JP2880493B2 - Charge pump circuit and logic circuit - Google Patents

Charge pump circuit and logic circuit

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JP2880493B2
JP2880493B2 JP10021353A JP2135398A JP2880493B2 JP 2880493 B2 JP2880493 B2 JP 2880493B2 JP 10021353 A JP10021353 A JP 10021353A JP 2135398 A JP2135398 A JP 2135398A JP 2880493 B2 JP2880493 B2 JP 2880493B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、チャージポンプ回
路に関し、特に、半導体集積回路において、外部から供
給される電源電圧に対して、昇圧または降圧された電源
を発生するチャージポンプ回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charge pump circuit, and more particularly, to a charge pump circuit in a semiconductor integrated circuit for generating a power supply stepped up or down with respect to a power supply voltage supplied from the outside.

【0002】[0002]

【従来の技術】DRAMやフラッシュメモリーでは、構
造的に、あるいは高速化のために、昇圧電源や降圧電源
が必要である。昇降圧電源を効率的に内部電源回路によ
り発生させることは、チップの付加価値を高めるうえで
重要である。
2. Description of the Related Art A DRAM or a flash memory requires a step-up power supply or a step-down power supply structurally or for speeding up. It is important to efficiently generate the step-up / step-down power supply by the internal power supply circuit in order to increase the added value of the chip.

【0003】昇降圧電源をチップ上で発生させる方法と
して、一般にチャージポンプ回路が用いられる。集積回
路上のチャージポンプ回路では、通常、整流素子として
トランジスタが用いられる。
As a method of generating a step-up / step-down power supply on a chip, a charge pump circuit is generally used. In a charge pump circuit on an integrated circuit, a transistor is usually used as a rectifier.

【0004】従来、例えば特開平第6−14529号公
報に示されるようなチャージポンプ回路が開示されてい
る。以下、この従来技術について図面を参照しながら説
明する。
Conventionally, a charge pump circuit as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-14529 has been disclosed. Hereinafter, this conventional technique will be described with reference to the drawings.

【0005】図18は、上記公報に記載のチャージポン
プ回路(昇圧回路)の回路図である。図19は、図18
のチャージポンプ回路の動作波形を示す図である。チャ
ージポンプ回路は、整流トランジスタQ1およびQ2、
プリチャージトランジスタQ3およびQ4、キャパシタ
C1およびC2を含む。
FIG. 18 is a circuit diagram of a charge pump circuit (boost circuit) described in the above publication. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing operation waveforms of the charge pump circuit of FIG. The charge pump circuit includes rectifying transistors Q1 and Q2,
It includes precharge transistors Q3 and Q4 and capacitors C1 and C2.

【0006】第1駆動電圧を有する信号φ1および第2
駆動電圧を有する信号φ2に応答して、整流トランジス
タQ1、プリチャージトランジスタQ3、および整流ト
ランジスタQ2、プリチャージトランジスタQ4が相補
的に動作することにより、電源電圧Vddが出力電圧V
ppに変換される。
The signal φ1 having the first drive voltage and the second
The rectifier transistor Q1, the precharge transistor Q3, and the rectifier transistor Q2 and the precharge transistor Q4 operate in a complementary manner in response to the signal φ2 having the drive voltage, so that the power supply voltage Vdd becomes the output voltage V
pp.

【0007】信号φ1の電圧が上昇すると、キャパシタ
C1によってノードN1の電位が上昇する。ノードN1
は、トランジスタQ1のゲートに接続されている。ノー
ドN1に生じた電荷は、信号φ1がHレベル(ここでは
Vdd)である間は2Vddに保持され、トランジスタ
Q1のゲートの電位が十分に高まる。その結果、ノード
N1の電荷が出力ノードNppに転送される。
When the voltage of signal φ1 rises, the potential of node N1 rises by capacitor C1. Node N1
Is connected to the gate of the transistor Q1. The charge generated at the node N1 is kept at 2 Vdd while the signal φ1 is at the H level (Vdd in this case), and the potential of the gate of the transistor Q1 is sufficiently increased. As a result, the charge at node N1 is transferred to output node Npp.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、例えばプリチ
ャージトランジスタQ3については、ノードN2に生じ
た電荷が出力ノードNppに出力されるので、ノードN
2の電位は時間の経過とともに低下する。特に、電源電
圧Vddが低い場合にはプリチャージトランジスタQ3
のゲート電位の上昇が不十分になる。したがってプリチ
ャージトランジスタQ3は、ノードN1をVddまでプ
リチャージすることが不可能になる。このため、次にキ
ャパシタC1が駆動されてもノードN1の電位が2Vd
dまで上昇しない。この結果、チャージポンプ回路から
は理想的な状態よりも少ない電荷しか出力できず、電圧
変換における損失が大きくなるという課題が生じる。
However, for the precharge transistor Q3, for example, the charge generated at the node N2 is output to the output node Npp, so that the node N3
The potential of No. 2 decreases over time. In particular, when the power supply voltage Vdd is low, the precharge transistor Q3
Rise of the gate potential becomes insufficient. Therefore, precharge transistor Q3 cannot precharge node N1 to Vdd. Therefore, even if the capacitor C1 is driven next, the potential of the node N1 becomes 2 Vd
Does not rise to d. As a result, the charge pump circuit can output less electric charge than in an ideal state, causing a problem that the loss in voltage conversion increases.

【0009】また、チャージポンプ回路が仮に理想的に
動作したとしても、トランジスタQ1〜Q4のゲートの
電位振幅は、Vdd(ゲートの電位はVdd〜2Vdd
の範囲なので)以下にしかならない。このため、電源電
圧Vddが1Vを下回る低電圧の条件下では、トランジ
スタQ1〜Q4のオン・オフの電流差が小さくなる。こ
の結果、キャパシタC1およびC2に蓄えられた電荷を
高速に出力ノードNppに転送することができないとい
う課題が生じる。
Further, even if the charge pump circuit operates ideally, the potential amplitude of the gates of the transistors Q1 to Q4 is Vdd (the potential of the gates is Vdd to 2Vdd).
Range)). For this reason, under a low voltage condition in which the power supply voltage Vdd is lower than 1 V, the current difference between on and off of the transistors Q1 to Q4 becomes small. As a result, there arises a problem that charges stored in capacitors C1 and C2 cannot be transferred to output node Npp at high speed.

【0010】さらに、チャージポンプ回路を駆動するタ
イミング制御回路TMGおよびドライバ回路IV1およ
びIV2に関しても、電源電圧Vddが1Vを下回る低
電圧の条件下では、負荷の大きなチャージポンプ回路を
高速に駆動することができない。このため、チャージポ
ンプ回路から十分な電流が取り出せないという課題が生
じる。
Further, with respect to the timing control circuit TMG for driving the charge pump circuit and the driver circuits IV1 and IV2, the charge pump circuit having a large load can be driven at high speed under the condition that the power supply voltage Vdd is lower than 1V. Can not. Therefore, there arises a problem that a sufficient current cannot be taken out from the charge pump circuit.

【0011】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものである。
The present invention has been made to solve the above problems.

【0012】本発明の目的は、電圧変換における損失が
小さいチャージポンプ回路を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a charge pump circuit having a small loss in voltage conversion.

【0013】本発明の他の目的は、1V以下の低い電源
電圧を用いても高い効率で昇降圧された電圧を高速に供
給できるチャージポンプ回路を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a charge pump circuit which can supply a boosted / decreased voltage with high efficiency at high speed even when a low power supply voltage of 1 V or less is used.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明に係るチャージポ
ンプ回路は、第1制御端子を有する第1スイッチング素
子と、第2制御端子を有する第2スイッチング素子と、
前記第1および第2スイッチング素子に接続されたノー
ドとを含む第1ポンプを備えたチャージポンプ回路であ
って、前記チャージポンプ回路は、前記第1および第2
のスイッチング素子が第1および第2駆動電圧信号に応
答して相補的に動作することにより、入力電圧を出力電
圧に変換し、前記出力電圧を出力端子を介して出力し、
前記第1制御端子及び前記第2制御端子は、前記ノード
と前記出力端子との両方と電気的にアイソレートされて
いる。これにより本発明の目的が達成される。
According to the present invention, there is provided a charge pump circuit comprising: a first switching element having a first control terminal; a second switching element having a second control terminal;
A charge pump circuit including a first pump including a node connected to the first and second switching elements, wherein the charge pump circuit includes the first and second switching elements.
Operate in a complementary manner in response to the first and second drive voltage signals, thereby converting an input voltage to an output voltage, outputting the output voltage via an output terminal,
The first control terminal and the second control terminal are connected to the node
And the output terminal . This achieves the object of the present invention.

【0015】前記第1のスイッチング素子は、第1およ
び第2整流トランジスタを含み、前記第1制御端子は、
第1および第2整流制御端子を含み、前記第2のスイッ
チング素子は、第1および第2プリチャージトランジス
タを含み、前記第2制御端子は、第1および第2プリチ
ャージ制御端子を含み、前記ノードは、第1および第2
ノードを含み、前記第1および第2ノードのそれぞれは
第1および第2キャパシタに接続されており、第1状態
において、前記第1整流トランジスタは、前記第1キャ
パシタに蓄積された電荷を前記出力端子に供給し、前記
第2プリチャージトランジスタは、前記入力電圧を前記
第2キャパシタに供給し、第2状態において、前記第2
整流トランジスタは、前記第2キャパシタに蓄積された
電荷を前記出力端子に供給し、前記第1プリチャージト
ランジスタは、前記入力電圧を前記第1キャパシタに供
給し、前記第1ノードと前記第2プリチャージ制御端子
と、および前記第2ノードと前記第1プリチャージ制御
端子とは電気的にアイソレートされていてもよい。
[0015] The first switching element includes first and second rectifying transistors, and the first control terminal includes:
The first switching element includes first and second precharge transistors, the second switching element includes first and second precharge transistors, the second control terminal includes first and second precharge control terminals, Nodes are first and second
A first node connected to a first and a second capacitor, and in a first state, the first rectifying transistor outputs a charge stored in the first capacitor to the output of the first capacitor. And the second precharge transistor supplies the input voltage to the second capacitor, and in the second state, the second precharge transistor supplies the input voltage to the second capacitor.
The rectifying transistor supplies the charge stored in the second capacitor to the output terminal, the first precharge transistor supplies the input voltage to the first capacitor, and connects the first node to the second precharge transistor. The charge control terminal, and the second node and the first precharge control terminal may be electrically isolated.

【0016】前記チャージポンプ回路は、前記第1およ
び第2制御端子を駆動する第2ポンプをさらに備えてお
り、前記第2ポンプは、第1および第2サブトランジス
タと第1および第2サブキャパシタとを有しており、前
記第1および第2サブトランジスタは、第1および第2
サブ制御端子を有しており、前記第1整流制御端子、前
記第2プリチャージ制御端子および前記第2サブ制御端
子を含む第1制御端子群は、前記第1サブキャパシタを
介して前記第1駆動電圧信号を受け取り、前記第2整流
制御端子、前記第1プリチャージ制御端子および前記第
1サブ制御端子を含む第2制御端子群は、前記第2サブ
キャパシタを介して前記第2駆動電圧信号を受け取って
もよい。
The charge pump circuit further includes a second pump for driving the first and second control terminals, wherein the second pump includes first and second sub-transistors and first and second sub-capacitors And the first and second sub-transistors have first and second sub-transistors.
A first group of control terminals including a first rectification control terminal, a second precharge control terminal, and a second sub control terminal; A second control terminal group that receives a drive voltage signal and includes the second rectification control terminal, the first precharge control terminal, and the first sub-control terminal is connected to the second drive voltage signal via the second sub-capacitor. May be received.

【0017】前記第1制御端子群および前記第2制御端
子群は、前記入力電圧の振幅よりも拡大された振幅を有
する電圧を受け取ってもよい。
The first control terminal group and the second control terminal group may receive a voltage having an amplitude that is larger than the amplitude of the input voltage.

【0018】前記第2ポンプは、第1および第2スイッ
チング素子が確実にオフ状態になるように、所定の電圧
に十分近い第1電圧を発生する手段をさらに備えてお
り、前記第1制御端子群は、前記第1状態では前記入力
電圧より高い第2電圧を受け取り、前記第2状態では前
記第1電圧を受け取り、前記第2制御端子群は、前記第
1状態では前記第1電圧を受け取り、前記第2状態では
前記第2電圧を受け取ってもよい。
The second pump further includes means for generating a first voltage sufficiently close to a predetermined voltage so as to ensure that the first and second switching elements are turned off, and the first control terminal. The group receives the second voltage higher than the input voltage in the first state, receives the first voltage in the second state, and receives the first voltage in the first state. In the second state, the second voltage may be received.

【0019】前記第2ポンプは、第1および第2スイッ
チング素子が確実にオフ状態になるように、所定の電圧
に十分近い第1電圧を発生する手段をさらに備えてお
り、前記第1制御端子群は、前記第1状態では接地電位
より低い第2電圧を受け取り、前記第2状態では前記第
1電圧を受け取り、前記第2制御端子群は、前記第1状
態では前記第1電圧を受け取り、前記第2状態では前記
第2電圧を受け取ってもよい。
The second pump further includes means for generating a first voltage sufficiently close to a predetermined voltage so as to ensure that the first and second switching elements are turned off, and wherein the first control terminal is provided. The group receiving the second voltage lower than the ground potential in the first state, receiving the first voltage in the second state, the second control terminal group receiving the first voltage in the first state; In the second state, the second voltage may be received.

【0020】前記第1制御端子群は、前記第1状態では
前記入力電圧より高い第1電圧を受け取り、前記第2状
態では前記入力電圧と実質的に等しい第2電圧を受け取
り、前記第2制御端子群は、前記第1状態では前記第2
電圧を受け取り、前記第2状態では前記第1電圧を受け
取ってもよい。
The first group of control terminals receives a first voltage higher than the input voltage in the first state, and receives a second voltage substantially equal to the input voltage in the second state. The terminal group is connected to the second group in the first state.
Receiving a first voltage in the second state.

