以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。用いる図面は説明の便宜上のものである。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
1.駆動回路及び集積回路装置
1−1.第1実施形態
図1は、第1実施形態に係る集積回路装置100の回路図である。
本実施形態に係る集積回路装置100は、駆動回路1と、チャージポンプ回路30と、を含んで構成されている。
本実施形態に係る駆動回路1は、クロック信号生成回路20と、出力回路10と、を含んで構成されている。
図2は、クロック信号生成回路20の構成例を示す回路図である。
クロック信号生成回路20は、基本クロック信号OSCを分周して、第1クロック信号CK1と、第1クロック信号CK1よりも周波数が高く、第1クロック信号CK1の電圧レベルが変化する期間では電圧レベルが変化しない信号である第2クロック信号CK2と、を生成する。
クロック信号生成回路20は、フリップフロップ回路DF21、フリップフロップ回路DF22、インバーターIN21、インバーターIN22、インバーターIN23、インバーターIN24及びNORゲート回路NOR21を含んで構成されている。フリップフロップ回路DF21及びフリップフロップ回路DF22は、D型のフリップフロップ回路である。フリップフロップ回路は、クロック入力端子のC端子、データ入力端子のD端子、リセット端子のR端子、及び、出力端子のQ端子を有する。フリップフロップ回路DF21及びフリップフロップ回路DF22のR端子には、イネーブル信号ENが入力される。
フリップフロップ回路DF21のC端子には、基本クロック信号OSCが入力される。フリップフロップ回路DF21のQ端子からの出力信号は、インバーターIN21及びNORゲート回路NOR21の一方の入力端子に入力される。インバーターIN21の出力信号は、インバーターIN22及びフリップフロップ回路DF21のD端子に入力される。インバーターIN22は、第2クロック信号CK2を出力する。
NORゲート回路NOR21の他方の入力端子には、基本クロック信号OSCが入力される。NORゲート回路NOR21の出力信号は、フリップフロップ回路DF22のC端子に入力される。フリップフロップ回路DF22のQ端子からの出力信号は、インバーターIN23に入力される。インバーターIN23の出力信号は、インバーターIN24及びフリップフロップ回路DF22のD端子に入力される。インバーターIN24は、第1クロック信号CK1を出力する。
図3は、出力回路10の構成例を示す回路図である。
出力回路10は、チャージポンプ回路30を駆動する駆動クロック信号(駆動クロック信号CP1及び駆動クロック信号CP2)をチャージポンプ回路30に出力する出力ノード(出力ノードA及び出力ノードB)を有する。また、出力回路10は、チャージポンプ回路30を駆動する駆動クロック信号(駆動クロック信号CP3及び駆動クロック信号CP4)をチャージポンプ回路30に出力する出力ノード(出力ノードC及び出力ノードD)を有してもよい。
出力回路10は、第1伝導型の第1トランジスターP11及び第1トランジスターP21と、第2伝導型の第2トランジスターN12及び第2トランジスターN22と、を含んで構成されている。本実施形態においては、第1伝導型の第1トランジスターP11及び第1トランジスターP21は、Pチャネル型のMOSFETである。また、第2伝導型の第2トランジスターN12及び第2トランジスターN22は、Nチャネル型のMOSFETである。
第1トランジスターP11は、第1電位VDDと出力ノードAとの間に接続され、第2トランジスターN12は、第2電位VSSと出力ノードAとの間に接続されている。
第1トランジスターP21は、第1電位VDDと出力ノードBとの間に接続され、第2トランジスターN22は、第2電位VSSと出力ノードBとの間に接続されている。
第1トランジスターP11及び第1トランジスターP21は、第1クロック信号CK1に基づいて駆動され、第2トランジスターN12及び第2トランジスターN22は、第1クロック信号CK1及び第2クロック信号CK2に基づいて駆動される。
出力回路10は、第1伝導型の第3トランジスターP13及び第3トランジスターP323と、第2伝導型の第4トランジスターN14及び第4トランジスターN24と、を含んで構成されている。本実施形態においては、第1伝導型の第3トランジスターP13及び第3トランジスターP23は、Pチャネル型のMOSFETである。また、第4伝導型の第4トランジスターN14及び第4トランジスターN24は、Nチャネル型のMOSFETである。
第3トランジスターP13は、第1電位VDDと出力ノードCとの間に接続され、第4トランジスターN14は、第2電位VSSと出力ノードCとの間に接続されている。
第3トランジスターP23は、第1電位VDDと出力ノードDとの間に接続され、第4トランジスターN24は、第2電位VSSと出力ノードDとの間に接続されている。
