JP3447068B2 - 半導体集積回路の内部電圧発生装置 - Google Patents
半導体集積回路の内部電圧発生装置Info
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Description
用され、外部電源電圧を降圧して内部電源を作成し、こ
の内部電源をもとに必要な内部電圧を発生する半導体集
積回路の内部電圧発生装置に関するものである。
を示すブロック図である。図において、1は外部電源2
(電圧Ext.VCC)を降圧して内部電源3(電圧In
t.VCC)を作成する内部電源作成回路、4は内部電源
3を入力して所定値の内部電圧5(電圧VPP)を発生す
る内部電圧発生回路(VPP発生回路)である。図21は
図20中のExt.VCC、Int.VCC、VPP各々の電
圧の動きを示したものである。
構成を示すブロック図で、ここでは、内部電圧発生回路
4は内部電源作成回路1からの内部電源3を入力して所
定の負の内部電圧5(電圧VBB)を発生する。図23は
図22中のExt.VCC、Int.VCC、VBB各々の電
圧の動きを示したものである。
PP発生部分の回路である。図において、40、43はキ
ャパシタ、41、42はNchTrである。図25は、
図24中のCLK、VPPのタイミング図である。図26
は、図22中のVBB発生回路4のVBB発生部分の回路で
ある。図において、44、47はキャパシタ、45、4
6はNchTrである。図27は、図26中のCLK、
VBBのタイミング図である。
た様に電圧VPPを発生する場合、VPP発生回路4は内部
電源電圧Int.VCCを電源としている。また図21か
ら、外部電源電圧Ext.VCCに少しの変動が発生して
も内部電源電圧Int.VCCには影響を与えることは生
じない。従って、電圧VPPは外部電源電圧Ext.VCC
に変動が生じても、内部電源電圧Int.VCCが安定し
ているかぎり、外部電源電圧Ext.VCCの影響を直接
に受けることはない。
詳細に説明を行う。図24中の信号CLKは図25に示
す様にHighがInt.VCCで、Lowが0[v]の
パルス波である。この信号CLKは、キャパシタ40の
一方の極に伝わる。信号CLKがLowからHighに
変化するとキャパシタ40の他方の極もLowからHi
ghに変化する。この時、NchTr42はONにな
り、NchTr41はOFFになる。従って、キャパシ
タ40の他方の極のHigh信号(この信号は過渡的に
2Int.VCC−VTHまで上昇する)は、NchTr4
2を通って電圧VPPに伝播する。次に信号CLKがHi
ghからLowに変化すると信号CLKはキャパシタ4
0の一方の極に伝わる。これによりキャパシタ40の他
方の極もHighからLowに変化する。この時、Nc
hTr42はOFFになり、NchTr41はONにな
る。従って、キャパシタ40の他方の極はNchTr4
1がONであるために(Int.VCC−VTH)の電圧が
供給される。以上のことを繰り返すと、信号CLKがL
owからHighに変化した後に、電圧VPPはキャパシ
タ40の電荷をキャパシタ43に移し変えた電荷分だけ
電圧が上昇し、信号CLKがHighからLowに変化
した後は、内部電源電圧Int.VCCからキャパシタ4
0に電荷が蓄えられる。
電源電圧Ext.VCCの影響を受けることなく電圧VBB
を発生することができる。図26中の信号CLKは図2
7に示す様にHighがInt.VCCで、Lowが0
[v]のパルス波である。この信号CLKはキャパシタ
44の一方の極に伝わる。信号CLKがHighからL
owに変化するとキャパシタ44の他方の極もHigh
からLowに変化する。この時、NchTr46はON
になり、NchTr45はOFFになる。従って、キャ
パシタ44の他方の極のLow信号(−Int.VCC+
VTH)は、NchTr46を通って電圧VBBに伝播す