【0021】前記第1制御端子群は、前記第1状態では
接地電位より低い第1電圧を受け取り、前記第2状態で
は前記入力電圧と実質的に等しい第2電圧を受け取り、
前記第2制御端子群は、前記第1状態では前記第2電圧
を受け取り、前記第2状態では前記第1電圧を受け取っ
てもよい。
The first group of control terminals receives a first voltage lower than a ground potential in the first state, and receives a second voltage substantially equal to the input voltage in the second state;
The second group of control terminals may receive the second voltage in the first state, and may receive the first voltage in the second state.

【0022】前記第1スイッチング素子は、整流トラン
ジスタを含み、前記第1制御端子は、整流制御端子を含
み、前記第2スイッチング素子は、プリチャージトラン
ジスタを含み、前記第2制御端子は、プリチャージ制御
端子を含み、前記ノードはキャパシタに接続されてお
り、第1状態において、前記整流トランジスタは、前記
キャパシタに蓄積された電荷を前記出力端子に供給し、
第2状態において、前記プリチャージトランジスタは、
前記入力電圧を前記第1キャパシタに供給し、前記ノー
ドと前記プリチャージ制御端子とは電気的にアイソレー
トされていてもよい。
The first switching element includes a rectification transistor, the first control terminal includes a rectification control terminal, the second switching element includes a precharge transistor, and the second control terminal includes a precharge transistor. A control terminal, wherein the node is connected to a capacitor, and in a first state, the rectifying transistor supplies a charge stored in the capacitor to the output terminal;
In the second state, the precharge transistor
The input voltage may be supplied to the first capacitor, and the node and the precharge control terminal may be electrically isolated.

【0023】[0023]

【0024】[0024]

【0025】[0025]

【0026】[0026]

【0027】[0027]

【0028】[0028]

【0029】[0029]

【0030】[0030]

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
によるチャージポンプ回路の実施の形態を説明する。明
細書および図面において同じ参照符号は、同じ構成要素
を示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a charge pump circuit according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the specification and drawings, the same reference numeral indicates the same component.

【0032】(実施の形態1)図1は、本発明によるチ
ャージポンプ回路の実施の形態1の回路図である。チャ
ージポンプ回路は、メインポンプ1aおよびサブポンプ
2aを備えている。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a circuit diagram of a charge pump circuit according to Embodiment 1 of the present invention. The charge pump circuit includes a main pump 1a and a sub pump 2a.

【0033】メインポンプ1aは、メインキャパシタC
1aおよびC2a、整流トランジスタQ1aおよびQ2
a、プリチャージトランジスタQ3aおよびQ4aを有
する。サブポンプ2aは、サブキャパシタSC1aおよ
びSC2aと、トランジスタSQ1aおよびSQ2aと
を有する。
The main pump 1a includes a main capacitor C
1a and C2a, rectifying transistors Q1a and Q2
a, precharge transistors Q3a and Q4a. Sub-pump 2a has sub-capacitors SC1a and SC2a, and transistors SQ1a and SQ2a.

【0034】メインポンプ1aおよびサブポンプ2a
は、180°の位相差をもつ(すなわち逆位相である)
方形波である信号φ1およびφ2を受け取り、これらの
信号によって駆動される。
Main pump 1a and sub pump 2a
Have a 180 ° phase difference (ie, are out of phase)
It receives signals φ1 and φ2 which are square waves and is driven by these signals.

【0035】サブポンプ2aは、第1駆動電圧を有する
信号φ1および第2駆動電圧を有するφ2にそれぞれ同
期した位相をもつ信号SN1aおよびSN2aをメイン
ポンプ1aに出力する。ノードNddには、電源電圧で
ある正の電圧Vddが印加される。
The sub-pump 2a outputs to the main pump 1a signals SN1a and SN2a having phases synchronized with the signal φ1 having the first driving voltage and the signal φ2 having the second driving voltage, respectively. A positive voltage Vdd which is a power supply voltage is applied to the node Ndd.

【0036】図2は、図1のチャージポンプ回路の動作
波形を示す図である。図1および図2を参照して、本発
明のチャージポンプ回路の実施の形態1の動作を説明す
る。
FIG. 2 is a diagram showing operation waveforms of the charge pump circuit of FIG. The operation of the charge pump circuit according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0037】信号φ1が上昇し、第1のポンプ期間T1
になると、信号φ1によって駆動されたキャパシタC1
aの容量によってノードN1aの電位が上昇する。ノー
ドN2aは、トランジスタSQ1aによって電圧Vdd
にプリチャージされている。このため、信号φ1が上昇
しサブキャパシタSC1aが駆動されると、信号SN2
aの電位はVddから実質的に2Vddへ上昇する。
The signal φ1 rises and the first pump period T1
, The capacitor C1 driven by the signal φ1
The potential of the node N1a increases due to the capacitance of a. The node N2a is connected to the voltage Vdd by the transistor SQ1a.
Has been precharged. Therefore, when the signal φ1 rises and the sub-capacitor SC1a is driven, the signal SN2
The potential of a rises from Vdd to substantially 2Vdd.

【0038】プリチャージトランジスタQ4aのゲート
G4aは、第1のポンプ期間T1、すなわちプリチャー
ジトランジスタQ4aがオン状態である期間において、
従来のようにノードN1aと接続されることがない。こ
のため、入力電圧Vddより高い第1電圧である2Vd
dの電圧が降下することなくプリチャージトランジスタ
Q4aに印加される。この結果、ノードN2aのプリチ
ャージを十分におこなうことができる。
The gate G4a of the precharge transistor Q4a is turned on during the first pump period T1, that is, during the period when the precharge transistor Q4a is on.
There is no connection to the node N1a as in the related art. For this reason, 2Vd which is the first voltage higher than the input voltage Vdd
The voltage of d is applied to the precharge transistor Q4a without dropping. As a result, the precharge of the node N2a can be sufficiently performed.

【0039】整流トランジスタQ1aのゲートG1aに
も第1のポンプ期間T1を通じて2Vddの電位が印加
される。このため、ノードN1aに現れた電荷は、出力
ノードNppにロスなく出力される。
The potential of 2 Vdd is also applied to the gate G1a of the rectifier transistor Q1a throughout the first pump period T1. Therefore, the charge appearing at the node N1a is output to the output node Npp without loss.

【0040】第1のポンプ期間T1は、信号φ1の電圧
が降下することによって終了する。信号φ1の電圧が降
下すると、トランジスタQ1aおよびQ4aのゲートG
1aおよびG4aには、入力電圧Vddと実質的に等し
い第2電圧である電圧Vddが印加される。このため、
トランジスタQ1aおよびQ4aがオフ状態になる。
The first pump period T1 ends when the voltage of the signal φ1 drops. When the voltage of signal φ1 drops, gates G of transistors Q1a and Q4a
A voltage Vdd, which is a second voltage substantially equal to the input voltage Vdd, is applied to 1a and G4a. For this reason,
Transistors Q1a and Q4a are turned off.

【0041】電荷の逆流が起こらないように、トランジ
スタQ1aおよびQ4aが完全にオフ状態になってか
ら、所定の期間MG(つまりオフ/オンマージン)をお
いてから信号φ2の電圧が上昇し、第2のポンプ期間T
2となる。
After the transistors Q1a and Q4a are completely turned off, a predetermined period MG (that is, an off / on margin) is applied and the voltage of the signal φ2 rises so that the backflow of charges does not occur. 2 pump period T
It becomes 2.

【0042】なお、オフ/オンマージンがゼロ、または
ゼロ以下でも(すなわちトランジスタQ1aおよびQ4
aのオン期間とトランジスタQ2aおよびQ3aのオン
期間とが重なっても)、昇圧効率(投入した電荷量に対
する出力した電荷量の比)自体は低下するが、昇圧動作
自体は可能である。
Even if the off / on margin is zero or less than zero (ie, transistors Q1a and Q4
Although the on-period of “a” and the on-periods of the transistors Q2a and Q3a overlap) and the boosting efficiency (the ratio of the output charge to the input charge) itself decreases, the boost operation itself is possible.

【0043】信号φ2が上昇すると、キャパシタC2a
およびSC2aが駆動される。ノードN2aおよびSN
1aの電位が上昇して、トランジスタQ2aおよびQ3
aがオンになる。ノードN2aに現れた電荷は、整流ト
ランジスタQ2aを通じて出力ノードNppに供給され
る。
When the signal φ2 rises, the capacitor C2a
And SC2a are driven. Nodes N2a and SN
1a rises and transistors Q2a and Q3
a turns on. The charge appearing at the node N2a is supplied to the output node Npp through the rectifying transistor Q2a.

【0044】ノードN1aはプリチャージトランジスタ
Q3aを通じてVddレベルにプリチャージされる。第
2のポンプ期間T2も信号φ2の電圧が降下することに
よって終了する。オフ/オンマージンをおいてから信号
φ1が再び上昇し、第1のポンプ期間T1になる。
Node N1a is precharged to Vdd level through precharge transistor Q3a. The second pump period T2 also ends when the voltage of signal φ2 drops. After an off / on margin, the signal φ1 rises again to enter the first pump period T1.

【0045】図18で前述したチャージポンプ回路で
は、プリチャージトランジスタQ3およびQ4のゲート
G3およびG4がノードN2、N1を介して出力ノード
Nppと接続されている。従って、時間とともにこのノ
ードN2、N1の電位が2Vdd付近からVppへ降下
してしまう。このため電源電圧Vddが低い場合には、
プリチャージトランジスタQ3、Q4によるノードN1
およびN2のプリチャージが不十分となる。この結果、
高い効率で昇圧することができない。
In the charge pump circuit described above with reference to FIG. 18, gates G3 and G4 of precharge transistors Q3 and Q4 are connected to output node Npp via nodes N2 and N1. Therefore, the potentials of the nodes N2 and N1 drop from about 2 Vdd to Vpp with time. Therefore, when the power supply voltage Vdd is low,
Node N1 by precharge transistors Q3 and Q4
And the precharge of N2 becomes insufficient. As a result,
Cannot boost pressure with high efficiency.

【0046】一方本実施の形態1においては、サブポン
プ2aが、メインポンプ1aの整流トランジスタQ1a
およびQ2aのゲートG1aおよびG2aと、プリチャ
ージトランジスタQ3aおよびQ4aのゲートG3aお
よびG4aとを制御する。
On the other hand, in the first embodiment, the sub pump 2a is connected to the rectifier transistor Q1a of the main pump 1a.
, And gates G1a and G2a of Q2a and gates G3a and G4a of precharge transistors Q3a and Q4a.

【0047】本実施の形態1によればトランジスタQ1
a、Q2a、Q3aおよびQ4aのゲートG1a、G2
a、G3aおよびG4aをノードN2a、N1aおよび
出力ノードNppからアイソレートすることが可能であ
る。このため、トランジスタQ1a、Q2a、Q3aお
よびQ4aのゲートG1a、G2a、G3aおよびG4
aの電位は、時間が経過しても実質的に降下しない。こ
の結果、電源電圧Vddが低い低電圧動作においても高
効率な昇圧電源を提供することができる。
According to the first embodiment, the transistor Q1
a, G2a, Q3a and gates G1a, G2 of Q4a
a, G3a and G4a can be isolated from the nodes N2a and N1a and the output node Npp. Therefore, the gates G1a, G2a, G3a and G4 of the transistors Q1a, Q2a, Q3a and Q4a
The potential of a does not substantially decrease with the passage of time. As a result, a highly efficient boosted power supply can be provided even in a low-voltage operation in which the power supply voltage Vdd is low.

【0048】サブポンプ2aは、メインポンプ1aと比
べて小さい駆動力をもっていればよい。例えばサブキャ
パシタSC1aおよびSC2aは、メインキャパシタC
1aおよびC2aのほぼ1/10の容量をもっていれば
よい。
The sub-pump 2a only needs to have a smaller driving force than the main pump 1a. For example, sub-capacitors SC1a and SC2a are connected to main capacitor C
It is sufficient that the capacitor has a capacity of about 1/10 of 1a and C2a.

【0049】なお、図2の波形は、チャージポンプ回路
の出力電流と、出力ノードNppから出力される負荷電
流とが釣り合った平衡状態時の波形である。平衡状態と
異なり、回路の立ち上がり時や負荷が大きくなったとき
には、出力ノードNppの電位は平衡状態より低くな
る。よってそのようなときには、ノードN1aおよびN
2aの波形は、より低い電位へとシフトする。
The waveform shown in FIG. 2 is a waveform at the time when the output current of the charge pump circuit and the load current output from output node Npp are balanced. Unlike the equilibrium state, the potential of the output node Npp becomes lower than the equilibrium state when the circuit rises or when the load increases. Therefore, in such a case, nodes N1a and N1a
The waveform of 2a shifts to a lower potential.

【0050】図3は、図1のチャージポンプ回路の変形
例を示す回路図である。図3のチャージポンプ回路は、
図1のチャージポンプ回路の片側だけの構成を有してい
る。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a modification of the charge pump circuit of FIG. The charge pump circuit of FIG.
It has a configuration of only one side of the charge pump circuit of FIG.

【0051】図1のチャージポンプ回路では、メインポ
ンプ1aは2つのキャパシタC1aおよびC2aを有し
ており、2つのキャパシタC1aおよびC2aが相補的
に駆動される。
In the charge pump circuit of FIG. 1, the main pump 1a has two capacitors C1a and C2a, and the two capacitors C1a and C2a are driven complementarily.

【0052】一方、図3に示すチャージポンプ回路で
は、メインポンプ1bは、1個のメインキャパシタC1
bを有しており、1個のメインキャパシタC1bが駆動
される。メインポンプ1bは、さらに1個の整流トラン
ジスタQ1bおよび1個のプリチャージトランジスタQ
3bを有している。
On the other hand, in the charge pump circuit shown in FIG. 3, the main pump 1b is connected to one main capacitor C1.
b, and one main capacitor C1b is driven. The main pump 1b further includes one rectifying transistor Q1b and one precharge transistor Q1.
3b.

