JP4595426B2 - 4相クロック駆動チャージポンプ回路 - Google Patents

4相クロック駆動チャージポンプ回路 Download PDF

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本発明は、4相クロック駆動のチャージポンプ回路に関する。
近年のLSI(Large-Scale Integration:大規模集積回路)においては、回路内部において3V、5V、10Vというように多電源が要求される場合が多い。従来、このような多電源が要求される場合、LSI外部において複数の電源を生成してLSIへ供給するようになっていた。しかし、最近は、LSIへ供給する電源は単一電源で、LSI内部において多電源を生成することが要求されるようになった。さらに、近年は、持ち運びが便利なモバイル機器で、バッテリ駆動の要求が強く、低電圧化の要求がより強くなってきている。
従来から、LSI内部において、外部から供給される電源電圧Vccより高い電圧を生成する回路として、チャージポンプ回路が用いられている。チャージポンプ回路として、2相クロック駆動のチャージポンプ回路(例えば、特許文献1参照。)や4相クロック駆動のチャージポンプ回路(例えば、特許文献2参照。)がある。
従来から用いられている4相クロック駆動のチャージポンプ回路の回路構成について図13を参照しつつ説明する。図13は従来の4相クロック駆動のチャージポンプ回路の構成を示す回路図である。ただし、クロック電圧PH1〜PH4は、波高値(振幅)がVccの周期性のあるパルスであり、クロック電圧PH1〜PH4は図14の関係にある。なお、本明細書において、HighレベルをHレベルと略し、LowレベルをLレベルと略す。
主転送用トランジスタとして、(n+1)個のN型電界効果トランジスタ(以下、Nchトランジスタという。)T11〜T1(n+1)があり、電源電圧Vccの入力側から順に、NchトランジスタT11,T12,T13,・・・,T1(n−1),T1n,T1(n+1)が直列接続されている。つまり、電源電圧Vccが入力される入力端INに、NchトランジスタT11のドレインが接続されている。NchトランジスタT1i(i:1〜n)のソースに、次段のNchトランジスタT1(i+1)のドレインが接続されている。NchトランジスタT1(n+1)のソースに出力端OUTが接続されている。
NchトランジスタT1i(i=1〜n)のゲートにはキャパシタCmiの一端が接続されている。
NchトランジスタT1(n+1)のゲートは自身のドレインに接続されている、つまり、NchトランジスタT1(n+1)はダイオード接続されている。
なお、本明細書において、NchトランジスタT1i(i=1〜n+1)の閾値をVth1iと記載する。
主ポンプ用キャパシタとして、n個のキャパシタC1〜Cnがある。キャパシタCi(i=1〜n)の一端はNchトランジスタT1iのソースとNchトランジスタT1(i+1)のドレイン間のノードniに接続されている。キャパシタCi(i:1〜nの奇数)の他端にはクロック電圧PH1が供給され、キャパシタCi(i:1〜nの偶数)の他端にはクロック電圧PH2が供給される。
NchトランジスタT11〜T1nに対応して設けられたn個のNchトランジスタT21〜T2nがあり、本明細書において、適宜、補助転送用トランジスタという。
NchトランジスタT21のドレインには入力端INが接続されている。NchトランジスタT2i(i=2〜n)のドレインにはノードn(i−1)が接続されている。
NchトランジスタT2i(i=1〜n)のソースはノードkiに接続されて、NchトランジスタT1i(i=1〜n)のゲートにつながっている。
NchトランジスタT2i(i=1〜n)のゲートはノードniに接続されて、キャパシタCiにつながっている。
NchトランジスタT11〜T1nに対応して設けられたn個のキャパシタCm1〜Cmnがあり、本明細書において、適宜、補助ポンプ用キャパシタという。
キャパシタCmi(i=1〜n)の一端はNchトランジスタT1iのゲートに接続されている。キャパシタCmi(i:1〜nの奇数)の他端にはクロック電圧PH4が供給され、キャパシタCmi(i:1〜nの偶数)の他端にはクロック電圧PH3が供給される。
次に、図13に回路構成を示した従来の4相クロック駆動のチャージポンプ回路の動作について図14を参照しつつ説明する。図14は図13のチャージポンプ回路の動作を説明するための波形図である。
