DE102022121223A1

DE102022121223A1 - Mehrstufige ladungspumpe mit taktgesteuerter anfangsstufe und verschobener taktgesteuerter zusätzlicher stufe

Info

Publication number: DE102022121223A1
Application number: DE102022121223.8A
Authority: DE
Inventors: Siva K. Chinthu
Original assignee: GlobalFoundries US Inc
Current assignee: GlobalFoundries US Inc
Priority date: 2021-09-29
Filing date: 2022-08-23
Publication date: 2023-03-30
Also published as: CN115882719A; US11569738B1

Abstract

Offenbart ist eine mehrstufige Ladungspumpe. Eine erste Stufe wird durch ein erstes Taktsignal gesteuert. Eine zweite Stufe wird durch ein zweites Taktsignal gesteuert, das hohe und niedrige Zustände aufweist, die relativ zu den hohen und niedrigen Zuständen des ersten Taktsignals verschoben sind. Die hohen und niedrigen Zustände des zweiten Taktsignals können für eine positive Ladungspumpe höher sein als die hohen bzw. niedrigen Zustände des ersten Taktsignals und für eine negative Ladungspumpe umgekehrt. Jegliche Zusatzstufe wird in ähnlicher Weise durch ein zusätzliches Taktsignal gesteuert, das in Bezug auf das Taktsignal verschoben ist, das die unmittelbar vorhergehende Stufe steuert. Durch Verschieben der hohen und niedrigen Zustände von Taktsignalen, die nachgeschaltete Stufen steuern, wird das Erfordernis für in Reihe verbundene oder Hochspannungs-Kondensatoren in den nachgeschalteten Stufen beseitigt und werden die Schaltungskomplexität und der Flächenverbrauch reduziert.

Description

HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Ladungspumpen und insbesondere Ausführungsformen einer Ladungspumpe mit verbesserter Zuverlässigkeit und Flächeneffizienz.
Beschreibung der verwandten Technik
Moderne integrierte Schaltungsdesigns erfordern oft höhere positive oder negative Spannungen als die verfügbaren positiven und negativen Zuführspannungen (z.B. Vdd bzw. GND). Typischerweise wird eine mehrstufige positive Ladungspumpe verwendet, um relativ hohe positive Spannungen und insbesondere positive Spannungen zu erzeugen, die größer als Vdd sind (z.B. positive Spannungen von 2*Vdd, 3*Vdd, etc.). In ähnlicher Weise wird eine mehrstufige negative Ladungspumpe verwendet, um relativ hohe negative Spannungen zu erzeugen (z.B. negative Spannungen von -1 *Vdd, -2*Vdd, etc.). Jedoch erfordert innerhalb derartiger mehrstufiger Ladungspumpen jede höhere (d.h. nachgeschaltete) Stufe eine größere Anzahl von Kondensatoren (z.B. mehr in Reihe verbundene Kondensatoren) oder einen Kondensator mit einer höheren Spannung als die vorherige Stufe. Zusätzlich erfordern mehrstufige positive und negative Ladungspumpen, die in Reihe verbundene Kondensatoren in den nachgeschalteten Stufen einsetzen, ein Vorspannen von internen Kondensatorknoten. Als ein Ergebnis sind derartige mehrstufige positive und negative Ladungspumpen relativ komplex und verbrauchen einen signifikanten Betrag an Chip-Fläche.
KURZER ABRISS
Angesichts des Vorstehenden sind hierin Ausführungsformen einer mehrstufigen Ladungspumpe mit verbesserter Zuverlässigkeit und Flächeneffizienz offenbart. In jeder der offenbarten Ausführungsformen kann die Ladungspumpe mehrere Stufen umfassen (z.B. eine erste Stufe, eine zweite Stufe, und optional eine oder mehrere zusätzliche Stufen). Die erste Stufe kann taktgesteuert sein (z.B. gesteuert durch ein erstes Taktsignal) und kann, ansprechend auf eine Eingangsspannung, eine erste Ausgangsspannung ausgeben. Die zweite Stufe kann verschoben taktgesteuert sein (z.B. gesteuert durch ein zweites Taktsignal, das relativ zu dem ersten Taktsignal verschoben worden ist). Insbesondere kann das zweite Taktsignal die gleiche Amplitude aufweisen wie das erste Taktsignal, aber die hohen und niedrigen Zustände des zweiten Taktsignals können relativ zu den hohen und niedrigen Zuständen des ersten Taktsignals verschoben sein. Beispielsweise können die hohen und niedrigen Zustände des zweiten Taktsignals für eine positive Ladungspumpe höher als die hohen und niedrigen Zustände des ersten Taktsignals sein und für eine negative Ladungspumpe umgekehrt. In jedem Fall kann die zweite Stufe, ansprechend auf die von der ersten Stufe empfangene erste Ausgangsspannung, eine zweite Ausgangsspannung ausgeben. In ähnlicher Weise kann jegliche zusätzliche Stufe verschoben taktgesteuert sein (z.B. gesteuert durch ein zusätzliches Taktsignal, das in Bezug auf das Taktsignal verschoben ist, das die unmittelbar vorhergehende Stufe steuerte). Durch Verschieben der hohen und niedrigen Zustände der Taktsignale, welche nachgeschaltete Stufen innerhalb der mehrstufigen Ladungspumpe steuern, anstelle eines Verwendens des gleichen Taktsignals für alle Stufen, beseitigen die Ausführungsformen jenes Erfordernis für in Reihe verbundene oder Hochspannungs-Kondensatoren in den nachgeschalteten Stufen und reduzieren dadurch die Schaltungskomplexität und den Chip-Flächenverbrauch, während sie auch die Zuverlässigkeit verbessern.
Insbesondere sind hierin Ausführungsformen einer mehrstufigen Ladungspumpe offenbart. In jeder der Ausführungsformen kann die Ladungspumpe eine erste Stufe umfassen. Die erste Stufe kann dazu konfiguriert sein, eine Eingangsspannung und ein erstes Taktsignal zu empfangen, das erste hohe und niedrige Zustände aufweist. Die erste Stufe kann ferner dazu konfiguriert sein, ansprechend auf die Eingangsspannung und das erste Taktsignal, eine erste Ausgangsspannung auszugeben. Die erste Ausgangsspannung kann einen größeren absoluten Wert aufweisen als die Eingangsspannung. In jeder der Ausführungsformen kann die Ladungspumpe ferner eine Taktsignal-Verschiebeschaltung umfassen. Die Taktsignal-Verschiebeschaltung kann dazu konfiguriert sein, die Eingangsspannung und das erste Taktsignal zu empfangen. Die Taktsignal-Verschiebeschaltung kann ferner dazu konfiguriert sein, ansprechend auf die Eingangsspannung und das erste Taktsignal, ein zweites Taktsignal, das zweite hohe und niedrige Zustände aufweist, die unterschiedlich von den ersten hohen und niedrigen Zuständen sind, auszugeben. Wie nachstehend detaillierter erörtert, können im Fall einer positiven Ladungspumpe die zweiten hohen und niedrigen Zustände des zweiten Taktsignals höher als die ersten hohen und niedrigen Zustände des ersten Taktsignals und im Fall einer negativen Ladungspumpe niedriger als die ersten hohen und niedrigen Stufen des ersten Taktsignals verschoben sein. In jedem Fall kann die Ladungspumpe ferner eine zweite Stufe umfassen. Die zweite Stufe kann dazu konfiguriert sein, die erste Ausgangsspannung von der ersten Stufe und das zweite Taktsignal von der Taktsignal-Verschiebeschaltung zu empfangen. Die zweite Stufe kann ferner dazu konfiguriert sein, ansprechend auf die erste Ausgangsspannung und das zweite Taktsignal, eine zweite Ausgangsspannung mit einem größeren absoluten Wert als die erste Ausgangsspannung auszugeben.
Einige hierin offenbarte Ausführungsformen umfassen eine mehrstufige positive Ladungspumpe. Die mehrstufige positive Ladungspumpe kann einen Inverter umfassen. Der Inverter kann dazu konfiguriert sein, ein erstes Taktsignal zu empfangen, das erste hohe und niedrige Zustände aufweist. Der Inverter kann ferner dazu konfiguriert sein, ansprechend auf das erste Taktsignal, ein invertiertes erstes Taktsignal auszugeben. Die mehrstufige positive Ladungspumpe kann ferner eine erste Stufe umfassen. Die erste Stufe kann dazu konfiguriert sein, eine positive Eingangsspannung, das erste Taktsignal, und das invertierte erste Taktsignal zu empfangen. Die erste Stufe kann ferner dazu konfiguriert sein, ansprechend auf die positive Eingangsspannung, das erste Taktsignal, und das invertierte erste Taktsignal, eine erste positive Ausgangsspannung, die größer als die positive Eingangsspannung ist, auszugeben. Die mehrstufige positive Ladungspumpe kann ferner eine Taktsignal-Verschiebeschaltung umfassen. Die Taktsignal-Verschiebeschaltung kann dazu konfiguriert sein, die positive Eingangsspannung, das erste Taktsignal, und das invertierte erste Taktsignal zu empfangen. Die Taktsignal-Verschiebeschaltung kann ferner dazu konfiguriert sein, ansprechend auf die positive Eingangsspannung, das erste Taktsignal, und das invertierte erste Taktsignal, ein zweites Taktsignal, das zweite hohe und niedrige Zustände aufweist, die unterschiedlich von den ersten hohen und niedrigen Zuständen sind und die insbesondere höher als die ersten hohen bzw. niedrigen Zustände verschoben sind, und ein invertiertes zweites Taktsignal auszugeben. Die mehrstufige positive Ladungspumpe kann ferner eine zweite Stufe umfassen. Die zweite Stufe kann dazu konfiguriert sein, die erste positive Ausgangsspannung, das zweite Taktsignal, und das invertierte zweite Taktsignal zu empfangen. Die zweite Stufe kann ferner dazu konfiguriert sein, ansprechend auf die erste positive Ausgangsspannung, das zweite Taktsignal, und das invertierte zweite Taktsignal, eine zweite positive Ausgangsspannung, die größer als die erste positive Ausgangsspannung ist, auszugeben.