本実施形態においては、出力回路10は、インバーターIN11、インバーターIN12、NANDゲート回路NAND11及びNANDゲート回路NAND12を含んで構成されている。インバーターIN11は、第1クロック信号CK1を反転して、第1トランジスターP11のゲート、インバーターIN12及びNANDゲート回路NAND11の一方の入力端子に出力する。インバーターIN12は、インバーターIN11の出力信号を反転して、第1トランジスターP21及びNANDゲート回路NAND12に出力する。
NANDゲート回路NAND11の他方の入力端子には、第2クロック信号CK2が入力される。NANDゲート回路NAND11の出力信号は、第3トランジスターP13のゲート及び第4トランジスターN14のゲートに入力される。出力ノードCからの出力信号は、第2トランジスターN12のゲートに入力される。
NANDゲート回路NAND12の他方の入力端子には、第2クロック信号CK2が入力される。NANDゲート回路NAND12の出力信号は、第3トランジスターP23のゲート及び第4トランジスターN24のゲートに入力される。出力ノードDからの出力信号は、第2トランジスターN22のゲートに入力される。
図1に示される例では、チャージポンプ回路30は、MOSトランジスターを含む整流回路(整流回路31〜35)と、容量素子(容量素子C11〜C52)と、を含んで構成されている。より具体的には、チャージポンプ回路30は、Nチャネル型MOSFETで構成されたトランジスターN311、トランジスターN312、トランジスターN321、トランジスターN322、トランジスターN331、トランジスターN332、トランジスターN341、トランジスターN342、トランジスターN351及びトランジスターN352を含んで構成されている。また、チャージポンプ回路30は、容量素子C11、容量素子C12、容量素子C21、容量素子C22、容量素子C31、容量素子C32、容量素子C41、容量素子C42及び容量素子C52を含んで構成されている。本実施形態においては、チャージポンプ回路30は、入力端子Vinに入力される第1電位VDDを昇圧して出力電圧VPPを得る構成である。なお、チャージポンプ回路30は、出力電圧VPPとして負電圧を出力するように構成されていてもよい。
トランジスターN311、トランジスターN321、トランジスターN331、トランジスターN341及びトランジスターN351は、入力端子Vinから出力端子Voutに向かって順に直列接続されている。
トランジスターN312は、トランジスターN311のソースとゲートとの間に接続されている。トランジスターN311及びトランジスターN312は、整流回路31を構成している。
トランジスターN322は、トランジスターN321のソースとゲートとの間に接続されている。トランジスターN321及びトランジスターN322は、整流回路32を構成している。
トランジスターN332は、トランジスターN331のソースとゲートとの間に接続されている。トランジスターN331及びトランジスターN332は、整流回路33を構成している。
トランジスターN342は、トランジスターN341のソースとゲートとの間に接続されている。トランジスターN341及びトランジスターN342は、整流回路34を構成している。
トランジスターN352は、トランジスターN351のソースとゲートとの間に接続されている。トランジスターN352のゲートは、トランジスターN351のドレインと接続されている。トランジスターN351及びトランジスターN352は、整流回路35を構成している。
容量素子C11の一端は、トランジスターN311のドレイン、トランジスターN312のゲート及びトランジスターN321のソースと接続され、容量素子C11の他端は、出力回路10の出力ノードAと接続されている。容量素子C21の一端は、トランジスターN321のドレイン、トランジスターN322のゲート及びトランジスターN331のソースと接続され、容量素子C21の他端は、出力回路10の出力ノードBと接続されている。容量素子C31の一端は、トランジスターN331のドレイン、トランジスターN332のゲート及びトランジスターN341のソースと接続され、容量素子C31の他端は、出力回路10の出力ノードAと接続されている。容量素子C41の一端は、トランジスターN341のドレイン、トランジスターN342のゲート及びトランジスターN351のソースと接続され、容量素子C41の他端は、出力回路10の出力ノードBと接続されている。
容量素子C12の一端は、トランジスターN311のゲート及びトランジスターN312のドレインに接続され、容量素子C12の他端は、出力回路10の出力ノードCと接続されている。容量素子C22の一端は、トランジスターN321のゲート及びトランジスターN322のドレインに接続され、容量素子C22の他端は、出力回路10の出力ノードDと接続されている。容量素子C32の一端は、トランジスターN331のゲート及びトランジスターN332のドレインに接続され、容量素子C32の他端は、出力回路10の出力ノードCと接続されている。容量素子C42の一端は、トランジスターN341のゲート及びトランジスターN342のドレインに接続され、容量素子C42の他端は、出力回路10の出力ノードDと接続されている。容量素子C52の一端は、トランジスターN351のゲート及びトランジスターN352のドレインに接続され、容量素子C52の他端は、出力回路10の出力ノードCと接続されている。