クロック電圧PH1がHレベルになると、キャパシタC1を通じてNchトランジスタT21のゲート電圧が高くなり、NchトランジスタT11のゲート電圧(ノードk1の電位)が高くなる。その後、クロック電圧PH1がLレベルとなった後、クロック電圧PH4がHレベルとなると、キャパシタCm1を通じてNchトランジスタT11のゲート電圧(ノードk1の電位)がさらに高くなる。NchトランジスタT11のゲート電圧が入力端INの電位より閾値Vth11以上高くなると、NchトランジスタT11は三極間動作になり、入力端T11に入力された電源電圧Vccは、閾値Vth11分の電圧ドロップすることなく、NchトランジスタT11を通ってノードn1へ転送される。
その後、クロック電圧PH2がHレベルのときに、クロック電圧PH1がHレベルとなると、ノードn1の電位がそれに応じて高くなり、キャパシタC2を通じてNchトランジスタT22のゲート電圧が高くなっているのでNchトランジスタT12のゲート電圧(ノードk2の電位)も高くなる。
その後、クロック電圧PH2がLレベルとなって、さらに、クロック電圧PH3がHレベルとなると、キャパシタCm2を通じてNchトランジスタT12のゲート電圧(ノードk2の電位)がさらに高くなる。NchトランジスタT12のゲート電圧がノードn1の電位より閾値Vth12以上高くなると、NchトランジスタT12は三極間動作になり、ノードn1の電位は、閾値Vth12分の電圧ドロップすることなく、NchトランジスタT12を通ってノードn2へ転送される。
その後、クロック電圧PH3がLレベルとなると、クロック電圧PH3による電位の持ち上げがなくなるので、NchトランジスタT12のゲート電圧(ノードk2の電位)が下がる。
その後、クロック電圧PH2がHレベルとなり、さらに、クロック電圧PH1がLレベルとなると、ノードn1の電位がそれに応じて下がり、キャパシタC2を通じてNchトランジスタT22のゲート電圧が高くなっているのでNchトランジスタT12のゲート電圧(ノードk2の電位)が下がる。
ノードn1の電位がノードn2へ転送された後、クロック電圧PH1がHレベルのときに、クロック電圧PH2がHレベルとなると、ノードn2の電位がそれに応じて高くなり、キャパシタC3を通じてNchトランジスタT23のゲート電圧が高くなっているのでNchトランジスタT13のゲート電圧(ノードk3の電位)が高くなる。
その後、クロック電圧PH1がLレベルとなって、さらに、クロック電圧PH4がHレベルとなると、キャパシタCm3を通じてNchトランジスタT13のゲート電圧(ノードk3の電位)がさらに高くなる。NchトランジスタT13のゲート電圧がノードn2の電位より閾値Vth13以上高くなると、NchトランジスタT13は三極間動作になり、ノードn2の電位は、閾値Vth13分の電圧ドロップすることなく、NchトランジスタT13を通ってノードn3へ転送される。
その後、クロック電圧PH4がLレベルとなると、クロック電圧PH4による電位の持ち上げがなくなるので、NchトランジスタT13のゲート電圧(ノードk3の電位)が下がる。
その後、クロック電圧PH1がHレベルとなり、さらに、クロック電圧PH2がLレベルとなると、ノードn2の電位がそれに応じて下がり、キャパシタC3を通じてNchトランジスタT23のゲート電圧が高くなっているのでNchトランジスタT13のゲート電圧(ノードk3の電位)が下がる。
各段で上述したような転送動作が行われて、電源電圧Vccが、昇圧されながら、ノードnnへ転送される。そして、最終段のNchトランジスタT1(n+1)はダイオード接続されているので、クロック電圧PH2がHレベルのときに、ノードnnから閾値Vth1(n+1)分低い電位が出力端OUTへ転送される。
図13の従来のチャージポンプ回路において、出力電圧Voutは、
Vout=Vcc+(Vcc×α1−Vth11)+(Vcc×α2−Vth12)+・・・+(Vcc×αn−Vth1n)−Vth1(n+1)
となる。
但し、αi(i=1〜n)は主ポンプ用キャパシタ(キャパシタC1〜Cn)でポンプするときの効率であり、ポンプ効率αiは、
αi=Ci/(Ci+Cmi)
である。
ここで、従来のチャージポンプ回路は、上述したように、NchトランジスタT11〜1nの閾値Vth11〜Vth1n分の電圧ドロップがないので、出力電圧Voutは、
Vout=Vcc+Vcc×α1+Vcc×α2+・・・+Vcc×αn−Vth1(n+1)
となる。
特開2002−208290号公報 特開2003−234408号公報
既に述べたように、電源電圧Vccの低電圧化の要求があり、電源電圧Vccが低電圧化されると、クロック電圧PH3,PH4の波高値(振幅)も低下するので、補助ポンプ用キャパシタの容量(キャパシタCm1〜Cmnの容量)を大きくする必要が出てきた。
ところが、補助ポンプ用キャパシタの容量が大きくなると、主ポンプ用キャパシタ(キャパシタC1〜Cn)でポンプするときのポンプ効率αが下がるので、チャージポンプ回路の面積が大きくなってしまうという問題がある。