Einige hierin offenbarte Ausführungsformen umfassen eine mehrstufige negative Ladungspumpe. Die mehrstufige negative Ladungspumpe kann einen Inverter umfassen. Der Inverter kann dazu konfiguriert sein, ein erstes Taktsignal, das erste hohe und niedrige Zustände aufweist, zu empfangen. Der Inverter kann ferner dazu konfiguriert sein, ansprechend auf das erste Taktsignal, ein invertiertes erstes Taktsignal auszugeben. Die mehrstufige negative Ladungspumpe kann ferner eine erste Stufe umfassen. Die erste Stufe kann dazu konfiguriert sein, eine Eingangsspannung von 0 Volt, das erste Taktsignal, und das invertierte erste Taktsignal zu empfangen. Die erste Stufe kann ferner dazu konfiguriert sein, ansprechend auf die Eingangsspannung, das erste Taktsignal, und das invertierte erste Taktsignal, eine erste negative Ausgangsspannung auszugeben. Die mehrstufige negative Ladungspumpe kann ferner eine Taktsignal-Verschiebeschaltung umfassen. Die Taktsignal-Verschiebeschaltung kann dazu konfiguriert sein, die Eingangsspannung, das erste Taktsignal, und das invertierte erste Taktsignal zu empfangen. Die Taktsignal-Verschiebeschaltung kann ferner dazu konfiguriert sein, ansprechend auf die Eingangsspannung, das erste Taktsignal, und das invertierte erste Taktsignal, ein zweites Taktsignal, das zweite hohe und niedrige Zustände aufweist, die unterschiedlich von den ersten hohen und niedrigen Zuständen sind und die insbesondere niedriger als die ersten hohen bzw. niedrigen Zustände verschoben sind, und ein invertiertes zweites Taktsignal auszugeben. Die mehrstufige negative Ladungspumpe kann ferner eine zweite Stufe umfassen. Die zweite Stufe kann dazu konfiguriert sein, die erste negative Ausgangsspannung, das zweite Taktsignal, und das invertierte zweite Taktsignal zu empfangen. Die zweite Stufe kann ferner dazu konfiguriert sein, ansprechend auf die erste negative Ausgangsspannung, das zweite Taktsignal, und das invertierte zweite Taktsignal, eine zweite negative Ausgangsspannung, die geringer als die erste negative Ausgangsspannung ist, auszugeben.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen besser verständlich, die nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind und in denen:

1 ein schematisches Diagramm ist, das offenbarte Ausführungsformen einer mehrstufigen Ladungspumpe veranschaulicht;
1A ein Diagramm ist, das exemplarische Wellenformen für CLK1, CLK1bar, CLK2, CLK2bar, CLK3 und CLK3bar veranschaulicht, die zur Verwendung in einer positiven Ladungspumpe erzeugt und eingesetzt werden können;
1B ein Diagramm ist, das exemplarische Wellenformen für CLK1, CLK1bar, CLK2, CLK2bar, CLK3 und CLK3bar veranschaulicht, die zur Verwendung in einer negativen Ladungspumpe erzeugt und eingesetzt werden können;
2 ein schematisches Diagramm ist, das eine offenbarte Ausführungsform einer mehrstufigen positiven Ladungspumpe veranschaulicht;
2A ein schematisches Diagramm ist, das den Betrieb der mehrstufigen positiven Ladungspumpe veranschaulicht, wenn CLK1 in einem hohen Zustand ist (z.B. auf Vdd);
2B ein schematisches Diagramm ist, das den Betrieb der mehrstufigen positiven Ladungspumpe veranschaulicht, wenn CLK1 in einem niedrigen Zustand ist (z.B. auf 0 Volt);
3 ein schematisches Diagramm ist, das eine offenbarte Ausführungsform einer mehrstufigen negativen Ladungspumpe veranschaulicht;
3A ein schematisches Diagramm ist, das den Betrieb der mehrstufigen negativen Ladungspumpe veranschaulicht, wenn CLK1 in einem hohen Zustand ist (z.B. auf Vdd); und
3B ein schematisches Diagramm ist, das den Betrieb der mehrstufigen negativen Ladungspumpe veranschaulicht, wenn CLK1 in einem niedrigen Zustand ist (z.B. auf 0 Volt).

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wie oben erwähnt, erfordern moderne integrierte Schaltungsdesigns oft höhere positive oder negative Spannungen als die verfügbaren positiven und negativen Zufuhrspannungen (z.B. Vdd bzw. GND). Typischerweise wird eine mehrstufige positive Ladungspumpe verwendet, um relativ hohe positive Spannungen und insbesondere positive Spannungen zu erzeugen, die größer als Vdd sind (z.B. positive Spannungen von 2*Vdd, 3*Vdd, etc.). In ähnlicher Weise wird eine mehrstufige negative Ladungspumpe verwendet, um relativ hohe negative Spannungen zu erzeugen (z.B. negative Spannungen von -1 *Vdd, -2*Vdd, etc.). Jedoch erfordert innerhalb derartiger mehrstufiger Ladungspumpen jede höhere (d.h. nachgeschaltete) Stufe eine größere Anzahl von Kondensatoren (z.B. mehr in Reihe verbundene Kondensatoren) oder einen Kondensator mit einer höheren Spannung als die vorherige Stufe. Zusätzlich erfordern mehrstufige positive und negative Ladungspumpen, die in Reihe verbundene Kondensatoren in den nachgeschalteten Stufen einsetzen, ein Vorspannen von internen Kondensatorknoten. Als ein Ergebnis sind derartige mehrstufige positive und negative Ladungspumpen relativ komplex und verbrauchen einen signifikanten Betrag an Chip-Fläche.
Angesichts des Vorstehenden sind hierin Ausführungsformen einer mehrstufigen Ladungspumpe mit verbesserter Zuverlässigkeit und Flächeneffizienz offenbart. In jeder der offenbarten Ausführungsformen kann die Ladungspumpe mehrere Stufen umfassen (z.B. eine erste Stufe, eine zweite Stufe, und optional eine oder mehrere zusätzliche Stufen). Die erste Stufe kann taktgesteuert sein (z.B. gesteuert durch ein erstes Taktsignal) und kann, ansprechend auf eine Eingangsspannung, eine erste Ausgangsspannung ausgeben. Die zweite Stufe kann taktgesteuert verschoben sein (z.B. gesteuert durch ein zweites Taktsignal, das relativ zu dem ersten Taktsignal verschoben worden ist). Insbesondere kann das zweite Taktsignal die gleiche Amplitude aufweisen wie das erste Taktsignal, aber die hohen und niedrigen Zustände des zweiten Taktsignals können relativ zu den hohen und niedrigen Zuständen des ersten Taktsignals verschoben sein. Beispielsweise können die hohen und niedrigen Zustände für eine positive Ladungspumpe des zweiten Taktsignals höher als die hohen und niedrigen Zustände des ersten Taktsignals sein und für eine negative Ladungspumpe umgekehrt. In jedem Fall kann die zweite Stufe, ansprechend auf die von der ersten Stufe empfangene erste Ausgangsspannung, eine zweite Ausgangsspannung ausgeben. In ähnlicher Weise kann jegliche zusätzliche Stufe taktgesteuert verschoben sein (z.B. gesteuert durch ein zusätzliches Taktsignal, das in Bezug auf das Taktsignal verschoben ist, das die unmittelbar vorhergehende Stufe steuerte). Durch Verschieben der hohen und niedrigen Zustände der Taktsignale, welche nachgeschaltete Stufen innerhalb der mehrstufigen Ladungspumpe steuern, anstelle eines Verwendens des gleichen Taktsignals für alle Stufen, beseitigen die Ausführungsformen jenes Erfordernis für in Reihe verbundene oder Hochspannungs-Kondensatoren in den nachgeschalteten Stufen und reduzieren dadurch die Schaltungskomplexität und den Chip-Flächenverbrauch, während sie auch die Zuverlässigkeit verbessern.
Insbesondere Bezug nehmend auf 1, sind hierin Ausführungsformen einer mehrstufigen Ladungspumpe 100 offenbart. The Ladungspumpe 100 kann eine positive Ladungspumpe sein, die relativ hohe positive Spannungen und insbesondere positive Spannungen erzeugt, die größer sind als Vdd (z.B. positive Spannung von 2*Vdd, 3*Vdd, etc.). Alternativ kann die Ladungspumpe 100 eine negative Ladungspumpe sein, die relativ hohe negative Spannungen erzeugt (z.B. negative Spannungen von -1*Vdd, -2*Vdd, etc.).
In jedem Fall kann die Ladungspumpe 100 eine erste Stufe 110 und einen Inverter 115 umfassen. Der Inverter 115 kann dazu konfiguriert sein, ein erstes Taktsignal (CLK1) zu empfangen (z.B. von einer konventionellen Takterzeugungsschaltung). CLK1 kann zwischen ersten hohen und niedrigen Zuständen oszillieren. In einigen Ausführungsformen kann der erste hohe Zustand auf einem positiven Zuführspannungsniveau (z.B. auf Vdd) sein und kann der erste niedrige Zustand auf der Masse (z.B. auf 0 Volt) sein. Der Inverter 115 kann ferner dazu konfiguriert sein, CLK1 zu invertieren, wobei er, ansprechend auf das erste Taktsignal, ein invertiertes erstes Taktsignal (CLK1bar) ausgibt. Somit ist, wenn CLK1 auf dem ersten hohen Zustand (z.B. auf Vdd) ist, CLK1bar auf dem ersten niedrigen Zustand (z.B. 0 Volt), und umgekehrt. Die erste Stufe 110 kann dazu konfiguriert sein, eine Eingangsspannung (Vin) an einem Spannungseingangsknoten zu empfangen. Beispielsweise kann im Fall einer positiven Ladungspumpe Vin auf dem positiven Zuführspannungsniveau (z.B. auf Vdd) sein; wohingegen im Fall einer negativen Ladungspumpe Vin auf der Masse (z.B. auf 0 Volt) sein kann. Die erste Stufe 110 kann ferner dazu konfiguriert sein, CLK1 und CLK1bar zu empfangen. Die erste Stufe 110 kann ferner dazu konfiguriert sein, ansprechend auf die Vin, CLK1 und CLK1bar,eine erste Ausgangsspannung (Vout1) an einem Spannungsausgangsknoten auszugeben. Vout1 kann einen größeren absoluten Wert aufweisen als die Vin. Beispielsweise kann im Fall einer positiven Ladungspumpe, wo Vin Vdd ist, Vout1 auf zweimal dem positiven Zuführspannungsniveau sein (d.h. auf 2*Vdd); wohingegen im Fall einer negativen Ladungspumpe, wo Vin auf 0 Volt ist, Vout1 auf negativ einmal dem positiven Zuführspannungsniveau (d.h. auf -1 *Vdd) sein kann.