図4は、駆動回路1の動作例を示すタイミングチャートである。図4には、上から順に、基本クロック信号OSC、第1クロック信号CK1、第2クロック信号CK2、駆動クロック信号CP1、駆動クロック信号CP2、駆動クロック信号CP3及び駆動クロック信号CP4が示されている。
クロック信号生成回路20は、基本クロック信号OSCを1/2分周して、第2クロック信号CK2を生成する。また、クロック信号生成回路20は、第2クロック信号CK2を基本クロック信号OSCの半クロック分遅らせて反転し、さらに1/2分周した信号に相当する第1クロック信号CK1を生成する。クロック信号生成回路20は、NORゲート回路NOR21の出力信号をフリップフロップ回路DF22のC端子に入力することで第1クロック信号CK1を生成する。このようにしてクロック信号生成回路20で生成される第2クロック信号CK2は、第1クロック信号CK1の電圧レベルが変化する期間では電圧レベルが変化しない信号である。第2クロック信号CK2は、第1クロック信号CK1よりも周波数が高いクロック信号である。
出力回路10は、第1クロック信号CK1と第2クロック信号CK2とに基づいて、駆動クロック信号(駆動クロック信号CP1及び駆動クロック信号CP2)を生成する。より具体的には、出力回路10は、第1クロック信号CK1と第2クロック信号CK2とに基づいて所定の論理演算を行うことによって、駆動クロック信号(駆動クロック信号CP1及び駆動クロック信号CP2)を生成する。
出力回路10は、第1クロック信号CK1と第2クロック信号CK2とに基づいて、駆動クロック信号(駆動クロック信号CP3及び駆動クロック信号CP4)を生成する。より具体的には、出力回路10は、第1クロック信号CK1と第2クロック信号CK2とに基づいて所定の論理演算を行うことによって、駆動クロック信号(駆動クロック信号CP3及び駆動クロック信号CP4)を生成する。
出力回路10は、第2クロック信号CK2に基づいて、駆動クロック信号(駆動クロック信号CP1及び駆動クロック信号CP2)の電圧レベルが変化する前の期間において、駆動クロック信号(駆動クロック信号CP1及び駆動クロック信号CP2)の出力ノード(出力ノードA及び出力ノードB)を高インピーダンス状態に制御する。出力回路10は、第2クロック信号CK2がローレベルの期間であって、駆動クロック信号の電圧レベルが変化する前の期間において、駆動クロック信号の出力ノードを高インピーダンス状態に制御する。
例えば、図4における時刻t3から時刻t5までの期間では、第1クロック信号CK1及び第2クロック信号CK2は、共にハイレベルである。この場合には、駆動クロック信号CP3はローレベル、駆動クロック信号CP4はハイレベルになる。また、この場合には、第1トランジスターP11はON状態、第2トランジスターN12はOFF状態となり、出力ノードAは駆動クロック信号CP1としてハイレベルを出力する。また、第1トランジスターP21はOFF状態、第2トランジスターN22はON状態となり、出力ノードBは駆動クロック信号CP2としてローレベルを出力する。
図4における時刻t5から時刻t6までの期間では、第1クロック信号CK1がハイレベル、第2クロック信号CK2がローレベルである。この場合には、駆動クロック信号CP3はローレベル、駆動クロック信号CP4はローレベルになる。また、この場合には、第1トランジスターP11はON状態、第2トランジスターN12はOFF状態となり、出力ノードAは駆動クロック信号CP1としてハイレベルを出力する。また、第1トランジスターP21はOFF状態、第2トランジスターN22はOFF状態となり、出力ノードBは高インピーダンス状態に制御される。
図4における時刻t6から時刻t7までの期間では、第1クロック信号CK1及び第2クロック信号CK2は、共にローレベルである。この場合には、駆動クロック信号CP3はローレベル、駆動クロック信号CP4はローレベルになる。また、この場合には、第1トランジスターP11はOFF状態、第2トランジスターN12はOFF状態となり、出力ノードAは高インピーダンス状態に制御される。また、第1トランジスターP21はON状態、第2トランジスターN22はOFF状態となり、出力ノードBは駆動クロック信号CP2としてハイレベルを出力する。
図4における時刻t7から時刻t9までの期間では、第1クロック信号CK1がローレベル、第2クロック信号CK2がハイレベルである。この場合には、駆動クロック信号CP3はハイレベル、駆動クロック信号CP4はローレベルになる。また、この場合には、第1トランジスターP11はOFF状態、第2トランジスターN12はON状態となり、出力ノードAは駆動クロック信号CP1としてローレベルを出力する。また、第1トランジスターP21はON状態、第2トランジスターN22はOFF状態となり、出力ノードBは駆動クロック信号CP2としてハイレベルを出力する。
