JP2002140131A - クロック生成回路及びそれを用いた昇圧回路 - Google Patents

クロック生成回路及びそれを用いた昇圧回路

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JP2002140131A
JP2002140131A JP2000334599A JP2000334599A JP2002140131A JP 2002140131 A JP2002140131 A JP 2002140131A JP 2000334599 A JP2000334599 A JP 2000334599A JP 2000334599 A JP2000334599 A JP 2000334599A JP 2002140131 A JP2002140131 A JP 2002140131A
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clock signal
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capacitor
terminal
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Shingo Harada
真吾 原田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源電圧及び回路素子の特性に依存せず、安
定した位相差を持つ多相のクロック信号を生成可能なク
ロック生成回路及びこのクロック生成回路を用いた昇圧
回路を実現する。 【解決手段】コンパレータ20,30によってキャパシ
タC1とC2の端子電圧を第1の基準電圧Vref1と比較
し、比較結果に応じてRSフリップフロップ40をセッ
トまたはリセットし、その出力に応じてチャージポンプ
回路50と60を制御してキャパシタC1とC2に対し
てチャージまたはディスチャージを行う。コンパレータ
80と90によって、キャパシタC1とC2の端子電圧
を第2の基準電圧Vref2と比較し、比較結果に応じてR
Sフリップフロップ100をセットまたはリセットし、
RSフリップフロップ40と100の出力端子から、基
準電圧Vref1とVref2の電圧差に応じた位相差を持つ多
相クロック信号が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、クロック生成回
路、特に安定した位相差を持つ多相のクロック信号を生
成可能なクロック生成回路及び当該クロック生成回路を
用いて構成された昇圧回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】不揮発性メモリ、例えば、フラッシュメ
モリでは、メモリセルの消去及び書き込みには、電源電
圧よりも高い電圧を用いる必要がある。この高い電圧は
通常チップに形成された昇圧回路によって供給される。
即ち、メモリチップに一つの電源電圧のみを供給すれば
よく、不揮発性メモリの動作に必要な高電圧はチップ上
の昇圧回路によって生成される。
【0003】昇圧回路は、通常チャージポンプ型という
ものを用いている。ダイオードなどの整流素子を介在し
て並べられた多数のキャパシタに順次位相反転の2相ク
ロック信号を供給し、隣り合うキャパシタを交互にチャ
ージまたはディスチャージさせることによって、出力端
子に向かって徐々に電圧を上げて、出力端子から電源電
圧より高い電圧が得られる。
【0004】昇圧回路を動作させるには、クロック信号
を生成するクロック生成回路が必要である。図5にはク
ロック生成回路の一例を示している。図示のように、こ
のクロック生成回路は、基準電圧発生回路10、コンパ
レータComp1(20),Comp2(30)、RS
フリップフロップ40、チャージポンプ回路50,6
0、及び出力バッファ70によって構成されている。
【0005】基準電圧発生回路10は、電源電圧VCC
接地電位GNDとの間に直列接続されている抵抗素子R
1とR2によって構成されている。抵抗素子R1とR2
の接続中点から基準電圧Vref が得られる。当該基準電
圧Vref はコンパレータ20と30の正の入力端子
(+)に入力される。
【0006】コンパレータ20と30の出力信号はそれ
ぞれRSフリップフロップ40のセット端子Sとリセッ
ト端子Rに入力される。RSフリップフロップ40の出
力端子Qからの出力信号、即ちノードN3の信号がチャ
ージポンプ回路50に入力され、反転出力端子/Qから
の出力信号、即ちノードN4の信号がチャージポンプ回
路60に入力される。チャージポンプ回路50の出力端
子にキャパシタC1が接続され、チャージポンプ回路6
0の出力端子にキャパシタC2が接続されている。
【0007】チャージポンプ回路50は、スイッチング
素子S1,S2と定電流源IS1によって構成され、ノ
ードN3がハイレベルのとき、スイッチング素子S1が
オフし、S2がオンする。このとき、キャパシタC1が
スイッチング素子S2を介して、定電流源IS1の電流
で放電する。逆にノードN3がローレベルのとき、スイ
ッチング素子S1がオンし、S2がオフする。このと
