durch die Ladungspumpe ausgegeben wird, niedriger sind als eine Spannungsschwelle) oder ein Pumpsignal (wenn die Spannungsniveaus des spannungsgeboosteten Taktsignals, das durch die Ladungspumpe ausgegeben wird, nicht niedriger ist als die Spannungsschwelle) aus. Beispielsweise kann der Multiplexer Widerstände umfassen, die auf die Spannungsschwelle abgestimmt sind, wobei die Widerstände bewirken, dass der Multiplexer entweder das Wiederholungssignal oder das Pumpsignal ausgibt. Zusätzlich umfasst der Multiplexer Verzögerungselemente, die mit dem geboosteten Ausgangsknoten der Ladungspumpe verbunden sind, welche eine Trennung des geboosteten Ausgangsknotens von der Betriebsspannungsquelle verzögern.
Diese Verfahren geben das spannungsgeboostete Taktsignal von der Ladungspumpe an den Bandlückenreferenzgenerator in Antwort darauf aus, dass der Multiplexer das Pumpsignal ausgibt. Genauer kann der Bandlückenreferenzgenerator unterschiedliche Lasten umfassen oder damit verbunden sein. Die integrierte Schaltungsvorrichtung umfasst Elemente mit unterschiedlich langen Verzögerungen, die jede der unterschiedlichen Lasten separat mit den Ladungspumpen verbinden, so dass jede der unterschiedlichen Lasten das spannungsgeboostete Taktsignal zu unterschiedlichen Zeiten von der Ladungspumpe empfängt.
Ferner vermeiden diese Verfahren ein Ausgeben des spannungsgeboosteten Taktsignals von der Ladungspumpe an den Bandlückenreferenzgenerator in Antwort darauf, dass der Multiplexer das Wiederholungssignal ausgibt. Diese Verfahren wiederholen auch die Vorladungsoperation an der Ladungspumpe durch ein erneutes Verbinden eines geboosteten Ausgangsknotens der Ladungspumpe mit der ersten Spannungsquelle in Antwort darauf, dass der Multiplexer das Wiederholungssignal ausgibt. Mit diesen Verfahren kann der Multiplexer die Rate der Taktsignale, die durch den Oszillator ausgegeben werden, von einer anfänglichen Taktrate zu einer langsameren Rate durch Ausgeben des Wiederholungssignals verringern. Die Rate der Taktsignale kehrt zu der anfänglichen Taktrate zurück, wenn der Multiplexer das Pumpsignal ausgibt.
Figurenliste
Die Ausführungsformen hierin sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen heraus leichter verständlich, die nicht unbedingt maßstäblich sind und in welchen:

1 bis 4 schematische Darstellungen zeigen, die integrierte Schaltungsvorrichtungen gemäß der Ausführungsformen hierin zeigen; und
5 bis 7 Verlaufsdiagramme darstellen, die Ausführungsformen hierin darstellen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Gemäß Obigem kann die Ladungspumpe bei niedriger Spannung, kalten Temperaturen und an verschiedenen Prozessecken beim Starten oder bei großen Stromanforderungen versagen, die während der Hochphasenfrequenz erforderlich sind. Die Systeme und Verfahren hierin richten sich auf diese Probleme durch Hinzufügen einer Wiederholungsschaltung zu dem Ladungspumpendesign, welche die Pumpe erfolgreich bei niedrigen Spannungen, unterschiedlichen Temperaturen und an Prozessecken startet.
Genauer ist die Ladungspumpe und Steuerschaltung hierin ausgebildet, um einen geboosteten Ausgangsknoten auf eine Versorgungsspannung vorzuladen, wenn die geboostete Versorgungsspannung niedriger ist als die Versorgungsspannung, und um der Ladungspumpe zu ermöglichen, dass eine geboostete Spannung erzeugt wird, wenn der geboostete Ausgangsknoten im Wesentlichen größer oder gleich der Versorgungsspannung ist.
Die Ladungspumpe und Steuerschaltung umfasst eine Spannungsmultiplikationsschaltung, die eine geboostete Spannung an einem Ausgangsknoten In Antwort auf ein Taktsignal erzeugt. Auch vergleicht eine Vergleichsschaltung die Ausgangsknotenspannung mit einer Energieversorgung und Logik, um zu ermöglichen, dass ein Feldeffekttransistor (FET) den Ausgangsknoten auf die Versorgungsenergie vorlädt, wenn die Vergleichsspannung bestimmt, dass die Ausgangsknotenspannung kleiner ist als die Versorgungsenergie. Ansonsten ermöglicht die Vergleichsschaltung, dass die Spannungsmultiplikatlonsschaltung eine geboostete Spannung erzeugt, wenn die Ausgangsknotenspannung im Wesentlichen größer oder gleich der Versorgungsenergie ist.
In anderen Strukturen hierin umfassen die Ladungspumpe und die Steuerschaltung eine Spannungsmultiplikationsschaltung, die eine geboostete Spannung an einem Ausgangsknoten in Antwort auf ein einstellbares Taktsignal erzeugt. Hier vergleicht die Vergleichsschaltung die Ausgangsknotenspannung mit einer Energieversorgung und Logik, um zu ermöglichen, dass der FET den Ausgangsknoten auf die Versorgungsenergie lädt, wenn die Vergleichsschaltung bestimmt, dass die Ausgangsknotenspannung geringer ist als die Versorgungsenergie. Die Vergleichsschaltung ermöglicht auch, dass die Spannungsmultiplikationsschaltung eine geboostete Spannung bei einer 1X-Taktrate erzeugt, wenn die Ausgangsknotenspannung im Wesentlichen größer oder gleich der Versorgungsenergie ist. Anschließend wird erneut für den FET durch die Vergleichsschaltung ermöglicht, dass der Ausgangsknoten geladen wird, wenn die Ausgangsknotenspannung unter die Versorgungsenergie fällt; und die Vergleichsschaltung ermöglicht erneut, dass die Spannungsmultiplikationsschaltung eine geboostete Spannung erzeugt, wenn die Ausgangsknotenspannung im Wesentlichen größer oder gleich der Versorgungsenergie ist.