Die Ladungspumpe 100 kann ferner eine erste Taktsignal-Verschiebeschaltung 125 und eine zweite Stufe 120 umfassen. Die erste Taktsignal-Verschiebeschaltung 125 kann dazu konfiguriert sein, Vin, CLK1, und CLK1bar zu empfangen. Die erste Taktsignal-Verschiebeschaltung 125 kann ferner dazu konfiguriert sein, ansprechend auf Vin, CLK1 und CLK1bar,ein zweites Taktsignal (CLK2) und ein invertiertes zweites Taktsignal (CLK2bar) auszugeben. Insbesondere kann die erste Taktsignal-Verschiebeschaltung 125 dazu konfiguriert sein, ein CLK2 zu erzeugen, das zwischen zweiten hohen und niedrigen Zuständen oszilliert, die unterschiedlich von den ersten hohen bzw. niedrigen Zuständen von CLK1 sind. Im Fall einer positiven Ladungspumpe kann CLK2 bezüglich CLK1 derart verschoben sein, dass die zweiten hohen und niedrigen Zustände höher als die ersten hohen bzw. niedrigen Zustände sind (z.B. derart, dass die zweiten hohen und niedrigen Zustände auf 2*Vdd bzw. Vdd sind, im Gegensatz zu Vdd bzw. 0 Volt); wohingegen im Fall einer negativen Ladungspumpe CLK2 bezüglich CLK1 derart verschoben sein kann, dass die zweiten hohen und niedrigen Zustände niedriger als die ersten hohen bzw. niedrigen Zustände sind (z.B. derart, dass die zweiten hohen und niedrigen Zustände auf 0 Volt bzw. -1*Vdd sind, im Gegensatz zu Vdd bzw. 0 Volt). In jedem Fall kann die erste Taktsignal-Verschiebeschaltung 125 so konfiguriert sein, dass, wenn CLK2 auf dem zweiten hohen Zustand ist, CLK2bar auf dem zweiten niedrigen Zustand ist, und umgekehrt. Die zweite Stufe 120 kann dazu konfiguriert sein, Vout1 von der ersten Stufe 110 an einem Spannungseingangsknoten zu empfangen. Die zweite Stufe 120 kann ferner dazu konfiguriert sein, CLK2 und CLK2bar von der ersten Taktsignal-Verschiebeschaltung 125 zu empfangen. Die zweite Stufe 120 kann ferner dazu konfiguriert sein, ansprechend auf Vout1, CLK2, und CLK2bar, eine zweite Ausgangsspannung (Vout2) an einem Spannungsausgangsknoten auszugeben. Vout2 kann einen größeren absoluten Wert aufweisen als Vout1. Beispielsweise kann im Fall einer positiven Ladungspumpe, wo Vout1 2*Vdd ist, Vout2 auf dreimal dem positiven Zuführspannungsniveau (d.h. auf 3*Vdd) sein; wohingegen im Fall einer negativen Ladungspumpe, wo Vout1 auf -1*Vdd ist, Vout2 auf negativ zweimal dem positiven Zuführspannungsniveau (d.h. auf -2*Vdd) sein kann.
Optional kann die Ladungspumpe 100 ferner eine oder mehrere zusätzliche nachgeschaltete Stufen und die entsprechenden Taktsignal-Verschiebeschaltungen 140 umfassen.
Beispielsweise kann die Ladungspumpe 100 optional ferner eine zweite Taktsignal-Verschiebeschaltung 135 und eine dritte Stufe 130 umfassen. Die zweite Taktsignal-Verschiebeschaltung 135 kann dazu konfiguriert sein, Vout1, CLK2, und CLK2bar zu empfangen. Die zweite Taktsignal-Verschiebeschaltung 135 kann ferner dazu konfiguriert sein, ansprechend auf Vout1, CLK2 und CLK2bar, ein drittes Taktsignal (CLK3) und ein invertiertes drittes Taktsignal (CLK3bar) auszugeben. Insbesondere kann die zweite Taktsignal-Verschiebeschaltung 135 dazu konfiguriert sein, ein CLK3 zu erzeugen, das zwischen dritten hohen und niedrigen Zuständen oszilliert, die unterschiedlich von den ersten hohen bzw. niedrigen Zuständen von CLK1 und auch unterschiedlich von den zweiten hohen bzw. niedrigen Zuständen von CLK2 sind. Insbesondere kann im Fall einer positiven Ladungspumpe CLK3 bezüglich CLK2 derart verschoben sein, dass die dritten hohen und niedrigen Zustände höher als die zweiten hohen bzw. niedrigen Zustände sind (z.B. derart, dass die dritten hohen und niedrigen Zustände auf 3*Vdd bzw. 2*Vdd sind); wohingegen im Fall einer negativen Ladungspumpe CLK3 bezüglich CLK2 derart verschoben sein kann, dass die dritten hohen und niedrigen Zustände niedriger als die zweiten hohen bzw. niedrigen Zustände sind (z.B. derart, dass die dritten hohen und niedrigen Zustände auf -1 *Vdd bzw. -2*Vdd sind). In jedem Fall kann die zweite Taktsignal-Verschiebeschaltung 135 so konfiguriert sein, dass, wenn CLK3 auf dem dritten hohen Zustand ist, CLK3bar auf dem dritten hohen Zustand ist, und umgekehrt. Die dritte Stufe 130 kann dazu konfiguriert sein, die Vout2 von der zweiten Stufe 120 an einem Spannungseingangsknoten zu empfangen und auch sowohl CLK3 als auch CLK3bar von der zweiten Taktsignal-Verschiebeschaltung 135 zu empfangen. Die dritte Stufe 130 kann ferner dazu konfiguriert sein, ansprechend auf Vout2, CLK3, und CLK3bar, eine dritte Ausgangsspannung (Vout3) an einem Spannungsausgangsknoten auszugeben. Vout3 kann einen größeren absoluten Wert aufweisen als Vout2. Beispielsweise kann im Fall einer positiven Ladungspumpe, wo Vout2 3*Vdd ist, Vout3 auf viermal dem positiven Zuführspannungsniveau (d.h. auf 4*Vdd) sein; wohingegen im Fall einer negativen Ladungspumpe, wo Vout2 auf - 2*Vdd ist, Vout3 auf negativ dreimal dem positiven Zuführspannungsniveau (d.h. auf -3*Vdd) sein kann.
1A ist ein Diagramm, das exemplarische Wellenformen für CLK1, CLK1bar, CLK2, CLK2bar, CLK3 und CLK3bar veranschaulicht, die, wie oben beschrieben, zur Verwendung in einer positiven Ladungspumpe erzeugt und eingesetzt werden können. 1B ist ein Diagramm, das exemplarische Wellenformen für CLK1, CLK1bar,CLK2, CLK2bar, CLK3 und CLK3bar veranschaulicht, die, wie oben beschrieben, zur Verwendung in einer negativen Ladungspumpe erzeugt und eingesetzt werden können. Somit weisen, wie veranschaulicht, unabhängig davon, ob die Ladungspumpe eine positive oder negative Ladungspumpe ist, die Taktsignale, die auf jeder Stufe (d.h. CLK1, CLK2, CLK3, etc.) verwendet werden, gleiche Spitzenamplituden auf. Das heißt, die auf jeder Stufe verwendeten Taktsignale weisen jeweils im Wesentlichen die gleiche Spitzenamplitude auf, die als der Abstand zwischen dem hohen Zustand und dem niedrigen Zustand gemessen wird und die dem absoluten Wert von Vdd entspricht.
Optional könnte die Ladungspumpe 100 ferner eine dritte Taktsignal-Verschiebeschaltung und eine vierte Stufe (nicht gezeigt) umfassen. Die dritte Taktsignal-Verschiebeschaltung könnte dazu konfiguriert sein, Vout2, CLK3, und CLK3bar zu empfangen. Die dritte Taktsignal-Verschiebeschaltung könnte ferner dazu konfiguriert sein, ansprechend auf Vout2, CLK3 und CLK3bar, ein viertes Taktsignal (CLK4) und ein invertiertes viertes Taktsignal (CLK4bar) auszugeben. Insbesondere könnte die dritte Taktsignal-Verschiebeschaltung dazu konfiguriert sein, ein CLK4 zu erzeugen, das zwischen vierten hohen und niedrigen Zuständen oszilliert. Im Fall einer positiven Ladungspumpe kann CLK4 bezüglich CLK3 derart verschoben sein, dass die vierten hohen und niedrigen Zustände höher als die dritten hohen bzw. niedrigen Zustände sind (z.B. derart, dass die vierten hohen und niedrigen Zustände auf 4*Vdd bzw. 3*Vdd sind); wohingegen im Fall einer negativen Ladungspumpe CLK4 bezüglich CLK3 derart verschoben sein kann, dass die vierten hohen und niedrigen Zustände niedriger als die dritten hohen bzw. niedrigen Zustände sind (z.B. derart, dass die vierten hohen und niedrigen Zustände auf -2*Vdd bzw. -3*Vdd sind). In jedem Fall könnte die dritte Taktsignal-Verschiebeschaltung so konfiguriert sein, dass, wenn CLK4 auf dem vierten hohen Zustand ist, CLK4bar an dem vierten niedrigen Zustand ist, und umgekehrt. Die vierte Stufe könnte dazu konfiguriert sein, die Vout3 von der dritten Stufe 130 und sowohl CLK4 als auch CLK4bar von der dritten Taktsignal-Verschiebeschaltung zu empfangen. Die vierte Stufe kann ferner dazu konfiguriert sein, ansprechend auf Vout3, CLK4, und CLK4bar, eine vierte Ausgangsspannung (Vout4) mit einem größeren absoluten Wert als die Vout3 auszugeben. Beispielsweise kann im Fall einer positiven Ladungspumpe, wo Vout3 4*Vdd ist, Vout4 auf fünfmal dem positiven Zuführspannungsniveau (d.h. auf 5*Vdd) sein; wohingegen im Fall einer negativen Ladungspumpe, wo Vout3 auf -3*Vdd ist, Vout4 auf negativ viermal dem positiven Zuführspannungsniveau (d.h. auf -4*Vdd) sein kann.