図4における時刻t9から時刻t10までの期間では、第1クロック信号CK1及び第2クロック信号CK2は、共にローレベルである。この場合には、駆動クロック信号CP3はローレベル、駆動クロック信号CP4はローレベルになる。また、この場合には、第1トランジスターP11はOFF状態、第2トランジスターN12はOFF状態となり、出力ノードAは高インピーダンス状態に制御される。また、第1トランジスターP21はON状態、第2トランジスターN22はOFF状態となり、出力ノードBは駆動クロック信号CP2としてハイレベルを出力する。
図4における時刻t10から時刻t11までの期間では、第1クロック信号CK1がハイレベル、第2クロック信号CK2がローレベルである。この場合には、駆動クロック信号CP3はローレベル、駆動クロック信号CP4はローレベルになる。また、この場合には、第1トランジスターP11はON状態、第2トランジスターN12はOFF状態となり、出力ノードAは駆動クロック信号CP1としてハイレベルを出力する。また、第1トランジスターP21はOFF状態、第2トランジスターN22はOFF状態となり、出力ノードBは高インピーダンス状態に制御される。図4における時刻t11以降は、時刻t3から時刻t11までの動作を繰り返す。
以上の動作では、第1トランジスターP11及び第2トランジスターN12が共にON状態に制御される期間は存在していない。したがって、第1トランジスターP11及び第2トランジスターN12が理想的なスイッチ素子として機能する場合には、第1トランジスターP11及び第2トランジスターN12を貫通して流れる電流(貫通電流)がない。
また、以上の動作では、第1トランジスターP21及び第2トランジスターN22が共にON状態に制御される期間は存在していない。したがって、第1トランジスターP21及び第2トランジスターN22が理想的なスイッチ素子として機能する場合には、第1トランジスターP21及び第2トランジスターN22を貫通して流れる電流(貫通電流)がない。
このように、本実施形態に係る駆動回路1によれば、駆動クロック信号(駆動クロック信号CP1及び駆動クロック信号CP2)の電圧レベルが変化する前の期間において、駆動クロック信号(駆動クロック信号CP1及び駆動クロック信号CP2)を出力する出力ノード(出力ノードA及び出力ノードB)を高インピーダンス状態に制御するので、出力回路10に流れる貫通電流を低減できる。したがって、消費電流を低減できる駆動回路1を実現できる。また、貫通電流に起因するノイズを低減できる。
また、第1クロック信号CK1及び第2クロック信号CK2がハイレベルとなる期間の長さによらず貫通電流を低減できるので、第1クロック信号CK1及び第2クロック信号CK2がハイレベルとなる期間を長く設定してチャージポンプ回路30における電荷の転送時間を長くすることができる。これによって、チャージポンプ回路30を構成する容量素子C11〜C41の容量値が大きい場合でも駆動できる駆動回路1を実現できる。
また、クロック信号生成回路20は、基本クロック信号OSCを分周して、第1クロック信号CK1と第2クロック信号CK2とを生成するので、第1クロック信号CK1と第2クロック信号CK2とに対して所定の論理演算を行うことによって生成される駆動クロック信号CP1及び駆動クロック信号CP2の電圧レベルが変化するタイミングの前後関係が保たれる。基本クロック信号OSCの周波数を変更しても貫通電流を低減する効果は同様に得られる。したがって、基本クロック信号OSCの周波数を変更することでチャージポンプ回路30の動作を柔軟に変更することができる。
本実施形態に係る駆動回路1において、出力回路10は、第1クロック信号CK1の電圧レベルが変化する期間の前の期間又は後の期間において、駆動クロック信号(駆動クロック信号CP1及び駆動クロック信号CP2)を出力する出力ノード(出力ノードA及び出力ノードB)を高インピーダンス状態に制御している。
本実施形態に係る駆動回路1によれば、第1クロック信号CK1の電圧レベルが変化する期間の前の期間又は後の期間において、駆動クロック信号(駆動クロック信号CP1及び駆動クロック信号CP2)を出力する出力ノード(出力ノードA及び出力ノードB)を高インピーダンス状態に制御するので、簡易な回路構成で、出力回路10に流れる貫通電流を低減できる。
本実施形態に係る駆動回路1において、第2クロック信号CK2の周波数は、第1クロック信号CK1の周波数の2倍であってもよい。
これによって、簡易な回路構成で消費電流を低減できる駆動回路1を実現できる。また、図2に示されるような簡易な回路構成でクロック信号生成回路20を構成できる。
また、図2に示される出力回路10によれば、相補型インバーターを用いて出力回路10を構成できるので、簡易な回路構成で消費電流を低減できる駆動回路1を実現できる。
また、本実施形態によれば、チャージポンプ回路30は、MOSトランジスターを含む整流回路(整流回路31〜35)と、容量素子(容量素子C11〜C52)と、を含んで構成されているので、効率の高いチャージポンプ回路30を駆動できる駆動回路1を実現できる。