また、Nchトランジスタのバックゲート依存性は、バックゲート電圧VBが高いほど閾値Vthが高くなり、閾値Vthの値は(ルートVB)に比例する。例えば、バックゲート電圧VBが0V(VB=0)のときの閾値Vthの値を0.7V(Vth=0.7)とすると、バックゲート電圧VBが11V(VB=11)のときの閾値Vthの値はほぼ1.5V(Vth=1.5)となる。この場合、電源電圧Vccの低電圧化がさらに進めば、ノードnnの電位をNchトランジスタT1(n+1)を介して出力端OUTへ転送することができなくなり、動作不能になってしまう恐れがある。
そこで、本発明は、補助ポンプ用キャパシタの容量を小さくして回路全体の面積を小さくすることが可能な4相クロック駆動チャージポンプ回路を提供することを目的とする。また、本発明は、電源電圧Vccの更なる低電圧化が進んでも動作不能にならない4相クロック駆動チャージポンプ回路を提供することを目的とする。
請求項1に記載の4相クロック駆動チャージポンプ回路は、順方向に直列接続された第1から第(n+1)(nは整数)の主転送用トランジスタと、一端が前記第i(iは1からnの整数)の主転送用トランジスタのソースと前記第(i+1)の主転送用トランジスタのドレインの接続点に接続され、前記第1から第nの主転送用トランジスタに対応して設けられた第1から第nの主ポンプ用キャパシタと、一端が前記第iの主転送用トランジスタのゲートに接続され、前記第1から第nの主転送用トランジスタに対応して設けられた第1から第nの補助ポンプ用キャパシタと、を備えた4相クロック駆動チャージポンプ回路において、前記第1、3、5、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に入力される第1のクロック電圧の波高値より、前記第1、3、5、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に入力される電圧の波高値が高くなるように第3のクロック電圧を昇圧して前記第1、3、5、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に供給する第1の昇圧回路と、前記第2、4、6、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に入力される第2のクロック電圧の波高値より、前記第2、4、6、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に入力される電圧の波高値が高くなるように第4のクロック電圧を昇圧して前記第2、4、6、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に供給する第2の昇圧回路と、を有し、前記nが偶数の場合には、一端が前記第(n+1)の主転送用トランジスタのゲートに接続され、他端が前記第1の昇圧回路に接続されたキャパシタを更に有し、前記nが奇数の場合には、一端が前記第(n+1)の主転送用トランジスタのゲートに接続され、他端が前記第2の昇圧回路に接続されたキャパシタをさらに有することを特徴とする。
請求項2に記載の4相クロック駆動チャージポンプ回路は、前記第1から第4のクロック電圧の波高値が電源電圧Vccであって、前記第1の昇圧回路は第3のクロック電圧の波高値をa(aは2以上の整数)倍に昇圧して、波高値がa×Vccであるクロック電圧を前記第1、3、5、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に供給し、前記第2の昇圧回路は第4のクロック電圧の波高値をa倍に昇圧して、波高値がa×Vccであるクロック電圧を前記第2、4、6、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に供給することを特徴とする。
請求項3に記載の4相クロック駆動チャージポンプ回路は、前記aの値が2であることを特徴とする。
請求項4に記載の4相クロック駆動チャージポンプ回路は、順方向に直列接続された第1から第(n+1)(nは整数)の主転送用トランジスタと、一端が前記第i(iは1からnの整数)の主転送用トランジスタのソースと前記第(i+1)の主転送用トランジスタのドレインの接続点に接続され、前記第1から第nの主転送用トランジスタに対応して設けられた第1から第nの主ポンプ用キャパシタと、一端が前記第iの主転送用トランジスタのゲートに接続され、前記第1から第nの主転送用トランジスタに対応して設けられた第1から第nの補助ポンプ用キャパシタと、を備えた4相クロック駆動チャージポンプ回路において、前記第1、3、5、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