Optional könnte die Ladungspumpe 100 ferner (eine) zusätzliche Taktsignal-Verschiebeschaltung(en) und (eine) zusätzliche Stufe(n) umfassen, die im Wesentlichen in der gleichen Weise wie oben beschrieben konfiguriert, aber nicht gezeigt sind.
In jedem Fall kann der Spannungsausgangsknoten der finalen Stufe mit einer elektrischen Last 150 verbunden sein.
Es sollte angemerkt werden, dass in jeder Stufe 110, 120, 130, etc. der Ladungspumpe 100 die Ausgangsspannung (z.B. Vout1, Vout2 bzw. Vout3, etc.) im Wesentlichen konstant bleibt, wenn die steuernden CLK-Signale zwischen den hohen und niedrigen Zuständen oszillieren. Verschiedene unterschiedliche Ladungspumpenstufen-Konfigurationen, wo basierend auf einer Eingangsspannung, einem Taktsignal und einem invertierten Taktsignal relativ hohe positive oder negative Ausgangsspannungen an den Ausgangsknoten jeder Stufe im Wesentlichen konstant erzeugt werden, sind in der Technik bekannt. Jegliche dieser Ladungspumpenstufen-Konfigurationen könnte für die Stufen der hierin offenbarten Ladungspumpe 100 eingesetzt werden. Jedoch sollte es klar sein, dass in den offenbarten Ausführungsformen der Ladungspumpe 100, anstatt eines Steuerns aller Stufen mit dem gleichen Paar aus Taktsignal/invertiertem Taktsignal (wie es typischerweise der Fall ist), nur die erste Stufe 110 durch ein Taktsignal von einem Taktsignalerzeuger und einem invertierten Taktsignal von einem Inverter 115 gesteuert wird und alle anderen nachgeschalteten Stufen 120, 130, etc. durch unterschiedliche Paare aus Taktsignal/invertiertem Taktsignal gesteuert werden, die in Bezug auf das Paar aus Taktsignal/invertiertem Taktsignal verschoben worden sind, das die unmittelbar vorhergehende Stufe steuerte. Durch Verschieben der hohen und niedrigen Zustände der Taktsignale, welche nachgeschaltete Stufen innerhalb der mehrstufigen Ladungspumpe steuern, anstelle eines Verwendens des gleichen Taktsignals für alle Stufen, beseitigen die Ausführungsformen jenes Erfordernis für in Reihe verbundene oder Hochspannungs-Kondensatoren in den nachgeschalteten Stufen und reduzieren dadurch die Schaltungskomplexität und den Chip-Flächenverbrauch.
Zu Veranschaulichungszwecken ist 2 ist ein schematisches Diagramm, das eine exemplarische positive Ladungspumpe 200 detaillierter veranschaulicht. 2A und 2B sind schematische Diagramme, die den Betrieb der positiven Ladungspumpe 200 von 2 weiter veranschaulichen, wenn CLK1 in einem hohen Zustand ist bzw. wenn CLK1 in einem niedrigen Zustand ist. Wie oben erwähnt, ist 1A ein Diagramm, das exemplarische Wellenformen für CLK1, CLK1bar,CLK2, CLK2bar, CLK3 und CLK3bar veranschaulicht, die zur Verwendung mit einer derartigen positiven Ladungspumpe erzeugt und eingesetzt werden können.
Insbesondere Bezug nehmend auf 2, sind hierin Ausführungsformen einer mehrstufigen positiven Ladungspumpe 200 offenbart, die relativ hohe positive Spannungen und insbesondere positive Spannungen erzeugt, die höher als Vdd sind (z.B. positive Spannungen von 2*Vdd, 3*Vdd, etc.).
Die positive Ladungspumpe 200 kann ferner mehrere Stufen umfassen, die eine erste Stufe 210, eine zweite Stufe 220 und optional eine oder mehrere zusätzliche Stufen (z.B. eine dritte Stufe 230, eine vierte Stufe, und so weiter) umfassen. Jede Stufe 210, 220, 230, etc. kann einen Spannungseingangsknoten und einen Spannungsausgangsknoten umfassen. Jede Stufe 210, 220, 230 kann ferner einen ersten Inverter, der einen p-Typ-Feldeffekttransistor (PFET) 211a, 221a, 231a und einen n-Typ-Feldeffekttransistor (NFET) 211b, 221b, 231b umfasst, die zwischen dem Spannungseingangsknoten und dem Spannungsausgangsknoten in Reihe verbunden sind, und einen zweiten Inverter umfassen, der in ähnlicher Weise einen PFET 212a, 222a, 232a und einen NFET 212b, 222b, 232b umfasst, die auch zwischen dem Spannungseingangsknoten und dem Spannungsausgangsknoten in Reihe verbunden sind, derart, dass die ersten und zweiten Inverter parallel verbunden sind. Die ersten und zweiten Inverter können ferner kreuzgekoppelt sein. Das heißt, die Gates des PFET und NFET 21 1a-21 1b, 221a-221b, 231a-231b des ersten Inverters können mit dem Übergang zwischen dem PFET und NFET 212a-212b, 222a-222b, 232a-232b des zweiten Inverters verbunden sein, und umgekehrt. Jede Stufe 210, 220, 230, etc. kann ferner einen ersten Kondensator 213, 223, 233 und einen zweiten Kondensator 214, 224, 234 umfassen. Der erste Kondensator 213, 223, 233 kann erste Kondensatorplatten umfassen, die durch eine dielektrische Schicht getrennt sind, wobei eine erste Kondensatorplatte mit dem Übergang zwischen dem PFET und NFET des ersten Inverters verbunden ist und die andere erste Kondensatorplatte dazu verbunden ist, ein Taktsignal zu empfangen (wie nachstehend in Bezug auf jede einzelne Stufe detaillierter erörtert). In ähnlicher Weise kann der zweite Kondensator 214, 224, 234 zweite Kondensatorplatten umfassen, die durch eine dielektrische Schicht getrennt sind, wobei eine zweite Kondensatorplatte mit dem Übergang zwischen dem PFET und NFET des zweiten Inverters verbunden ist und die andere zweite Kondensatorplatte dazu verbunden ist, ein invertiertes Taktsignal zu empfangen (wie nachstehend in Bezug auf jede einzelne Stufe detaillierter erörtert).
Die positive Ladungspumpe 200 kann ferner einen Inverter 215 umfassen. Der Inverter 215 kann dazu konfiguriert sein, ein erstes Taktsignal (CLK1) zu empfangen (z.B. von einer konventionellen Takterzeugungsschaltung). CLK1 kann zwischen ersten hohen und niedrigen Zuständen oszillieren. In einigen Ausführungsformen kann der erste hohe Zustand auf einem positiven Zuführspannungsniveau sein (z.B. auf Vdd) und kann der erste niedrige Zustand auf der Masse sein (z.B. auf 0 Volt). Der Inverter 215 kann ferner dazu konfiguriert sein, CLK1 zu invertieren, wobei er, ansprechend auf das erste Taktsignal, ein invertiertes erstes Taktsignal (CLK1bar) ausgibt. Somit ist, wenn CLK1 auf dem ersten hohen Zustand (z.B. auf Vdd) ist, CLK1bar auf dem ersten niedrigen Zustand (z.B. 0 Volt), und umgekehrt.
Die erste Stufe 210 kann eine positive Eingangsspannung (Vin) an dem Spannungseingangsknoten empfangen. Vin kann auf dem positiven Zuführspannungsniveau sein (z.B. auf Vdd). Zusätzlich kann CLK1 an dem ersten Kondensator 213 angelegt werden und kann CLK1bar an dem zweiten Kondensator 214 angelegt werden. Als ein Ergebnis ist die erste Ausgangsspannung (Vout1) an dem Spannungsausgangsknoten der ersten Stufe 210 auf zweimal dem positiven Zuführspannungsniveau (d.h. auf 2*Vdd) und sie bleibt im Wesentlichen konstant, unabhängig davon, ob CLK1 in dem hohen Zustand oder niedrigen Zustand ist.