Gemäß der Darstellung in 1 umfassen beispielhafte integrierte Schaltungs (IC) - Vorrichtungen 100 hierin (unter anderen Komponenten) einen Oszillator 102, der ein Taktsignal (CLOCK) erzeugt, und einen Phasengenerator 104, der mit dem Oszillator 102 elektrisch verbunden ist. Der Phasengenerator 104 verdreht die Welle des Taktsignals, das durch den Oszillator 102 ausgegeben wird, und gibt ein Quadratphasentaktsignal aus. Diese Vorrichtungen umfassen auch eine Ladungspumpe 106, die mit dem Phasengenerator 104 elektrisch verbunden ist (z.B. kann die Ladungspumpe 106 eine Spannungsmultiplikationsschaltung sein). Die Ladungspumpe 106 vergrößert die Spannung der Quadratphasentaktsignalausgabe von dem Phasengenerator 104 und gibt ein spannungsgeboostetes Taktsignal (BG_VDD) aus.
Auch ist ein Bandlückenreferenzgenerator 110 mit der Ladungspumpe 106 elektrisch verbunden. Der Bandlückenreferenzgenerator 110 gibt ein stabiles Spannungsreferenzsignal (z.B. Bandlückenreferenzspannung (VBGR)) unter Verwendung des spannungsgeboosteten Taktsignals aus, das von Ladungspumpe 106 ausgegeben wird. Der Bandlückenreferenzgenerator 110 ist mit einer Schaltung (Last) verbunden, die bei einer Betriebsspannung (ersten Spannung) betrieben wird (z.B. VCS). Die Spannungsschwelle ist niedriger als die Betriebsspannung (z.B. zwischen VSS und VCS; wobei BG_VDD eine relativ zu VCS größere Spannung ist, und VCS eine relativ zu VSS höhere Spannung ist (wobei VSS 0 Volt betragen kann)).
Die IC-Vorrichtungen hierin umfassen zusätzlich einen Komparator oder Multiplexer 108, der mit dem Bandlückenreferenzgenerator 110 und der Ladungspumpe 106 elektrisch verbunden ist. Der Multiplexer 108 weist einen ersten Eingang auf, der Spannungsniveaus des spannungsgeboosteten Taktsignals BG_VDD empfängt, das durch die Ladungspumpe 106 an den Bandlückenreferenzgenerator 110 ausgegeben wird.
Der Multiplexer 108 weist einen ersten Ausgang auf, der an die Ladungspumpe 106 entweder: ein Wiederholungsvorladungssignal (oder ein Wiederholungsvorladungssignal RETRYP), wenn die Spannungsniveaus des spannungsgeboosteten Taktsignals BG_VDD, das durch die Ladungspumpe 106 ausgegeben wird, niedriger ist als eine Spannungsschwelle); oder ein Pumpsignal aus, wenn die Spannungsniveaus des spannungsgeboosteten Taktsignals BG_VDD, das durch die Ladungspumpe 106 ausgegeben wird, nicht niedriger ist als die Spannungsschwelle. Der Multiplexer 108 überwacht kontinuierlich die Spannungsniveaus, die durch die Ladungspumpe 106 ausgegeben werden, um zu bestimmen, wann das Wiederholungssignal RETRYP oder als Pumpensignal auszugeben sind.
Das Pumpensignal bewirkt, dass die Ladungspumpe 106 das spannungsgeboostete Taktsignal BG_VDD an den Bandlückenreferenzgenerator 110 ausgibt. Das Wiederholungssignal RETRYP bewirkt, dass die Ladungspumpe 106 das spannungsgeboostete Taktsignal BG_VDD nicht an den Bandlückenreferenzgenerator 110 ausgibt und stattdessen die Ladungspumpe 106 durch Verbinden eines geboosteten Ausgangsknotens der Ladungspumpe 106 mit der ersten Spannungsquelle vorlädt.
Zusätzlich, wie in 2 dargestellt ist, kann der Oszillator ein variabler Oszillator 112 sein. In solchen Vorrichtungen verringert der Multiplexer 108 die Rate der Taktsignale, die durch den Oszillator 112 ausgegeben werden, von einer anfänglichen Taktrate zu einer langsameren Rate durch Ausgeben des Wiederholungssignals oder Pumpensignals an den Oszillator 112. Die Rate der Taktsignale kehrt nach einiger Verzögerung zu der anfänglichen Taktrate zurück, wenn der Multiplexer 108 das Pumpsignal ausgibt. Ein Verlangsamen des Taktsignals während des Vorladens erlaubt mehr Zeit zum Hochziehen der verschiedenen Komponenten der Ladungspumpe auf die geeignete Spannung und erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass die Ladungspumpe erfolgreich startet, wenn das Pumpsignal durch den Multiplexer ausgegeben wird.
3 stellt ausführlicher dar, dass eine anfängliche Vorladeoperation (in Antwort auf ein Hochphasensignal usw.) an der Ladungspumpe 106 vor einem Erhöhen der Spannung des Quadratphasentaktsignals durchgeführt wird. Genauer wird die Vorladeoperation durch Verbinden eines geboosteten Ausgangsknotens 116 der Ladungspumpe 106 auf eine Betriebsspannungsquelle VCS unter Verwendung eines Schalters 114 durchgeführt (was eine Kombination von verschiedenen Transistoren, Verstärkern, Invertern usw. darstellt). Der Schalter 114 kann von dem Multiplexer 108 separiert sein oder kann Teil des Multiplexers 108 sein; zur vereinfachten Diskussion hierin wird der Schalter 114 als Teil des Multiplexers 108 angesehen.
3 zeigt auch, dass das spannungsgeboosteten Taktsignals BG_VDD, das von dem geboosteten Ausgangsknoten 116 der Ladungspumpe 106 ausgegeben wird, zu dem Multiplexer 108 zurückgeführt wird, um zu ermöglichen, dass der Multiplexer 108 entweder das Pumpsignal (VCS, BUMB usw.) oder das wiederholte Vorladungssignal (RETRYP) auswählt. Das Pumpsignal legt den Schalter 114 fest, so dass ermöglicht wird, dass die Ladungspumpe das spannungsgeboostete Taktsignal an den Bandlückenreferenzgenerator 110 ausgibt. Das Wiederholungssignal legt den Schalter 114 fest, so dass verhindert wird, dass die Ladungspumpe 106 das spannungsgeboostete Taktsignal an den Bandlückenreferenzgenerator 110 ausgibt. Stattdessen legt das Wiederholungssignal den Schalter 114 fest, so dass die Vorladeoperation durch erneutes Verbinden des geboosteten Ausgangsknotens 116 der Ladungspumpe 106 mit der ersten Spannungsquelle VCS wiederholt wird.