に入力される第1のクロック電圧を昇圧して前記第1、3、5、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に供給する第1の主昇圧回路と、前記第2、4、6、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に入力される第2のクロック電圧を昇圧して前記第2、4、6、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に供給する第2の主昇圧回路と、前記第1、3、5、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に入力される第1のクロック電圧の波高値より、前記第1、3、5、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に入力される電圧の波高値が高くなるように第3のクロック電圧を昇圧して前記第1、3、5、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に供給する第1の補助昇圧回路と、前記第2、4、6、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に入力される第2のクロック電圧の波高値より、前記第2、4、6、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に入力される電圧の波高値が高くなるように第4のクロック電圧を昇圧して前記第2、4、6、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に供給する第2の補助昇圧回路と、を有し、前記nが偶数の場合には、一端が前記第(n+1)の主転送用トランジスタのゲートに接続され、他端が前記第1の主昇圧回路に接続されたキャパシタを更に有し、前記nが奇数の場合には、一端が前記第(n+1)の主転送用トランジスタのゲートに接続され、他端が前記第2の主昇圧回路に接続されたキャパシタをさらに有することを特徴とする。
請求項5に記載の4相クロック駆動チャージポンプ回路は、前記第1から第4のクロック電圧の波高値が電源電圧Vccであって、前記第1の主昇圧回路は第1のクロック電圧の波高値をb(bは2以上の整数)倍に昇圧して、波高値がb×Vccであるクロック電圧を前記第1、3、5、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に供給し、前記第2の主昇圧回路は第2のクロック電圧の波高値をb倍に昇圧して、波高値がb×Vccであるクロック電圧を前記第2、4、6、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に供給し、前記第1の補助昇圧回路は第3のクロック電圧の波高値をc(cは2以上の整数であって、bより大きい整数)倍に昇圧して、波高値がc×Vccであるクロック電圧を前記第1、3、5、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に供給し、前記第2の補助昇圧回路は第4のクロック電圧の波高値をc倍に昇圧して、波高値がc×Vccであるクロック電圧を前記第2、4、6、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に供給することを特徴とする。
請求項6に記載の4相クロック駆動チャージポンプ回路は、前記cの値が(b+1)であることを特徴とする。
請求項7に記載の4相クロック駆動チャージポンプ回路は、前記bの値が2であることを特徴とする。
請求項に記載の4相クロック駆動チャージポンプ回路は、前記キャパシタとして、前記第1から第nの補助ポンプ用キャパシタの容量より、容量の大きいキャパシタを用いることを特徴とする。
請求項に記載の4相クロック駆動チャージポンプ回路は、ドレインが前記(n+1)の主転送用トランジスタのドレインに接続され、ソースが主転送用トランジスタのゲートに接続され、ゲートが主転送用トランジスタのソースに接続された補助転送用トランジスタを更に有することを特徴とする。