Die positive Ladungspumpe 200 kann ferner eine erste Taktsignal-Verschiebeschaltung 225 umfassen. Die erste Taktsignal-Verschiebeschaltung 225 kann ein Paar von PFETs 226 und 227 umfassen, wobei ein PFET 226 zwischen einem Spannungseingangsknoten und einem zweiten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist und der andere PFET 227 zwischen dem Spannungseingangsknoten und einem invertierten zweiten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist. Die Gates der PFETs 226 und 227 können mit dem invertierten zweiten Taktsignal-Ausgangsknoten bzw. dem zweiten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden sein. Die erste Taktsignal-Verschiebeschaltung 225 kann ferner ein Paar von Kondensatoren 228 und 229 umfassen, wobei ein Kondensator 228 zwischen einem ersten Taktsignal-Eingangsknoten und dem zweiten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist und der andere Kondensator 229 zwischen einem invertierten ersten Taktsignal-Eingangsknoten und dem invertierten zweiten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist. Mit dieser Konfiguration kann die erste Taktsignal-Verschiebeschaltung 225 Vin an dem Spannungseingangsknoten, CLK1 an dem ersten Taktsignal-Eingangsknoten, und CLK1bar an dem invertierten ersten Taktsignal-Eingangsknoten empfangen und kann, ansprechend auf Vin, CLK1 und CLK1bar,ein zweites Taktsignal (CLK2) an dem zweiten Taktsignal-Ausgangsknoten und ein invertiertes zweites Taktsignal (CLK2bar) an dem invertierten zweiten Taktsignal-Ausgangsknoten ausgeben. CLK2 oszilliert zwischen zweiten hohen und niedrigen Zuständen, die höher als die ersten hohen bzw. niedrigen Zustände von CLK1 sind (z.B. oszilliert zwischen 2*Vdd bzw. Vdd im Gegensatz zu Vdd bzw. 0 Volt), und, wenn CLK2 auf dem zweiten hohen Zustand ist, ist CLK2bar auf dem zweiten niedrigen Zustand, und umgekehrt.
Die zweite Stufe 220 kann Vout1 (z.B. auf 2*Vdd) von der ersten Stufe 210 an dem Spannungseingangsknoten empfangen. Zusätzlich kann CLK2 an den ersten Kondensator 223 angelegt werden und kann CLK2bar an den zweiten Kondensator 224 angelegt werden. Als ein Ergebnis ist die zweite Ausgangsspannung (Vout2) an dem Spannungsausgangsknoten der zweiten Stufe 220 auf dreimal dem positiven Zuführspannungsniveau (d.h. auf 3*Vdd) und sie bleibt im Wesentlichen konstant, unabhängig davon, ob CLK2 in dem hohen Zustand oder niedrigen Zustand ist.
Optional kann die positive Ladungspumpe 200 ferner eine oder mehrere zusätzliche nachgeschaltete Stufen und die entsprechenden Taktsignal-Verschiebeschaltungen 240 umfassen.
Beispielsweise kann optional die positive Ladungspumpe 200 ferner eine zweite Taktsignal-Verschiebeschaltung 235 und eine dritte Stufe 230 umfassen. Die zweite Taktsignal-Verschiebeschaltung 235 kann ein Paar von PFETs 236 und 237 umfassen, wobei ein PFET 236 zwischen einem Eingangsknoten und einem dritten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist und der andere PFET 237 zwischen dem Eingangsknoten und einem invertierten dritten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist. Die Gates der PFETs 236 und 237 können mit dem invertierten dritten Taktsignal-Ausgangsknoten bzw. dem dritten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden sein. Die zweite Taktsignal-Verschiebeschaltung 235 kann ferner ein Paar von Kondensatoren 238 und 239 umfassen, wobei ein Kondensator 238 zwischen einem zweiten Taktsignal-Eingangsknoten und dem dritten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist und der andere Kondensator 239 zwischen einem invertierten zweiten Taktsignal-Eingangsknoten und dem invertierten dritten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist. Mit dieser Konfiguration kann die zweite Taktsignal-Verschiebeschaltung 235 Vout1 an dem Spannungseingangsknoten, CLK2 an dem zweiten Taktsignal-Eingangsknoten, und CLK2bar an dem invertierten zweiten Taktsignal-Eingangsknoten empfangen und, ansprechend auf Vout1, CLK2 und CLK2bar, ein drittes Taktsignal (CLK3) an dem dritten Taktsignal-Ausgangsknoten und ein invertiertes drittes Taktsignal (CLK3bar) an dem invertierten dritten Taktsignal-Ausgangsknoten ausgeben. CLK3 oszilliert zwischen dritten hohen und niedrigen Zuständen, die höher als die zweiten hohen bzw. niedrigen Zustände von CLK2 sind (z.B. oszilliert zwischen 3*Vdd bzw. 2*Vdd), und, wenn CLK3 auf dem dritten hohen Zustand ist, ist CLK3bar auf dem dritten niedrigen Zustand, und umgekehrt.
Optional könnte die positive Ladungspumpe 200 ferner eine dritte Taktsignal-Verschiebeschaltung und eine vierte Stufe (nicht gezeigt) umfassen. Die dritte Taktsignal-Verschiebeschaltung könnte ein Paar von PFETs umfassen, wobei ein PFET zwischen einem Eingangsknoten und einem vierten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist und der andere PFET zwischen dem Eingangsknoten und einem invertierten vierten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist. Die Gates der PFETs können mit dem invertierten vierten Taktsignal-Ausgangsknoten bzw. dem vierten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden sein. Die dritte Taktsignal-Verschiebeschaltung könnte ferner ein Paar von Kondensatoren umfassen, wobei ein Kondensator zwischen einem dritten Taktsignal-Eingangsknoten und dem vierten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist und der andere Kondensator zwischen einem invertierten dritten Taktsignal-Eingangsknoten und dem invertierten vierten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist. Mit dieser Konfiguration könnte die dritte Taktsignal-Verschiebeschaltung Vout2 an dem Spannungseingangsknoten, CLK3 an dem dritten Taktsignal-Eingangsknoten, und CLK3bar an dem invertierten dritten Taktsignal-Eingangsknoten empfangen und kann, ansprechend auf Vout2, CLK3 und CLK3bar, ein viertes Taktsignal (CLK4) an dem vierten Taktsignal-Ausgangsknoten und ein invertiertes viertes Taktsignal (CLK4bar) an dem invertierten vierten Taktsignal-Ausgangsknoten ausgeben. CLK4 oszilliert zwischen vierten hohen und niedrigen Zuständen, die höher als die dritten hohen bzw. niedrigen Zustände von CLK3 sind (z.B. oszilliert zwischen 4*Vdd bzw. 3*Vdd), und, wenn CLK4 auf dem vierten hohen Zustand ist, ist CLK4bar an dem vierten niedrigen Zustand, und umgekehrt.
Optional könnte die positive Ladungspumpe 200 ferner (eine) zusätzliche Taktsignal-Verschiebeschaltung(en) und (eine) zusätzliche Stufe(n) umfassen, die im Wesentlichen in der gleichen Weise wie oben beschrieben konfiguriert, aber nicht gezeigt sind. In jedem Fall kann der Spannungsausgangsknoten der finalen Stufe mit einer elektrischen Last 250 verbunden sein. Die elektrische Last 250 kann beispielsweise ein Widerstand und ein Kondensator sein, die zwischen dem Spannungsausgangsknoten der finalen Stufe und der Masse parallel verbunden sind. Alternativ könnte die elektrische Last 250 irgendeine andere geeignete elektrische Last sein, die Leistung oder Energie verbraucht.
Es sollte angemerkt werden, dass in positiven Ladungspumpen des Stands der Technik, in denen alle Stufen durch das gleiche Paar aus Taktsignal/invertiertem Taktsignal gesteuert werden, jeder Kondensator in jeder nachgeschalteten Stufe ein Kondensator mit einer höheren Spannung sein müsste oder eine größere Reihenkombination von Kondensatoren als der entsprechende Kondensator in einer vorherigen Stufe umfassen müsste, um die gewünschten Spannungsausgänge zu erreichen. Beispielsweise müssten ohne die Taktsignal-Verschiebeschaltungen die Kondensatoren 223 und 224 der zweiten Stufe 220 andernfalls Kondensatoren mit einer höheren Spannung sein oder müssten größere Reihenkombinationen von Kondensatoren als die Kondensatoren 213 und 214 der ersten Stufe 210 sein; die Kondensatoren 233 und 234 der dritten Stufe 230 müssten andernfalls Kondensatoren mit einer höheren Spannung sein oder müssten größere Reihenkombinationen von Kondensatoren als die Kondensatoren 223 und 224 der zweiten Stufe 220 sein; und so weiter. Jedoch beseitigt die in 2 gezeigte Struktur durch Verschieben der hohen und niedrigen Zustände der Taktsignale, welche nachgeschaltete Stufen innerhalb der positiven Ladungspumpe 200 steuern, anstelle eines Verwendens des gleichen Taktsignals für alle Stufen, jenes Erfordernis für in Reihe verbundene oder Hochspannungs-Kondensatoren in den nachgeschalteten Stufen und reduziert dadurch die Schaltungskomplexität und den Chip-Flächenverbrauch.
Zu Veranschaulichungszwecken ist 3 ein schematisches Diagramm, das eine exemplarische negative Ladungspumpe 300 detaillierter veranschaulicht. 3A und 3B sind schematische Diagramme, die den Betrieb der negativen Ladungspumpe 300 von 3 weiter veranschaulichen, wenn CLK1 in einem hohen Zustand ist bzw. wenn CLK1 in einem niedrigen Zustand ist. Wie oben erwähnt, ist 1B ein Diagramm, das exemplarische Wellenformen für CLK1, CLK1bar,CLK2, CLK2bar, CLK3 und CLK3bar veranschaulicht, die zur Verwendung mit einer derartigen negativen Ladungspumpe erzeugt und eingesetzt werden können.
Insbesondere Bezug nehmend auf 3, sind hierin Ausführungsformen einer mehrstufigen negativen Ladungspumpe 300 offenbart, die relativ hohe negative Spannungen erzeugt (z.B. eine negative Spannung von -1*Vdd, -2*Vdd, etc.).