き、キャパシタC1がスイッチング素子S1を介して、
電源電圧VCCによって充電される。
【0008】チャージポンプ回路60はスイッチング素
子S3,S4と定電流源IS2によって構成されてい
る。チャージポンプ回路60は、上述したチャージポン
プ回路50とほぼ同じように動作する。ただし、チャー
ジポンプ回路50にRSフリップフロップ40の出力端
子Qからの出力信号が供給され、チャージポンプ回路6
0にはフリップフロップ40の反転出力端子/Qからの
出力信号が供給されるので、チャージポンプ回路50に
よって、キャパシタC1が充電されているとき、キャパ
シタC2がチャージポンプ回路60によって放電され、
逆にチャージポンプ回路50によってキャパシタC1が
放電されているとき、キャパシタC2がチャージポンプ
回路60によって充電される。
【0009】キャパシタC1の電位、即ち、ノードN5
の電位がコンパレータ30の負の入力端子(−)に入力
され、キャパシタC2の電位、即ち、ノードN6の電位
がコンパレータ30の負の入力端子(−)に入力され
る。このため、キャパシタC1の電位が基準電圧Vref
より低くなったとき、コンパレータ30の出力が反転
し、これに応じてRSフリップフロップ40がリセット
され、出力端子Q(ノードN3)がローレベル、反転出
力端子/Q(ノードN4)がハイレベルになるので、チ
ャージポンプ回路50によってキャパシタC1が充電さ
れ、チャージポンプ回路60によってキャパシタC2が
放電される。キャパシタC2の電位が基準電圧Vref
り低くなったとき、コンパレータ20の出力が反転し、
これに応じてRSフリップフロップ40がセットされ、
出力端子Q(ノードN3)がハイレベル、反転出力端子
/Q(ノードN4)がローレベルになるので、チャージ
ポンプ回路60によってキャパシタC2が充電され、チ
ャージポンプ回路50によってキャパシタC1が放電さ
れる。
【0010】上述したようにRSフリップフロップ40
においてセットとリセットが繰り返して行われるので、
その出力端子から一定の周波数を持つクロック信号が得
られる。図6は図5に示すクロック生成回路の動作時の
信号波形を示す波形図である。以下、図5及び図6を参
照しながら、クロック生成回路の動作を説明する。
【0011】まず、チャージポンプ回路50によって、
キャパシタC1が放電する状態にあると仮定する。ノー
ドN5の電位が基準電圧Vref より低くなったとき、コ
ンパレータ30の出力が反転してハイレベルになる。こ
れに応じて、RSフリップフロップ40がリセットされ
る。RSフリップフロップ40の出力に応じて、チャー
ジポンプ50によって、キャパシタC1が充電され、ノ
ードN5の電位がただちに電源電圧VCCレベルに戻る。
また、ほぼ同時に、チャージポンプ60によって、キャ
パシタC2が放電を開始し、ノードN6の電位が低下す
る。
【0012】ノードN6の電位が基準電圧Vref より低
くなったとき、コンパレータ20の出力が反転してハイ
レベルになる。これに応じて、RSフリップフロップ4
0がセットされる。RSフリップフロップ40の出力に
応じて、チャージポンプ60によって、キャパシタC2
が充電され、ノードN6の電位がただちに電源電圧V CC
レベルに戻る。また、ほぼ同時に、チャージポンプ50
によって、キャパシタC1が放電を開始し、ノードN5
の電位が低下する。
【0013】上述した動作が繰り返して行われる結果、
RSフリップフロップ40の出力端子Qと反転出力端子
/Qから互いに位相反転のクロック信号が得られる。こ
のクロック信号の周期は、キャパシタC1及びC2が放
電し、それぞれの端子電位が電源電圧VCCから基準電圧
ref に下がるための所要時間によって決まる。
【0014】ここで、キャパシタC1とC2の容量値を
同じくCとし、定電流源IS1とIS2の電流値を同じ
くIとすると、キャパシタC1とC2の放電時間ΔTが
次式によって求められる。
【0015】
【数1】 ΔT=ΔQ/I …(1)
【0016】式(1)において、ΔQはキャパシタC1
またはC2が充放電に伴う電荷の変化量である。ΔQ=
CΔV=C(VCC−Vref )ので、式(1)に従って次
式が得られる。
【0017】
【数2】 ΔT=C(VCC−Vref )/I …(2)
【0018】図6に示すように、クロック信号の周期T
は、ΔTの2倍である。即ち、クロック信号の周期また
は周波数は、キャパシタC1とC2の容量値、基準電圧
re f の電圧値及び定電流源IS1,IS2の電流値に
よって決まる。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】半導体装置の低消費電
力化の流れの中で、低電源電圧化が一層進み、低い電源
電圧から必要な高電圧を発生するには、高い能力を持つ
昇圧回路が要求されている。昇圧能力を高めるために、
キャパシタに供給されるクロック信号の周波数を上げる
ことが有効であるが、図5に示すような自励発振回路に
おいては高い周波数のクロック信号を生成することは困
難である。このため、昇圧回路の昇圧能力がクロック信
号の周波数によって制限され、低電源電圧のとき必要な
高電圧を供給することが困難になった。