請求項10に記載の4相クロック駆動チャージポンプ回路は、順方向に直列接続された第1から第(n+1)(nは整数)の主転送用トランジスタと、一端が前記第i(iは1からnの整数)の主転送用トランジスタのソースと前記第(i+1)の主転送用トランジスタのドレインの接続点に接続され、前記第1から第nの主転送用トランジスタに対応して設けられた第1から第nの主ポンプ用キャパシタと、一端が前記第iの主転送用トランジスタのゲートに接続され、前記第1から第nの主転送用トランジスタに対応して設けられた第1から第nの補助ポンプ用キャパシタと、を備えた4相クロック駆動チャージポンプ回路において、前記第1、3、5、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に入力される第1のクロック電圧の波高値より、前記第1、3、5、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に入力される電圧の波高値が高くなるように第3のクロック電圧を昇圧して前記第1、3、5、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に供給する第1の手段と、前記第2、4、6、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に入力される第2のクロック電圧の波高値より、前記第2、4、6、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に入力される電圧の波高値が高くなるように第4のクロック電圧を昇圧して前記第2、4、6、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に供給する第2の手段と、を有し、前記nが偶数の場合には、一端が前記第(n+1)の主転送用トランジスタのゲートに接続され、他端が前記第1の手段に接続されたキャパシタを更に有し、前記nが奇数の場合には、一端が前記第(n+1)の主転送用トランジスタのゲートに接続され、他端が前記第2の手段に接続されたキャパシタをさらに有することを特徴とする。
請求項1から請求項7、請求項11によれば、第1から第nの補助ポンプ用キャパシタに供給するクロック電圧の波高値(振幅)を昇圧し、この昇圧して得られるクロック電圧で第1から第nの主転送用トランジスタのゲート電圧を持ち上げる。このため、主ポンプ用キャパシタの容量に対する補助ポンプ用キャパシタの容量の比を小さくすることができ、チャージポンプ回路の面積を小さくすることができる。
請求項8から請求項10によれば、第(n+1)の補助ホンプ用キャパシタによって、第(n+1)の主転送用トランジスタのゲート電圧が高くなるようにしているため、電源電圧の低電圧化が更に進んでも第(n+1)の主転送用トランジスタ(最終出力段)で動作不能になることがなくなる。
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
<チャージポンプ回路(1)>
以下、本発明の第1の実施の形態における4相クロック駆動のチャージポンプ回路について図1および図2を参照しつつ説明する。図1は本実施の形態における4相クロック駆動のチャージポンプ回路の構成を示す回路図である。図2は図1のチャージポンプ回路の動作を説明するための波形図である。
ただし、図1のチャージポンプ回路において、図13の従来のチャージポンプ回路と同様の役割の素子については同様の符号を付している。また、図1の補助ポンプ用キャパシタの符号を、図13と異なる符号Cs1〜Csnを使用しているが、役割としては同じである。
また、図1のチャージポンプ回路の基本的な動作は、図13の従来の4相クロック駆動のチャージポンプ回路と同様であり、その説明が適用できるため、その詳細な説明は省略する。
ここで、図1のチャージポンプ回路と図13の従来のチャージポンプ回路との回路構成の相違を具体的に説明する。
従来のチャージポンプ回路では、クロック電圧PH4をキャパシタCmi(i:1〜nの奇数)に供給している。これに対して、本実施の形態のチャージポンプ回路では、クロック電圧PH4を2倍昇圧回路14を通すことによって波高値(振幅)が2×Vccであるクロック電圧PH4aにして、このクロック電圧PH4aをキャパシタCsi(i:1〜nの奇数)に供給している。
つまり、本実施の形態のチャージポンプ回路には、クロック電圧PH4をチャージポンプ回路に入力する入力端とキャパシタCsi(i:1〜nの奇数)との間に、従来のチャージポンプ回路には存在しない2倍昇圧回路14が挿入されている。
これにより、本実施の形態のチャージポンプ回路は、従来のチャージポンプ回路より転送時のNchトランジスタT1i(i:1〜nの奇数)のゲート電圧の値が大きくなる。
なお、2倍昇圧回路14としては、例えば、後述する図5や図7に示す回路構成によって実現することができる。
また、従来のチャージポンプ回路では、クロック電圧PH3をキャパシタCmi(i:1〜nの偶数)に供給している。これに対して、本実施の形態のチャージポンプ回路では、クロック電圧PH3を2倍昇圧回路13を通すことによって波高値(振幅)が2×Vccであるクロック電圧PH3aにして、このクロック電圧PH3aをキャパシタCsi(i:1〜nの偶数)に供給している。