3 stellt den Schalter 114 als einen Verzögerungsschalter dar; der Pfeil in Objekt 114 zeigt jedoch an, dass die Verzögerung unidirektional ist (lediglich in einer Richtung funktioniert). Beim Durchführen einer Vorladeoperation verbindet der Schalter 114 insbesondere den geboosteten Ausgangsknoten 116 der Ladungspumpe 106 mit der Betriebsspannungsquelle VCS ohne Verzögerung (um das Vorladen so schnell wie möglich zu machen). Der Schalter 114 verzögert jedoch die Trennung des geboosteten Ausgangsknotens 116 von der Betriebsspannungsquelle VCS, wenn das Vorladesignal nicht vorhanden ist (um den Vorladungszustand an den geboosteten Ausgangsknoten 116 länger aufrecht zu erhalten und dadurch die Chancen eines erfolgreichen Hochfahrens der Ladungspumpe 106 zu erhöhen).
3 stellt auch dar, dass der Bandlückenreferenzgenerator 110 unterschiedliche Lasten (Last 0, Last 1, Last N) umfassen kann, damit verbunden sein kann oder diese versorgen kann; und die integrierten Schaltungsvorrichtungen können hierin Verzögerungselemente mit unterschiedlicher Zeitdauer (Verzögerung 0, Verzögerung 1, Verzögerung 2 usw.) umfassen, die jede der unterschiedlichen Lasten (Last 0, Last 1, Last N) mit der Ladungspumpe 106 separiert verbinden. Demzufolge bewirken die Verzögerungselemente (Verzögerung 0, Verzögerung 1, Verzögerung 2 usw.), dass jede Last (Last 0, Last 1, Last N) das spannungsgeboostete Taktsignal BG_VDD zu unterschiedlichen Zelten von der Ladungspumpe 106 empfängt. Dies verhindert ein Verbinden aller Lasten mit der Ladungspumpe 106 zur gleichen Zeit. Stattdessen wird die Verbindung der Lasten mit der Ladungspumpe 106 gestaffelt, was die Größe des Spannungsverlusts an der Ladungspumpe 106 verringert und die Chancen dafür verringert, dass die Ladungspumpe 106 blockiert oder ausfällt.
4 stellt eine spezielle Implementierung des vorangegangenen Komparators/Multiplexers 108 dar; der Fachmann wird jedoch verstehen, dass 4 lediglich ein Beispiel ist und dass andere Multiplexer mit unterschiedlichen Designs mit den hierin beschriebenen Strukturen und Verfahren verwendet werden können. Die Ansprüche unten sollen alle diese alternativen Designs umfassen. Gemäß der Darstellung in 4 umfasst der Multiplexer 108 Widerstände 120, 122, die ausgelegt sind, um die Spannungsschwelle für ein Vorladungswiederholen festzulegen. Der Restwiderstand 120 ist mit der Betriebsspannung VCS verbunden, während der Widerstand 122 mit der niedrigen Spannung (VSS) verbunden ist. Gemäß der Anmerkung oben ist BG_VDD eine höhere (geboostete) Spannung relativ zu VCS. VCS ist eine höhere Spannung relativ zu VSS (wobei VSS 0 Volt betragen kann). Der Knoten zwischen den Widerständen 120, 122 stellt die Spannungsschwelle (THRESH) dar, die durch den Multiplexer 108 verwendet wird, um zu bestimmen, ob die Ausgabe des Wiederholungssignals RETRYP oder des PUMP-Signals erfolgt, wie durch den Operationsverstärker 124 bestimmt wird.
Demzufolge befindet sich die Schwelleneingabe für den Operationsverstärker 124 zwischen VCS und VSS, wie durch die Widerstände 120, 122 bestimmt wird. Das geboostete Spannungssignal BG_VDD wird als das Referenzsignal an dem Operationsverstärker 124 bereitgestellt, die niedrige Spannung VSS ist die negative Versorgungsspannung für den Operationsverstärker 124 und die Betriebsspannung VCS ist die positive Versorgungsspannung für den Operationsverstärker 124. Wenn die geboostete Spannung BG_VDD, die durch die Ladungspumpe 106 ausgegeben wird, niedriger ist als das Schwellen-THRESH-Signal, bewirkt dies, dass der Operationsverstärker die höhere Spannung (VCS) ausgibt, welches das Wiederholungssignal (RETRYP) ist, und es ist konzeptionell ein hohes oder „Eins“-Signal. Wenn die geboostete Spannung BG_VDD, die durch die Ladungspumpe 106 ausgegeben wird, nicht niedriger ist als das Schwell-THRESH-Signal, bewirkt dies demgegenüber, dass der Operationsverstärker die niedrigere Spannung (VSS) ausgibt, die das Pump-Signal (PUMP) darstellt und konzeptionell ein niedriges oder „Null“-Signal ist.
Das von dem Operationsverstärker ausgegebene Signal wird durch den Inverter 126 invertiert und dem Transistor 130 (Feldeffekttransistor vom p-Typ (PFET)) und 132 (Feldeffekttransistor vom n-Typ (NFET)) zugeführt. Das Invertierte Wiederholungsvorladungssignal ist ein niedriges Signal und schaltet den Transistor 130 ein, der den Kondensator 135 mit VCS verbindet und den Kondensator 138 lädt. Das invertierte Wiederholungsvorladungssignal (Niedrigsignal) schaltet auch den Transistor 132 aus, was verhindert, dass der Kondensator 138 entladen wird. Das Ladungsniveau des Kondensators 138 wird durch den Inverter 140 Invertiert und als das BEGINP-Signal ausgegeben, welches durch das Bandlückensystem 110 als der Indikator verwendet wird, dass es mit dem Betrieb beginnen kann (eine konstante Spannung (VBGR) der ASIC-Last zuzuführen).
Wenn der Kondensator 138 entladen wird, wird dem Transistoren 144 (PFET) und 156 (NFET) ein Niedrigsignal zugeführt. Dieses Niedrigsignal schaltet den Transistor 144 ein, der BG_VDD an dem geboosteten Ausgangsknoten 116 sich mit PFET 150 verbindet. Die schaltet den Transistor 150 aus, der VCS von dem geboosteten Ausgangsknoten 116 trennt.