【0020】昇圧回路の能力を高めるには、多相クロッ
ク信号を供給することが効果的である。しかし、多相ク
ロック信号を生成するには、上述したクロック生成回路
によって生成されたクロック信号をもとに、所定の遅延
時間を持つ遅延回路で所望の位相差を持つクロック信号
を生成する必要がある。
【0021】図7に、このような多相クロック信号生成
回路の一例を示しており、さらに図8にはこの多相クロ
ック生成回路によって生成された2相のクロック信号の
波形を示している。図示のように、発振回路150によ
って生成されたクロック信号OUT1が遅延時間Δtの
遅延回路に入力され、遅延回路によって遅延時間Δtに
応じた位相差を持つクロック信号OUT2が得られる。
遅延回路は、通常低能力のインバータを複数段用いて構
成される。所望の遅延時間に応じて、シミュレーション
などで遅延回路の段数、各遅延段を構成する回路素子の
特性が決定される。
【0022】しかし、このように遅延回路を用いて所定
の位相差を持つクロック信号を生成する方法では、遅延
回路の遅延時間が電源電圧やトランジスタの特性に依存
するので、バラツキが大きく、所望の位相差から大きく
ずれる可能性がある。
【0023】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、電源電圧及び回路素子の特性に
依存せず、安定した位相差を持つ多相のクロック信号を
生成可能なクロック生成回路及びこのクロック生成回路
を用いた昇圧回路を提供することにある。
【0024】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のクロック生成回路は、異なるレベルの第1
の基準電圧と第2の基準電圧を発生する基準電圧発生手
段と、第1のクロック信号に応じてキャパシタをチャー
ジまたはディスチャージするチャージ手段と、上記キャ
パシタの端子電圧と上記第1の基準電圧のレベルとを比
較し、当該比較結果に応じて、第1の位相を持つ上記第
1のクロック信号を発生する第1のクロック信号生成手
段と、上記キャパシタの端子電圧と上記第2の基準電圧
のレベルとを比較し、当該比較結果に応じて、第2の位
相を持つ第2のクロック信号を発生する第2のクロック
信号生成手段とを有する。
【0025】また、本発明では、好適には、上記チャー
ジ手段は、所定の電流値を持つ定電流で上記キャパシタ
をディスチャージする。
【0026】また、本発明のクロック生成回路は、異な
るレベルの第1の基準電圧と第2の基準電圧を発生する
基準電圧発生手段と、第1のクロック信号に応じて第1
のキャパシタをチャージまたはディスチャージする第1
のチャージ手段と、上記第1のクロック信号に応じて第
2のキャパシタをチャージまたはディスチャージする第
2のチャージ手段と、上記第1及び第2のキャパシタの
端子電圧と上記第1の基準電圧のレベルとを比較し、当
該比較結果に応じて、第1の位相を持つ上記第1のクロ
ック信号を発生する第1のクロック信号生成手段と、上
記第1及び第2のキャパシタの端子電圧と上記第2の基
準電圧のレベルとを比較し、当該比較結果に応じて、第
2の位相を持つ第2のクロック信号を発生する第2のク
ロック信号生成手段とを有する。
【0027】また、本発明では、好適には、上記第1の
クロック信号生成手段は、上記第1のキャパシタの端子
電圧と上記第1の基準電圧とを比較し、上記第1のキャ
パシタの端子電圧が上記第1の基準電圧と一致したと
き、第1の一致信号を出力する第1比較手段と、上記第
2のキャパシタの端子電圧と上記第1の基準電圧とを比
較し、上記第2のキャパシタの端子電圧が上記第1の基
準電圧と一致したとき、第2の一致信号を出力する第2
比較手段と、上記第1と第2の一致信号に応じて上記第
1のクロック信号のレベルを切り替えるフリップフロッ
プ回路とを有する。
【0028】また、本発明では、好適には、上記第2の
クロック信号生成手段は、上記第1のキャパシタの端子
電圧と上記第2の基準電圧とを比較し、上記第1のキャ
パシタの端子電圧が上記第2の基準電圧と一致したと
き、第3の一致信号を出力する第3比較手段と、上記第
2のキャパシタの端子電圧と上記第2の基準電圧とを比
較し、上記第2のキャパシタの端子電圧が上記第2の基
準電圧と一致したとき、第4の一致信号を出力する第4
比較手段と、上記第3と第4の一致信号に応じて上記第
2のクロック信号のレベルを切り替えるフリップフロッ
プ回路とを有する。
【0029】また、本発明では、好適には、上記第1の
チャージ手段は、上記第1のクロック信号が第1のレベ
ルのとき上記第1のキャパシタを所定の電圧レベルにチ
ャージし、上記第1のクロック信号が第2のレベルのと
き、上記第1のキャパシタを所定の定電流でディスチャ
ージする。また、上記第2のチャージ手段は、上記第1
のクロック信号が第1のレベルのとき上記第2のキャパ
シタを所定の定電流でディスチャージし、上記第1のク
ロック信号が第2のレベルのとき、上記第2のキャパシ
タを所定の電圧レベルにチャージする。
【0030】また、本発明の昇圧回路は、所定の電圧を
供給する電圧端子と昇圧電圧の出力端子との間に縦続接
続されている複数の整流素子と、上記各整流素子の間の