【0053】図4は、図3のチャージポンプ回路の動作
波形を示す図である。図3のチャージポンプ回路では、
図4に示すように、連続する2つのポンプ期間T1のあ
いだにプリチャージ期間PCがおかれる。このため、図
1のチャージポンプ回路と比べて出力ノードNppでの
電位変動が大きくなる。
FIG. 4 is a diagram showing operation waveforms of the charge pump circuit of FIG. In the charge pump circuit of FIG.
As shown in FIG. 4, a precharge period PC is provided between two consecutive pump periods T1. Therefore, the potential fluctuation at the output node Npp is larger than that of the charge pump circuit of FIG.

【0054】図5は、降圧動作を実現する本発明による
チャージポンプ回路の回路図である。図6は、図5のチ
ャージポンプ回路の動作波形を示す図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of a charge pump circuit according to the present invention for implementing a step-down operation. FIG. 6 is a diagram showing operation waveforms of the charge pump circuit of FIG.

【0055】図1で前述したチャージポンプ回路と異な
る点は、(1)整流トランジスタQ1cおよびQ2c、
およびプリチャージトランジスタQ3cおよびQ4cと
して、NMOSトランジスタの代わりにPMOSトラン
ジスタが用いられている点、および(2)供給される電
源電圧がVddではなくVssである点である。
The difference from the charge pump circuit described above with reference to FIG. 1 is that (1) rectifying transistors Q1c and Q2c,
In addition, a PMOS transistor is used instead of an NMOS transistor as the precharge transistors Q3c and Q4c, and (2) the supplied power supply voltage is Vss instead of Vdd.

【0056】ここでVssは、実質的に接地電位である
例を示す。接地電位は通常はグランドである。但し、グ
ランドに限定されず、所定の電圧であればよい。
Here, an example is shown in which Vss is substantially at the ground potential. The ground potential is usually ground. However, the voltage is not limited to the ground, and may be a predetermined voltage.

【0057】トランジスタQ1C、Q4C、SQ2C
は、信号φ1が降下すると、接地電位Vssより低い第
1電位である電圧−Vddを受け取り、信号φ1が上昇
すると、入力電圧Vssと実質的に等しい第2電圧であ
る電圧Vssを受け取る。
Transistors Q1C, Q4C, SQ2C
Receives a voltage -Vdd, which is a first potential lower than the ground potential Vss, when the signal φ1 falls, and receives a voltage Vss, which is a second voltage substantially equal to the input voltage Vss, when the signal φ1 rises.

【0058】また図5に示すように、以下に説明する実
施の形態においてもトランジスタの極性(NMOSおよ
びPMOS)と供給する電源電圧の極性(Vddおよび
Vss)とを変えれば、昇圧回路の代わりに降圧回路が
得られる。
As shown in FIG. 5, in the embodiment described below, if the polarities of the transistors (NMOS and PMOS) and the polarities of the supplied power supply voltages (Vdd and Vss) are changed, instead of the booster circuit, A step-down circuit is obtained.

【0059】(実施の形態2)図7Aは、本発明による
チャージポンプ回路の実施の形態2の回路図である。図
1で前述した実施の形態1に係るチャージポンプ回路に
おいては、サブポンプで発生する電圧(Vdd〜2Vd
dの範囲)の振幅は、Vddである。このため、整流ト
ランジスタQ1aおよびQ2aのゲートG1aおよびG
2aと、プリチャージトランジスタQ3aおよびQ4a
のゲートG3aおよびG4aとにおける電圧振幅もVd
dしかない。したがって供給される電源電圧Vddが1
Vより大幅に小さい(例えば、Vddが0.5Vであ
る)場合には、電荷を高速に出力ノードNppに転送で
きない。
(Embodiment 2) FIG. 7A is a circuit diagram of a charge pump circuit according to Embodiment 2 of the present invention. In the charge pump circuit according to the first embodiment described above with reference to FIG. 1, the voltage (Vdd to 2Vd) generated by the sub-pump
The amplitude of (range d) is Vdd. Therefore, the gates G1a and G1 of the rectifier transistors Q1a and Q2a
2a and precharge transistors Q3a and Q4a
The voltage amplitude at gates G3a and G4a is also Vd.
There is only d. Therefore, the supplied power supply voltage Vdd is 1
If the voltage is much smaller than V (for example, Vdd is 0.5 V), the charge cannot be transferred to the output node Npp at high speed.

【0060】本実施の形態2においては、図7Aに示す
ように、サブポンプ2dによって、整流トランジスタQ
1aおよびQ2a、プリチャージトランジスタQ3aお
よびQ4aが確実にオフ状態になるように、所定の電圧
に十分近い第1電圧である電圧Vss〜入力電圧より高
い第2電圧である2Vddを発生させる。
In the second embodiment, as shown in FIG. 7A, the rectifying transistor Q is
In order to surely turn off the 1a and Q2a and the precharge transistors Q3a and Q4a, the first voltage Vss sufficiently close to the predetermined voltage to the second voltage 2Vdd higher than the input voltage are generated.

【0061】整流トランジスタQ1d、Q2d、プリチ
ャージトランジスタQ3d、Q4dおよびサブトランジ
スタSQ1d、SQ2dは、電源電圧Vddの振幅より
も拡大された振幅Vss〜2Vddを有する電圧を受け
取る。第1電圧である電圧Vssは、整流トランジスタ
Q1d、Q2d、プリチャージトランジスタQ3d、Q
4dおよびサブトランジスタSQ1d、SQ2dが確実
にオフ状態になるように、所定の電圧に十分近い電圧で
ある。
The rectifier transistors Q1d and Q2d, the precharge transistors Q3d and Q4d, and the sub-transistors SQ1d and SQ2d receive a voltage having an amplitude Vss to 2Vdd which is larger than the amplitude of the power supply voltage Vdd. The voltage Vss as the first voltage is supplied to the rectifier transistors Q1d and Q2d, the precharge transistors Q3d and Q3d.
The voltage is sufficiently close to a predetermined voltage so as to ensure that 4d and the sub-transistors SQ1d and SQ2d are turned off.

【0062】ここでは、第1電圧である電圧Vssが実
質的に接地電位である例を示す。接地電位は、通常はグ
ランドである。但し、グランドに制限されず、所定の電
圧であればよい。
Here, an example is shown in which the voltage Vss as the first voltage is substantially the ground potential. The ground potential is usually ground. However, the voltage is not limited to the ground and may be a predetermined voltage.

【0063】この結果、整流トランジスタQ1d、Q2
d、プリチャージトランジスタQ3d、Q4dおよびサ
ブトランジスタSQ1d、SQ2dのゲート電位の電圧
振幅は、2Vddに拡大される。
As a result, the rectifier transistors Q1d, Q2
d, the voltage amplitude of the gate potential of the precharge transistors Q3d and Q4d and the sub-transistors SQ1d and SQ2d is expanded to 2Vdd.

【0064】整流トランジスタQ1dおよびQ2d、お
よびプリチャージトランジスタQ3dおよびQ4dのソ
ース電位は最低でVdd以上ある。このため、ゲートに
Vssが印加されれば、NMOSトランジスタであるト
ランジスタQ1d、Q2d、Q3dおよびQ4dのゲー
トおよびソースは逆バイアスされる。この結果、トラン
ジスタQ1d、Q2d、Q3dおよびQ4dはさらに完
全にオフした状態になる。
The source potentials of the rectifier transistors Q1d and Q2d and the precharge transistors Q3d and Q4d are at least Vdd or higher. Therefore, when Vss is applied to the gate, the gates and sources of the transistors Q1d, Q2d, Q3d and Q4d, which are NMOS transistors, are reverse-biased. As a result, transistors Q1d, Q2d, Q3d and Q4d are completely turned off.

【0065】トランジスタのリーク電流(サブスレッシ
ョルド電流)は下記の式で表される。
The transistor leakage current (subthreshold current) is expressed by the following equation.

【0066】Ileak = r(W/L)*10-(VT/S) ここで、 r :定数 W :トランジスタゲート幅 L :ゲート長 S :スロープファクタ(サブスレッショルド領域のV
gsに対する駆動電流Idsの傾き) Vt:閾値 である。
I leak = r (W / L) * 10- (VT / S) where, r: constant W: transistor gate width L: gate length S: slope factor (V in the sub-threshold region)
Vt: threshold value.

【0067】スロープファクタSの値は、70〜100
mV(但し、PMOSトランジスタの場合は、マイナス
の値となる。)なので、閾値Vtが0.1V下がると、
リーク電流は1桁以上増大する。
The value of the slope factor S is 70 to 100
mV (however, in the case of a PMOS transistor, the value becomes a negative value).
The leakage current increases by one digit or more.

【0068】なお、駆動電流Idsは下記の式で表され
る。
The driving current Ids is represented by the following equation.

【0069】Ids = β(Vgs−Vt)α 駆動電流Idsは、いわゆる飽和電流であり、サブスレ
ッショルド領域にはあてはまらない。
Ids = β (Vgs−Vt) The α drive current Ids is a so-called saturation current, and does not apply to the sub-threshold region.

【0070】具体的にはトランジスタのリーク電流は、
オフ時の(Vgs−Vt)の値で決まる。サブポンプ2
dでVss電位を発生することができれば、オフ時のV
gsが−Vddになる。このため、トランジスタQ1
d、Q2d、Q3dおよびQ4dの閾値Vtを図1の場
合(このときVgs=0V)と比べてVddだけ低い値
に設定することができる。
Specifically, the leakage current of the transistor is
It is determined by the value of (Vgs-Vt) at the time of off. Sub pump 2
If the Vss potential can be generated at d, the off-state Vss
gs becomes -Vdd. Therefore, the transistor Q1
The threshold value Vt of d, Q2d, Q3d and Q4d can be set to a value lower by Vdd than in the case of FIG. 1 (Vgs = 0V at this time).

【0071】以上のように、本実施の形態2によれば、
整流トランジスタQ1dおよびQ2d、およびプリチャ
ージトランジスタQ3dおよびQ4dの閾値電圧を大幅
に低く設定することができる。また、トランジスタがオ
ン状態のときは、(Vgs−Vt)が図1の場合と比べ
てVddだけ大きくなる。この結果、高速な電荷転送が
可能となる。
As described above, according to the second embodiment,
The threshold voltages of the rectifier transistors Q1d and Q2d and the precharge transistors Q3d and Q4d can be set significantly lower. When the transistor is on, (Vgs-Vt) becomes larger by Vdd than in the case of FIG. As a result, high-speed charge transfer becomes possible.

【0072】図7Aのサブポンプ2dは、信号φ1およ
びφ2を受け取り、メインポンプ1dの整流トランジス
タQ1dおよびQ2d、およびプリチャージトランジス
タQ3dおよびQ4dのゲートを制御するサブポンプ出
力信号SN1dおよびSN2dを出力する。サブポンプ
2dは、プリチャージトランジスタSQ1dおよびSQ
2d、ノードN1dとN4d、N2dとN3dをそれぞ
れアイソレートするトランジスタSQ4dおよびSQ3
d、および信号SN1dおよびSN2dの電圧をVss
に放電するトランジスタSQ5dおよびSQ6dを有す
る。
7A receives signals φ1 and φ2, and outputs subpump output signals SN1d and SN2d for controlling the gates of rectifier transistors Q1d and Q2d and precharge transistors Q3d and Q4d of main pump 1d. The sub-pump 2d includes precharge transistors SQ1d and SQ
2d, transistors SQ4d and SQ3 isolating nodes N1d and N4d, and N2d and N3d, respectively.
d and the voltages of the signals SN1d and SN2d to Vss
Transistors SQ5d and SQ6d that discharge the currents.

【0073】メインポンプ1dの構成は、トランジスタ
Q1d、Q2d、Q3dおよびQ4dが低閾値をもつこ
とを除き、図1で前述した実施の形態1のメインポンプ
1aと同様である。
The structure of the main pump 1d is the same as that of the main pump 1a of the first embodiment described above with reference to FIG. 1, except that the transistors Q1d, Q2d, Q3d and Q4d have low thresholds.

【0074】図7Bは、図7Aのチャージポンプ回路の
動作波形を示す図である。信号φ2が降下した後、信号
φ1が上昇すると、電圧Vddにプリチャージされてい
たノードN3dの電圧は2Vddに上昇する。このとき
トランジスタSQ3dのゲート電位はVddになってい
る。このため、ノードN3dの電荷はトランジスタSQ
3dを通じてノードN6dに伝送される。この結果、ノ
ードN6dの電位が上昇する。
FIG. 7B is a diagram showing operation waveforms of the charge pump circuit of FIG. 7A. When the signal φ1 rises after the signal φ2 falls, the voltage of the node N3d precharged to the voltage Vdd rises to 2Vdd. At this time, the gate potential of the transistor SQ3d is at Vdd. For this reason, the electric charge at the node N3d is
It is transmitted to the node N6d through 3d. As a result, the potential of the node N6d increases.

【0075】ノードN6dの電位が上昇すると、トラン
ジスタSQ6dがオンになり、ノードN5dの電位がV
ssになる。ノードN5dの電位がVssとなるので、
トランジスタSQ5dがオフになり、ノードN6dの電
位は実質的に2Vddに上昇する。
When the potential of the node N6d rises, the transistor SQ6d turns on, and the potential of the node N5d becomes V
ss. Since the potential of the node N5d becomes Vss,
The transistor SQ5d is turned off, and the potential of the node N6d substantially rises to 2Vdd.

【0076】ノードN6dの電位が上昇してからトラン
ジスタSQ5dがオフするまでには時間差が生じる。こ
のため、ノードN6dの電位が2Vddまで上昇しない
ことも考えられる。
There is a time difference between when the potential of the node N6d rises and when the transistor SQ5d turns off. Therefore, it is conceivable that the potential of the node N6d does not rise to 2Vdd.