る。次に信号CLKがLowからHighに変化すると
信号CLKはキャパシタ44の一方の極に伝わる。これ
によりキャパシタ44の他方の極もLowからHigh
に変化する。このときNchTr46はOFFになり、
NchTr45はONになる。キャパシタ44の他方の
極は、NchTr45がONであるためにVThの電圧に
なる。以上のことを繰り返すことにより、信号CLKが
HighからLowに変化した後に、電圧VBBはキャパ
シタ44の負電荷をキャパシタ47に移し変えた電荷分
だけ電圧が下降し、信号CLKがLowからHighに
変化した後は、キャパシタ44に蓄えた電荷をグランド
に放つ。
VCCを昇圧した正の電圧になり、電圧VBBは、グランド
を降圧した負の電圧になる。また図25において、信号
CLKがLowからHighに立上がる時、電圧VPPの
レベルが上昇する割合は、図24中のキャパシタ40と
キャパシタ43との容量の比によって決まる。同様に図
27において、信号CLKがHighからLowに立下
がる時、電圧VBBのレベルが下降する割合は、図26中
のキャパシタ44とキャパシタ47との容量の比によっ
て決まる。
の内部電圧発生装置は以上のように構成されているの
で、図21、図23から判るように、電源投入時点から
内部電圧VPP、VBBが所定のレベルに到達し安定するま
でにかなりの時間がかかり、立上り特性が劣るという問
題点があった。また、外部電源電圧Ext.VCCがかな
り変動した場合は内部電圧の変動も避けられず、この影
響を無視し得ないという問題点もあった。
ためになされたもので、電源投入後の内部電圧の立上り
時間を短縮し、また、外部電源電圧の変動による発生内
部電圧への影響を抑制することを目的とする。
る半導体集積回路の内部電圧発生装置は、外部電源を入
力しこの外部電源電圧を降圧して内部電源を作成する内
部電源作成回路、この内部電源作成回路からの内部電源
を入力し所定の内部電圧を発生する内部電圧発生回路、
上記内部電源作成回路からの内部電源に替えて上記外部
電源を直接上記内部電圧発生回路に接続する電源切換回
路、および上記内部電圧発生回路から出力された内部電
圧を検出しその出力値に応じて上記電源切換回路を操作
する内部電圧検出回路を備えたものである。
成回路からの内部電源を入力し所定の内部電圧を発生す
る第1の内部電圧発生回路、外部電源を入力し所定の内
部電圧を発生する第2の内部電圧発生回路、所定の期間
上記第2の内部電圧発生回路の出力を、その後は上記第
1の内部電圧発生回路の出力をそれぞれ内部電圧として
取り出すよう、上記両内部電圧発生回路の切換を行う電
圧出力切換回路、および上記第1あるいは第2の内部電
圧発生回路から出力された内部電圧を検出し、その出力
値に応じて上記電圧出力切換回路を操作する内部電圧検
出回路を備えたものである。
成回路からの内部電源を入力し所定の負の内部電圧を発
生する第1の内部電圧発生回路、外部電源を入力し所定
の負の内部電圧を発生する第2の内部電圧発生回路、お
よび外部電源電圧を検出する外部電圧検出回路を備え、
上記外部電圧検出回路の検出出力が所定の設定値以下の
時は上記第1の内部電圧発生回路の出力のみを内部電圧
として取り出し、上記設定値を越えた時は上記第1の内
部電圧発生回路の出力に加えて上記第2の内部電圧発生
回路の出力をも内部電圧として取り出すようにしたもの
である。
おいて、所定の期間とは、電源投入時もしくは外部電源
電圧の変動時のものである。
部電源電圧が低い間は、外部電源を直接内部電圧発生回
路に供給して内部電圧を出力するようにするか、または
外部電源を入力して動作する内部電圧発生回路から内部
電圧を出力するようにする。また、外部電源電圧が設定
値を越えて上昇したとき、これに伴い内部電圧が上昇す
るような場合、それぞれ外部電源および内部電源を入力
して動作する両内部電圧発生回路の出力を加えることに
より内部電圧の上昇を抑制する。