つまり、本実施の形態のチャージポンプ回路には、クロック電圧PH3をチャージポンプ回路に入力する入力端とキャパシタCsi(i:1〜nの偶数)との間に、従来のチャージポンプ回路には存在しない2倍昇圧回路13が挿入されている。
これにより、本実施の形態のチャージポンプ回路は、従来のチャージポンプ回路より転送時のNchトランジスタT1i(i:1〜nの偶数)のゲート電圧の値が大きくなる。
なお、2倍昇圧回路13としては、例えば、後述する図5や図7に示す回路構成によって実現することができる。
上記の構成の相違により、図2と図14に示すように、転送時のNchトランジスタ1i(i=1〜n)のゲート電圧の更なる持ち上げが、従来のチャージポンプ回路ではVccにより行われるのに対して、本実施の形態のチャージポンプ回路では2×Vccにより行われる。
図1のチャージポンプ回路の出力電圧Voutは、図13の従来のチャージポンプ回路と同じく、NchトランジスタT11〜T1nでの閾値Vth1n分の電圧ドロップがないことから、
Vout=Vcc+Vcc×β1+Vcc×β2+・・・+Vcc×βn−Vth1(n+1)
となる。
但し、βi(i=1〜n)は主ポンプ用キャパシタ(キャパシタC1〜Cn)でポンプするときの効率であり、ポンプ効率βiは、
βi=Ci/(Ci+Csi)
である。
上述したように、キャパシタCsi(i:1〜nの奇数)には、クロック電圧PH4の波高値(振幅)の2倍のクロック電圧PH4a(2倍昇圧回路14で作られる)が供給される。また、キャパシタCsi(i:1〜nの偶数)には、クロック電圧PH3の波高値(振幅)の2倍のクロック電圧PH3a(2倍昇圧回路13で作られる)が供給される。このため、キャパシタCs1〜Csnの容量を、図13の従来のチャージポンプ回路のキャパシタCm1〜Cmnの容量に比べ小さくすることができる。この結果、従来のチャージポンプ回路のポンプ効率αi(i=1〜n)より、本実施の形態のチャージポンプ回路のポンプ効率βi(i=1〜n)を高くすることができ、本実施の形態のチャージポンプ回路では、従来のチャージポンプ回路と同じ出力電圧を得るために必要な段数を少なくすることができる。従って、2倍昇圧回路13,14のための面積が新たに必要になるが、メインの転送部分(NchトランジスタT11〜T1(n+1)、キャパシタC1〜Cn)は複数あってその夫々の転送部分の段数を少なくでき、2倍昇圧回路13,14は各転送部分に共通して使用できることから、チャージポンプ回路全体の面積を小さくすることができる。
ここで、本実施の形態のチャージポンプ回路と図13の従来のチャージポンプ回路とでほぼ同じ出力電圧Voutを得るために、本実施の形態のチャージポンプ回路の段数が図13の従来のチャージポンプ回路の段数より少なくなる一例を示す。
従来のチャージポンプ回路において、電源電圧Vccを1.5V、キャパシタCi(i=1〜n)の容量とキャパシタCmiの容量との比を10:2、NchトランジスタT1(n+1)にかかっているバックゲート電圧を11V、nを9とする。
ポンプ効率αi(i=1〜n)は0.83となり、NchトランジスタT1(n+1)の閾値Vth1(n+1)は1.5V(「発明が解決しようとする課題」の欄参照)となる。
これらを従来のチャージポンプ回路において示した上記の式に代入すると、従来のチャージポンプ回路の出力電圧Voutは、11.2Vとなる。
本実施の形態のチャージポンプ回路では、クロック電圧PH3,PH4を2倍昇圧回路13,14で波高値(振幅)を2倍にして得られるクロック電圧PH3a,PH4aのいずれかをキャパシタCs1〜Csnに供給している。また、電荷量をQ、容量をC、極板間の電圧をVとすると、Q=C×Vの関係がある。これらより、本実施の形態では、キャパシタCi(i=1〜n)の容量とキャパシタCsiの容量との比を10:1とすることができる。
そして、本実施の形態のチャージポンプ回路において、電源電圧Vccを1.5V、キャパシタCi(i=1〜n)の容量とキャパシタCmiの容量との比を10:1、NchトランジスタT1(n+1)にかかっているバックゲート電圧を11V、nを8とする。
ポンプ効率βi(i=1〜n)は0.91となり、NchトランジスタT1(n+1)の閾値Vth1(n+1)は1.5V(「発明が解決しようとする課題」の欄参照)となる。
これらを本実施の形態のチャージポンプ回路において示した上記の式に代入すると、本実施の形態のチャージポンプ回路の出力電圧Voutは、10.9Vとなる。
つまり、出力電圧Voutを11Vにするためには、従来のチャージポンプ回路では9段必要であるのに対して、本実施の形態のチャージポンプ回路では1段少ない8段でよくなる。