接続点に一方の端子が接続されている複数のキャパシタ
と、上記複数のキャパシタの他方の端子に位相の異なる
多相のクロック信号を順次印加する多相クロック生成回
路とを有し、上記多相クロック生成回路は、少なくとも
異なるレベルの第1の基準電圧と第2の基準電圧を発生
する基準電圧発生手段と、第1のクロック信号に応じて
キャパシタをチャージまたはディスチャージするチャー
ジ手段と、上記キャパシタの端子電圧と上記第1の基準
電圧のレベルとを比較し、当該比較結果に応じて、第1
の位相を持つ上記第1のクロック信号を発生する第1の
クロック信号生成手段と、上記キャパシタの端子電圧と
上記第2の基準電圧のレベルとを比較し、当該比較結果
に応じて、第2の位相を持つ第2のクロック信号を発生
する第2のクロック信号生成手段とを有する。
【0031】さらに、本発明の昇圧回路は、所定の電圧
を供給する電圧端子と昇圧電圧の出力端子との間に縦続
接続されている複数の整流素子と、上記各整流素子の間
の接続点に一方の端子が接続されている複数のキャパシ
タと、上記複数のキャパシタの他方の端子に位相の異な
る多相のクロック信号を順次印加する多相クロック生成
回路とを有し、上記多相クロック生成回路は、少なくと
も異なるレベルの第1の基準電圧と第2の基準電圧を発
生する基準電圧発生手段と、第1のクロック信号に応じ
て第1のキャパシタをチャージまたはディスチャージす
る第1のチャージ手段と、上記第1のクロック信号に応
じて第2のキャパシタをチャージまたはディスチャージ
する第2のチャージ手段と、上記第1及び第2のキャパ
シタの端子電圧と上記第1の基準電圧のレベルとを比較
し、当該比較結果に応じて、第1の位相を持つ上記第1
のクロック信号を発生する第1のクロック信号生成手段
と、上記第1及び第2のキャパシタの端子電圧と上記第
2の基準電圧のレベルとを比較し、当該比較結果に応じ
て、第2の位相を持つ第2のクロック信号を発生する第
2のクロック信号生成手段とを有する。
【0032】
【発明の実施の形態】第1実施形態 図1は本発明に係るクロック生成回路の一実施形態を示
す回路図である。図示のように、本実施形態のクロック
生成回路1は、基準電圧発生回路10a、コンパレータ
Comp1(20),Comp2(30)、Comp3
(80),Comp4(90)、RSフリップフロップ
40,100、及びチャージポンプ回路50,60、出
力バッファ70,110によって構成されている。
【0033】基準電圧発生回路10aは、電源電圧VCC
と接地電位GNDとの間に直列接続されている抵抗素子
R1,R2とR3によって構成されている。抵抗素子R
1とR2の接続中点から基準電圧Vref2が得られ、抵抗
素子R2とR3の接続中点から基準電圧Vref1が得られ
る。基準電圧Vref1はコンパレータ80と90の正の入
力端子(+)に入力され、基準電圧Vref2はコンパレー
タ20と30の正の入力端子(+)に入力される。
【0034】コンパレータ20と30の出力信号がそれ
ぞれRSフリップフロップ40のセット端子Sとリセッ
ト端子Rに入力される。RSフリップフロップ40の出
力端子Qからの出力信号、即ちノードN3の信号がチャ
ージポンプ回路50に入力され、反転出力端子/Qから
の出力信号、即ちノードN4の信号がチャージポンプ回
路60に入力される。また、RSフリップフロップ40
の出力端子Qからの出力信号は出力バッファ70を介し
て、クロック信号OUT1として出力される。チャージ
ポンプ回路50の出力端子にキャパシタC1が接続さ
れ、チャージポンプ回路60の出力端子にキャパシタC
2が接続されている。
【0035】コンパレータ80と90の出力信号がそれ
ぞれRSフリップフロップ100のセット端子Sとリセ
ット端子Rに入力される。RSフリップフロップ100
の出力端子Qからの出力信号、即ちノードN7の信号が
出力バッファ110を介して、クロック信号OUT2と
して出力される。
【0036】チャージポンプ回路50は、スイッチング
素子S1,S2と定電流源IS1によって構成され、ノ
ードN3がハイレベルのとき、スイッチング素子S1が
オフし、S2がオンする。このとき、キャパシタC1が
スイッチング素子S2を介して、定電流源IS1の電流
で放電する。逆にノードN3がローレベルのとき、スイ
ッチング素子S1がオンし、S2がオフする。このと
き、キャパシタC1がスイッチング素子S1を介して、
電源電圧VCCによって充電される。
【0037】チャージポンプ回路60はスイッチング素
子S3,S4と定電流源IS2によって構成されてい
る。チャージポンプ回路60は、上述したチャージポン
プ回路50とほぼ同じように動作する。ただし、チャー
ジポンプ回路50にRSフリップフロップの出力端子Q
からの出力信号が供給され、チャージポンプ60にRS
フリップフロップ40の負の出力端子/Qからの出力信
号が供給されるので、チャージポンプ回路50によっ
て、キャパシタC1が充電されているとき、キャパシタ
C2がチャージポンプ回路60によって放電され、逆に
チャージポンプ回路50によってキャパシタC1が放電
されているとき、キャパシタC2がチャージポンプ回路
60によって充電される。
【0038】チャージポンプ50及び60を構成するス