成を示すブロック図である。図において、従来の図20
と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。6は
外部電源2および内部電源作成回路1とVPP発生回路4
との間に挿入された電源切換回路で、Tr61〜64か
ら構成されている。このうち、61、63はPchT
r、62、64はNchTrである。外部電源電圧Ex
t.VCCは、内部電源作成回路1とPchTr61・N
chTr62を介してVPP発生回路4に接続する。内部
電源作成回路1の出力である内部電源電圧Int.VCC
は、PchTr63・NchTr64を介してVPP発生
回路4に接続する。PchTr61とNchTr64と
のゲートはPOR信号に接続する。NchTr62とP
chTr63とのゲートはPOR信号に接続する。図2
は、外部電源電圧Ext.VCC、POR、POR信号の
タイミング図である。図3は、VPP発生回路4の電源が
外部電源電圧Ext.VCC及び内部電源電圧Int.V
CCのそれぞれの場合における電圧VPPの昇圧の変化の違
いを示すタイミング図である。
される電源切換回路6によりVPP発生回路4に供給する
電源を切り換える。図2に示した様に、外部電源電圧E
xt.VCC、POR、POR信号を見ると、外部電源電
圧Ext.VCCが立上がるにつれてPOR信号も上昇す
る。電圧Ext.VCCの立上がりが完了すると、POR
信号は立下がり、替わってPOR信号が立上がる。
すPchTr61、63及びNchTr62、64に接
続することにより、電圧Ext.VCCが立上がる時、P
ORはHigh、PORはLowであるので、PchT
r61とNchTr62とはON、PchTr63とN
chTr64とはOFFになり、電圧Ext.VCCが直
接VPP発生回路4に供給される。その後、電圧Ext.
VCCが完全に立上がってしまうと、PORはLow、P
ORはHighに変化する。これによりPchTr61
とNchTr62とはOFF、PchTr63とNch
Tr64とはONになり、内部電源作成回路1の出力で
ある内部電源電圧Int.VCCがVPP発生回路4に供給
される。
は、VPP発生回路4には電源として電圧Ext.VCCが
供給される。その後、電圧Ext.VCCの立上がりが完
了すると、VPP発生回路4の電源として電圧Int.V
CCに切り変わる。図3に示す様に、外部電源電圧Ex
t.VCCを用いた場合と内部電源電圧Int.VCCを用
いた場合とでは、電圧VPPの昇圧率が異なるため、外部
電源電圧Ext.VCCが立上がる時において、電圧VPP
の昇圧効率のよい外部電源電圧Ext.VCCを用いて、
電圧VPPを昇圧する。電圧Ext.VCCが完全に立ち上
がった後は、通常の内部電源電圧Int.VCCを用い
て、電圧VPPを昇圧する。
る内部電圧発生装置の構成を示すブロック図である。こ
の実施例では、内部電源電圧Int.VCCを入力して電
圧VPPを発生する図1と同様のVPP発生回路4Aに加え
て、外部電源電圧Ext.VCCを入力して電圧VPPを発
生するVPP発生回路4Bを備えている。そして、7はV
PP発生回路4Aと4Bとの電圧出力を切換える電圧出力
切換回路で、図1の電源切換回路6と同様、PchTr
71、73とNchTr72、74とから構成されてい
る。
R、POR信号の形態は実施例1における図2と同一で
ある。従って、外部電源電圧Ext.VCCの立ち上がり
時にはPchTr71とNchTr72とがONとなっ
てVPP発生回路4Bの出力が内部電圧VPPとして取り出
される。また、電圧Ext.VCCが一定となった後は、
PchTr73とNchTr74とがONとなってVPP
発生回路4Aの出力が内部電圧VPPとして取り出され
る。この結果、実施例1と同様、電圧VPPの立上がり時
間が短縮される。
である。外部電源電圧Ext.VCCをPchTr8を介