また、本実施の形態のチャージポンプ回路では、転送時(例えばノードn1の電位をノードn2に転送する時)におけるNchトランジスタT11〜T1nのゲート電圧が従来の構成におけるゲート電圧より高くなるので、転送に必要な時間を短くすることができる。
なお、本実施の形態では、クロック電圧PH3,PH4を2倍昇圧回路13,14で波高値(振幅)を2倍にしたクロック電圧PH3a,PH4aをキャパシタCs1〜Csnに供給している場合である。これに限らず、クロック電圧PH3,PH4を昇圧回路で波高値(振幅)をA(Aは3より大きい整数)倍にしたクロック電圧をキャパシタCs1〜Csnに供給するように構成してもよい。なお、クロック電圧PH3,PH4の波高値(振幅)をA倍にする昇圧回路は、図8、図10、図11、図12に回路構成を示す昇圧回路などを利用することによって実現することができる。
<チャージポンプ回路(2)>
以下、本発明の第2の実施の形態における4相クロック駆動のチャージポンプ回路について図3を参照しつつ説明する。図3は本実施の形態における4相クロック駆動のチャージポンプ回路の構成を示す回路図である。
ただし、図3のチャージポンプ回路において、図13の従来のチャージポンプ回路、図1の第1の実施の形態のチャージポンプ回路と同様の役割の素子については同様の符号を付している。
本実施の形態のチャージポンプ回路は、図1のチャージポンプ回路にその最終出力段のNchトランジスタT1(n+1)で閾値Vth1(n+1)分の電圧ドロップをなくすための構成を付加したものである。
つまり、ドレインがノードnnに接続され、ソースがNchトランジスタT1(n+1)のゲートに接続され、ゲートがNchトランジスタT1(n+1)のソースに接続されるように、補助転送用トランジスタとしてのNchトランジスタT2(n+1)を挿入する。
また、一端がNchトランジスタT1(n+1)のゲートに接続され、他端が2倍昇圧回路14に接続されるように、キャパシタCpを挿入する。ただし、NchトランジスタT1(n+1)、T2(n+1)、キャパシタCpで構成される補助ポンプは主ポンプ用のキャパシタCiに相当するものがないのでポンプ効果が少ないことから、キャパシタCpとしてキャパシタCs1〜Csnの容量より大きい容量のキャパシタを使用することが好ましい。
図3のチャージポンプ回路の動作は、入力端INに入力された電源電圧Vccがノードnnに転送されるまでは、図1のチャージポンプ回路と同様であり、ここでは、ノードnnの電位が出力端OUTへ転送されるときの動作を説明する。
クロック電圧PH2がHレベルとなると、NchトランジスタT2(n+1)のゲート電圧は出力端OUTに接続されているので、NchトランジスタT1(n+1)のゲート電圧(ノードk(n+1)の電位)は出力電圧Vout−閾値Vth1(n+1)に充電される。その後、クロック電圧PH4がHレベルとなると、キャパシタCpを通じてNchトランジスタT1(n+1)のゲート電圧(ノードk(n+1)の電位)がさらに高くなる。NchトランジスタT1(n+1)のゲート電圧がノードnnの電位より閾値Vth1(n+1)以上高くなると、NchトランジスタT1(n+1)は三極間動作になり、ノードnnの電位は、閾値Vth1(n+1)分の電圧ドロップすることなく、NchトランジスタT1(n+1)を通って出力端OUTへ転送される。
図3のチャージポンプ回路の出力電圧Voutは、図1のチャージポンプ回路でのNchトランジスタT1(n+1)での閾値Vth1(n+1)分の電圧ドロップがないことから、
Vout=Vcc+Vcc×β1+Vcc×β2+・・・+Vcc×βn
となる。
上述したように、最終出力段でのNchトランジスタT1(n+1)での閾値Vth1(n+1)分の電圧ドロップがなくなるため、図1のチャージポンプ回路と同じ出力電圧を得るためには必要な段数を減らすことができ、チャージポンプ回路の面積を小さくすることができる。
ここで、本実施の形態のチャージポンプ回路と図1のチャージポンプ回路とでほぼ同じ出力電圧Voutを得るために、本実施の形態のチャージポンプ回路の段数が図1のチャージポンプ回路の段数より少なくなる一例を示す。
図1のチャージポンプ回路において、電源電圧Vccを1.5V、キャパシタCi(i=1〜n)の容量とキャパシタCmiの容量との比を10:1、NchトランジスタT1(n+1)にかかっているバックゲート電圧を11V、nを8とする場合、第1の実施の形態において示したように、出力電圧Voutは、10.9Vとなる。
本実施の形態のチャージポンプ回路において、電源電圧Vccを1.5V、キャパシタCi(i=1〜n)の容量とキャパシタCmiの容量との比を10:1、nを7とする。この場合、ポンプ効率βi(i=1〜n)は0.91となる。