イッチング素子S1とS3は、例えば、pMOSトラン
ジスタによって構成され、スイッチング素子S2とS4
は、例えば、nMOSトランジスタによって構成されて
いる。
【0039】キャパシタC1の電位、即ち、ノードN5
の電位がコンパレータ30の負の入力端子(−)に入力
され、キャパシタC2の電位、即ち、ノードN6の電位
がコンパレータ30の負の入力端子(−)に入力され
る。このため、キャパシタC1の電位が基準電圧Vref1
より低くなったとき、コンパレータ30の出力が反転
し、これに応じてRSフリップフロップ40がリセット
され、出力端子Q(ノードN3)がローレベル、反転出
力端子/Q(ノードN4)がハイレベルになるので、チ
ャージポンプ回路50によってキャパシタC1が充電さ
れ、チャージポンプ回路60によってキャパシタC2が
放電される。
【0040】キャパシタC2の電位が基準電圧Vref1
り低くなったとき、コンパレータ20の出力が反転し、
これに応じてRSフリップフロップ40がセットされ、
出力端子Q(ノードN3)がハイレベル、反転出力端子
/Q(ノードN4)がローレベルになるので、チャージ
ポンプ回路60によってキャパシタC2が充電され、チ
ャージポンプ回路50によってキャパシタC1が放電さ
れる。
【0041】コンパレータ80,90において、キャパ
シタC1(ノードN5)の電位がコンパレータ90の負
の入力端子(−)に入力され、キャパシタC2(ノード
N6)の電位がコンパレータ80の負の入力端子(−)
に入力される。また、前述したように、基準電圧発生回
路10aによって発生された基準電圧Vref2がコンパレ
ータ80と90の正の入力端子(+)に入力されてい
る。このため、キャパシタC1が放電して、ノードN5
の電位が基準電圧Vref2より低くなったとき、コンパレ
ータ90の出力が反転し、これに応じてRSフリップフ
ロップ100がリセットされ、その出力端子Qがローレ
ベルになる。次いで、キャパシタC2が放電して、ノー
ドN6の電位が基準電圧Vref2より低くなったとき、コ
ンパレータ80の出力が反転し、これに応じてRSフリ
ップフロップ100がセットされ、その出力端子Qがハ
イレベルになる。
【0042】上述したように、RSフリップフロップ4
0と100のセットとリセットが繰り返して行われるの
で、RSフリップフロップ40と100の出力端子Q及
び反転出力端子/Qから一定の周期を持つクロック信号
が出力される。
【0043】基準電圧発生回路10aによって出力され
ている基準電圧Vref1とVref2のレベルが異なるので、
RSフリップフロップ40と100のセット/リセット
のタイミングがずれている。このため、出力バッファ7
0と110から出力されるクロック信号OUT1とOU
T2の位相が異なる。
【0044】図2は、図1に示すクロック生成回路1の
各部分の信号波形図である。以下、図1及び図2を参照
しつつ、本実施形態のクロック生成回路1の動作につい
て説明する。
【0045】まず、チャージポンプ回路50によって、
キャパシタC1が放電する状態にあると仮定する。キャ
パシタC1の放電に伴って、図2に示すように、ノード
N5の電位が低下していく。ノードN5の電位が基準電
圧Vref2より低くなったとき、コンパレータ90の出力
が反転してハイレベルになる。これに応じて、RSフリ
ップフロップ100がリセットされ、その出力がローレ
ベルに反転する。即ち、クロック信号OUT2がローレ
ベルになる。キャパシタC1がさらに放電してノードN
5の電位が基準電圧Vref1より低くなったとき、コンパ
レータ30の出力が反転してハイレベルになる。これに
応じて、RSフリップフロップ40がリセットされる。
RSフリップフロップ40の出力に応じて、チャージポ
ンプ50によって、キャパシタC1が充電され、ノード
N5の電位がただちに電源電圧V CCレベルに戻る。ま
た、ほぼ同時に、チャージポンプ60によって、キャパ
シタC2が放電を開始し、ノードN6の電位が低下す
る。
【0046】ノードN6の電位が基準電圧Vref2より低
くなったとき、コンパレータ80の出力が反転してハイ
レベルになる。これに応じて、RSフリップフロップ1
00がセットされ、その出力がハイレベルに反転する。
即ち、クロック信号OUT2がハイレベルになる。キャ
パシタC2がさらに放電してノードN6の電位が基準電
圧Vref1より低くなったとき、コンパレータ20の出力
が反転してハイレベルになる。これに応じて、RSフリ
ップフロップ40がセットされる。RSフリップフロッ
プ40の出力に応じて、チャージポンプ60によってキ
ャパシタC2が充電され、ノードN6の電位がただちに
電源電圧VCCレベルに戻る。また、ほぼ同時に、チャー
ジポンプ50によって、キャパシタC1が放電を開始
し、ノードN5の電位が低下しはじめる。
【0047】上述した動作が繰り返して行われる結果、
RSフリップフロップ40の出力端子Qと反転出力端子
/Qから互いに位相反転のクロック信号が得られる。こ
のクロック信号の周期は、キャパシタC1及びC2が放
電し、それぞれの電位が電源電圧VCCから基準電圧V
ref1に下がるまでの所要時間によって決まる。また、R