Der Transistor 130 wird durch das invertierte Pumpsignal ausgeschaltet, welches ein Hochsignal ist. Jedoch wird der Transistor 132 durch ein solches Hochsignal eingeschaltet. Dies verbindet den Kondensator 138 mit dem Transistor 136 (NFET), der durch das NBIAS-Signal ein- oder ausgeschaltet wird. Das NBIAS-Signal befindet sich zwischen VCS und VSS (potentiell ungefähr auf halbem Weg zwischen diesen Spannungen). Demzufolge begrenzt der NBIAS, der den Transistor 136 zugeführt wird, die Menge, um die der Kondensator 138 entladen werden kann, wenn das Pumpsignal und der Transistor 132 eingeschaltet sind. Die NBIAS-Spannung ist speziell darauf abgestellt, das Herunterziehen der Spannung des Kondensators 138 zu begrenzen, um das Entladen des Kondensators 138 zu verzögern, nachdem das Pumpsignal durch den Operationsverstärker 124 ausgegeben wird. Mit anderen Worten befindet sich der Transistor 136 im linearen Bereich und agiert als ein Widerstand (der eine Widerstand-Kondensator (RC) -Schaltung mit dem Kondensator 138 bildet). Diese RC-Schaltung (136, 138) stellt eine unidirektionale Verzögerung der Entladung des Kondensators 138 bereit, ohne dass ein Laden des Kondensators 138 verzögert wird, wenn das Niedrigsignal den Transistor 130 einschaltet, was den Kondensator 138 leert.
Demzufolge bilden die Transistoren 130, 132, 136 und der Kondensator 138 den unidirektionalen Schalter 114, der oben diskutiert ist und der den geboosteten Ausgangsknoten 116 der Ladungspumpe 106 mit der Betriebsspannungsquelle VCS ohne Verzögerung verbindet, wenn eine Vorladeoperation durchgeführt wird (um ein Vorladen so schnell wie möglich zu machen); jedoch verzögert die RC-Schaltung des Schalters 114 das Trennen des geboosteten Ausgangsknotens 116 von der Betriebsspannungsquelle VCS, wenn das Pumpsignal durch den Operationsverstärker 124 ausgegeben wird (um den Vorladungszustand an dem geboosteten Ausgangsknoten 116 länger aufrecht zu erhalten und dadurch die Chancen für ein erfolgreiches Hochfahren der Ladungspumpe 106 zu erhöhen).
In anderen Worten stellt NBIAS eine Mittelpunktspannung (zwischen VSS und VCS) dar, die für eine unidirektionale Verzögerung verwendet wird. Das Ziel dieses langsamen Herunterziehens (NFET 136, 132 sind eingeschaltet) besteht darin, die Ladungspumpe 106 in einer Vorladung zu halten, wenn das System als erstes gestartet wird. Das Bandlückensystem 110 verwendet BG_VDD und erfordert eine stabile Spannungsreferenz gleich beim Starten. Die Verzögerung ist lediglich beim Herabziehen vorhanden, um eine stabile Spannung, VCS direkt beim Start bereitzustellen. Falls die Ladungspumpe jedoch ausfällt, zwingt dies das System so schnell wie möglich in ein Vorladen. Diese Logik verbindet BG_VDD mit VCS schnell zum Vorladen. Ferner trennt diese Logik BG_VDD von VCS langsam beim Hochfahren.
Wenn der Kondensator 138 vollständig geladen ist, stellt dies ein Hochsignal zum Ausschalten des Transistors 144 bereit und schaltet den Transistor 156 (Transistor 152 wird durch VCS eingeschaltet) ein; und dies erlaubt, dass die Transistoren 156, 152 als Schaltungsschutzvorrichtungen bezüglich der Hochspannung BG_VDD agieren. Genauer sind 156 und 152 gestapelte Transistoren, die einen Hochspannungsschutz innerhalb von Zuverlässigkeitsgrenzen der Technologie bereitstellen. Ferner schaltet ein Einschalten des Transistors 156 den Transistor 150 ein, wodurch VCS mit dem geboosteten Ausgangsknoten 116 verbunden wird und BG_VDD auf VCS vorgeladen wird.
Der Transistor 142 agiert als eine Schutzschaltung, wobei verhindert wird, dass BG_VDD Masse erreicht. Genauer ist der Transistor 142 eine Diode, die als Transistor konfiguriert ist, der BG_VDD auf VCS-V_THN vorlädt (innerhalb ungefähr einer Schwellspannung von VCS), anstatt zuzulassen, dass BG_VDD zu VSS wird. Der PFET-Transistor 144 ist eine Vorrichtung mit dickem Oxid (kann frühere Spannungen handhaben) und schützt die anderen Transistoren mit dünnerem Oxid vor der höheren Spannung BG_VDD (was wiederum 2X VCS sein kann).
5 ist ein Flussdiagramm, welches einige Operationen hierin darstellt. Genauer, wie in 5 dargestellt ist, ist das Objekt 200 der Anfang der Bearbeitung. In Objekt 202 wird der Typ mit Energie versorgt. In Objekt 204 tritt die Ladungspumpe in den Vorladungsmodus bei Erfassen eines Startsignals (Aus-Rücksetzung) oder des Wiederholungssignals RETRYP ein. Objekt 206 zeigt, dass die Vorladeoperation beendet ist und dass der Oszillator läuft. Die Ladungspumpe versucht die geboostete Bandlückenspannung BG_VDD zu erzeugen (z.B. das doppelte der Versorgungsspannung).
Objekt 208 vergleicht die geboostete Spannung BG_VDD mit einem Bruchteil der Versorgungsspannung VCS. Wenn die geboostete Spannung BG_VDD nicht geringer ist als der Bruchteil der Versorgungsspannung VCS, schreitet eine Verarbeitung zu Objekt 210 voran, wo die Pumpe richtig funktioniert und die geboostete Spannung BG_VDD von der Ladungspumpe zu dem Bandlückensystem ausgegeben wird. Andererseits, wenn die geboostete Spannung BG_VDD kleiner ist als der Bruchteil der Versorgungsspannung VCS, kehrt die Verarbeitung zu Objekt 204 zurück, wo die Vorladungsoperation wiederholt und die Startsequenz erneut versucht wird.
6 ist ein Flussdiagramm, das andere Operationen hierin darstellt. Genauer, wie in 6 dargestellt ist, stellt Objekt 240 den Start der Bearbeitung dar und in Objekt 242 wird der Chip mit Energie versorgt. In Objekt 244 tritt die Ladungspumpe in den Vorladungsmodus bei Erfassen eines Startsignals (Aus-Rücksetzung) oder des Wiederholungssignals RETRYP ein. Das Objekt 246 zeigt, dass die Vorladungsoperation beendet ist und dass der Oszillator bei einer Zielfrequenz läuft. Die Ladungspumpe versucht die geboostete Spannung BG_VDD zu erzeugen (z.B. das doppelte der Versorgungsspannung).