また、本実施形態に係る集積回路装置100によれば、消費電流を低減できる駆動回路1を含んでいるので、消費電流を低減できる集積回路装置100を実現できる。
なお、図4を用いて説明した動作例においては、第1クロック信号CK1及び第2クロック信号CK2は、いずれもデューティー比が50%である場合の例で説明したが、必要に応じて、第1クロック信号CK1及び第2クロック信号CK2のデューティー比は適宜設定されてもよい。この場合においても上述の動作と同様の理由により同様の効果を奏する。
1−2.第2実施形態
図5は、第2実施形態に係る集積回路装置100aを示す回路図である。第1実施形態に係る集積回路装置100の構成と同様の構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
本実施形態に係る集積回路装置100aは、駆動回路1aと、チャージポンプ回路30aと、を含んで構成されている。
本実施形態に係る駆動回路1aは、クロック信号生成回路20と、出力回路10aと、を含んで構成されている。
出力回路10aの構成は、出力回路10の出力ノードC及び出力ノードDから駆動クロック信号CP3及び駆動クロック信号CP4を出力しない点を除き、出力回路10と同一である。
チャージポンプ回路30aは、ダイオードD1、ダイオードD2、ダイオードD3、ダイオードD4、ダイオードD5、容量素子C11、容量素子C12、容量素子C13、容量素子C14及び容量素子CLを含んで構成されている。本実施形態においては、チャージポンプ回路30aは、入力端子Vinに入力される第1電位VDDを昇圧して出力電圧VPPを得る構成である。なお、チャージポンプ回路30aは、出力電圧VPPとして負電圧を出力するように構成されていてもよい。
ダイオードD1、ダイオードD2、ダイオードD3、ダイオードD4及びダイオードD5は、入力端子Vinから出力端子Voutに向かって順に直列接続されている。
容量素子C11の一端は、ダイオードD1のカソード及びダイオードD2のアノードと接続され、容量素子C11の他端は、出力回路10aの出力ノードAと接続されている。容量素子C21の一端は、ダイオードD2のカソード及びダイオードD3のアノードと接続され、容量素子C21の他端は、出力回路10aの出力ノードBと接続されている。容量素子C31の一端は、ダイオードD3のカソード及びダイオードD4のアノードと接続され、容量素子C31の他端は、出力回路10aの出力ノードAと接続されている。容量素子C41の一端は、ダイオードD4のカソード及びダイオードD5のアノードと接続され、容量素子C41の他端は、出力回路10aの出力ノードBと接続されている。容量素子CLの一端は、ダイオードD5のカソード及び出力端子Voutと接続され、容量素子CLの他端は、第2電位VSSと接続されている。
本実施形態に係る駆動回路1a及び集積回路装置100aにおいても、第1実施形態に係る駆動回路1及び集積回路装置100と同様の理由により同様の効果を奏する。
1−3.第3実施形態
図6は、第3実施形態に係る集積回路装置100bの回路図である。第1実施形態に係る集積回路装置100の構成と同様の構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
本実施形態に係る集積回路装置100bは、駆動回路1bと、チャージポンプ回路30−1、チャージポンプ回路30−2、チャージポンプ回路30−3及びチャージポンプ回路30−4と、を含んで構成されている。
チャージポンプ回路30−1、チャージポンプ回路30−2、チャージポンプ回路30−3及びチャージポンプ回路30−4の構成は、それぞれ、図1に示されるチャージポンプ回路30と同一である。
本実施形態に係る駆動回路1bは、クロック信号生成回路20bと、複数のチャージポンプ回路(チャージポンプ回路30−1、チャージポンプ回路30−2、チャージポンプ回路30−3及びチャージポンプ回路30−4)に対応付けられた複数の出力回路(出力回路10−1、出力回路10−2、出力回路10−3及び出力回路10−4)を含んで構成されている。
出力回路10−1、出力回路10−2、出力回路10−3及び出力回路10−4の構成は、図3に示される出力回路10と同一である。出力回路10−1、出力回路10−2、出力回路10−3及び出力回路10−4は、それぞれ順に、チャージポンプ回路30−1、チャージポンプ回路30−2、チャージポンプ回路30−3及びチャージポンプ回路30−4に対応付けられている。
図7は、クロック信号生成回路20bの構成例を示す回路図である。
クロック信号生成回路20bは、基本クロック信号OSCを分周して、第1クロック信号CK1−1と、第1クロック信号CK1−1よりも周波数が高く、第1クロック信号CK1−1の電圧レベルが変化する期間では電圧レベルが変化しない信号である第2クロック信号CK2−1と、を生成する。同様に、クロック信号生成回路20bは、基本クロック信号OSCを分周して、第1クロック信号CK1−2と、第1クロック信号CK1−2よりも周波数が高く、第1クロック信号CK1−2の電圧レベルが変化する期間では電圧レベルが変化しない信号である第2クロック信号CK2−2と、を生成する。また、クロック信号生成回路20bは、基本クロック信号OSCを分周して、第1クロック信号CK1−3と、第1クロック信号CK1−3よりも周波数が高く、第1クロック信号CK1−3の電圧レベルが変化する期間では電圧レベルが変化しない信号である第2クロック信号CK2−3と、を生成する。また、クロック信号生成回路20bは、基本クロック信号OSCを分周して、第1クロック信号CK1−4と、第1クロック信号CK1−4よりも周波数が高く、第1クロック信号CK1−4の電圧レベルが変化する期間では電圧レベルが変化しない信号である第2クロック信号CK2−4と、を生成する。