Sフリップフロップ100の出力端子から同じ周波数を
持ち、位相の異なるクロック信号が得られる。
【0048】キャパシタC1及びC2の放電電流は、定
電流源IS1とIS2の電流によって決まるので、放電
に伴うノードN5とN6の電圧の低下は、ほぼ線型性が
保たれる。このため、クロック信号OUT1とOUT2
の位相差は、基準電圧Vref1とVref2の電圧差によって
決定される。本実施形態のクロック生成回路1の場合、
クロック信号OUT1とOUT2の周期Tは、キャパシ
タC1またはC2が電源電圧VCCから基準電圧Vref1
レベルまでに放電する時間によって決まり、次式によっ
て計算される。
【0049】
【数3】 T=2C(VCC−Vref1)/I …(3)
【0050】式(3)において、CはキャパシタC1及
びC2の容量値、Iは定電流源IS1とIS2の電流を
示している。
【0051】図2に示すように、クロック信号OUT1
とOUT2の位相差に応じたタイミングのずれΔtは、
キャパシタC1またはC2が放電してそれぞれの端子電
圧が基準電圧Vref2からVref1までに低下するに要する
時間である。ここで、例えば、基準電圧発生回路10a
を構成する抵抗素子R1,R2とR3の抵抗値が等しく
設定された場合、基準電圧Vref1=VCC/3、Vref2
2VCC/3となる。このため、Δtは次式によって求め
られる。
【0052】
【数4】Δt=C(Vref2−Vref1)/I =C(VCC−Vref1)/2I …(4)
【0053】式(3)に比べると、Δt=T/4、即
ち、クロック信号OUT1とOUT2の位相差は、クロ
ック周期の4分の1、即ちπ/2である。
【0054】上述したように、本実施形態のクロック生
成回路1において、基準電圧発生回路10aによって発
生される基準電圧Vref1とVref2の電圧を制御すること
によって、クロック信号OUT1とOUT2の位相差を
調整することができる。このようにクロック信号の位相
差の調整は、基準電圧の相対的な電圧レベルの調整によ
って実現できるため、電源電圧VCCの変化に依存するこ
となく、さらに、図1に示すように、基準電圧生成回路
において分圧用抵抗素子を設けて基準電圧を生成するの
で、抵抗素子の相対的な精度を高く制御可能であり、製
造工程のバラツキによる影響を最小限に抑制できるの
で、クロック信号の位相差を高精度に制御できる。さら
に、基準電圧を複数設けることにより、より多相のクロ
ック信号を発生させることが可能になる。例えば、V
ref1,Vref2以外にVref3,Vref4…などを基準電圧発
生回路にて抵抗分圧を用いて作り出し、N個の基準電圧
を用いて上述した様な方法にて全N×2相の信号を生成
出来る。
【0055】第2実施形態 図3は、図1にかかるクロック生成回路を用いて構成さ
れた昇圧回路の一実施形態を示す回路図である。図示の
ように、本実施形態の昇圧回路は、クロック生成回路1
及び昇圧部2と昇圧部3によって構成されている。
【0056】クロック生成回路は、図1に示すクロック
生成回路1によって構成されている。前述したように、
クロック生成回路1によって、位相差π/2のクロック
信号OUT1とOUT2がそれぞれ生成される。
【0057】昇圧部2と昇圧部3はほぼ同じ構成を有す
る。昇圧部2において、クロック信号OUT1とOUT
2に基づき、多相のクロック信号、ここで、一例として
4相のクロック信号CK1,CK2,CK3,CK4が
生成され、これらの多相クロック信号に基づき、昇圧が
行われる。
【0058】図3に示すように、昇圧部2はダイオード
D1〜D17及びキャパシタC1〜C8によって構成さ
れている。なお、ダイオードD1〜D17は、例えば、
ダイオード接続されたMOSトランジスタによって構成
されている。ダイオードD9〜D17は、電源電圧VCC
と昇圧電圧出力端子Tout との間に直列接続され、かつ
出力端子Tout に向かって順方向となる。ダイオードD
1〜D8は、それぞれ電源電圧VCCとダイオードD10
〜D17のアノードとの間に接続されている。
【0059】キャパシタC1〜C8の一方の端子がそれ
ぞれダイオードD10〜D17のアノードに接続され、
他方の端子に多相クロック信号CK1,CK2,CK
3,CK4が順次入力される。
【0060】多相クロック信号CK1とCK2は、それ
ぞれクロック生成回路1によって生成されたクロック信
号OUT1とOUT2である。クロック信号CK3は、
OUT1の反転信号、クロック信号CK4はOUT2の
反転信号である。
【0061】図4は、クロック信号OUT1,OUT2
及び多相クロック信号CK1,CK2,CK3,CK4
の波形を示す波形図である。以下、図3及び図4を参照
しつつ、本実施形態における昇圧部2の動作について説
明する。
【0062】図3に示すように、キャパシタC1〜C8
のそれぞれの一端がダイオードD10〜D17のアノー
ドに接続され、他端にそれぞれ多相クロック信号CK
1,CK2,CK3,CK4が印加される。これらのキ
ャパシタにおいて、印加されるクロック信号がローレベ
ルのとき、電源電圧VCCまたは前段のキャパシタによっ
てチャージされ、電荷が蓄積される。そして、印加され