して直接に電圧VPPに接続する。図5において、電圧E
xt.VCCが立上がる時、電圧Ext.VCCを直接電圧
VPPに供給し、電圧Ext.VCCが立上がった後は、通
常の内部電源電圧Int.VCCによりVPP発生回路4を
動作させる。図5中の電圧Ext.VCC、POR信号
は、図2に示す通りである。この場合にも、出力される
電圧VPPの立上がり時間が従来より短縮される。
BBを発生する場合の実施例を示すもので、従来の図22
に対応するものである。図6において、4はVBB発生回
路、6はTr61〜64からなる電源切換回路である。
図7は、VBB発生回路4の電源が、外部電源電圧Ex
t.VCC及び内部電源電圧Int.VCCのそれぞれの場
合における電圧VBBの降圧の変化の違いを示すタイミン
グ図である。図6における各信号は、図1と同様の動作
を示すが、VBB発生回路4の出力信号である電圧VBBの
みが異なる。図1における電圧VPPは、昇圧している
が、図7に示すように電圧VBBは降圧する。
り、VBB発生回路4の電源を外部電源電圧Ext.VCC
と内部電源電圧Int.VCCとに切り換えることによ
り、電圧Ext.VCCが立上がる期間は、電圧Ext.
VCCを用い、電圧Ext.VCCが立上がった後は、内部
電源電圧Int.VCCを用いる。これにより、電源投入
時に効率よく電圧VBBを降圧することができる。
但し、この実施例は出力すべき内部電圧が電圧VBBであ
る点が異なるのみで、他は前掲の図4の実施例と同一で
あるので説明は省略するが、電源投入時、電圧VBBが安
定化するまでの時間が短縮されるという同様の効果を奏
する。
例による内部電圧発生装置の構成を示すブロック図であ
る。図において、図1と同一部分には同一符号を付して
説明を省略する。9は内部電圧検出回路としてのVPPレ
ベルディテクターで、電圧VPPのレベルを検出し、φP
及びφP 信号を出力する。このφP信号はNchTr62
とPchTr63とのゲートに接続され、φP 信号はP
chTr61とNchTr64とに接続してある。図1
0は、電圧VPP、φP、φP 信号のタイミング図である。
10に示す様に、電圧VPPが設定電圧レベルよりも低い
電圧の時、φP信号はHighレベルを、φP 信号はLo
wレベルを出力し、電圧VPPが設定電圧レベルよりも高
い電圧の時、φP信号はLowレベルを、φP 信号はHi
ghレベルを出力する。従って、電源投入後、電圧VPP
がVPPレベルディテクター9の設定レベルに達するまで
の間、φP信号はHighをφP 信号はLowを出力し続
ける。この時、PchTr61とNchTr62とはO
Nに、PchTr63とNchTr64とはOFFにな
り、外部電源電圧Ext.VCCが直接VPP発生回路4に
供給される。電圧VPPがVPPレベルディテクター9の設
定レベルに達すると、φP信号はLowに、φP 信号はH
ighになる。これにより、PchTr61とNchT
r62とはOFFに、PchTr63とNchTr64
とはONになる。従って、VPP発生回路4の電源には、
内部電源電圧Int.Vccが供給される。
体的に検出し、その検出出力が所定の設定電圧に達する
迄は外部電源電圧Ext.VCCをVPP発生回路4に供給
するよう電源切換回路6に信号を送出するようにしたの
で、電圧VPPの立上げ促進が確実になされる。
4の実施例にVPPレベルディテクター9を追加したもの
である。電圧Ext.VCC、φP、φP 信号は図10に示
す通りである。この場合も、実施例6と同様、電圧VPP
の立上げ時間の短縮が確実になされる。
VPPレベルディテクター9の出力信号φP をPchTr
8のゲートに接続する。外部電源電圧Ext.VCCをP
chTr8を介して、電圧VPPに接続する。電源投入
後、電圧VPPが、VPPレベルディテクター9の設定電圧
レベルよりも低い期間は、図10に示す様にφP 信号は