クロック信号生成回路20bは、フリップフロップ回路DF201〜DF207、インバーターIN201〜IN212及びNORゲート回路NOR201を含んで構成されている。フリップフロップ回路DF201〜DF207は、D型のフリップフロップ回路である。フリップフロップ回路は、クロック入力端子のC端子、データ入力端子のD端子、リセット端子のR端子、及び、出力端子のQ端子を有する。フリップフロップ回路DF201〜DF207のR端子には、イネーブル信号ENが入力される。
フリップフロップ回路DF201のC端子には、基本クロック信号OSCが入力される。フリップフロップ回路DF201のQ端子からの出力信号は、インバーターIN201、フリップフロップ回路DF202のD端子及びNORゲート回路NOR201の一方の入力端子に入力される。インバーターIN201の出力信号は、第2クロック信号CK2−3として出力されるとともに、インバーターIN202及びフリップフロップ回路DF201のD端子に入力される。インバーターIN202は、第2クロック信号CK2−1を出力する。
インバーターIN203には、基本クロック信号OSCが入力される。インバーターIN203の出力信号は、フリップフロップ回路DF202のC端子に入力される。フリップフロップ回路DF202のQ端子からの出力信号は、インバーターIN204に入力される。インバーターIN204の出力信号は、第2クロック信号CK2−4として出力されるとともに、インバーターIN205入力される。インバーターIN205は、第2クロック信号CK2−2を出力する。
NORゲート回路NOR201の他方の入力端子には、基本クロック信号OSCが入力される。NORゲート回路NOR201の出力信号は、フリップフロップ回路DF204のC端子に入力される。フリップフロップ回路DF204のQ端子からの出力信号は、インバーターIN206及びフリップフロップ回路DF205のD端子に入力される。インバーターIN206の出力信号は、インバーターIN207及びフリップフロップ回路DF204のD端子に入力される。インバーターIN207は、第1クロック信号CK1−1を出力する。
フリップフロップ回路DF205のC端子には、基本クロック信号OSCが入力される。フリップフロップ回路DF205のQ端子からの出力信号は、インバーターIN208及びフリップフロップ回路DF206のD端子に入力される。インバーターIN208は、第1クロック信号CK1−2を出力する。
インバーターIN209には、基本クロック信号OSCが入力される。インバーターIN209の出力信号は、フリップフロップ回路DF206のC端子に入力される。フリップフロップ回路DF206のQ端子からの出力信号は、インバーターIN210及びフリップフロップ回路DF207のD端子に入力される。インバーターIN210は、第1クロック信号CK1−3を出力する。
フリップフロップ回路DF207のC端子には、基本クロック信号OSCが入力される。フリップフロップ回路DF207のQ端子からの出力信号は、インバーターIN211入力される。インバーターIN211の出力信号は、インバーターIN212入力される。インバーターIN212は、第1クロック信号CK1−4を出力する。
図8は、駆動回路1bの動作例を示すタイミングチャートである。図8には、上から順に、基本クロック信号OSC、第1クロック信号CK1−1、第2クロック信号CK2−1、駆動クロック信号CP1−1、駆動クロック信号CP2−1、駆動クロック信号CP3−1、駆動クロック信号CP4−1、第1クロック信号CK1−2、第2クロック信号CK2−2、駆動クロック信号CP1−2、駆動クロック信号CP2−2、駆動クロック信号CP3−2、駆動クロック信号CP4−2、第1クロック信号CK1−3、第2クロック信号CK2−3、駆動クロック信号CP1−3、駆動クロック信号CP2−3、駆動クロック信号CP3−3、駆動クロック信号CP4−3、第1クロック信号CK1−4、第2クロック信号CK2−4、駆動クロック信号CP1−4、駆動クロック信号CP2−4、駆動クロック信号CP3−4及び駆動クロック信号CP4−4が示されている。