Objekt 248 vergleicht die geboostete Spannung BG_VDD mit einem Bruchteil der Versorgungsspannung VCS. Wenn die geboostete Spannung BG_VDD kleiner ist als der Bruchteil der Versorgungsspannung VCS, schreitet die Bearbeitung zu Objekt 250 voran, wo die Frequenz des Oszillators verringert wird, und kehrt dann zu Objekt 244 zurück, wo die Vorladungsoperation wiederholt wird. Das Verlangsamen des Taktsignals in Objekt 250 ermöglicht für die verschiedenen Komponenten der Ladungspumpe, die auf die geeignete Spannung herunter zu ziehen sind, mehr Zeit und erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass die Ladungspumpe erfolgreich startet, wenn das Pumpsignal durch den Multiplexer ausgegeben wird.
Sobald die geboostete Spannung BG_VDD nicht geringer ist als der Bruchteil der Versorgungsspannung VDD in Objekt 248, schreitet die Bearbeitung zu Objekt 252 voran, wo die Frequenz des Oszillators auf eine anfängliche Taktrate (die eine höhere Rate ist als die verringerte Rate, die in Objekt 250 festgelegt wird) festgelegt ist, um die Frequenz des Taktsignals zu der anfänglichen Rate zurück zu bringen, wenn sie verringert wurde. Nach dem Zurückstellen der Taktrate in Objekt 252 schreitet die Bearbeitung zu den Objekten 252 bis 254 voran, wo die Pumpe geeignet betrieben wird und die geboostete Spannung BG_VDD von der Ladungspumpe zu dem Bandlückensystem ausgegeben wird.
7 ist ein Flussdiagramm, das verschiedene Verfahren hierin darstellt, die durch Erzeugen eines Taktsignals unter Verwendung eines Oszillators in Objekt 300 beginnen. In Objekt 302 quadrieren diese Verfahren die Welle des Taktsignals, das von dem Oszillator ausgegeben wird, um ein Quadratphasentaktsignal (unter Verwendung eines Phasengenerators, der mit dem Oszillator elektrisch verbunden ist) auszugeben. In Objekt 304 führen diese Verfahren eine Vorladeoperation durch, die den geboosteten Ausgangsknoten der Ladungspumpe durch Verbinden eines geboosteten Ausgangsknotens der Ladungspumpe mit einer Betriebsspannungsquelle lädt. Sobald der Vorladungsbetrieb in Objekt 302 durchgeführt wurde, erhöhen diese Verfahren die Spannung des Quadratphasentaktsignals, das von dem Phasengenerator ausgegeben wird, um ein spannungsgeboostetes Taktsignal unter Verwendung der Ladungspumpe in Objekt 302 auszugeben.
In Objekt 308 empfangen diese Verfahren Spannungsniveaus des spannungsgeboosteten Taktsignals, das durch die Ladungspumpe an den Bandlückenreferenzgenerator ausgegeben wird (unter Verwendung des Multiplexers, der mit dem Bandlückenreferenzgenerator und der Ladungspumpe elektrisch verbunden ist). Demzufolge überwachen diese Verfahren in Objekt 302 durchgängig die Spannungsniveaus, die durch die Ladungspumpe ausgegeben werden, unter Verwendung des Multiplexers, um zu bestimmen, wann das Wiederholungssignal oder das Pumpsignal auszugeben ist.
Damit geben diese Verfahren in Objekt 308 von dem Multiplexer zu der Ladungspumpe entweder ein Wiederholungssignal (wenn die Spannungsniveaus des spannungsgeboosteten Taktsignals, das durch die Ladungspumpe ausgegeben wird, niedriger ist als eine Spannungsschwelle) oder ein Pumpsignal aus (wenn die Spannungsniveaus des spannungsgeboosteten Taktsignals, das durch die Ladungspumpe ausgegeben wird, nicht unter der Spannungsschwelle ist). Beispielsweise kann der Multiplexer Widerstände umfassen, die auf die Schwellspannung abgestimmt sind, wo die Widerstände die Schwelle festlegen, die bewirkt, dass der Multiplexer entweder das Wiederholungssignal oder das Pumpsignal ausgibt. Demzufolge wiederholen diese Verfahren die Vorladeoperation durch ein erneutes Verbinden des geboosteten Ausgangsknotens der Ladungspumpe mit der Betriebsspannungsquelle (in Objekt 304) in Antwort darauf, dass der Multiplexer das Wiederholungssignal ausgibt. Wie in Objekt 310 dargestellt ist, kann der Multiplexer auch optional (wie durch die gestrichelten Linien dargestellt ist) in diesen Verfahren die Rate der Taktsignale verringern, die durch den Oszillator in Objekt 300 ausgegeben werden, von einer anfänglichen Taktrate zu einer langsameren Rate, durch Ausgeben des Wiederholungssignals. Die Rate des Taktsignals kehrt zu der anfänglichen Taktrate zurück, wenn der Multiplexer das Pumpsignal ausgibt.
Demzufolge geben diese Verfahren das spannungsgeboostete Taktsignal von der Ladungspumpe an den Bandlückenreferenzgenerator in Antwort darauf aus, dass der Multiplexer das Pumpsignal in Objekt 308 ausgibt. Ferner vermeiden diese Verfahren ein Ausgeben des spannungsgeboosteten Taktsignals von der Ladungspumpe an den Bandlückenreferenzgenerator in Antwort darauf, dass der Multiplexer das Wiederholungssignal in Objekt 308 ausgibt.
In Objekt 312 geben diese Verfahren eine stabile Spannungsreferenz unter Verwendung des spannungsgeboosteten Taktsignals, das von der Ladungspumpe ausgegeben wird, aus (unter Verwendung eines Bandlückenreferenzgenerators, der mit der Ladungspumpe elektrisch verbunden ist). Der Bandlückenreferenzgenerator ist mit einer Schaltung (Last) verbunden, die bei einer Betriebsspannung (ersten Spannung) betrieben wird und wobei die Spannungsschwelle niedriger ist als die Betriebsspannung. Der Bandlückenreferenzgenerator kann auch verschiedene Lasten umfassen oder damit verbunden sein und die integrierte Schaltungsvorrichtung kann Verzögerungselemente mit unterschiedlichen Zeitlängen umfassen, die jede der unterschiedlichen Lasten mit der Ladungspumpe verbinden. Demzufolge stellen diese Verfahren in Objekt 312 unterschiedliche Verzögerungen bereit, um zu bewirken, dass jede der unterschiedlichen Lasten das spannungsgeboostete Taktsignal zu unterschiedlichen Zeiten von der Ladungspumpe empfängt.