Die negative Ladungspumpe 300 kann ferner mehrere Stufen umfassen, die eine erste Stufe 310, eine zweite Stufe 320 und optional eine oder mehrere zusätzliche Stufen umfassen (z.B. eine dritte Stufe 330, eine vierte Stufe, und so weiter). Jede Stufe 310, 320, 330, etc. kann einen Spannungseingangsknoten und einen Spannungsausgangsknoten umfassen. Jede Stufe 310, 220, 330 kann ferner einen ersten Inverter, der einen NFET 311a, 321a, 331a und PFET 311b, 321b, 331b umfasst, die zwischen dem Spannungseingangsknoten und dem Spannungsausgangsknoten in Reihe verbunden sind, und einen zweiten Inverter umfassen, der in ähnlicher Weise einen NFET 312a, 322a, 332a und einen PFET 312b, 322b, 332b umfasst, die auch zwischen dem Spannungseingangsknoten und dem Spannungsausgangsknoten in Reihe verbunden sind, derart, dass die ersten und zweiten Inverter parallel verbunden sind. Die ersten und zweiten Inverter können ferner kreuzgekoppelt sein. Das heißt, die Gates des NFET und PFET 311a-311b, 321a-321b, 331a-231b des ersten Inverters können mit dem Übergang zwischen dem NFET und PFET 312a-312b, 322a-322b, 332a-332b des zweiten Inverters verbunden sein, und umgekehrt. Jede Stufe 310, 320, 330, etc. kann ferner einen ersten Kondensator 313, 323, 333 und einen zweiten Kondensator 314, 324, 334 umfassen. Der erste Kondensator 313, 323, 333 kann erste Kondensatorplatten umfassen, die durch eine dielektrische Schicht getrennt sind, wobei eine erste Kondensatorplatte mit dem Übergang zwischen dem NFET und PFET des ersten Inverters verbunden ist und die andere erste Kondensatorplatte dazu verbunden ist, ein Taktsignal zu empfangen (wie nachstehend in Bezug auf jede einzelne Stufe detaillierter erörtert). In ähnlicher Weise kann der zweite Kondensator 314, 324, 334 zweite Kondensatorplatten umfassen, die durch eine dielektrische Schicht getrennt sind, wobei eine zweite Kondensatorplatte mit dem Übergang zwischen dem NFET und PFET des zweiten Inverters verbunden ist und die andere zweite Kondensatorplatte dazu verbunden ist, ein invertiertes Taktsignal zu empfangen (wie nachstehend in Bezug auf jede einzelne Stufe detaillierter erörtert).
Die negative Ladungspumpe 300 kann ferner einen Inverter 315 umfassen. Der Inverter 315 kann dazu konfiguriert sein, ein erstes Taktsignal (CLK1) zu empfangen (z.B. von einer konventionellen Takterzeugungsschaltung). CLK1 kann zwischen ersten hohen und niedrigen Zuständen oszillieren. In einigen Ausführungsformen kann der erste hohe Zustand auf einem positiven Zuführspannungsniveau (z.B. auf Vdd) sein und kann der erste niedrige Zustand auf der Masse (z.B. auf 0 Volt) sein. Der Inverter 315 kann ferner dazu konfiguriert sein, CLK1 zu invertieren, wobei er, ansprechend auf das erste Taktsignal, ein invertiertes erstes Taktsignal (CLK1bar) ausgibt. Somit ist, wenn CLK1 auf dem ersten hohen Zustand (z.B. auf Vdd) ist, CLK1bar auf dem ersten niedrigen Zustand (z.B. 0 Volt), und umgekehrt.
Die erste Stufe 310 kann eine Eingangsspannung (Vin) von beispielsweise 0 Volt an dem Spannungseingangsknoten empfangen. Zusätzlich kann CLK1 an den ersten Kondensator 313 angelegt werden und kann CLK1bar an den zweiten Kondensator 314 angelegt werden. Als ein Ergebnis ist die erste Ausgangsspannung (Vout1) an dem Spannungsausgangsknoten der ersten Stufe 310 auf negativ einmal dem positiven Zuführspannungsniveau (d.h. auf -1*Vdd) und sie bleibt im Wesentlichen konstant, unabhängig davon, ob CLK1 in dem hohen Zustand oder niedrigen Zustand ist.
Die negative Ladungspumpe 300 kann ferner eine erste Taktsignal-Verschiebeschaltung 325 umfassen. Die erste Taktsignal-Verschiebeschaltung 325 kann ein Paar von NFETs 326 und 327 umfassen, wobei ein NFET 326 zwischen einem Spannungseingangsknoten und einem zweiten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist, und der andere NFET 327 zwischen dem Spannungseingangsknoten und einem invertierten zweiten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist. Die Gates der NFETs 326 und 327 können mit dem invertierten zweiten Taktsignal-Ausgangsknoten bzw. dem zweiten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden sein. Die erste Taktsignal-Verschiebeschaltung 325 kann ferner ein Paar von Kondensatoren 328 und 329 umfassen, wobei ein Kondensator 328 zwischen einem ersten Taktsignal-Eingangsknoten und dem zweiten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist und der andere Kondensator 329 zwischen einem invertierten ersten Taktsignal-Eingangsknoten und dem invertierten zweiten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist. Mit dieser Konfiguration kann die erste Taktsignal-Verschiebeschaltung 325 Vin an dem Spannungseingangsknoten, CLK1 an dem ersten Taktsignal-Eingangsknoten, und CLK1bar an dem invertierten ersten Taktsignal-Eingangsknoten empfangen und, ansprechend auf Vin, CLK1 und CLK1bar,ein zweites Taktsignal (CLK2) an dem zweiten Taktsignal-Ausgangsknoten und ein invertiertes zweites Taktsignal (CLK2bar) an dem invertierten zweiten Taktsignal-Ausgangsknoten ausgeben. CLK2 oszilliert zwischen zweiten hohen und niedrigen Zuständen, die niedriger als die ersten hohen bzw. niedrigen Zustände von CLK1 sind (z.B. oszilliert zwischen 0 Volt bzw. -1*Vdd, im Gegensatz zu Vdd bzw. 0 Volt), und, wenn CLK2 auf dem zweiten hohen Zustand ist, ist CLK2bar auf dem zweiten niedrigen Zustand, und umgekehrt.
Die zweite Stufe 320 kann Vout1 (z.B. auf -1*Vdd) von der ersten Stufe 310 an dem Spannungseingangsknoten empfangen. Zusätzlich kann CLK2 an den ersten Kondensator 323 angelegt werden und kann CLK2bar an dem zweiten Kondensator 324 angelegt werden. Als ein Ergebnis ist die zweite Ausgangsspannung (Vout2) an dem Spannungsausgangsknoten der zweiten Stufe 320 auf negativ zweimal dem positiven Zuführspannungsniveau (d.h. auf -2*Vdd) und sie bleibt im Wesentlichen konstant, unabhängig davon, ob CLK2 in dem hohen Zustand oder niedrigen Zustand ist.
Optional kann die negative Ladungspumpe 300 ferner eine oder mehrere zusätzliche nachgeschaltete Stufen und die entsprechenden Taktsignal-Verschiebeschaltungen 340 umfassen.
Beispielsweise kann optional die negative Ladungspumpe 300 ferner eine zweite Taktsignal-Verschiebeschaltung 335 und eine dritte Stufe 330 umfassen. Die zweite Taktsignal-Verschiebeschaltung 335 kann ein Paar von NFETs 336 und 337 umfassen, wobei ein NFET 336 zwischen einem Eingangsknoten und einem dritten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist und der andere NFET 337 zwischen dem Eingangsknoten und einem invertierten dritten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist. Die Gates der NFETs 336 und 337 können mit dem invertierten dritten Taktsignal-Ausgangsknoten bzw. dem dritten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden sein. Die zweite Taktsignal-Verschiebeschaltung 335 kann ferner ein Paar von Kondensatoren 338 und 339 umfassen, wobei ein Kondensator 338 zwischen einem zweiten Taktsignal-Eingangsknoten und dem dritten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist und der andere Kondensator 339 zwischen einem invertierten zweiten Taktsignal-Eingangsknoten und dem invertierten dritten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist. Mit dieser Konfiguration kann die zweite Taktsignal-Verschiebeschaltung 335 Vout1 an dem Spannungseingangsknoten, CLK2 an dem zweiten Taktsignal-Eingangsknoten, und CLK2bar an dem invertierten zweiten Taktsignal-Eingangsknoten empfangen und kann, ansprechend auf Vout1, CLK2 und CLK2bar, ein drittes Taktsignal (CLK3) an dem dritten Taktsignal-Ausgangsknoten und ein invertiertes drittes Taktsignal (CLK3bar) an dem invertierten dritten Taktsignal-Ausgangsknoten ausgeben. CLK3 oszilliert zwischen dritten hohen und niedrigen Zuständen (z.B. kann zwischen -1*Vdd bzw. -2*Vdd oszillieren), die niedriger als die zweiten hohen bzw. niedrigen Zustände von CLK2 sind, und, wenn CLK3 auf dem dritten hohen Zustand, ist CLK3bar auf dem dritten niedrigen Zustand, und umgekehrt.
Optional könnte die negative Ladungspumpe 300 ferner eine dritte Taktsignal-Verschiebeschaltung und eine vierte Stufe (nicht gezeigt) umfassen. Die dritte Taktsignal-Verschiebeschaltung könnte ein Paar von NFETs umfassen, wobei ein NFET zwischen einem Eingangsknoten und einem vierten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist und der andere NFET zwischen dem Eingangsknoten und einem invertierten vierten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist. Die Gates der NFETs können mit dem invertierten vierten Taktsignal-Ausgangsknoten bzw. dem vierten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden sein. Die dritte Taktsignal-Verschiebeschaltung könnte ferner ein Paar von Kondensatoren umfassen, wobei ein Kondensator zwischen einem dritten Taktsignal-Eingangsknoten und dem vierten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist und der andere Kondensator zwischen einem invertierten dritten Taktsignal-Eingangsknoten und dem invertierten vierten Taktsignal-Ausgangsknoten verbunden ist. Mit dieser Konfiguration könnte die dritte Taktsignal-Verschiebeschaltung Vout2 an dem Spannungseingangsknoten, CLK3 an dem dritten Taktsignal-Eingangsknoten, und CLK3bar an dem invertierten dritten Taktsignal-Eingangsknoten empfangen und, ansprechend auf Vout2, CLK3 und CLK3bar, ein viertes Taktsignal (CLK4) an dem vierten Taktsignal-Ausgangsknoten und ein invertiertes viertes Taktsignal (CLK4bar) an dem invertierten vierten Taktsignal-Ausgangsknoten ausgeben. CLK4 oszilliert zwischen vierten hohen und niedrigen Zuständen, die höher als die dritten hohen bzw. niedrigen Zustände von CLK3 sind (z.B. oszilliert zwischen - 2*Vdd bzw. -3*Vdd), und, wenn CLK4 auf dem vierten hohen Zustand ist, ist CLK4bar auf dem vierten niedrigen Zustand, und umgekehrt.