Lowであり、PchTr8はONする。これにより、
電圧VPPに対して外部電源電圧Ext.VCCが直接に供
給される。電圧VPPの電圧レベルが設定電圧レベルに達
するとφP 信号はHighになり、PchTr8はOF
Fする。その後、VPP発生回路4は、内部電源電圧In
t.VCCを電源として電圧VPPを供給し続ける。
る場合の一実施例である。図において、9は内部電圧検
出回路としてのVBBレベルディテクターで、電圧VBBを
検出し、φB及びφB 信号を出力する。図14は、電圧V
BB、φB、φB 信号のタイミング図である。
図14に示す様に電圧VBBが設定電圧レベルよりも高い
電圧になるとφBはHigh、φB はLowになる。これ
によりPchTr61及びNchTr62はONにな
り、PchTr63及びNchTr64はOFFにな
り、VBB発生回路4の電源に対して外部電源電圧Ex
t.VCCを供給する。電圧VBBが設定電圧レベルよりも
低くなるとφB信号はLowにφB 信号はHighにな
り、PchTr61及びNchTr62はOFFにな
り、PchTr63及びNchTr64はONになり、
VBB発生回路4の電源に対して内部電源電圧Int.V
CCを供給する。
る電圧VBB発生用の実施例で、内部電源電圧Int.V
CCを電源とするVBB発生回路4Aと外部電源電圧Ex
t.VCCを電源とするVBB発生回路4Bとを、電圧VBB
を検出して動作するVBBレベルディテクター9からのφ
B、φB 信号によって切り換えるものである。
11による内部電圧発生装置の構成を示すブロック図で
ある。図において、VBBレベルディテクター9は、電圧
VBBを入力し、φ1信号を出力する。φ1信号は、外部電
源電圧Ext.VCCを電源とするVBB発生回路4Bに接
続してある。このVBB発生回路4Bの出力を電圧VBBに
接続する。図17は、図16中の電圧VBB、φ1信号の
タイミング図である。
るとφ1信号はHighに、電圧VBBが設定電圧レベル
よりも低くなるとφ1信号はLowになる。これにより、
VBB発生回路4Bの出力をON、OFFさせる。従っ
て、電圧VBBがVBBレベルディテクター9の設定電圧よ
りも高い時は、VBB発生回路4BとVBB発生回路4Aと
の両方から同時に電圧VBBに降圧する。この結果、電圧
VBBは急速に降下する。電圧VBBがVBBレベルディテク
ター9の設定電圧のレベルよりも低くなるとVBB発生回
路4Bを止め、VBB発生回路4Aのみを動作させて電圧
VBBを降圧する。
の実施例を示す。図において、10は、外部電圧検出回
路としてのExt.VCCレベルディテクターである。図
19は、電圧Ext.VCC、φ2信号のタイミング図で
ある。図18において、Ext.VCCレベルディテクタ
ー10の入力信号を外部電源電圧Ext.VCCに接続
し、Ext.VCCレベルディテクター10の出力φ2信
号をVBB発生回路4Bに接続する。
レベルディテクター10の設定電圧のレベルよりも高く
なると信号φ2がHighになり、VBB発生回路4Aに
加えてVBB発生回路4Bが動作し、両回路4A、4Bが
協動して電圧VBBを降圧する。外部電源電圧Ext.V
CCがExt.VCCレベルディテクター10の設定電圧の
レベルよりも低い時は、信号φ2はLowとなりVBB発
生回路4Bからの供給を止め、VBB発生回路4Aからの
み供給する。これにより、外部電源電圧Ext.VCCが
高くなることによってグランドに流れ出す基板電流の増
加に伴い電圧VBBの上昇が生じる現象に対して、電圧V
BBの上昇を防ぐことができる。
装置は、所定の電源切換回路または電圧出力切換回路を
備えたので、電源投入後の内部電圧の立上がり時間を短
縮することができる。また、所定の内部電圧検出回路を
備えた場合は、その動作が更に確実になり、迅速で安定
した内部電圧の立上がり特性が得られる。また、所定の
外部電圧検出回路を備えた場合は、外部電源電圧の上昇