クロック信号生成回路20bは、基本クロック信号OSCを1/2分周して、第2クロック信号CK2−1を生成する。また、クロック信号生成回路20bは、第2クロック信号CK2−1を基本クロック信号OSCの半クロック分遅らせて反転し、さらに1/2分周した信号に相当する第1クロック信号CK1−1を生成する。クロック信号生成回路20bは、NORゲート回路NOR201の出力信号をフリップフロップ回路DF204のC端子に入力することで第1クロック信号CK1−1を生成する。このようにしてクロック信号生成回路20bで生成される第2クロック信号CK2−1は、第1クロック信号CK1−1の電圧レベルが変化する期間では電圧レベルが変化しない信号である。同様に、第2クロック信号CK2−2は、第1クロック信号CK1−2の電圧レベルが変化する期間では電圧レベルが変化しない信号である。また、第2クロック信号CK2−3は、第1クロック信号CK1−3の電圧レベルが変化する期間では電圧レベルが変化しない信号である。また、第2クロック信号CK2−4は、第1クロック信号CK1−4の電圧レベルが変化する期間では電圧レベルが変化しない信号である。
図6に示される出力回路10−1は、第1クロック信号CK1−1と第2クロック信号CK2−1とに基づいて、駆動クロック信号(駆動クロック信号CP1−1及び駆動クロック信号CP2−1)を生成する。より具体的には、出力回路10−1は、第1クロック信号CK1−1と第2クロック信号CK2−1とに基づいて所定の論理演算を行うことによって、駆動クロック信号(駆動クロック信号CP1−1及び駆動クロック信号CP2−1)を生成する。
出力回路10−1は、第1クロック信号CK1−1と第2クロック信号CK2−1とに基づいて、駆動クロック信号(駆動クロック信号CP3−1及び駆動クロック信号CP4−1)を生成する。より具体的には、出力回路10bは、第1クロック信号CK1−1と第2クロック信号CK2−1とに基づいて所定の論理演算を行うことによって、駆動クロック信号(駆動クロック信号CP3−1及び駆動クロック信号CP4−1)を生成する。
出力回路10bは、第2クロック信号CK2−1に基づいて、駆動クロック信号(駆動クロック信号CP1−1及び駆動クロック信号CP2−1)の電圧レベルが変化する前の期間において、駆動クロック信号(駆動クロック信号CP1−1及び駆動クロック信号CP2−1)の出力ノード(出力ノードA及び出力ノードB)を高インピーダンス状態に制御する。
出力回路10−2、出力回路10−3及び出力回路10−4の動作は、上述の出力回路10−1の説明の付番「−1」をそれぞれ「−2」、「−3」及び「−4」と読み替えることによって詳細な説明を省略する。
複数の出力回路(出力回路10−1、出力回路10−2、出力回路10−3及び出力回路10−4)は、互いに位相が異なる駆動クロック信号を出力する。より具体的には、チャージポンプ回路30−1、チャージポンプ回路30−2、チャージポンプ回路30−3及びチャージポンプ回路30−4(図1に示されるチャージポンプ回路30の構成を参照)におけるトランジスターN311、トランジスターN331及びトランジスターN351がON状態となるタイミングと、トランジスターN321及びトランジスターN341がON状態となるタイミングとの組み合わせが、各チャージポンプ回路で異なるように、出力回路(出力回路10−1、出力回路10−2、出力回路10−3及び出力回路10−4)が駆動クロック信号を出力する。
トランジスターN311、トランジスターN331及びトランジスターN351がON状態となるタイミングと、トランジスターN321及びトランジスターN341がON状態となるタイミングは、チャージポンプ回路(チャージポンプ回路30−1、チャージポンプ回路30−2、チャージポンプ回路30−3及びチャージポンプ回路30−4)に流れる電流が極大となるタイミングである。
図8において、チャージポンプ回路(チャージポンプ回路30−1、チャージポンプ回路30−2、チャージポンプ回路30−3及びチャージポンプ回路30−4)に流れる電流が極大となるタイミングに、番号(31)〜(44)を付している。図8に示されるように、チャージポンプ回路(チャージポンプ回路30−1、チャージポンプ回路30−2、チャージポンプ回路30−3及びチャージポンプ回路30−4)に流れる電流が極大となるタイミングは、いずれも異なるタイミングとなっている。
本実施形態に係る駆動回路1bによれば、チャージポンプ回路(チャージポンプ回路30−1、チャージポンプ回路30−2、チャージポンプ回路30−3及びチャージポンプ回路30−4)に流れる電流が極大となるタイミングを、それぞれずらすことができる。したがって、チャージポンプ回路(チャージポンプ回路30−1、チャージポンプ回路30−2、チャージポンプ回路30−3及びチャージポンプ回路30−4)に流れる電流に起因するノイズを低減できる。
また、本実施形態に係る駆動回路1b及び集積回路装置100bにおいても、第1実施形態に係る駆動回路1及び集積回路装置100と同様の理由により同様の効果を奏する。
2.チャージポンプ回路の制御方法
図9は、本実施形態に係るチャージポンプ回路の制御方法の概要を示すフローチャートである。以下では、第1実施形態に係る駆動回路1を用いて実現する例について説明する。