るクロック信号がハイレベルのとき、ダイオードを介し
て次段にチャージ電流を流す。これに応じて、次段のキ
ャパシタがチャージされ、それに応じて電荷が蓄積され
る。各キャパシタC1〜C8に、図4に示す多相のクロ
ック信号CK1,CK2,CK3,CK4が印加される
ので、これらのキャパシタにおいて、チャージと次段へ
の電流の供給を繰り返して行われる。この結果、昇圧部
2の出力端子Tout に昇圧段の段数に応じた高電圧が出
力される。
【0063】図3に示す昇圧部3は、昇圧部2とほぼ同
じ構成を有する。ただし、昇圧部3の各キャパシタに印
加される多相クロック信号は、昇圧部2に印加されるク
ロック信号と位相が異なる。このため、昇圧部2と昇圧
部3の動作タイミングがクロック信号の半周期分ずれて
いる。これによって、出力端子Tout には、昇圧部2と
昇圧部3は交互に電流を供給するので、高い電流供給能
力が得られるほか、昇圧電圧の安定性を改善できる。
【0064】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、整流素子とキャパシタによって構成されたいわゆる
チャージポンプ型の昇圧回路において、本発明のクロッ
ク生成回路によって生成された多相クロック信号をキャ
パシタに印加することによって、昇圧回路の昇圧能力の
向上を実現でき、昇圧回路の電流供給能力を大きくでき
るほか、昇圧電圧の安定性を改善できる。
【0065】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のクロック
生成回路によれば、分圧抵抗素子から構成された基準電
圧発生回路によって生成された基準電圧のレベルの差に
基づいて、生成するクロック信号の位相差を高精度に制
御できるので、電源電圧の変動に依存せず、かつ製造工
程のバラツキによらず、所望の位相差を持つ多相のクロ
ック信号を生成することが可能である。また、本発明の
クロック生成回路を用いて構成された昇圧回路によれ
ば、位相差が高精度に制御された多相のクロック信号を
キャパシタに印加することによって、昇圧回路の昇圧能
力を向上させることができるほか、昇圧回路の昇圧効率
及び昇圧電圧の安定性の改善を実現できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るクロック生成回路の一実施形態を
示す回路図である。
【図2】クロック生成回路の動作を示す波形図である。
【図3】本発明のクロック生成回路を用いて構成された
昇圧回路の一実施形態を示す回路図である。
【図4】昇圧回路の動作を示す波形図である。
【図5】従来のクロック生成回路の一構成例を示す回路
図である。
【図6】従来のクロック生成回路の動作を示す波形図で
ある。
【図7】従来の多相クロック信号生成回路の一例を示す
回路図である。
【図8】多相クロック信号生成回路の動作を示す波形図
である。
【符号の説明】
1…クロック生成回路、2,3…昇圧部、10,10a
…基準電圧発生回路、20,30,80,90…コンパ
レータ、40,100…RSフリップフロップ、50,
60…チャージポンプ回路、70,110…出力バッフ
ァ,IS1,IS2…定電流源、R1,R2,R3…分
圧抵抗素子、VCC…電源電圧、GND…接地電位。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5B079 BA20 BB04 BC03 CC02 CC13 DD20 5H730 AA00 AS04 BB02 BB57 BB86 BB89 EE59 FD01 FG01 5J039 EE12 KK05 KK16 KK20 MM01 NN06

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】異なるレベルの第1の基準電圧と第2の基
    準電圧を発生する基準電圧発生手段と、 第1のクロック信号に応じてキャパシタをチャージまた
    はディスチャージするチャージ手段と、 上記キャパシタの端子電圧と上記第1の基準電圧のレベ
    ルとを比較し、当該比較結果に応じて、第1の位相を持
    つ上記第1のクロック信号を発生する第1のクロック信
    号生成手段と、 上記キャパシタの端子電圧と上記第2の基準電圧のレベ
    ルとを比較し、当該比較結果に応じて、第2の位相を持
    つ第2のクロック信号を発生する第2のクロック信号生
    成手段とを有するクロック生成回路。
  2. 【請求項2】上記チャージ手段は、所定の電流値を持つ
    定電流で上記キャパシタをディスチャージする請求項1
    記載のクロック生成回路。
  3. 【請求項3】異なるレベルの第1の基準電圧と第2の基
    準電圧を発生する基準電圧発生手段と、 第1のクロック信号に応じて第1のキャパシタをチャー
    ジまたはディスチャージする第1のチャージ手段と、 上記第1のクロック信号に応じて第2のキャパシタをチ
    ャージまたはディスチャージする第2のチャージ手段
    と、 上記第1及び第2のキャパシタの端子電圧と上記第1の
    基準電圧のレベルとを比較し、当該比較結果に応じて、
    第1の位相を持つ上記第1のクロック信号を発生する第