に伴って発生する内部電圧の上昇を抑制することができ
る。
部電圧発生装置の構成を示すブロック図である。
POR信号を示すタイミング図である。
た場合の電圧VPPの変化を示すタイミング図である。
示すブロック図である。
示すブロック図である。
示すブロック図である。
た場合の電圧VBBの変化を示すタイミング図である。
示すブロック図である。
示すブロック図である。
ミング図である。
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
イミング図である。
置を示すブロック図である。
置を示すブロック図である。
ング図である。
置を示すブロック図である。
すタイミング図である。
ある。
VCC、VPPの変化を示すタイミング図である。
示すブロック図である。
VCC、VBBの変化を示すタイミング図である。
路図である。
ミング図である。
路図である。
ミング図である。
路、VBB発生回路 5 内部電圧 6 電源切換回路 7 電圧出力切換回路 9 内部電圧検出回路としてのVPPレベルディテクタ
ー、VBBレベルディテクター 10 外部電圧検出回路としてのExt.VCCレベルデ
ィテクター Ext.VCC 外部電源電圧 Int.VCC 内部電源電圧
Claims (4)
- 【請求項1】 外部電源を入力しこの外部電源電圧を降
圧して内部電源を作成する内部電源作成回路、この内部
電源作成回路からの内部電源を入力し所定の内部電圧を
発生する内部電圧発生回路、上記内部電源作成回路から
の内部電源に替えて上記外部電源を直接上記内部電圧発
生回路に接続する電源切換回路、および上記内部電圧発
生回路から出力された内部電圧を検出しその出力値に応
じて上記電源切換回路を操作する内部電圧検出回路を備
えたことを特徴とする半導体集積回路の内部電圧発生装
置。 - 【請求項2】 外部電源を入力しこの外部電源電圧を降
圧して内部電源を作成する内部電源作成回路、この内部
電源作成回路からの内部電源を入力し所定の内部電圧を
発生する第1の内部電圧発生回路、上記外部電源を入力
し所定の内部電圧を発生する第2の内部電圧発生回路、
所定の期間上記第2の内部電圧発生回路の出力を、その
後は上記第1の内部電圧発生回路の出力をそれぞれ内部
電圧として取り出すよう、上記両内部電圧発生回路の切
換を行う電圧出力切換回路、および上記第1あるいは第
2の内部電圧発生回路から出力された内部電圧を検出
し、その出力値に応じて上記電圧出力切換回路を操作す
る内部電圧検出回路を備えたことを特徴とする半導体集
積回路の内部電圧発生装置。 - 【請求項3】 外部電源を入力しこの外部電源電圧を降
圧して内部電源を作成する内部電源作成回路、この内部
電源作成回路からの内部電源を入力し所定の負の内部電
圧を発生する第1の内部電圧発生回路、上記外部電源を
入力し所定の負の内部電圧を発生する第2の内部電圧発
生回路、および外部電源電圧を検出する外部電圧検出回
路を備え、上記外部電圧検出回路の検出出力が所定の設
定値以下の時は上記第1の内部電圧発生回路の出力のみ
を内部電圧として取り出し、上記設定値を越えた時は上
記第1の内部電圧発生回路の出力に加えて上記第2の内
部電圧発生回路の出力をも内部電圧として取り出すよう
にした半導体集積回路の内部電圧発生装置。 - 【請求項4】 所定の期間とは、電源投入時もしくは外
部電源電圧の変動時のものであることを特徴とする請求
項2記載の半導体集積回路の内部電圧発生装置。
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1992
- 1992-05-29 JP JP13865992A patent/JP3447068B2/ja not_active Expired - Fee Related
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