【0077】しかし、トランジスタSQ5dの閾値があ
る程度高ければトランジスタSQ5dによるノードN6
dの昇圧ロスは無視できる。信号φ2の電圧が降下した
ため、ノードN5dの電位はVdd近くまで低下してお
り、例えばVdd=0.5Vのような低電圧動作が行わ
れているからである。
However, if the threshold value of the transistor SQ5d is high to some extent, the node N6
The boost loss of d can be ignored. This is because the potential of the node N5d has dropped to near Vdd because the voltage of the signal φ2 has dropped, and a low-voltage operation such as Vdd = 0.5V is being performed.

【0078】また電圧Vddが0.5Vより大きくて
も、ノードN3dに現れる電荷量に対してトランジスタ
SQ5dの駆動能力が小さく、トランジスタSQ5dを
通じてロスする電荷量が小さければ、ノードN6dの昇
圧ロスは小さい。サブポンプ2dは、メインポンプ1d
のトランジスタQ1d、Q2d、Q3dおよびQ4dの
ゲートを制御するだけの駆動力をもてばよいので、トラ
ンジスタSQ5dがオフになるまでのタイムラグによる
ロスは、図7Aのチャージポンプ回路全体の効率には大
きな影響を与えない。
Even when the voltage Vdd is higher than 0.5 V, the boosting loss of the node N6d is small if the driving ability of the transistor SQ5d is small with respect to the amount of charge appearing at the node N3d and the amount of charge lost through the transistor SQ5d is small. . The sub pump 2d is a main pump 1d
Of the transistors Q1d, Q2d, Q3d, and Q4d, the loss due to the time lag until the transistor SQ5d is turned off is large in the efficiency of the entire charge pump circuit of FIG. 7A. Has no effect.

【0079】信号φ1が降下した後、信号φ2が上昇す
ると、ノードN5dの電位が上昇する。トランジスタS
Q5dがオンになってノードN6dの電位がVssに引
き下げられる。ノードN4dの電位が2Vddまで上昇
するので、トランジスタSQ3dはオフになる。ノード
N6dおよびN3dが電気的にアイソレートされる。ノ
ードN3dの電位がプリチャージ電位Vddより下がる
ことはない。
When signal φ2 rises after signal φ1 falls, the potential of node N5d rises. Transistor S
Q5d is turned on, and the potential of node N6d is reduced to Vss. Since the potential of the node N4d rises to 2Vdd, the transistor SQ3d turns off. Nodes N6d and N3d are electrically isolated. The potential of the node N3d does not fall below the precharge potential Vdd.

【0080】以上のように本実施の形態2によれば、P
MOSトランジスタQ3dおよびQ4dのゲート・ソー
ス間電圧は、オン状態で─Vdd、オフ状態でVddと
なるので、ゲート電位の電圧振幅が2Vddに拡大す
る。このため、低閾値トランジスタを用いることが可能
になる。この結果、高速な電荷転送が可能になる。
As described above, according to the second embodiment, P
The voltage between the gate and source of MOS transistors Q3d and Q4d becomes ΔVdd in the on state and Vdd in the off state, so that the voltage amplitude of the gate potential expands to 2Vdd. Therefore, a low threshold transistor can be used. As a result, high-speed charge transfer becomes possible.

【0081】またPMOSトランジスタQ3dおよびQ
4dのソース・ドレイン間電圧については、ほとんどす
べての期間においてノードN6dの電位よりもノードN
3dの電位のほうが高く、ノードN5dの電位よりもノ
ードN4dの電位のほうが高い。したがってPMOSト
ランジスタQ3dおよびQ4dのウェル電位がそれぞれ
N3dおよびN4dの電位に等しいとすれば、ラッチア
ップを誘発することもない。
The PMOS transistors Q3d and Q3d
With respect to the source-drain voltage of 4d, the potential of the node N6d
The potential of 3d is higher, and the potential of the node N4d is higher than the potential of the node N5d. Therefore, if the well potentials of PMOS transistors Q3d and Q4d are equal to the potentials of N3d and N4d, respectively, latch-up does not occur.

【0082】前述のようにサブポンプによってVss〜
2Vddの電圧を発生させることによって、電源電圧V
ddが低電圧という条件でも高い効率で昇圧することが
可能となる。
As described above, Vss-
By generating a voltage of 2 Vdd, the power supply voltage V
It is possible to boost the voltage with high efficiency even under the condition that dd is low voltage.

【0083】図8A〜図8Cは、本発明によるチャージ
ポンプ回路のサブポンプのバリエーションを示す回路図
である。図8A〜図8Cにおいて、信号SN1dおよび
SN2dは、それぞれ例えば図示しないメインポンプ1
dの整流トランジスタQ1dおよびQ2d、およびプリ
チャージトランジスタQ3dおよびQ4dのゲートを制
御するサブポンプ出力信号である。
FIGS. 8A to 8C are circuit diagrams showing variations of the sub-pump of the charge pump circuit according to the present invention. 8A to 8C, signals SN1d and SN2d are, for example, main pump 1 (not shown), respectively.
d is a sub-pump output signal that controls the gates of the rectifying transistors Q1d and Q2d and the gates of the precharge transistors Q3d and Q4d.

【0084】図8Aにおいて、トランジスタSQ1gお
よびSQ2gは、プリチャージトランジスタであり、ト
ランジスタSQ3gおよびSQ4gは、ノードN5dお
よびN6dの下限電圧をVddに保持するためのトラン
ジスタであり、トランジスタSQ5gおよびSQ6g
は、信号SN1dおよびSN2dをVssまで放電する
トランジスタである。
In FIG. 8A, transistors SQ1g and SQ2g are precharge transistors, and transistors SQ3g and SQ4g are transistors for holding the lower limit voltages of nodes N5d and N6d at Vdd, and transistors SQ5g and SQ6g
Is a transistor for discharging the signals SN1d and SN2d to Vss.

【0085】信号φ1の電圧が上昇すると、ノードN3
gがプリチャージ電圧VddからVddだけ上昇し、2
Vddになる。同時に信号φ2の電圧が降下し、ノード
N4gはプリチャージ電位Vddになる。したがってト
ランジスタSQ3gがオンし、ノードN5dには2Vd
dがあらわれる。トランジスタSQ5gのゲートは、ノ
ードN5dと接続されている。
When the voltage of signal φ1 rises, node N3
g rises from the precharge voltage Vdd by Vdd, and 2
Vdd. At the same time, the voltage of signal φ2 drops, and node N4g attains precharge potential Vdd. Therefore, transistor SQ3g is turned on, and 2Vd is applied to node N5d.
d appears. The gate of the transistor SQ5g is connected to the node N5d.

【0086】またトランジスタSQ5gのソースは、信
号φ2に接続されている。このため、トランジスタSQ
5gのドレインに接続されたノードN6dの電荷は、V
ssに放電され、ノードN6dの電位がVssとなる。
The source of transistor SQ5g is connected to signal φ2. Therefore, the transistor SQ
The electric charge of the node N6d connected to the drain of 5g is V
It is discharged to ss, and the potential of the node N6d becomes Vss.

【0087】このときオフ状態であるトランジスタSQ
6gのゲートには、ノードN6dの電位Vssが印加さ
れており、トランジスタSQ6gのソースには、信号φ
2の電位Vddが印加されている。このため、ゲート・
ソース間電圧Vgsには逆バイアスがかかっている。こ
の結果、SQ5g、SQ6gを低閾値トランジスタとし
てもリーク電流を抑えることが可能になる。したがって
電源電圧Vddが1V以下であるような低電圧の条件下
でも、出力信号SN1dおよびSN2dを高速にVss
まで放電することが可能である。
At this time, the transistor SQ in the off state
The potential Vss of the node N6d is applied to the gate of the transistor 6g, and the signal φ is applied to the source of the transistor SQ6g.
2 potential Vdd is applied. For this reason, the gate
A reverse bias is applied to the source-to-source voltage Vgs. As a result, it is possible to suppress the leakage current even if SQ5g and SQ6g are low threshold transistors. Therefore, the output signals SN1d and SN2d are quickly switched to Vss even under a low voltage condition where the power supply voltage Vdd is 1 V or less.
It is possible to discharge up to.

【0088】図8Bおよび図8Cは、図8Aに示すサブ
ポンプの変形例を示す回路図である。いずれも、信号S
N1dおよびSN2dにVssを印加するためのトラン
ジスタSQ5hおよびSQ6h、またはSQ5iおよび
SQ6iには、そのオフ状態において、逆バイアスVd
dが印加される。
FIGS. 8B and 8C are circuit diagrams showing modifications of the sub-pump shown in FIG. 8A. In each case, the signal S
The transistors SQ5h and SQ6h or SQ5i and SQ6i for applying Vss to N1d and SN2d have a reverse bias Vd in the off state.
d is applied.

【0089】したがって、これらのトランジスタSQ5
h、SQ6h、SQ5iおよびSQ6iを低閾値化する
ことが可能である。このため、電源電圧Vddが1V以
下の低電圧でも高速な昇圧動作をおこなうことができ
る。
Therefore, these transistors SQ5
h, SQ6h, SQ5i, and SQ6i can be reduced in threshold value. Therefore, a high-speed boosting operation can be performed even when the power supply voltage Vdd is as low as 1 V or less.

【0090】また図8Bの構成では、サブポンプ2hの
サブキャパシタSC1hおよびSC2hがドライバ(こ
こではインバータ)を介して信号φ1およびφ2により
駆動される。ノードN5dおよびN6dの電位について
は、Vssに降下する時刻のほうが、2Vddに上昇す
る時刻よりも早い。
In the structure of FIG. 8B, sub-capacitors SC1h and SC2h of sub-pump 2h are driven by signals φ1 and φ2 via a driver (here, an inverter). As for the potentials of the nodes N5d and N6d, the time of falling to Vss is earlier than the time of rising to 2Vdd.

【0091】このため、トランジスタSQ3hおよびS
Q4hがオフになってからキャパシタSC1hおよびS
C2hが駆動されるまでのオフ/オンマージンが拡張さ
れる。さらに、トランジスタSQ1hおよびSQ3h、
およびSQ2hおよびSQ4hが同時にオン状態になる
こともない。この結果、図示しない出力ノードNppか
ら電源電圧Vddへのリークもなくなる。これらは、図
8Cの構成についても同様である。
Therefore, transistors SQ3h and S
After Q4h is turned off, the capacitors SC1h and S1
The off / on margin until C2h is driven is extended. Further, transistors SQ1h and SQ3h,
And SQ2h and SQ4h are not simultaneously turned on. As a result, there is no leakage from the output node Npp (not shown) to the power supply voltage Vdd. These are the same for the configuration of FIG. 8C.

【0092】同様にノードN5dおよびN6dの電位が
Vssに降下する時刻のほうが、ノードN3hおよびN
4hの電位がVddに降下する時刻よりも早くなる。こ
のため、PMOSトランジスタSQ3hおよびSQ4h
のウェルをそれぞれノードN3hおよびN4hに接続す
れば、ウェル電位のほうがソースおよびドレインの電位
よりも低くなることがない。この結果、ラッチアップ耐
性も強くなる。
Similarly, when the potentials of nodes N5d and N6d fall to Vss, nodes N3h and N3d
This is earlier than the time when the potential of 4h drops to Vdd. Therefore, the PMOS transistors SQ3h and SQ4h
Are connected to nodes N3h and N4h, respectively, so that the well potential does not become lower than the source and drain potentials. As a result, the latch-up resistance also increases.

【0093】図8Dは、本発明によるチャージポンプ回
路のサブポンプのバリエーションを示す回路図である。
図8Eは、図8Dのサブポンプの動作波形を示す図であ
る。
FIG. 8D is a circuit diagram showing a variation of the sub-pump of the charge pump circuit according to the present invention.
FIG. 8E is a diagram showing operation waveforms of the sub-pump of FIG. 8D.

【0094】前述のサブポンプは、プリチャージノード
とVssとを切り離すためにPMOSトランジスタを用
いた。しかしウェル電位もソース電位も変化するような
構成にPMOSトランジスタを用いるとラッチアップの
おそれがある。したがってPMOSトランジスタを用い
ない構成が望ましい。
The above-described sub-pump uses a PMOS transistor to separate the precharge node from Vss. However, if a PMOS transistor is used in a configuration in which both the well potential and the source potential change, latch-up may occur. Therefore, a configuration that does not use a PMOS transistor is desirable.

【0095】図8Dに示すサブポンプ2mでは、プリチ
ャージとVssへの放電とを時間差をつけて行うことに
よって、NMOSトランジスタのみでVddのプリチャ
ージとVssへの放電とをおこなっている。
In the sub-pump 2m shown in FIG. 8D, by precharging and discharging to Vss with a time difference, precharging of Vdd and discharging to Vss are performed only by NMOS transistors.

【0096】図8Eを参照して、サブポンプ2mの動作
を説明する。信号φ1が降下する直前は、ノードN6m
がHレベル、ノードN5mがLレベルであり、トランジ
スタSQ8mがオン、SQ7mがオフである。信号φ1
が降下すると(つまり信号φ2が上昇すると)、ノード
N5mにはトランジスタSQ8mを通じてVddが印加
される。これに応じてトランジスタSQ7mがオンにな
り、ノードN6mの電位はVssになる。
Referring to FIG. 8E, the operation of the sub-pump 2m will be described. Immediately before the signal φ1 falls, the node N6m
Are at the H level, the node N5m is at the L level, the transistor SQ8m is on, and the transistor SQ7m is off. Signal φ1
Falls (ie, when signal φ2 rises), Vdd is applied to node N5m through transistor SQ8m. In response, the transistor SQ7m is turned on, and the potential of the node N6m becomes Vss.