Es gibt verschiedene Arten von Transistoren, die leichte Unterschiede darin aufweisen, wie sie in einer Schaltung verwendet werden. Zum Beispiel weist ein Bipolartransistor Anschlüsse auf, die mit Basis, Kollektor und Emitter bezeichnet werden. Ein kleiner Strom am Basisanschluss (d.h. ein Fluss zwischen der Basis und dem Emitter) kann einen viel größeren Strom zwischen dem Kollektoranschluss und dem Emitteranschluss steuern oder schalten. Ein anderes Beispiel ist ein Feldeffekttransistor, der Anschlüsse aufweist, die mit Gate, Source und Drain bezeichnet werden. Eine Spannung am Gate kann einen Strom zwischen Source und Drain steuern. Innerhalb dieser Transistoren ist ein Halbleiter (Kanalbereich) zwischen dem leitfähigen Sourcebereich und dem ähnlich leitfähigen Drain (oder leitfähigen Source/Emitter-Bereichen) angeordnet. Wenn sich der Halbleiter in einem leitfähigen Zustand befindet, kann ein Strom zwischen dem Source und Drain oder Kollektor und Emitter fließen. Das Gate Ist ein leitfähiges Element, das von dem Halbleiter durch ein „Gateoxid“ (welches ein Isolator ist) elektrisch getrennt Ist; und ein Strom/eine Spannung innerhalb des Gates macht den Kanalbereich leitfähig, wobei ein elektrischer Strom zwischen Source und Drain fließen kann. In ähnlicher Weise macht ein Strom, der zwischen Basis und Emitter fließt, den Halbleiter leitfähig, wobei zugelassen wird, dass ein Strom zwischen Kollektor und Emitter fließt.
Während lediglich einer oder eine begrenzte Anzahl von Transistoren in den Zeichnungen dargestellt sind, wird der Fachmann verstehen, dass viele verschiedene Arten von Transistoren in den Ausführungsformen hierin gleichzeitig gebildet sein können. Die Zeichnungen sollen ein simultanes Bilden von mehreren unterschiedlichen Arten von Transistoren zeigen; jedoch wurden die Zeichnungen vereinfacht, um lediglich eine begrenzte Anzahl von Transistoren der Übersicht halber zu zeigen und um den Leser ein leichteres Verständnis der unterschiedlichen Merkmale zu ermöglichen, die dargestellt sind. Dies soll die Erfindung nicht beschränken, da, wie der Fachmann versteht, diese Erfindung auf Strukturen anwendbar ist, die viele von jeder Art von Transistor umfassen können, der in den Zeichnungen gezeigt ist.
Das Flussdiagramm und die Blockdiagramme in den Figuren stellen die Architektur, Funktionalität und den Betrieb von möglichen Implementierungen von Vorrichtungen und Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen dar. In dieser Hinsicht kann jeder Block in dem Flussdiagramm oder den Blockdiagrammen ein Modul, Segment oder einen Abschnitt von Anweisungen darstellen, welcher wenigstens eine ausführbare Anweisung zur Umsetzung der wenigstens einen spezifizierten logischen Funktion umfasst. In einigen alternativen Implementierungen können die Funktionen, die in dem Block angemerkt sind, nicht in der Reihenfolge vorhanden sein, die in den Figuren angegeben ist. z.B. können zwei sukzessive dargestellte Blöcke tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden oder die Blöcke können manchmal in der umgekehrten Reihenfolge ausgeführt werden, abhängig von der betrachteten Funktionalität. Es wird angemerkt, dass jeder Block der Blockdiagramme und/oder der Flussdiagrammdarstellung und Kombinationen von Blöcken in den Blockdiagrammen und/oder Flussdiagrammdarstellung durch hardwarebasierte Systeme für spezielle Zwecke implementiert werden können, die die spezifizierten Funktionen oder Handlungen ausführen, oder Kombinationen davon.
Die hierin verwendete Terminologie dient zur Beschreibung von speziellen Ausführungsformen und soll nicht auf das vorangegangene beschränkt sein. Unter Verwendung hierin sollen die Einzahlformen „ein“, „eine“, und „eines“ auch die Mehrzahlformen umfassen, sofern der Kontext es nicht klar anderweitig anzeigt. Weiterhin, wie hierin verwendet wird, sollen Begriffe, wie z.B. „rechts“, „links“, „vertikal“, „horizontal“, „oben“, „unten“, „oberes“, „unteres“, „darunter“, „unterhalb“, „darunterliegend“, „über“, „darüber liegend“, „parallel“, „senkrecht“ usw. relative Positionen beschreiben, wie sie in den Zeichnungen orientiert und dargestellt sind, (soweit nicht anderweitig angezeigt wird) und Begriffe, wie z.B. „berühren“, „in direktem Kontakt“, „anliegend“, „direkt neben“, „unmittelbar neben“ usw. sollen anzeigen, dass wenigstens ein Element ein anderes Element physikalisch kontaktiert (ohne andere Elemente, die die beschriebenen Elemente trennen).
Ausführungsformen hierin können in einer Vielzahl von elektronischen Geräten eingesetzt werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkend, auf fortschrittliche Sensoren, Speicher/Datenspeicher, Halbleiter, Mikroprozessoren und andere Geräte. Eine sich ergebende Vorrichtung und Struktur, z.B. ein integrierter Schaltungs (IC) -Chip kann durch den Hersteller in der Form von rohen Wafern (insbesondere als ein einzelner Wafer mit mehreren nicht gehausten Chips), als ein reines Die oder in gepackter Form vertrieben werden. Im letzteren Fall ist der Chip in einem Einzelchipgehäuse (z.B. ein Plastikträger mit Leitungen, die an einem Motherboard oder einem anderen Träger höherer Ordnung angebracht sind) oder in einem Mehrchipgehäuse montiert (z.B. ein Keramikträger mit Oberflächenverbindungen und/oder vergrabenen Verbindungen). In jedem Fall wird der Chip dann mit anderen Chips, diskreten Schalungselementen und/oder anderen signalverarbeitenden Vorrichtungen als Teil von entweder (a) einem Zwischenprodukt, z.B. ein Motherboard, oder (b) ein Endprodukt integriert. Das Endprodukt kann ein beliebiges Produkt sein, das integrierte Schaltungschips umfasst, im Bereich von Spielzeug und anderen Low-End-Geräten, bis zur fortschrittlichen Computerprodukten mit einer Anzeige, einer Tastatur oder anderen Eingabevorrichtung und einem Zentralprozessor.