Optional könnte die negative Ladungspumpe 300 ferner (eine) zusätzliche Taktsignal-Verschiebeschaltung(en) und (eine) zusätzliche Stufe(n) umfassen, die im Wesentlichen in der gleichen Weise wie oben beschrieben konfiguriert, aber nicht gezeigt sind. In jedem Fall kann der Spannungsausgangsknoten der finalen Stufe mit einer elektrischen Last 350 verbunden sein. Die elektrische Last 350 kann beispielsweise ein Widerstand und ein Kondensator sein, die zwischen dem Spannungsausgangsknoten der finalen Stufe und der Masse parallel verbunden sind. Alternativ könnte die elektrische Last 350 irgendeine andere geeignete elektrische Last sein, die Leistung oder Energie verbraucht.
Es sollte angemerkt werden, dass in negativen Ladungspumpen des Stands der Technik, in denen alle Stufen durch das gleiche Paar aus Taktsignal/invertiertem Taktsignal gesteuert werden, jeder Kondensator in jeder nachgeschalteten Stufe ein Kondensator mit einer höheren Spannung sein müsste oder eine größere Reihenkombination von Kondensatoren als der entsprechende Kondensator in einer vorherigen Stufe umfassen müsste, um die gewünschten Spannungsausgänge zu erreichen. Beispielsweise müssten ohne die Taktsignal-Verschiebeschaltungen die Kondensatoren 323 und 324 der zweiten Stufe 320 andernfalls Kondensatoren mit einer höheren Spannung sein oder müssten größere Reihenkombinationen von Kondensatoren als die Kondensatoren 313 und 314 der ersten Stufe 310 sein; müssten die Kondensatoren 333 und 334 der dritten Stufe 330 andernfalls Kondensatoren mit einer höheren Spannung sein oder müssten größere Reihenkombinationen von Kondensatoren als die Kondensatoren 323 und 324 der zweiten Stufe 320 sein; und so weiter. Jedoch beseitigt die in 3 gezeigte Struktur durch Verschieben der hohen und niedrigen Zustände der Taktsignale, welche nachgeschaltete Stufen innerhalb der negativen Ladungspumpe 300 steuern, anstelle eines Verwendens des gleichen Taktsignals für alle Stufen, jenes Erfordernis für in Reihe verbundene oder Hochspannungs-Kondensatoren in den nachgeschalteten Stufen und reduzieren dadurch die Schaltungskomplexität und den Chip-Flächenverbrauch.
In den oben beschriebenen mehrstufigen Ladungspumpenausführungsformen kann die Gesamtzahl von Kondensatoren, umfassend Kondensatoren innerhalb der Stufen und innerhalb der Taktsignal-Verschiebeschaltungen (aber ausschließlich der Lastkapazität) unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet werden: $Gesamtzahl von Kondensatoren = 2 (2 n - 1),$
wobei n gleich der Gesamtzahl von Stufen innerhalb der mehrstufigen Ladungspumpe ist. Dies ist signifikant weniger als die Gesamtzahl von Kondensatoren, die im Stand der Technik gesehen werden, wo beispielsweise eine zweistufige Ladungspumpe zehn Kondensatoren erfordern könnte, eine dreistufige Ladungspumpe achtundzwanzig Kondensatoren erfordern könnte, eine vierstufige Ladungspumpe sechzig Kondensatoren erfordern könnte, und so weiter. Angesichts des Vorstehenden umfassen Vorteile, die mit jeder der obigen offenbarten mehrstufigen Ladungspumpenausführungsformen, die oben beschrieben und in den Figuren veranschaulicht sind, sind aber nicht darauf beschränkt, eine Implementierung unter Verwendung von Kondensatoren und/oder Transistoren mit niedriger Spannung, eine Implementierung unter Verwendung von nur zwei Kondensatoren mit niedriger Spannung (im Gegensatz zu zwei Hochspannungs-Kondensatoren oder zwei Reihenkombinationen von Kondensatoren) in jeder Stufe für einen reduzierten Flächenverbrauch, eine Implementierung ohne das Erfordernis, interne Kondensatorknoten von Reihenkombinationen von Kondensatoren in jeder Stufe für eine verbesserte Zuverlässigkeit vorzuspannen, und ein Einhalten von Spezifikationen für einen sicheren Arbeitsbereich (safe operating area, SOA).
Es sollte klar sein, dass die hierin verwendete Terminologie zum Zweck des Beschreibens der offenbarten Strukturen und Verfahren dient und nicht beschränkend sein soll. Beispielsweise sollen die Singularformen „ein“, „eine“, „einer“ und „der“, „die“, „das“, wie hierin verwendet, auch die Pluralformen umfassen, sofern nicht der Kontext klar etwas anderes angibt. Zusätzlich spezifizieren die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „schließt ein“ und/oder „einschließend“, wie hierin verwendet, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen und/oder Komponenten, schließen aber nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen von diesen aus. Außerdem sollen, wie hierin verwendet, Begriffe wie etwa „rechts“, „links“, „vertikal“, „horizontal“, „Oberseite“, „Unterseite“, „obere(r)(s)“, „untere(r)(s)“, „unter“, „unten“, „darunterliegend“, „über“, „darüberliegend“, „parallel“, „senkrecht“ etc. relative Orte beschreiben, wie sie in den Zeichnungen ausgerichtet und veranschaulicht sind (sofern nicht anders angegeben), und sollen Begriffe wie etwa „berührend“, „in direktem Kontakt“, „anliegend“, „direkt angrenzend an“, „unmittelbar angrenzend an“ etc. angeben, dass wenigstens ein Element ein anderes Element physisch kontaktiert (ohne dass andere Elemente die beschriebenen Elemente trennen). Der Begriff „lateral“ wird hierin verwendet, um die relativen Orte von Elementen zu beschreiben und insbesondere anzugeben, dass ein Element an der Seite eines anderen Elements im Gegensatz zu über oder unter dem anderen Element positioniert ist, wie diese Elemente in den Zeichnungen ausgerichtet und veranschaulicht sind. Beispielsweise ist ein Element, das lateral angrenzend an ein anderes Element positioniert ist, neben dem anderen Element, ein Element, das lateral unmittelbar angrenzend an ein anderes Element positioniert ist, direkt neben dem anderen Element, und ein Element, das ein anderes Element lateral umgibt, angrenzend an die äußeren Seitenwände des anderen Elements und diese umgrenzend. Die entsprechenden Strukturen, Materialien, Aktionen und Äquivalente aller Means- oder Step-plus-Function-Elemente in den nachstehenden Ansprüchen sollen jegliche Struktur, jegliches Material oder jegliche Aktion zum Durchführen der Funktion in Kombination mit anderen beanspruchten Elementen einschließen, wie insbesondere beansprucht.
Die Beschreibungen der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wurden zum Zwecke der Veranschaulichung präsentiert, sollen aber nicht erschöpfend oder auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt sein. Viele Modifikationen und Variationen sind für die gewöhnlichen Fachleute offensichtlich, ohne vom Umfang und der Idee der beschriebenen Ausführungsformen abzuweichen. Die hierin verwendete Terminologie wurde gewählt, um die Prinzipien der Ausführungsformen, die praktische Anwendung oder technische Verbesserung gegenüber auf dem Markt erhältlichen Technologien am besten zu erklären, oder es anderen gewöhnlichen Fachleuten zu ermöglichen, die hierin offenbarten Ausführungsformen zu verstehen.

Claims

Ladungspumpe umfassend: eine erste Stufe, die dazu konfiguriert ist, eine Eingangsspannung und ein erstes Taktsignal mit ersten hohen und niedrigen Zuständen zu empfangen, und ferner dazu konfiguriert ist, eine erste Ausgangsspannung auszugeben; eine Taktsignal-Verschiebeschaltung, die dazu konfiguriert ist, die Eingangsspannung und das erste Taktsignal zu empfangen, und ferner dazu konfiguriert ist, ein zweites Taktsignal mit zweiten hohen und niedrigen Zuständen auszugeben, die unterschiedlich von den ersten hohen und niedrigen Zuständen sind; und eine zweite Stufe, die dazu konfiguriert ist, die erste Ausgangsspannung und das zweite Taktsignal zu empfangen, und ferner dazu konfiguriert ist, eine zweite Ausgangsspannung mit einem größeren absoluten Wert als die erste Ausgangsspannung auszugeben.
Ladungspumpe nach Anspruch 1, wobei das erste Taktsignal und das zweite Taktsignal gleiche Spitzenamplituden aufweisen.
Ladungspumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten hohen und niedrigen Zustände des ersten Taktsignals auf einem positiven Zuführspannungsniveau bzw. 0 Volt sind.
Ladungspumpe nach Anspruch 3, wobei die Ladungspumpe eine positive Ladungspumpe umfasst und wobei die zweiten hohen und niedrigen Zustände des zweiten Taktsignals auf zweimal dem positiven Zuführspannungsniveau bzw. dem positiven Zuführspannungsniveau sind.
Ladungspumpe nach Anspruch 3, wobei die Ladungspumpe eine negative Ladungspumpe umfasst und wobei die zweiten hohen und niedrigen Zustände des zweiten Taktsignals auf 0 Volt bzw. negativ einmal dem positiven Zuführspannungsniveau sind.
Ladungspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend: eine zweite Taktsignal-Verschiebeschaltung, die dazu konfiguriert ist, die erste Ausgangsspannung und das zweite Taktsignal zu empfangen, und ferner dazu konfiguriert ist, ein drittes Taktsignal mit dritten hohen und niedrigen Zuständen auszugeben, die unterschiedlich von den ersten hohen und niedrigen Zuständen des ersten Taktsignals und den zweiten hohen und niedrigen Zuständen des zweiten Taktsignals sind; und eine dritte Stufe, die dazu konfiguriert ist, die zweite Ausgangsspannung und das dritte Taktsignal zu empfangen, und ferner dazu konfiguriert ist, eine dritte Ausgangsspannung mit einem größeren absoluten Wert als die zweite Ausgangsspannung auszugeben.
Ladungspumpe umfassend: einen Inverter, der dazu konfiguriert ist, ein erstes Taktsignal mit ersten hohen und niedrigen Zuständen zu empfangen, und ferner dazu konfiguriert ist, ein invertiertes erstes Taktsignal auszugeben; eine erste Stufe, die dazu konfiguriert ist, eine positive Eingangsspannung, das erste Taktsignal, und das invertierte erste Taktsignal zu empfangen, und ferner dazu konfiguriert ist, eine erste positive Ausgangsspannung, die größer als die positive Eingangsspannung ist, auszugeben; eine Taktsignal-Verschiebeschaltung, die dazu konfiguriert ist, die positive Eingangsspannung, das erste Taktsignal, und das invertierte erste Taktsignal zu empfangen, und ferner dazu konfiguriert ist, ein zweites Taktsignal mit zweiten hohen und niedrigen Zuständen auszugeben, die unterschiedlich von den ersten hohen und niedrigen Zuständen sind, und ein invertiertes zweites Taktsignal auszugeben; und eine zweite Stufe, die dazu konfiguriert ist, die erste positive Ausgangsspannung, das zweite Taktsignal, und das invertierte zweite Taktsignal zu empfangen, und ferner dazu konfiguriert ist, eine zweite positive Ausgangsspannung auszugeben, die größer als die erste positive Ausgangsspannung ist.
Ladungspumpe nach Anspruch 7, wobei jede Stufe umfasst: einen Eingangsknoten; einen Ausgangsknoten; einen ersten Inverter; einen zweiten Inverter; einen ersten Kondensator; und einen zweiten Kondensator, wobei der erste Inverter und der zweite Inverter jeweils einen p-Typ-Feldeffekttransistor umfassen, der zwischen dem Eingangsknoten und dem Ausgangsknoten mit einem n-Typ-Feldeffekttransistor in Reihe verbunden ist, derart, dass der erste Inverter und der zweite Inverter parallel verbunden sind, wobei der erste Inverter und der zweite Inverter ferner kreuzgekoppelt sind, wobei der erste Kondensator umfasst: eine erste Kondensatorplatte, die mit einem Übergang zwischen dem p-Typ-Feldeffekttransistor und dem n-Typ-Feldeffekttransistor des ersten Inverters verbunden ist; und eine andere erste Kondensatorplatte, die dazu verbunden ist, ein Taktsignal zu empfangen, und wobei der zweite Kondensator umfasst: eine zweite Kondensatorplatte, die mit einem Übergang zwischen dem p-Typ-Feldeffekttransistor und dem n-Typ-Feldeffekttransistor des zweiten Inverters verbunden ist; und eine andere zweite Kondensatorplatte, die dazu verbunden ist, ein invertiertes Taktsignal zu empfangen.
Ladungspumpe nach Anspruch 7 oder 8, wobei das erste Taktsignal und das zweite Taktsignal gleiche Spitzenamplituden aufweisen.
Ladungspumpe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die ersten hohen und niedrigen Zustände des ersten Taktsignals auf einem positiven Zuführspannungsniveau bzw. 0 Volt sind.
Ladungspumpe nach Anspruch 10, wobei die zweiten hohen und niedrigen Zustände des zweiten Taktsignals auf zweimal dem positiven Zuführspannungsniveau bzw. dem positiven Zuführspannungsniveau sind.
Ladungspumpe nach Anspruch 11, wobei die erste positive Ausgangsspannung zweimal das positive Zuführspannungsniveau ist und wobei die zweite positive Ausgangsspannung dreimal das positive Zuführspannungsniveau ist.
Ladungspumpe nach Anspruch 12, ferner umfassend: eine zweite Taktsignal-Verschiebeschaltung, die dazu konfiguriert ist, die erste positive Ausgangsspannung, das zweite Taktsignal, und das invertierte zweite Taktsignal zu empfangen, und ferner dazu konfiguriert ist, ein drittes Taktsignal mit dritten hohen und niedrigen Zuständen auszugeben, die unterschiedlich von den ersten hohen und niedrigen Zuständen des ersten Taktsignals und den zweiten hohen und niedrigen Zuständen des zweiten Taktsignals sind, und ein invertiertes drittes Taktsignal auszugeben; und eine dritte Stufe, die dazu konfiguriert ist, die zweite positive Ausgangsspannung, das dritte Taktsignal, und das invertierte dritte Taktsignal zu empfangen, und ferner dazu konfiguriert ist, eine dritte positive Ausgangsspannung auszugeben, die größer als die zweite positive Ausgangsspannung ist.
Ladungspumpe nach Anspruch 13, wobei die dritten hohen und niedrigen Zustände des dritten Taktsignals auf dreimal dem positiven Zuführspannungsniveau bzw. zweimal dem positiven Zuführspannungsniveau sind, und wobei die dritte positive Ausgangsspannung viermal das positive Zuführspannungsniveau ist.
Ladungspumpe umfassend: einen Inverter, der dazu konfiguriert ist, ein erstes Taktsignal mit ersten hohen und niedrigen Zuständen zu empfangen, und ferner dazu konfiguriert ist, ein invertiertes erstes Taktsignal auszugeben; eine erste Stufe, die dazu konfiguriert ist, eine Eingangsspannung von 0 Volt, das erste Taktsignal, und das invertierte erste Taktsignal zu empfangen, und ferner dazu konfiguriert ist, eine erste negative Ausgangsspannung auszugeben; eine Taktsignal-Verschiebeschaltung, die dazu konfiguriert ist, die Eingangsspannung, das erste Taktsignal, und das invertierte erste Taktsignal zu empfangen, und ferner dazu konfiguriert ist, ein zweites Taktsignal mit zweiten hohen und niedrigen Zuständen auszugeben, die unterschiedlich von den ersten hohen und niedrigen Zuständen sind, und ein invertiertes zweites Taktsignal auszugeben; und eine zweite Stufe, die dazu konfiguriert ist, die erste negative Ausgangsspannung, das zweite Taktsignal, und das invertierte zweite Taktsignal zu empfangen, und ferner dazu konfiguriert ist, eine zweite negative Ausgangsspannung auszugeben, die geringer als die erste negative Ausgangsspannung ist.
Ladungspumpe nach Anspruch 15, wobei jede Stufe umfasst: einen Eingangsknoten; einen Ausgangsknoten; einen ersten Inverter; einen zweiten Inverter; einen ersten Kondensator; und einen zweiten Kondensator, wobei der erste Inverter und der zweite Inverter jeweils einen n-Typ-Feldeffekttransistor umfassen, der zwischen dem Eingangsknoten und dem Ausgangsknoten mit einem p-Typ-Feldeffekttransistor in Reihe verbunden ist, derart, dass der erste Inverter und der zweite Inverter parallel verbunden sind, wobei der erste Inverter und der zweite Inverter ferner kreuzgekoppelt sind, wobei der erste Kondensator umfasst: eine erste Kondensatorplatte, die mit einem Übergang zwischen dem n-Typ-Feldeffekttransistor und dem p-Typ-Feldeffekttransistor des ersten Inverters verbunden ist; und eine andere erste Kondensatorplatte, die dazu verbunden ist, ein Taktsignal zu empfangen, und wobei der zweite Kondensator umfasst: eine zweite Kondensatorplatte, die mit einem Übergang zwischen dem n-Typ-Feldeffekttransistor und dem p-Typ-Feldeffekttransistor des zweiten Inverters verbunden ist; und eine andere zweite Kondensatorplatte, die dazu verbunden ist, ein invertiertes Taktsignal zu empfangen.
Ladungspumpe nach Anspruch 15 oder 16, wobei das erste Taktsignal und das zweite Taktsignal gleiche Spitzenamplituden aufweisen.
Ladungspumpe nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die ersten hohen und niedrigen Zustände des ersten Taktsignals auf einem positiven Zuführspannungsniveau bzw. 0 Volt sind.
Ladungspumpe nach Anspruch 18, wobei die zweiten hohen und niedrigen Zustände des zweiten Taktsignals 0 Volt bzw. negativ einmal das positive Zuführspannungsniveau sind, und wobei die erste negative Ausgangsspannung negativ einmal das positive Zuführspannungsniveau ist und wobei die zweite negative Ausgangsspannung negativ zweimal das positive Zuführspannungsniveau ist.
Ladungspumpe nach Anspruch 19, ferner umfassend: eine zweite Taktsignal-Verschiebeschaltung, die dazu konfiguriert ist, die erste negative Ausgangsspannung, das zweite Taktsignal, und das invertierte zweite Taktsignal zu empfangen, und ferner dazu konfiguriert ist, ein drittes Taktsignal mit dritten hohen und niedrigen Zuständen auszugeben, die unterschiedlich von den ersten hohen und niedrigen Zuständen des ersten Taktsignals und den zweiten hohen und niedrigen Zuständen des zweiten Taktsignals sind, und ein invertiertes drittes Taktsignal auszugeben; und eine dritte Stufe, die dazu konfiguriert ist, die zweite negative Ausgangsspannung, das dritte Taktsignal, und das invertierte dritte Taktsignal zu empfangen, und ferner dazu konfiguriert ist, eine dritte negative Ausgangsspannung auszugeben, die geringer als die zweite negative Ausgangsspannung ist, wobei die dritten hohen und niedrigen Zustände des dritten Taktsignals auf negativ einmal dem positivem Zuführspannungsniveau bzw. negativ zweimal dem positiven Zuführspannungsniveau sind, und wobei die dritte negative Ausgangsspannung negativ dreimal das positive Zuführspannungsniveau ist.