【0097】ノードN6mの電位がVssになると、ト
ランジスタSQ8mがオフになるので、ノードN5mの
電位は閾値Vt程度までしか上昇しない。この後、遅延
回路22mによって遅延された信号SD2mが上昇し、
ノードN5mは、(Vt+Vdd)まで上昇する。信号
SD1mが降下しても、ノードN6mにはVssが印加
される。
When the potential of the node N6m becomes Vss, the transistor SQ8m is turned off, so that the potential of the node N5m rises only to about the threshold value Vt. Thereafter, the signal SD2m delayed by the delay circuit 22m rises,
The node N5m rises to (Vt + Vdd). Even if the signal SD1m falls, Vss is applied to the node N6m.

【0098】この構成によればPMOSトランジスタを
用いることなく、サブポンプ回路によってVss〜(V
dd+Vt)の電圧を発生することが可能になる。この
ため、ラッチアップを起こすことなく昇圧をおこなうこ
とができる。
According to this structure, Vss- (V
dd + Vt). For this reason, boosting can be performed without causing latch-up.

【0099】(実施の形態3)前述の実施の形態2によ
れば、電源電圧Vddが低い場合でもチャージポンプ回
路自体を効率よく動作させることは可能である。しかし
信号φ1およびφ2を発生させる制御回路やドライバ回
路をVdd=0.5V程度の低電圧で高速に動作させる
ことが困難である。従って、チャージポンプ回路から大
きな電流を取り出すことができない。チャージポンプ回
路の出力電流がポンプキャパシタの容量値とポンプの駆
動周波数とに依存するからである。
(Embodiment 3) According to Embodiment 2 described above, it is possible to operate the charge pump circuit itself efficiently even when the power supply voltage Vdd is low. However, it is difficult to operate a control circuit and a driver circuit for generating the signals φ1 and φ2 at a low voltage of about Vdd = 0.5 V at high speed. Therefore, a large current cannot be extracted from the charge pump circuit. This is because the output current of the charge pump circuit depends on the capacitance value of the pump capacitor and the driving frequency of the pump.

【0100】図9は、本発明によるチャージポンプ回路
の実施の形態3の回路図である。図10は、図9のチャ
ージポンプ回路の動作波形を示す図である。実施の形態
3に係るチャージポンプ回路は上記問題を解決するため
に、実施の形態2の構成に加えてポンプドライバ3eお
よび4eを備えている。
FIG. 9 is a circuit diagram of a third embodiment of the charge pump circuit according to the present invention. FIG. 10 is a diagram showing operation waveforms of the charge pump circuit of FIG. The charge pump circuit according to the third embodiment includes pump drivers 3e and 4e in addition to the configuration of the second embodiment in order to solve the above problem.

【0101】ポンプドライバ3eは、ゲートおよびドレ
インがそれぞれ接続された相補的なトランジスタ31e
および32eを有する。ポンプドライバ4eは、ゲート
およびドレインがそれぞれ接続された相補的なトランジ
スタ41eおよび42eを有する。ポンプドライバ3e
および4eは、それぞれ信号SN1dおよびSN2dを
受け取り、メインキャパシタC1dおよびC2dを駆動
する。
The pump driver 3e comprises a complementary transistor 31e having a gate and a drain connected to each other.
And 32e. The pump driver 4e has complementary transistors 41e and 42e each having a gate and a drain connected. Pump driver 3e
And 4e receive signals SN1d and SN2d, respectively, and drive main capacitors C1d and C2d.

【0102】本実施の形態3によれば、信号φ1および
φ2は、サブキャパシタSC1dおよびSC2dを駆動
するだけでよく、メインキャパシタC1dおよびC2d
を駆動する必要がない。このため、実施の形態2と比べ
て、信号φ1およびφ2を発生するドライバの負担が大
幅に軽減されるという効果を有する。
According to the third embodiment, signals φ1 and φ2 need only drive sub-capacitors SC1d and SC2d, and main capacitors C1d and C2d
There is no need to drive. Therefore, as compared with the second embodiment, there is an effect that the load on the driver generating signals φ1 and φ2 is greatly reduced.

【0103】また実施の形態2で前述したように、サブ
ポンプ2dの出力信号SN1dおよびSN2dは、実質
的にVss〜2Vddの範囲で発振している。一方、ポ
ンプドライバ3eおよび4eは、半導体デバイスには避
けられない遅延時間を持つ。
As described in the second embodiment, the output signals SN1d and SN2d of the sub-pump 2d oscillate substantially in the range of Vss to 2Vdd. On the other hand, the pump drivers 3e and 4e have delay times inevitable for semiconductor devices.

【0104】したがって、キャパシタC1dおよびC2
dを駆動するポンプドライバ3eおよび4eにそれぞれ
信号SN1dおよびSN2dを入力すると、メインポン
プ1dの整流トランジスタQ1dおよびQ2d、および
プリチャージトランジスタQ3dおよびQ4dのゲート
電位が確定する時刻T101,T103と、ノードN1
dおよびN2dの電位が変化する時刻T102,T10
4との間に、トランジスタQ3dおよびQ4dがオフに
なってから、キャパシタC1dおよびC2dが駆動され
るまでのタイミングマージンMG101、MG102が
自動的に確保される。
Therefore, capacitors C1d and C2
When signals SN1d and SN2d are input to pump drivers 3e and 4e, respectively, for driving d, times T101 and T103 at which the gate potentials of rectifier transistors Q1d and Q2d and precharge transistors Q3d and Q4d of main pump 1d are determined, and node N1
Times T102 and T10 at which the potentials of d and N2d change
4, the timing margins MG101 and MG102 from turning off the transistors Q3d and Q4d to driving the capacitors C1d and C2d are automatically secured.

【0105】この結果、実施の形態2よりもさらにロス
の少ない昇圧をおこなうチャージポンプ回路を、複雑な
制御なしで実現できる。
As a result, a charge pump circuit that performs boosting with a smaller loss than in the second embodiment can be realized without complicated control.

【0106】さらに信号SN1dおよびSN2dは、実
質的にVss〜2Vddの範囲で発振しているので、図
9に示すようにNMOSトランジスタQ1d、Q2d、
Q3dおよびQ4dの閾値が低くてもよいという効果が
生じる。NMOSトランジスタの閾値が低くても、ゲー
ト電位がソース電位よりもVddだけ高くなり、逆バイ
アスがかかるので、リーク電流を抑えることができるた
めである。
Further, since signals SN1d and SN2d oscillate substantially in the range of Vss to 2Vdd, as shown in FIG. 9, NMOS transistors Q1d, Q2d,
The effect is obtained that the threshold values of Q3d and Q4d may be low. This is because, even when the threshold value of the NMOS transistor is low, the gate potential becomes higher than the source potential by Vdd and a reverse bias is applied, so that a leak current can be suppressed.

【0107】なお、メインポンプ1d、ポンプドライバ
3e、4e、およびサブポンプ2dを備えている構成を
例に挙げて説明したが、この構成に限定されるものでは
なく、サブポンプ2dは設けず、メインポンプ1d、ポ
ンプドライバ3e、4eだけを備えた構成でも同様の効
果が得られる。
Although the configuration including the main pump 1d, the pump drivers 3e and 4e, and the sub-pump 2d has been described as an example, the present invention is not limited to this configuration. The same effect can be obtained with a configuration including only 1d and the pump drivers 3e and 4e.

【0108】以上のように本実施の形態3によれば、メ
インポンプ1dを駆動するポンプドライバの高速化、ま
たは小面積化が可能となる。このため、チャージポンプ
回路全体の高速化が可能となる。さらに、低電圧動作と
併せて、小面積のチャージポンプ回路を実現できる。
As described above, according to the third embodiment, the speed of the pump driver for driving the main pump 1d or the area thereof can be reduced. Therefore, the speed of the entire charge pump circuit can be increased. Further, a charge pump circuit having a small area can be realized in addition to the low voltage operation.

【0109】(実施の形態4)図11は、本発明による
チャージポンプ回路の実施の形態4の回路図である。図
12は、図11のチャージポンプ回路の各部の動作波形
を示す図である。前述の実施の形態1〜3では、サブポ
ンプがメインポンプの整流トランジスタおよびプリチャ
ージトランジスタのゲート電位を昇圧する。
(Embodiment 4) FIG. 11 is a circuit diagram of a charge pump circuit according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 12 is a diagram showing operation waveforms of each part of the charge pump circuit of FIG. In the first to third embodiments, the sub-pump boosts the gate potential of the rectifier transistor and the precharge transistor of the main pump.

【0110】しかし、サブポンプの出力を2Vddの近
傍まで昇圧させるには、サブポンプのサブキャパシタの
容量値を整流トランジスタや他の寄生容量の値に比べて
十分に大きく設定する必要がある。チャージポンプ回路
の出力に接続される負荷が重いため、メインポンプを駆
動するために必要な電流が大きくなる場合には、サブポ
ンプのサイズも大きくなる。この結果、電源電圧Vdd
が1V以下であるような低電圧の条件下では、サブポン
プが高速に動作しなくなるおそれがある。
However, in order to boost the output of the sub-pump to around 2 Vdd, it is necessary to set the capacitance of the sub-capacitor of the sub-pump sufficiently larger than the values of the rectifying transistor and other parasitic capacitances. Since the load connected to the output of the charge pump circuit is heavy, when the current required to drive the main pump increases, the size of the sub-pump also increases. As a result, the power supply voltage Vdd
Under a low-voltage condition where is less than or equal to 1 V, the sub-pump may not operate at high speed.

【0111】本実施の形態4は、この問題を解決するた
めに、初段のサブポンプが2段目のサブポンプを駆動す
る。したがって初段のサブポンプの駆動能力がメインポ
ンプを駆動するには不十分であっても、初段のサブポン
プは2段目のサブポンプを駆動できればよい。
In the fourth embodiment, in order to solve this problem, the first stage sub-pump drives the second stage sub-pump. Therefore, even if the driving capacity of the first-stage sub-pump is insufficient to drive the main pump, it is sufficient that the first-stage sub-pump can drive the second-stage sub-pump.

【0112】この場合、初段のサブポンプ2dの出力す
る信号SN1dおよびSN2dは、Vss〜2Vddの
範囲の電圧を発生できるので、図9で説明したように、
2段目のサブポンプをオーバードライバすることができ
る。従って、初段のサブポンプのサブキャパシタよりも
2段目のサブポンプのサブキャパシタをより大きく設定
することが可能となる。
In this case, since the signals SN1d and SN2d output from the first-stage sub-pump 2d can generate voltages in the range of Vss to 2Vdd, as shown in FIG.
The second-stage sub-pump can be overdriven. Therefore, the sub-capacitor of the second-stage sub-pump can be set to be larger than that of the first-stage sub-pump.

【0113】以上のように本実施の形態4によれば、サ
ブポンプを多段に接続することによって、メインポンプ
の負荷が重くても信号SN1dおよびSN2dを実質的
に2Vddまで昇圧することができる。したがって、電
源電圧Vddが1V以下の低電圧であっても、高効率な
昇圧をおこなうことができる。
As described above, according to the fourth embodiment, by connecting the sub-pumps in multiple stages, it is possible to boost the signals SN1d and SN2d to substantially 2 Vdd even when the load on the main pump is heavy. Therefore, even if the power supply voltage Vdd is a low voltage of 1 V or less, high-efficiency boosting can be performed.

【0114】サブポンプを接続する段数は、2段には限
定されず、3段以上でも良い。最終段のサブポンプがメ
インポンプをストレスなく駆動でき、信号φ1およびφ
2が初段のサブポンプをストレスなく駆動できれば、サ
ブポンプの接続段数は任意である。
The number of stages for connecting the sub-pumps is not limited to two, but may be three or more. The sub-pump at the last stage can drive the main pump without stress, and the signals φ1 and φ
As long as 2 can drive the first-stage sub-pump without stress, the number of connected sub-pumps is arbitrary.

【0115】信号φ1およびφ2の位相に対する、最終
段のサブポンプがメインポンプを駆動する信号の位相
は、接続されるサブポンプの段数に応じた量だけずれる
ことになるが、メインポンプが駆動される周波数は信号
φ1およびφ2の周波数と同じである。
The phase of the signal for driving the main pump by the sub-pump in the last stage with respect to the phase of signals φ1 and φ2 is shifted by an amount corresponding to the number of stages of the connected sub-pumps. Is the same as the frequency of the signals φ1 and φ2.

【0116】(実施の形態5)図13は、本発明による
チャージポンプ回路の実施の形態5の回路図である。図
14は、図13のチャージポンプ回路の動作波形を示す
図である。前述の実施の形態2におけるサブポンプは、
Vss〜2Vddを発生する。Vss〜2Vddの振幅
によってゲート電圧を十分に達成できたからである。
(Fifth Embodiment) FIG. 13 is a circuit diagram of a charge pump circuit according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 14 is a diagram showing operation waveforms of the charge pump circuit of FIG. The sub-pump according to the above-described second embodiment includes:
Vss to 2Vdd are generated. This is because the gate voltage can be sufficiently achieved by the amplitude of Vss to 2Vdd.

【0117】しかし、さらに電源電圧Vddが低くな
り、メインポンプの整流トランジスタおよびプリチャー
ジトランジスタを制御するために2Vdd(Vss〜2
Vdd)以上の電圧が必要となる場合も考えられる。ま
た、トランジスタのゲートに印加されるオン/オフの電
位差が大きいほど、トランジスタの駆動能力を高くする
ことができる。このため、サブポンプから出力される、
メインポンプを制御する信号の電位振幅は、大きいほど
好ましい。
However, the power supply voltage Vdd is further lowered, and 2 Vdd (Vss to 2) is used to control the rectifying transistor and the precharge transistor of the main pump.
Vdd) or more may be required. Further, the larger the on / off potential difference applied to the gate of the transistor, the higher the driving capability of the transistor. Therefore, the output from the sub pump is
The larger the potential amplitude of the signal for controlling the main pump, the better.