    1のクロック信号生成手段と、 上記第1及び第2のキャパシタの端子電圧と上記第2の
    基準電圧のレベルとを比較し、当該比較結果に応じて、
    第2の位相を持つ第2のクロック信号を発生する第2の
    クロック信号生成手段とを有するクロック生成回路。
  4. 【請求項4】上記第1のクロック信号生成手段は、上記
    第1のキャパシタの端子電圧と上記第1の基準電圧とを
    比較し、上記第1のキャパシタの端子電圧が上記第1の
    基準電圧と一致したとき、第1の一致信号を出力する第
    1比較手段と、 上記第2のキャパシタの端子電圧と上記第1の基準電圧
    とを比較し、上記第2のキャパシタの端子電圧が上記第
    1の基準電圧と一致したとき、第2の一致信号を出力す
    る第2比較手段と、 上記第1と第2の一致信号に応じて上記第1のクロック
    信号のレベルを切り替えるフリップフロップ回路とを有
    する請求項3記載のクロック生成回路。
  5. 【請求項5】上記第2のクロック信号生成手段は、上記
    第1のキャパシタの端子電圧と上記第2の基準電圧とを
    比較し、上記第1のキャパシタの端子電圧が上記第2の
    基準電圧と一致したとき、第3の一致信号を出力する第
    3比較手段と、 上記第2のキャパシタの端子電圧と上記第2の基準電圧
    とを比較し、上記第2のキャパシタの端子電圧が上記第
    2の基準電圧と一致したとき、第4の一致信号を出力す
    る第4比較手段と、 上記第3と第4の一致信号に応じて上記第2のクロック
    信号のレベルを切り替えるフリップフロップ回路とを有
    する請求項3記載のクロック生成回路。
  6. 【請求項6】上記第1のチャージ手段は、上記第1のク
    ロック信号が第1のレベルのとき上記第1のキャパシタ
    を所定の電圧レベルにチャージし、上記第1のクロック
    信号が第2のレベルのとき、上記第1のキャパシタを所
    定の定電流でディスチャージする請求項3記載のクロッ
    ク生成回路。
  7. 【請求項7】上記第2のチャージ手段は、上記第1のク
    ロック信号が第1のレベルのとき上記第2のキャパシタ
    を所定の定電流でディスチャージし、上記第1のクロッ
    ク信号が第2のレベルのとき、上記第2のキャパシタを
    所定の電圧レベルにチャージする請求項3記載のクロッ
    ク生成回路。
  8. 【請求項8】所定の電圧を供給する電圧端子と昇圧電圧
    の出力端子との間に縦続接続されている複数の整流素子
    と、 上記各整流素子の間の接続点に一方の端子が接続されて
    いる複数のキャパシタと、 上記複数のキャパシタの他方の端子に位相の異なる多相
    のクロック信号を順次印加する多相クロック生成回路と
    を有し、上記多相クロック生成回路は、 少なくとも異なるレベルの第1の基準電圧と第2の基準
    電圧を発生する基準電圧発生手段と、 第1のクロック信号に応じてキャパシタをチャージまた
    はディスチャージするチャージ手段と、 上記キャパシタの端子電圧と上記第1の基準電圧のレベ
    ルとを比較し、当該比較結果に応じて、第1の位相を持
    つ上記第1のクロック信号を発生する第1のクロック信
    号生成手段と、 上記キャパシタの端子電圧と上記第2の基準電圧のレベ
    ルとを比較し、当該比較結果に応じて、第2の位相を持
    つ第2のクロック信号を発生する第2のクロック信号生
    成手段とを有する昇圧回路。
  9. 【請求項9】上記チャージ手段は、所定の電流値を持つ
    定電流で上記キャパシタをディスチャージする請求項8
    記載の昇圧回路。
  10. 【請求項10】所定の電圧を供給する電圧端子と昇圧電
    圧の出力端子との間に縦続接続されている複数の整流素
    子と、 上記各整流素子の間の接続点に一方の端子が接続されて
    いる複数のキャパシタと、 上記複数のキャパシタの他方の端子に位相の異なる多相
    のクロック信号を順次印加する多相クロック生成回路と
    を有し、上記多相クロック生成回路は、 少なくとも異なるレベルの第1の基準電圧と第2の基準
    電圧を発生する基準電圧発生手段と、 第1のクロック信号に応じて第1のキャパシタをチャー
    ジまたはディスチャージする第1のチャージ手段と、 上記第1のクロック信号に応じて第2のキャパシタをチ
    ャージまたはディスチャージする第2のチャージ手段
    と、 上記第1及び第2のキャパシタの端子電圧と上記第1の
    基準電圧のレベルとを比較し、当該比較結果に応じて、
    第1の位相を持つ上記第1のクロック信号を発生する第
    1のクロック信号生成手段と、 上記第1及び第2のキャパシタの端子電圧と上記第2の
    基準電圧のレベルとを比較し、当該比較結果に応じて、
    第2の位相を持つ第2のクロック信号を発生する第2の
    クロック信号生成手段とを有する昇圧回路。
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