Die Beschreibung der vorliegenden Ausführungsformen dient zur Beschreibung und Veranschaulichung, soll jedoch nicht vollständig oder auf die in der offenbarten Form beschriebenen Ausführungsformen begrenzend sein. Es sind dem Fachmann viele Modifizierungen und Variationen ersichtlich, ohne vom Rahmen und Wesen der Ausführungsformen hierin abzuweichen. Die Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien davon und die praktische Anwendung am besten zu erläutern und dem Laien ein Verständnis der verschiedenen Ausführungsformen mit verschiedenen Modifizierungen zu ermöglichen, die für eine angenommene Verwendung am besten geeignet ist.
Während das Vorangegangene ausführlich mit Bezug auf lediglich eine begrenzte Anzahl von Ausführungsformen beschrieben ist, sollte verstanden werden, dass die Ausführungsformen hierin nicht auf diese Beschreibung begrenzt sind. Stattdessen können die Elemente modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von Variationen, Änderungen, Substitutionen oder äquivalenten Anordnungen vorzusehen, die nicht bis hierhin beschrieben sind, jedoch als in dem Rahmenwesen fallend anzusehen sind. Zusätzlich, während verschiedene Ausführungsformen beschrieben wurden, ist zu verstehen, dass Aspekte hierin lediglich einige der beschriebenen Ausführungsformen umfassen. Demgemäß sind die Ansprüche unten nicht als auf die vorangegangene Beschreibung begrenzt anzusehen. Eine Referenz auf ein Element in der Einzahlform soll nicht „eines und lediglich eines“ bedeuten, sofern es nicht anderweitig speziell angegeben ist, sondern soll „wenigstens eines“ bedeuten. Alle strukturellen und funktionalen Äquivalente zu den Elementen der verschiedenen Ausführungsformen, die oben beschrieben sind und die später bekannt oder dem Fachmann bekannt werden, sind durch Bezugnahme ausdrücklich einbezogen und sollen durch diese Beschreibung umfasst werden. Es Ist demzufolge zu verstehen, dass Änderungen in den speziell offenbarten Ausführungsformen gemacht werden können, die im Rahmen des Vorangegangenen liegen, wie durch die Ansprüche unten ausgeführt wird.

Claims

Integrierte Schaltungsvorrichtung, umfassend: eine Ladungspumpe; einen Bandlückenreferenzgenerator, der mit der Ladungspumpe elektrisch verbunden ist; und einen Multiplexer, der mit dem Bandlückenreferenzgenerator und der Ladungspumpe elektrisch verbunden ist, wobei der Multiplexer einen ersten Eingang aufweist, der Spannungsniveaus eines spannungsgeboosteten Taktsignals empfängt, das durch die Ladungspumpe an den Bandlückenreferenzgenerator ausgegeben wird, wobei der Multiplexer einen ersten Ausgang aufweist, der an die Ladungspumpe entweder: ein Wiederholungssignal, wenn die Spannungsniveaus, die durch die Ladungspumpe ausgegeben werden, unter einer Spannungsschwelle liegen; oder ein Pumpsignal ausgibt, wenn die Spannungsniveaus, die durch die Ladungspumpe ausgegeben werden, nicht unter der Spannungsschwelle liegen, und wobei das Pumpsignal bewirkt, dass die Ladungspumpe eine Spannung an den Bandlückenreferenzgenerator ausgibt, und das Wiederholungssignal bewirkt, dass die Ladungspumpe keine Spannung an den Bandlückenreferenzgenerator ausgibt, und um zu bewirken, dass die Ladungspumpe durch Verbinden eines geboosteten Ausgangsknotens der Ladungspumpe mit einer ersten Spannungsquelle vorgeladen wird.
Integrierte Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Multiplexer Verzögerungselemente umfasst, die mit dem geboosteten Ausgangsknoten der Ladungspumpe verbunden sind, welche ein Trennen des geboosteten Ausgangsknotens von der ersten Spannungsquelle verzögern.
Integrierte Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spannungsniveaus, die durch die Ladungspumpe ausgegeben werden, Taktsignale umfassen und der Multiplexer eine Rate der Taktsignale von einer anfänglichen Taktrate zu einer langsamen Rate durch Ausgeben des Wiederholungssignals verringert.
Integrierte Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Rate der Taktsignale zu der anfänglichen Taktrate zurückkehrt, wenn der Multiplexer das Pumpsignal ausgibt.
Integrierte Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bandlückenreferenzgenerator unterschiedliche Lasten umfasst und die integrierte Schaltungsvorrichtung Verzögerungselemente mit unterschiedlicher Länge umfasst, die jede der unterschiedlichen Lasten mit der Ladungspumpe separat verbinden, um zu bewirken, dass jede der unterschiedlichen Lasten das spannungsgeboostete Taktsignal zu unterschiedlichen Zeiten von der Ladungspumpe empfängt.
Integrierte Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bandlückenreferenzgenerator mit einer Schaltung verbunden ist, die bei einer Betriebsspannung betrieben wird, und wobei die Spannungsschwelle niedriger ist als die Betriebsspannung.
Integrierte Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ladungspumpe eine Spannungsmultiplikationsschaltung umfasst.