【0118】図13に示すように、サブポンプのプリチ
ャージ電源として、ノードN3jがノードN2jに接続
され、ノードN4jがノードN1jに接続される。ノー
ドN3jおよびN4jは、電圧Vpp以上にプリチャー
ジされる。このため、サブポンプの出力SN1j、SN
2jの電位振幅をVss〜(Vdd+Vpp)の範囲に
拡大することができる。
As shown in FIG. 13, nodes N3j are connected to node N2j and node N4j is connected to node N1j as a pre-charge power supply for the sub-pump. Nodes N3j and N4j are precharged to voltage Vpp or higher. Therefore, the outputs SN1j, SN of the sub-pump
The potential amplitude of 2j can be expanded to the range of Vss to (Vdd + Vpp).

【0119】以上のように本実施の形態5によれば、実
施の形態2〜4と比較して、メインポンプの整流トラン
ジスタQ1jおよびQ2j、およびプリチャージトラン
ジスタQ3jおよびQ4jのゲート電位の電位振幅をさ
らに(Vpp−Vdd)だけ拡大できる。このため、メ
インポンプのノードN1jおよびN2jから出力ノード
Nppへ電荷を転送する速度をさらに向上させることが
可能になる。
As described above, according to the fifth embodiment, the potential amplitudes of the gate potentials of the rectifier transistors Q1j and Q2j and the precharge transistors Q3j and Q4j of the main pump are smaller than those of the second to fourth embodiments. Further, it can be enlarged by (Vpp-Vdd). For this reason, it is possible to further improve the speed of transferring charges from the nodes N1j and N2j of the main pump to the output node Npp.

【0120】図15は、本発明によるチャージポンプ回
路の実施の形態5の変形例の回路図である。図16は、
図15のチャージポンプ回路の動作波形を示す図であ
る。
FIG. 15 is a circuit diagram of a modification of the fifth embodiment of the charge pump circuit according to the present invention. FIG.
FIG. 16 is a diagram showing operation waveforms of the charge pump circuit of FIG.

【0121】図15、16に示すようにノードN1kと
N2dとの間、およびノードN2kとN1dとの間に
は、フィードバックキャパシタBC1kおよびBC2k
がそれぞれ設けられている。ノードN1dまたはN2d
が2Vddに上昇した後、メインポンプ1kのキャパシ
タC1kまたはC2kがポンプドライバ3eまたは4e
によって遅延をともなって駆動される。このタイミング
でフィードバックキャパシタBC1kおよびBC2kも
駆動される。
As shown in FIGS. 15 and 16, feedback capacitors BC1k and BC2k are connected between nodes N1k and N2d and between nodes N2k and N1d.
Are provided respectively. Node N1d or N2d
Rises to 2Vdd, the capacitor C1k or C2k of the main pump 1k is switched to the pump driver 3e or 4e.
Driven with a delay. At this timing, the feedback capacitors BC1k and BC2k are also driven.

【0122】このため、フィードバックキャパシタBC
1k、BC2kの容量結合によって、ノードN1dおよ
びN2dの電位は、2Vddからさらに上昇する。この
結果、メインポンプ1kの整流トランジスタQ1kおよ
びQ2k、およびプリチャージトランジスタQ3kおよ
びQ4kのゲート電位の電位振幅を2Vddより大きく
することができる。
For this reason, the feedback capacitor BC
Due to the capacitive coupling of 1k and BC2k, the potentials of nodes N1d and N2d further rise from 2Vdd. As a result, the potential amplitudes of the gate potentials of the rectifier transistors Q1k and Q2k of the main pump 1k and the precharge transistors Q3k and Q4k can be made larger than 2 Vdd.

【0123】(実施の形態6)半導体回路の低消費電力
化およびプロセス技術の微細化を背景として、半導体回
路は低電源電圧化の傾向にある。
(Embodiment 6) With the background of low power consumption of semiconductor circuits and miniaturization of process technology, semiconductor circuits tend to have low power supply voltage.

【0124】しかし、半導体回路では、局所的にロジッ
クが複雑で信号が所定の時間内に伝わらない部分が存在
する場合があり、このような部分では局所的に電源電圧
を上げて信号が所定の時間内に伝わるようにする必要が
ある。このため、半導体回路の2電源系化が求められて
いる。
However, in a semiconductor circuit, there may be a portion where the logic is locally complicated and a signal is not transmitted within a predetermined time. In such a portion, the power supply voltage is locally increased and the signal is supplied to a predetermined portion. It needs to be transmitted in time. For this reason, there is a demand for a dual power supply system for the semiconductor circuit.

【0125】本発明では、半導体回路の各部分の消費電
力および2電源系のための電圧変換時の変換ロスに着目
し、電圧変換前の電圧は消費電力が大きい部分に供給さ
れ、電圧変換後の電圧は消費電力が小さい部分に供給さ
れる。
In the present invention, focusing on the power consumption of each part of the semiconductor circuit and the conversion loss at the time of voltage conversion for the dual power supply system, the voltage before the voltage conversion is supplied to the part where the power consumption is large, Is supplied to a portion having low power consumption.

【0126】図17Aを参照して、半導体回路は、第1
回路X1、第2回路X2および電圧変換回路X3を含
む。第1回路X1の消費電力は第2回路X2の消費電力
よりも大きい。電圧変換回路X3は、電源電圧Vddを
電圧Vppに変換する。電圧Vppは電源電圧Vddよ
り高い電圧、または接地電圧Vssより低い電圧であ
る。電圧変換回路X3での電圧変換の際には、変換ロス
が生じる。変換ロスを含む電圧Vppは消費電力が第1
回路の消費電力よりも小さい第2回路X2に供給され、
変換前の電源電圧Vddは消費電力が第2回路X2の消
費電力よりも大きい第1回路X1に供給される。
Referring to FIG. 17A, the semiconductor circuit comprises the first
It includes a circuit X1, a second circuit X2, and a voltage conversion circuit X3. The power consumption of the first circuit X1 is larger than the power consumption of the second circuit X2. Voltage conversion circuit X3 converts power supply voltage Vdd to voltage Vpp. Voltage Vpp is a voltage higher than power supply voltage Vdd or a voltage lower than ground voltage Vss. At the time of voltage conversion in the voltage conversion circuit X3, conversion loss occurs. The voltage Vpp including the conversion loss has the first power consumption.
Supplied to a second circuit X2 that is smaller than the power consumption of the circuit,
The power supply voltage Vdd before conversion is supplied to the first circuit X1 whose power consumption is larger than that of the second circuit X2.

【0127】変換ロスを含む電圧Vppが供給される第
2回路X2は消費電力が第1回路X1の消費電力よりも
小さいため、変換ロスが拡大されることがない。このた
め、半導体回路全体において変換ロスに起因する電力損
失が低減される。その結果、消費電力が低減される。
Since the power consumption of the second circuit X2 to which the voltage Vpp including the conversion loss is supplied is smaller than the power consumption of the first circuit X1, the conversion loss does not increase. Therefore, power loss due to conversion loss in the entire semiconductor circuit is reduced. As a result, power consumption is reduced.

【0128】電圧変換回路X3は、第1回路X1および
第2回路X2が形成されるチップ上に形成されていても
良い。あるいは、第1回路X1および第2回路X2が形
成されるチップの外部に形成されていても良い。
The voltage conversion circuit X3 may be formed on a chip on which the first circuit X1 and the second circuit X2 are formed. Alternatively, it may be formed outside the chip on which the first circuit X1 and the second circuit X2 are formed.

【0129】また、電圧変換回路X3は、電源電圧Vd
dを電圧Vppに変換する機能を有する限り、任意の電
圧変換回路であり得る。例えば、電圧変換回路X3は、
従来のチャージポンプ回路、DC/DC変換器等であり
得る。
The voltage conversion circuit X3 has a power supply voltage Vd
Any voltage conversion circuit can be used as long as it has a function of converting d to the voltage Vpp. For example, the voltage conversion circuit X3
It may be a conventional charge pump circuit, DC / DC converter, or the like.

【0130】さらに、電圧変換回路X3として、実施の
形態1〜5において前述した本発明のチャージポンプ回
路を使用することもできる。この場合には、電源電圧V
ddから電圧Vppへの変換ロスが小さいという利点
や、電源電圧Vddが1V以下の低電圧であっても電圧
変換回路が動作するという利点が得られる。
Furthermore, the charge pump circuit of the present invention described in the first to fifth embodiments can be used as the voltage conversion circuit X3. In this case, the power supply voltage V
The advantage that the conversion loss from dd to the voltage Vpp is small and the advantage that the voltage conversion circuit operates even when the power supply voltage Vdd is a low voltage of 1 V or less are obtained.

【0131】第1回路X1のスイッチ切換の発生確率
が、第2回路X2のスイッチ切換の発生確率より大きく
てもよい。また、第1回路X1が駆動する負荷が、第2
回路X2が駆動する負荷より大きくてもよい。
The switching probability of the first circuit X1 may be greater than the switching probability of the second circuit X2. The load driven by the first circuit X1 is the second circuit X1.
It may be larger than the load driven by the circuit X2.

【0132】以下、第1回路X1が駆動する負荷が、第
2回路X2が駆動する負荷より大きい場合を例に挙げて
説明する。なお、第1回路X1のスイッチ切換の発生確
率が、第2回路X2のスイッチ切換の発生確率より大き
い場合に対しても、同様に本発明を適用することができ
る。
Hereinafter, the case where the load driven by the first circuit X1 is larger than the load driven by the second circuit X2 will be described as an example. Note that the present invention can be similarly applied to a case where the switching probability of the first circuit X1 is greater than the switching probability of the second circuit X2.

【0133】図17Bは、昇圧電源を備えた本発明の論
理回路の実施の形態6を示す図である。
FIG. 17B is a diagram showing Embodiment 6 of the logic circuit of the present invention having a boosted power supply.

【0134】論理回路は、論理回路部S1、ドライバ部
S2、チャージポンプ回路S3および容量CLを含む。
論理回路部S1は、PMOSトランジスタQ1、Q2を
含む。ドライバ部S2は、PMOSトランジスタQ3、
NMOSトランジスタQ4を含む。
The logic circuit includes a logic circuit section S1, a driver section S2, a charge pump circuit S3, and a capacitor CL.
Logic circuit section S1 includes PMOS transistors Q1 and Q2. The driver section S2 includes a PMOS transistor Q3,
Includes NMOS transistor Q4.

【0135】ドライバ部S2は、論理回路部S1の負荷
より大きい負荷である容量CLを駆動する。ドライバ部
S2の消費電力は論理回路部S1の消費電力よりも大き
い。従って、ドライバ部S2には、電圧変換前の電源電
圧Vddが供給される。
The driver section S2 drives the capacitor CL which is a load larger than the load of the logic circuit section S1. The power consumption of the driver unit S2 is larger than the power consumption of the logic circuit unit S1. Therefore, the power supply voltage Vdd before voltage conversion is supplied to the driver unit S2.

【0136】論理回路S1は、高速動作が必要な部分で
ある。論理回路部S1には、電圧変換後の昇圧電圧Vp
pが供給される。論理回路S1の負荷はドライバ部S2
の負荷よりも小さいので、電圧変換による変換ロスを含
む昇圧電圧Vppが供給された場合であっても、変換ロ
スが拡大されることがない。このため、論理回路全体に
おいて変換ロスに起因する電力損失が低減される。
The logic circuit S1 is a part that requires high-speed operation. The logic circuit unit S1 includes a boosted voltage Vp after voltage conversion.
p is supplied. The load of the logic circuit S1 is the driver unit S2
, The conversion loss is not increased even when the boosted voltage Vpp including the conversion loss due to the voltage conversion is supplied. Therefore, the power loss due to the conversion loss in the entire logic circuit is reduced.

【0137】このように、電源電圧Vddをドライバ部
S2に供給し、昇圧電圧Vppを論理回路部S1に供給
することによって、論理回路全体の低消費電力化を実現
することができる。
As described above, by supplying the power supply voltage Vdd to the driver section S2 and supplying the boosted voltage Vpp to the logic circuit section S1, it is possible to reduce the power consumption of the entire logic circuit.

【0138】論理回路部S1は、昇圧電圧Vppが供給
されることにより高速に動作する。ドライバ部S2は、
低閾値を有するPMOSトランジスタQ3が用いられる
ことにより高速に動作する。半導体回路を高速に動作さ
せるためには、実施の形態2で前述したように、低閾値
トランジスタを用いることが効果的だからである。この
ように、論理回路は、論理回路全体の高速動作を実現す
る。
The logic circuit section S1 operates at high speed by receiving the boosted voltage Vpp. The driver unit S2 is
The operation is performed at high speed by using the PMOS transistor Q3 having a low threshold value. This is because, as described in Embodiment Mode 2, using a low-threshold transistor is effective for operating a semiconductor circuit at high speed. Thus, the logic circuit realizes high-speed operation of the whole logic circuit.

【0139】しかし、トランジスタの閾値が低すぎる
と、リーク電流が増大してしまい、ついには動作電流が
増えてしまう。この結果、半導体回路の低消費電力化の
ために電圧変換前の電圧を用いたにもかかわらず、逆に
消費電力が増大する場合もありうる。
However, if the threshold value of the transistor is too low, the leakage current increases, and eventually the operating current increases. As a result, even though the voltage before the voltage conversion is used to reduce the power consumption of the semiconductor circuit, the power consumption may increase.

【0140】本実施の形態6に係る論理回路では、以下
に述べるように、低閾値を有するPMOSトランジスタ
を用いた場合であってもリーク電流を抑えることができ
る。
In the logic circuit according to the sixth embodiment, as described below, leakage current can be suppressed even when a PMOS transistor having a low threshold value is used.

【0141】論理回路部S1は、昇圧電圧Vppまたは
接地電位Vssのうちの一方をドライバ部S2に出力す
る。昇圧電圧Vppまたは接地電位Vssは、ドライバ
部S2に設けられたPMOSトランジスタQ3およびN
MOSトランジスタQ4のゲートに印加される。
The logic circuit section S1 outputs one of the boosted voltage Vpp and the ground potential Vss to the driver section S2. Boosted voltage Vpp or ground potential Vss is applied to PMOS transistors Q3 and N provided in driver section S2.
It is applied to the gate of MOS transistor Q4.