本実施形態に係るチャージポンプ回路30の制御方法は、基本クロック信号OSCを分周して、第1クロック信号CK1と、第1クロック信号CK1よりも周波数が高く、第1クロック信号CK1の電圧レベルが変化する期間では電圧レベルが変化しない信号である第2クロック信号CK2と、を生成する第1生成工程(ステップS100)と、第1クロック信号CK1と、第2クロック信号CK2とに基づいて、チャージポンプ回路30を駆動する駆動クロック信号(駆動クロック信号CP1及び駆動クロック信号CP2)を生成する第2生成工程(ステップS102)と、第2クロック信号CK2に基づいて、駆動クロック信号(駆動クロック信号CP1及び駆動クロック信号CP2)の電圧レベルが変化する前の期間において、駆動クロック信号(駆動クロック信号CP1及び駆動クロック信号CP2)の出力ノード(出力ノードA及び出力ノードB)を高インピーダンス状態に制御する制御工程(ステップS104)と、を含む。
本実施形態においては、クロック信号生成回路20が、基本クロック信号OSCを分周して、第1クロック信号CK1と第2クロック信号CK2とを生成する工程がステップS100の第1生成工程に対応する。
例えば、図4における時刻t2から時刻t6までの期間、時刻t7から時刻t9までの期間、時刻t10から時刻t14までの期間、及び、時刻t15以降の期間に、駆動回路1が、第1クロック信号CK1と第2クロック信号CK2とに基づいて、駆動クロック信号CP1を生成する工程がステップS102の第2生成工程に対応する。
また、図4における時刻t1から時刻t2までの期間、時刻t6から時刻t7までの期間、時刻t9から時刻t10までの期間、及び、時刻t14から時刻t15までの期間に、駆動回路1が、駆動クロック信号CP1を出力する出力ノードAを高インピーダンス状態に制御する工程がステップS104の制御工程に対応する。また、本実施形態においては、ステップS104の制御工程において、駆動回路1は、第1クロック信号CK1の電圧レベルが変化する期間の前の期間又は後の期間において、駆動クロック信号CP1を出力する出力ノードAを高インピーダンス状態に制御してもいる。
また、図4における時刻t1から時刻t2までの期間、時刻t3から時刻t5までの期間、時刻t6から時刻t10までの期間、時刻t11から時刻t13までの期間、及び、時刻t14以降の期間に、駆動回路1が、第1クロック信号CK1と第2クロック信号CK2とに基づいて、駆動クロック信号CP2を生成する工程がステップS102の第2生成工程に対応する。
また、図4における時刻t2から時刻t3までの期間、時刻t5から時刻t6までの期間、時刻t10から時刻t11までの期間、及び、時刻t13から時刻t14までの期間に、駆動回路1が、駆動クロック信号CP2を出力する出力ノードBを高インピーダンス状態に制御する工程がステップS104の制御工程に対応する。また、本実施形態においては、ステップS104の制御工程において、駆動回路1は、第1クロック信号CK1の電圧レベルが変化する期間の前の期間又は後の期間において、駆動クロック信号CP2を出力する出力ノードBを高インピーダンス状態に制御してもいる。
本実施形態に係るチャージポンプ回路の制御方法によれば、駆動クロック信号(駆動クロック信号CP1及び駆動クロック信号CP2)の電圧レベルが変化する前の期間において、駆動クロック信号(駆動クロック信号CP1及び駆動クロック信号CP2)を出力する出力ノード(出力ノードA及び出力ノードB)を高インピーダンス状態に制御するので、駆動クロック信号(駆動クロック信号CP1及び駆動クロック信号CP2)をするための出力回路10に流れる貫通電流を低減できる。したがって、消費電流を低減できるチャージポンプ回路の制御方法を実現できる。
また、本実施形態に係るチャージポンプ回路の制御方法によれば、第1クロック信号CK1の電圧レベルが変化する期間の前の期間又は後の期間において、駆動クロック信号(駆動クロック信号CP1及び駆動クロック信号CP2)を出力する出力ノード(出力ノードA及び出力ノードB)を高インピーダンス状態に制御するので、簡易な構成でチャージポンプ回路の制御方法を実現できる。
なお、駆動回路1に代えて、第2実施形態に係る駆動回路1aを用いても、本実施形態に係るチャージポンプ回路の制御方法は同様に実現でき、同様の効果を奏する。
また、駆動回路1に代えて、第3実施形態に係る駆動回路1bを用いる場合には、第2生成工程(ステップS104)において、複数のチャージポンプ回路(チャージポンプ回路30−1、チャージポンプ回路30−2、チャージポンプ回路30−3及びチャージポンプ回路30−4)に対応し、互いに位相が異なる複数の駆動クロック信号を生成してもよい。
これによって、チャージポンプ回路(チャージポンプ回路30−1、チャージポンプ回路30−2、チャージポンプ回路30−3及びチャージポンプ回路30−4)に流れる電流が極大となるタイミングを、それぞれずらすことができる。したがって、チャージポンプ回路(チャージポンプ回路30−1、チャージポンプ回路30−2、チャージポンプ回路30−3及びチャージポンプ回路30−4)に流れる電流に起因するノイズを低減できる。
以上、本実施形態あるいは変形例について説明したが、本発明はこれら本実施形態あるいは変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。