Integrierte Schaltungsvorrichtung, umfassend: einen Oszillator, der ein Taktsignal erzeugt; einen Phasengenerator, der mit dem Oszillator elektrisch verbunden ist, wobei der Phasengenerator eine Welle des Taktsignals quadriert, das von dem Oszillator ausgegeben wird, und ein Quadratphasentaktsignal ausgibt; eine Ladungspumpe, die mit dem Phasengenerator elektrisch verbunden ist, wobei die Ladungspumpe eine Spannung des Quadratphasentaktsignals erhöht, das von dem Phasengenerator ausgegeben wird, und ein spannungsgeboostetes Taktsignals ausgibt, und wobei eine Vorladungsoperation an der Ladungspumpe vor einem Erhöhen der Spannung des Quadratphasentaktsignals durch Verbinden eines geboosteten Ausgangsknotens der Ladungspumpe mit einer ersten Spannungsquelle durchgeführt wird; und ein Bandlückenreferenzgenerator, der mit der Ladungspumpe elektrisch verbunden ist, wobei der Bandlückenreferenzgenerator eine stabile Spannungsreferenz unter Verwendung des spannungsgeboosteten Taktsignals, das von der Ladungspumpe ausgegeben wird, ausgibt; und einen Multiplexer, der mit dem Bandlückenreferenzgenerator und der Ladungspumpe elektrisch verbunden ist, wobei der Multiplexer einen ersten Eingang aufweist, der Spannungsniveaus des spannungsgeboosteten Taktsignals, das durch die Ladungspumpe an den Bandlückenreferenzgenerator ausgegeben wird, empfängt, wobei der Multiplexer einen ersten Ausgang aufweist, der an die Ladungspumpe entweder ein Wiederholungssignal, wenn die Spannungsniveaus des spannungsgeboosteten Taktsignals, das durch die Ladungspumpe ausgegeben wird, niedriger ist als eine Spannungsschwelle; oder ein Pumpsignal ausgibt, wenn die Spannungsniveaus des spannungsgeboosteten Taktsignals, das durch die Ladungspumpe ausgegeben wird, nicht niedriger sind als die Spannungsschwelle, wobei das Pumpsignal bewirkt, dass die Ladungspumpe das spannungsgeboostete Taktsignal an den Bandlückenreferenzgenerator ausgibt, und wobei das Wiederholungssignal bewirkt, dass die Ladungspumpe das spannungsgeboostete Taktsignal an den Bandlückenreferenzgenerator nicht ausgibt und um die Vorladeoperation durch erneutes Verbinden des geboosteten Ausgangs mit der Ladungspumpe als Knoten der Ladungspumpe mit der ersten Spannungsquelle zu wiederholen.
Integrierte Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Multiplexer Verzögerungselemente umfasst, die mit dem geboosteten Ausgangsknoten der Ladungspumpe verbunden sind, die ein Trennen des geboosteten Ausgangsknotens von der ersten Spannungsquelle verzögern.
Integrierte Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Spannungsniveaus, die durch die Ladungspumpe ausgegeben werden, Taktsignale umfassen und der Multiplexer eine Rate der Taktsignale von einer anfänglichen Taktart zu einer langsameren Rate durch Ausgeben des Wiederholungssignals verringert.
Integrierte Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Rate der Taktsignale zu der anfänglichen Taktrate zurückkehrt, wenn der Multiplexer das Pumpsignal ausgibt.
Integrierte Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Bandlückenreferenzgenerator unterschiedliche Lasten umfasst und die Integrierte Schaltungsvorrichtung Verzögerungselemente mit unterschiedlicher Länge umfasst, die jede der unterschiedlichen Lasten mit der Ladungspumpe separat verbinden, um zu bewirken, dass jede der unterschiedlichen Lasten das spannungsgeboostete Taktsignal zu unterschiedlichen Zeiten von der Ladungspumpe empfängt.
Integrierte Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Bandlückenreferenzgenerator mit einer Schaltung verbunden ist, die bei einer Betriebsspannung betrieben wird, und wobei die Spannungsschwelle niedriger ist als die Betriebsspannung.
Integrierte Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Ladungspumpe eine Spannung multiplizierende Schaltung umfasst.
Verfahren, umfassend: ein Erzeugen eines Taktsignals unter Verwendung eines Oszillators; ein Vorladen einer Ladungspumpe, die das Taktsignal durch Verbinden eines geboosteten Ausgangsknotens der Ladungspumpe mit einer ersten Spannungsquelle empfängt; ein Erhöhen einer Spannung des Taktsignals unter Verwendung der Ladungspumpe zum Erzeugen eines spannungsgeboosteten Taktsignals; und ein Empfangen von Spannungsniveaus in einem Multiplexer des spannungsgeboosteten Taktsignals, das durch die Ladungspumpe ausgegeben wird; ein Ausgeben durch den Multiplexer an die Ladungspumpe von entweder: einem Wiederholungssignal, wenn die Spannungsniveaus des spannungsgeboosteten Taktsignals niedriger sind als eine Spannungsschwelle; oder einem Pumpsignal, wenn die Spannungsniveaus des spannungsgeboosteten Taktsignals nicht niedriger sind als die Spannungsschwelle; ein Ausgeben des spannungsgeboosteten Taktsignals von der Ladungspumpe zu dem Bandlückenreferenzgenerator in Antwort darauf, dass der Multiplexer das Pumpsignal ausgibt; ein Vermeiden eines Ausgebens des spannungsgeboosteten Taktsignals von der Ladungspumpe an den Bandlückenreferenzgenerator in Antwort darauf, dass der Multiplexer das Wiederholungssignal ausgibt; und ein Wiederholen des Vorladens der Ladungspumpe in Antwort darauf, dass der Multiplexer das Wiederholungssignal durch ein erneutes Verbinden des geboosteten Ausgangsknotens der Ladungspumpe mit der ersten Spannungsquelle ausgibt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Multiplexer Verzögerungselemente umfasst, die mit dem geboosteten Ausgangsknoten der Ladungspumpe verbunden sind, die eine Trennung des geboosteten Ausgangsknotens von der ersten Spannungsquelle verzögern.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Spannungsniveaus, die durch die Ladungspumpe ausgegeben werden, Taktsignale umfassen und wobei das Ausgeben des Wiederholungssignals eine Rate der Taktsignale von einer anfänglichen Taktrate zu einer langsameren Rate reduziert.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Ausgeben des Pumpsignals die Rate der Taktsignale zu der anfänglichen Taktrate zurückbringt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Bandlückenreferenzgenerator unterschiedliche Lasten umfasst und die integrierte Schaltungsvorrichtung Verzögerungselemente mit unterschiedlicher Länge umfasst, die jede der unterschiedlichen Lasten mit der Ladungspumpe separat verbinden, wobei das Verfahren ferner ein Bereitstellen von unterschiedlichen Verzögerungen des spannungsgeboosteten Taktsignals umfasst, um zu bewirken, dass jede der unterschiedlichen Lasten das spannungsgeboostete Taktsignal zu unterschiedlichen Zelten von der Ladungspumpe empfängt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Bandlückenreferenzgenerator mit einer Schaltung verbunden ist, die bei einer Betriebsspannung betrieben wird, und wobei die Spannungsschwelle niedriger ist als die Betriebsspannung.