【0142】昇圧電圧Vppがドライバ部S2に出力さ
れた場合には、ドライバ部S2に設けられたPMOSト
ランジスタQ3がオフ、NMOSトランジスタQ4がオ
ンとなる。その結果、ドライバ部S2から接地電位Vs
sが出力される。
When the boosted voltage Vpp is output to the driver section S2, the PMOS transistor Q3 provided in the driver section S2 is turned off and the NMOS transistor Q4 is turned on. As a result, the driver unit S2 outputs the ground potential Vs
s is output.

【0143】接地電位Vssがドライバ部S2に出力さ
れた場合には、ドライバ部S2に設けられたPMOSト
ランジスタQ3がオン、NMOSトランジスタQ4がオ
フとなる。その結果、ドライバ部S2から電源電圧Vd
dが出力される。
When the ground potential Vss is output to the driver S2, the PMOS transistor Q3 provided in the driver S2 is turned on, and the NMOS transistor Q4 is turned off. As a result, the power supply voltage Vd
d is output.

【0144】PMOSトランジスタQ3のソースには電
源電圧Vddが供給されている。PMOSトランジスタ
Q3のゲートに昇圧電圧Vppが印加されたときにPM
OSトランジスタQ3がオフになる。したがって、PM
OSトランジスタQ3のオフ時には、PMOSトランジ
スタQ3には逆バイアスがかかる。
The source of the PMOS transistor Q3 is supplied with the power supply voltage Vdd. When the boosted voltage Vpp is applied to the gate of the PMOS transistor Q3, PM
The OS transistor Q3 turns off. Therefore, PM
When the OS transistor Q3 is off, a reverse bias is applied to the PMOS transistor Q3.

【0145】このため、PMOSトランジスタQ3のソ
ースに電源電圧Vddが供給されており、PMOSトラ
ンジスタQ3のゲートに電源電圧Vddが印加されたと
きにPMOSトランジスタQ3がオフとなる場合に比較
して、PMOSトランジスタQ3の閾値を低くすること
ができる。
Therefore, the power supply voltage Vdd is supplied to the source of the PMOS transistor Q3, and the PMOS transistor Q3 is turned off when the power supply voltage Vdd is applied to the gate of the PMOS transistor Q3. The threshold value of the transistor Q3 can be reduced.

【0146】このように、本発明では、低閾値トランジ
スタがオフ時に逆バイアス状態になることにより、リー
ク電流が抑えられる。
As described above, according to the present invention, the leakage current is suppressed by turning the low threshold transistor into the reverse bias state when the transistor is off.

【0147】例えば、PMOSトランジスタQ3のソー
スには電源電圧Vdd=0.5Vが供給され、ゲートに
昇圧電圧Vpp=0.75Vが印加され、PMOSトラ
ンジスタQ3がオフになる場合を考えると、PMOSト
ランジスタQ3のオフ時のゲート・ソース間電圧Vgs
は、0.25Vとなる。
For example, consider the case where the power supply voltage Vdd = 0.5 V is supplied to the source of the PMOS transistor Q3, the boosted voltage Vpp = 0.75V is applied to the gate, and the PMOS transistor Q3 is turned off. Gate-source voltage Vgs when Q3 is off
Is 0.25V.

【0148】一般にPMOSトランジスタに関しては、
(Vgs−Vt)の値が0.1V以上あれば、リーク電
流が到底容認し難い値になることはないといわれている
(セミコン関西96ULSI技術セミナー講演予講集1
−48〜1−49、ISSCC96/SESSION 10/LOW-POWER & C
OMMUNICATION SIGNAL PROCESSING/PAPER FA 10.3)。
In general, for a PMOS transistor,
It is said that if the value of (Vgs-Vt) is 0.1 V or more, the leak current will never become an unacceptable value (Semicon Kansai 96 ULSI Technical Seminar Lecture Preliminary Collection 1)
−48 to 1-49, ISSCC96 / SESSION 10 / LOW-POWER & C
OMMUNICATION SIGNAL PROCESSING / PAPER FA 10.3).

【0149】動作電流は、充放電電流とリーク電流との
和である。(Vgs−Vt)の値が0.1V以上あれ
ば、動作電流に含まれるリーク電流の割合は小さいの
で、リーク電流が動作電流を大幅に増大させることがな
い。
The operation current is the sum of the charge / discharge current and the leak current. If the value of (Vgs-Vt) is 0.1 V or more, the ratio of the leakage current included in the operation current is small, and the leakage current does not greatly increase the operation current.

【0150】従って、PMOSトランジスタQ3の閾値
Vtの値としては、+0.15Vという超低閾値を設定
することができる。
Therefore, as the value of the threshold value Vt of the PMOS transistor Q3, an extremely low threshold value of +0.15 V can be set.

【0151】ここで、NMOSトランジスタの場合に
は、閾値が+から−の方向へ変化することを、閾値が低
くなるというが、PMOSトランジスタの場合には、N
MOSトランジスタの場合とは異なり、閾値が−から+
の方向へ変化することを、閾値が低くなるという。
Here, in the case of an NMOS transistor, a change in the threshold value from + to-means that the threshold value is lowered.
Unlike the case of the MOS transistor, the threshold value is changed from-to +
The change in the direction of is referred to as a lower threshold.

【0152】従来のように、PMOSトランジスタQ3
のソースに電源電圧Vdd=0.5Vが供給され、ゲー
トに電源電圧Vdd=0.5Vが印加され、PMOSト
ランジスタQ3がオフとなる場合には、PMOSトラン
ジスタQ3のオフ時のゲート・ソース間電圧Vgsが0
Vとなる。Vgsが0Vの場合には、(Vgs−Vt)
の値を0.1V以上確保するためには、PMOSトラン
ジスタの閾値Vtの値としては−0.1Vが必要であ
る。
As in the conventional case, the PMOS transistor Q3
Is supplied with the power supply voltage Vdd = 0.5V to the source, the power supply voltage Vdd = 0.5V is applied to the gate, and the PMOS transistor Q3 is turned off, the gate-source voltage when the PMOS transistor Q3 is turned off Vgs is 0
V. When Vgs is 0 V, (Vgs-Vt)
Is required to be -0.1 V as the value of the threshold value Vt of the PMOS transistor.

【0153】このように従来、PMOSトランジスタQ
3の閾値Vtは−0.1Vまでしか下げられなかった。
本実施の形態では、閾値Vtを+0.15Vまで下げる
ことができる。即ち、+0.15Vは閾値Vtの最も低
い閾値である。
As described above, conventionally, the PMOS transistor Q
The threshold Vt of 3 could only be reduced to -0.1V.
In the present embodiment, the threshold value Vt can be reduced to + 0.15V. That is, +0.15 V is the lowest threshold value Vt.

【0154】しかし、閾値Vtを必ずしも+0.15V
まで下げる必要はない。閾値Vtは、−0.1Vよりも
低い値であればよく、−0.1Vから+0.15Vまで
の範囲内で任意の値をとり得る。閾値Vtは、−0.1
Vから+0.15Vまでの範囲内であれば、従来の閾値
よりも下がっているからである。
However, the threshold value Vt is not necessarily +0.15 V
There is no need to lower it. The threshold value Vt only needs to be a value lower than -0.1 V, and can take any value within a range from -0.1 V to +0.15 V. The threshold value Vt is -0.1
This is because if it is in the range from V to +0.15 V, it is lower than the conventional threshold value.

【0155】本実施の形態6によれば、従来と比較し
て、0.25Vの低閾値化(PMOSの場合は、正の方
向が低閾値)をリークレベルを保ったまま実現できる。
このように、PMOSトランジスタQ3は低閾値なの
で、PMOSトランジスタQ3のゲートに接地電位Vs
sが入力されると、PMOSトランジスタQ3はオフ状
態からオン状態に高速に動作する。
According to the sixth embodiment, it is possible to lower the threshold value by 0.25 V (the threshold value in the positive direction is lower in the case of PMOS) while maintaining the leak level, as compared with the related art.
As described above, since the PMOS transistor Q3 has a low threshold, the ground potential Vs is applied to the gate of the PMOS transistor Q3.
When s is input, the PMOS transistor Q3 operates at high speed from the off state to the on state.

【0156】また、NMOSトランジスタQ4に関して
は、オフ時のゲート電圧がVssであり、ソース電圧が
Vssであるから、オフ時のゲート・ソース間電圧は0
Vである。一般にNMOSトランジスタに関しては、
(Vgs−Vt)の値が−0.1V以下であれば、リー
ク電流が動作電流を大幅に増大させることがないといわ
れている。
Further, regarding the NMOS transistor Q4, since the gate voltage at the time of off is Vss and the source voltage is Vss, the gate-source voltage at the time of off is 0.
V. Generally, for NMOS transistors,
It is said that if the value of (Vgs-Vt) is -0.1 V or less, the leakage current does not significantly increase the operating current.

【0157】従って、閾値電圧を0.1V以下に下げる
ことはできないが、オン時のゲート電圧が0.75V、
ソース電圧が接地電位Vss(0V)であり、ゲート・
ソース間電圧Vgsは0.75Vとなるため、閾値電圧
を無理に下げなくても、電源電圧Vdd(0.5V)以
上の(Vgs−Vt)が印加される。このように、NM
OSトランジスタQ4は、オン時のゲート・ソース間電
圧Vgsが大きいので、オフ状態からオン状態に高速に
動作する。
Therefore, although the threshold voltage cannot be lowered to 0.1 V or less, the gate voltage at the time of ON is 0.75 V,
The source voltage is the ground potential Vss (0 V),
Since the source-to-source voltage Vgs is 0.75 V, (Vgs-Vt) equal to or higher than the power supply voltage Vdd (0.5 V) is applied without forcibly lowering the threshold voltage. Thus, NM
The OS transistor Q4 operates at a high speed from an off state to an on state because the gate-source voltage Vgs at the time of on is large.

【0158】このように、ドライバ部S2では、PMO
SトランジスタQ3およびNMOSトランジスタQ4の
オン・オフが高速に切り替わる。その結果、ドライバ部
S2が高速に動作する。
As described above, in the driver section S2, the PMO
ON / OFF of the S transistor Q3 and the NMOS transistor Q4 is switched at high speed. As a result, the driver section S2 operates at high speed.

【0159】論理回路部S1のPMOSトランジスタQ
1、Q2の閾値は、ドライバ部S2のPMOSトランジ
スタQ3の閾値よりも高く設定される。論理回路部S1
のPMOSトランジスタQ1、Q2の閾値が小さいと、
PMOSトランジスタQ1、Q2のオフ状態が不十分と
なり、リーク電流が増大するため、チャージポンプ回路
S3から昇圧電圧Vppを供給することにより動作の高
速化かつ低消費電力化を実現するという意図した効果を
得ることができないからである。
The PMOS transistor Q of the logic circuit section S1
1, the threshold values of Q2 are set higher than the threshold value of the PMOS transistor Q3 of the driver section S2. Logic circuit section S1
Of the PMOS transistors Q1 and Q2 are small,
Since the off-states of the PMOS transistors Q1 and Q2 become insufficient and the leakage current increases, the intended effect of realizing high-speed operation and low power consumption by supplying the boosted voltage Vpp from the charge pump circuit S3 is achieved. Because you cannot get it.

【0160】なお、論理回路部S1のPMOSトランジ
スタQ1、Q2以外のPMOSトランジスタの一部に、
PMOSトランジスタQ3と同様な低閾値トランジスタ
が用いられていてもよい。低閾値トランジスタが少数で
あれば、リーク電流の増大が許容範囲内にある場合もあ
るからである。
It is to be noted that some of the PMOS transistors other than the PMOS transistors Q1 and Q2 of the logic circuit portion S1 include:
A low threshold transistor similar to the PMOS transistor Q3 may be used. This is because if the number of low threshold transistors is small, the increase in leakage current may be within an allowable range.

【0161】前述したように、重い負荷を駆動するドラ
イバ部S2に設けられたPMOSトランジスタQ3は、
低い閾値に設定され、PMOSトランジスタQ3以外の
トランジスタは標準の閾値に設定される。論理回路部S
1のゲート遅延は、チャージポンプ回路S3から出力さ
れる昇圧電源Vppを印加することによって抑えられ
る。
As described above, the PMOS transistor Q3 provided in the driver section S2 for driving a heavy load is
The transistors are set to a low threshold, and transistors other than the PMOS transistor Q3 are set to a standard threshold. Logic circuit section S
The gate delay of 1 is suppressed by applying the boosted power supply Vpp output from the charge pump circuit S3.

【0162】なお、電源電圧Vddを電源電圧Vddよ
り高い電圧Vppに変換し、電圧Vppを論理回路部S
1に電源電圧として用いた場合について説明してきた
が、接地電圧Vssを接地電圧Vssより低い電圧Vs
s’に変換し、電圧Vss’を論理回路部S1の接地電
圧として用いた場合でも同じ効果が得られる。この場合
には、ドライバ回路S2のNMOSトランジスタQ4を
低閾値とすればよい。
The power supply voltage Vdd is converted to a voltage Vpp higher than the power supply voltage Vdd, and the voltage Vpp is converted to the logic circuit section S.
1 has been described as the power supply voltage, the ground voltage Vss is set to a voltage Vs lower than the ground voltage Vss.
The same effect can be obtained even when the voltage is converted to s 'and the voltage Vss' is used as the ground voltage of the logic circuit unit S1. In this case, the NMOS transistor Q4 of the driver circuit S2 may be set to a low threshold.

【0163】また、電源電圧Vddを電源電圧Vddよ
り高い電圧Vppに変換し、接地電圧Vssを接地電圧
Vssより低い電圧Vss’に変換し、電圧Vppと電
圧Vss’とを併せて使うことも可能である。この場合
には、ドライバ回路S2のPMOSトランジスタQ3、
NMOSトランジスタQ4の両方を低閾値にすることが
できる。
It is also possible to convert power supply voltage Vdd to voltage Vpp higher than power supply voltage Vdd, convert ground voltage Vss to voltage Vss 'lower than ground voltage Vss, and use voltage Vpp and voltage Vss' together. It is. In this case, the PMOS transistor Q3 of the driver circuit S2,
Both of the NMOS transistors Q4 can have a low threshold.

【0164】[0164]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電圧変
換における損失が小さいチャージポンプ回路を提供する
ことができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a charge pump circuit having a small loss in voltage conversion.

【0165】また、1V以下の低い電源電圧を用いても
高い効率で昇降圧された電圧を高速に供給できるチャー
ジポンプ回路を提供することができる。
Further, it is possible to provide a charge pump circuit which can supply a boosted / decreased voltage with high efficiency at high speed even when a low power supply voltage of 1 V or less is used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるチャージポンプ回路の実施の形態
1の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a charge pump circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のチャージポンプ回路の動作波形を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing operation waveforms of the charge pump circuit of FIG.

【図3】図1のチャージポンプ回路の変形例を示す回路
図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a modification of the charge pump circuit of FIG. 1;

【図4】図3のチャージポンプ回路の動作波形を示す図
である。
4 is a diagram showing operation waveforms of the charge pump circuit of FIG.

【図5】降圧動作を実現する本発明によるチャージポン
プ回路の回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of a charge pump circuit according to the present invention for implementing a step-down operation.

【図6】図5のチャージポンプ回路の動作波形を示す図
である。
6 is a diagram showing operation waveforms of the charge pump circuit of FIG.

【図7A】本発明によるチャージポンプ回路の実施の形
態2の回路図である。
FIG. 7A is a circuit diagram of a charge pump circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図7B】図7Aのチャージポンプ回路の動作波形を示
す図である。
FIG. 7B is a diagram showing operation waveforms of the charge pump circuit of FIG. 7A.

【図8A】本発明によるチャージポンプ回路のサブポン
プのバリエーションを示す回路図である。
FIG. 8A is a circuit diagram showing a variation of the sub-pump of the charge pump circuit according to the present invention.

【図8B】本発明によるチャージポンプ回路のサブポン
プのバリエーションを示す回路図である。
FIG. 8B is a circuit diagram showing a variation of the sub-pump of the charge pump circuit according to the present invention.

【図8C】本発明によるチャージポンプ回路のサブポン
プのバリエーションを示す回路図である。
FIG. 8C is a circuit diagram showing a variation of the sub-pump of the charge pump circuit according to the present invention.

【図8D】本発明によるチャージポンプ回路のサブポン
プのバリエーションを示す回路図である。
FIG. 8D is a circuit diagram showing a variation of the sub-pump of the charge pump circuit according to the present invention.

【図8E】図8Dのサブポンプの動作波形を示す図であ
る。
FIG. 8E is a diagram showing operation waveforms of the sub-pump of FIG. 8D.

【図9】本発明によるチャージポンプ回路の実施の形態
3の回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram of a charge pump circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図10】図9のチャージポンプ回路の動作波形を示す
図である。
FIG. 10 is a diagram showing operation waveforms of the charge pump circuit of FIG.

【図11】本発明によるチャージポンプ回路の実施の形
態4の回路図である。
FIG. 11 is a circuit diagram of a charge pump circuit according to a fourth embodiment of the present invention.

【図12】図11のチャージポンプ回路の動作波形を示
す図である。
12 is a diagram showing operation waveforms of the charge pump circuit of FIG.

【図13】本発明によるチャージポンプ回路の実施の形
態5の回路図である。
FIG. 13 is a circuit diagram of a charge pump circuit according to a fifth embodiment of the present invention.

【図14】図13のチャージポンプ回路の動作波形を示
す図である。
14 is a diagram showing operation waveforms of the charge pump circuit of FIG.

【図15】本発明によるチャージポンプ回路の実施の形
態5の変形例の回路図である。
FIG. 15 is a circuit diagram of a modification of the fifth embodiment of the charge pump circuit according to the present invention.

【図16】図15のチャージポンプ回路の動作波形を示
す図である。
16 is a diagram showing operation waveforms of the charge pump circuit of FIG.

【図17A】本発明の論理回路の実施の形態6の原理を
示す図である。
FIG. 17A is a diagram showing the principle of Embodiment 6 of the logic circuit of the present invention.

【図17B】昇圧電源を備えた本発明の論理回路の実施
の形態6を示す図である。
FIG. 17B is a diagram showing Embodiment 6 of the logic circuit of the present invention including a boost power supply.

【図18】従来技術によるポンプ回路の回路図である。FIG. 18 is a circuit diagram of a conventional pump circuit.

【図19】図18のポンプ回路の動作波形を示す図であ
る。
19 is a diagram showing operation waveforms of the pump circuit of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a メインポンプ 2a サブポンプ C1a、C2a、SC1a、SC2a キャパシタ Q1a、Q2a、Q3a、Q4a、SQ1a、SQ2a
トランジスタ
1a Main pump 2a Sub pump C1a, C2a, SC1a, SC2a Capacitor Q1a, Q2a, Q3a, Q4a, SQ1a, SQ2a
Transistor

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1制御端子を有する第1スイッチング
素子と、第2制御端子を有する第2スイッチング素子
と、前記第1および第2スイッチング素子に接続された
ノードとを含む第1ポンプを備えたチャージポンプ回路
であって、 前記チャージポンプ回路は、前記第1および第2のスイ
ッチング素子が第1および第2駆動電圧信号に応答して
相補的に動作することにより、入力電圧を出力電圧に変
換し、前記出力電圧を出力端子を介して出力し、前記第1制御端子及び前記第2制御端子は、前記ノード
と前記出力端子との両方と 電気的にアイソレートされて
いるチャージポンプ回路。
1. A first pump comprising a first switching element having a first control terminal, a second switching element having a second control terminal, and a node connected to the first and second switching elements. A charge pump circuit, wherein the charge pump circuit converts an input voltage to an output voltage by causing the first and second switching elements to operate complementarily in response to first and second drive voltage signals. And outputting the output voltage via an output terminal, wherein the first control terminal and the second control terminal
And a charge pump circuit electrically isolated from both the output terminal and the output terminal .
【請求項2】 前記第1のスイッチング素子は、第1お
よび第2整流トランジスタを含み、 前記第1制御端子は、第1および第2整流制御端子を含
み、 前記第2のスイッチング素子は、第1および第2プリチ
ャージトランジスタを含み、 前記第2制御端子は、第1および第2プリチャージ制御
端子を含み、 前記ノードは、第1および第2ノードを含み、 前記第1および第2ノードのそれぞれは第1および第2
キャパシタに接続されており、 第1状態において、前記第1整流トランジスタは、前記
第1キャパシタに蓄積された電荷を前記出力端子に供給
し、前記第2プリチャージトランジスタは、前記入力電
圧を前記第2キャパシタに供給し、 第2状態において、前記第2整流トランジスタは、前記
第2キャパシタに蓄積された電荷を前記出力端子に供給
し、前記第1プリチャージトランジスタは、前記入力電
圧を前記第1キャパシタに供給し、 前記第1ノードと前記第2プリチャージ制御端子と、お
よび前記第2ノードと前記第1プリチャージ制御端子と
は電気的にアイソレートされている、請求項1に記載の
チャージポンプ回路。
2. The first switching element includes first and second rectification transistors, the first control terminal includes first and second rectification control terminals, and the second switching element includes a second rectification control terminal. A first and a second precharge transistor; the second control terminal includes a first and a second precharge control terminal; the node includes a first and a second node; Respectively the first and second
In a first state, the first rectifying transistor supplies the charge stored in the first capacitor to the output terminal, and the second precharge transistor supplies the input voltage to the input terminal. In the second state, the second rectifying transistor supplies the charge stored in the second capacitor to the output terminal, and the first precharge transistor supplies the input voltage to the first capacitor. The charge according to claim 1, wherein the charge is supplied to a capacitor, and the first node and the second precharge control terminal, and the second node and the first precharge control terminal are electrically isolated. Pump circuit.
【請求項3】 前記チャージポンプ回路は、前記第1お
よび第2制御端子を駆動する第2ポンプをさらに備えて
おり、 前記第2ポンプは、第1および第2サブトランジスタと
第1および第2サブキャパシタとを有しており、 前記第1および第2サブトランジスタは、第1および第
2サブ制御端子を有しており、 前記第1整流制御端子、前記第2プリチャージ制御端子
および前記第2サブ制御端子を含む第1制御端子群は、
前記第1サブキャパシタを介して前記第1駆動電圧信号
を受け取り、 前記第2整流制御端子、前記第1プリチャージ制御端子
および前記第1サブ制御端子を含む第2制御端子群は、
前記第2サブキャパシタを介して前記第2駆動電圧信号
を受け取る、請求項2に記載のチャージポンプ回路。
3. The charge pump circuit further includes a second pump for driving the first and second control terminals, wherein the second pump includes first and second sub-transistors and first and second sub-transistors. A sub-capacitor, the first and second sub-transistors have first and second sub-control terminals, the first rectification control terminal, the second precharge control terminal, and the second A first control terminal group including two sub-control terminals is:
Receiving the first drive voltage signal via the first sub-capacitor, a second control terminal group including the second rectification control terminal, the first precharge control terminal, and the first sub-control terminal,
The charge pump circuit according to claim 2, wherein the second drive voltage signal is received through the second sub-capacitor.
【請求項4】 前記第1制御端子群および前記第2制御
端子群は、前記入力電圧の振幅よりも拡大された振幅を
有する電圧を受け取る、請求項3に記載のチャージポン
プ回路。
4. The charge pump circuit according to claim 3, wherein said first control terminal group and said second control terminal group receive a voltage having an amplitude that is larger than an amplitude of said input voltage.
【請求項5】 前記第2ポンプは、第1および第2スイ
ッチング素子が確実にオフ状態になるように、所定の電
圧に十分近い第1電圧を発生する手段をさらに備えてお
り、 前記第1制御端子群は、前記第1状態では前記入力電圧
より高い第2電圧を受け取り、前記第2状態では前記第
1電圧を受け取り、 前記第2制御端子群は、前記第1状態では前記第1電圧
を受け取り、前記第2状態では前記第2電圧を受け取
る、請求項3に記載のチャージポンプ回路。
5. The second pump further comprises means for generating a first voltage sufficiently close to a predetermined voltage so as to ensure that the first and second switching elements are turned off. The control terminal group receives the second voltage higher than the input voltage in the first state, receives the first voltage in the second state, and the second control terminal group receives the first voltage in the first state. The charge pump circuit according to claim 3, wherein the charge pump circuit receives the second voltage in the second state.
【請求項6】 前記第2ポンプは、第1および第2スイ
ッチング素子が確実にオフ状態になるように、所定の電
圧に十分近い第1電圧を発生する手段をさらに備えてお
り、 前記第1制御端子群は、前記第1状態では接地電位より
低い第2電圧を受け取り、前記第2状態では前記第1電
圧を受け取り、 前記第2制御端子群は、前記第1状態では前記第1電圧
を受け取り、前記第2状態では前記第2電圧を受け取
る、請求項3に記載のチャージポンプ回路。
6. The second pump further includes means for generating a first voltage sufficiently close to a predetermined voltage so as to ensure that the first and second switching elements are turned off. The control terminal group receives the second voltage lower than the ground potential in the first state, receives the first voltage in the second state, and the second control terminal group receives the first voltage in the first state. 4. The charge pump circuit according to claim 3, wherein the charge pump circuit receives the second voltage in the second state.
【請求項7】 前記第1制御端子群は、前記第1状態で
は前記入力電圧より高い第1電圧を受け取り、前記第2
状態では前記入力電圧と実質的に等しい第2電圧を受け
取り、 前記第2制御端子群は、前記第1状態では前記第2電圧
を受け取り、前記第2状態では前記第1電圧を受け取
る、請求項3に記載のチャージポンプ回路。
7. The first control terminal group receives a first voltage higher than the input voltage in the first state, and
The second control terminal group receives the second voltage in the first state, and receives the first voltage in the second state, wherein the second control terminal group receives the second voltage substantially equal to the input voltage in the state. 4. The charge pump circuit according to 3.
【請求項8】 前記第1制御端子群は、前記第1状態で
は接地電位より低い第1電圧を受け取り、前記第2状態
では前記入力電圧と実質的に等しい第2電圧を受け取
り、 前記第2制御端子群は、前記第1状態では前記第2電圧
を受け取り、前記第2状態では前記第1電圧を受け取
る、請求項3に記載のチャージポンプ回路。
8. The first group of control terminals receives a first voltage lower than a ground potential in the first state, receives a second voltage substantially equal to the input voltage in the second state, and The charge pump circuit according to claim 3, wherein the control terminal group receives the second voltage in the first state, and receives the first voltage in the second state.
【請求項9】 前記第1スイッチング素子は、整流トラ
ンジスタを含み、 前記第1制御端子は、整流制御端子を含み、 前記第2スイッチング素子は、プリチャージトランジス
タを含み、 前記第2制御端子は、プリチャージ制御端子を含み、 前記ノードはキャパシタに接続されており、 第1状態において、前記整流トランジスタは、前記キャ
パシタに蓄積された電荷を前記出力端子に供給し、 第2状態において、前記プリチャージトランジスタは、
前記入力電圧を前記キャパシタに供給し、 前記ノードと前記プリチャージ制御端子とは電気的にア
イソレートされている、請求項1に記載のチャージポン
プ回路。
9. The first switching element includes a rectification transistor, the first control terminal includes a rectification control terminal, the second switching element includes a precharge transistor, and the second control terminal includes: A precharge control terminal, wherein the node is connected to a capacitor; in a first state, the rectifying transistor supplies a charge stored in the capacitor to the output terminal; The transistor is
The charge pump circuit according to claim 1, wherein the input voltage is supplied to the capacitor, and the node and the precharge control terminal are electrically isolated.
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