これらを本実施の形態のチャージポンプ回路において示した上記の式に代入すると、本実施の形態のチャージポンプ回路の出力電圧Voutは、11.1Vとなる。
つまり、出力電圧Voutを11Vにするためには、図1のチャージポンプ回路では8段必要であるのに対して、本実施の形態のチャージポンプ回路では1段少ない7段でよくなる。
また、本実施の形態のチャージポンプ回路では、最終出力段の転送時におけるNchトランジスタT1(n+1)のゲート電圧が、キャパシタCpを通じて高くする構成となっている。このため、電源電圧Vccの低電圧化が更に進んでも、最終出力段のNchトランジスタT1(n+1)で転送に必要なゲート電圧を確保でき、チャージポンプ回路が動作不能になることを回避することができる。
<チャージポンプ回路(3)>
以下、本発明の第3の実施の形態における4相クロック駆動のチャージポンプ回路について図4を参照しつつ説明する。図4は本実施の形態における4相クロック駆動のチャージポンプ回路の構成を示す回路図である。
ただし、図4のチャージポンプ回路において、図13の従来のチャージポンプ回路、図1の第1の実施の形態のチャージポンプ回路、図3の第2の実施の形態のチャージポンプ回路と同様の役割の素子については同様の符号を付している。
なお、図4の4相クロック駆動のチャージポンプ回路の基本的な動作は、クロック電圧PH1〜PH4を昇圧する点を除けば、入力端INからノードnnまでの転送については図13の従来のチャージポンプ回路と同様であり、また、ノードnnから出力端OUTへの転送については第2の実施の形態のチャージポンプ回路と同様である。
本実施の形態のチャージポンプ回路は、図3のチャージポンプ回路にクロック電圧PH1,PH2を2倍の波高値(振幅)に昇圧する昇圧回路を新たに付加するとともに、2倍昇圧回路13,14をクロック電圧PH3,PH4を3倍の波高値(振幅)に昇圧する昇圧回路に変更したものである。
つまり、図3のチャージポンプ回路では、クロック電圧PH4を2倍昇圧回路14を通すことによって波高値(振幅)が2×Vccであるクロック電圧PH4aにして、このクロック電圧PH4aをキャパシタCsi(i:1〜nの奇数)およびキャパシタCpに供給している。これに対して、本実施の形態のチャージポンプ回路では、クロック電圧PH4を3倍昇圧回路34を通すことによって波高値(振幅)が3×Vccであるクロック電圧PH4bにして、このクロック電圧PH4bをキャパシタCsi(i:1〜nの奇数)およびキャパシタCpに供給している。
つまり、本実施の形態のチャージポンプ回路には、クロック電圧PH4をチャージポンプ回路に入力する入力端とキャパシタCsi(i:1〜nの奇数)およびキャパシタCpとの間に、2倍昇圧回路14の代わりに、3倍昇圧回路34が挿入されている。
これにより、本実施の形態のチャージポンプ回路は、図3のチャージポンプ回路より転送時のNchトランジスタT1i(i:1〜nの奇数)のゲート電圧の値が大きくなる。
なお、3倍昇圧回路34としては、例えば、後述する図8や図11に示す回路構成によって実現することができる。
また、図3のチャージポンプ回路では、クロック電圧PH3を2倍昇圧回路13を通すことによって波高値(振幅)が2×Vccであるクロック電圧PH3aにして、このクロック電圧PH3aをキャパシタCsi(i:1〜nの偶数)に供給している。これに対して、本実施の形態のチャージポンプ回路では、クロック電圧PH3を3倍昇圧回路33を通すことによって波高値(振幅)が3×Vccであるクロック電圧PH3bにして、このクロック電圧PH3bをキャパシタCsi(i:1〜nの偶数)に供給している。
つまり、本実施の形態のチャージポンプ回路には、クロック電圧PH3をチャージポンプ回路に入力する入力端とキャパシタCsi(i:1〜nの偶数)との間に、2倍昇圧回路13の代わりに、3倍昇圧回路33が挿入されている。
これにより、本実施の形態のチャージポンプ回路は、図3のチャージポンプ回路より転送時のNchトランジスタT1i(i:1〜nの偶数)のゲート電圧の値が大きくなる。
なお、3倍昇圧回路33としては、例えば、後述する図8や図11に示す回路構成によって実現することができる。
さらに、図3のチャージポンプ回路では、クロック電圧PH1をキャパシタCi(i:1〜nの奇数)に供給している。これに対して、本実施の形態のチャージポンプ回路では、クロック電圧PH1を2倍昇圧回路31を通すことによって波高値(振幅)が2×Vccであるクロック電圧PH1bにして、このクロック電圧PH1bをキャパシタCi(i:1〜nの奇数)に供給している。
つまり、本実施の形態のチャージポンプ回路には、クロック電圧PH1をチャージポンプ回路に入力する入力端とキャパシタCi(i:1〜nの奇数)との間に、図3のチャージポンプ回路などには存在しない2倍昇圧回路31が挿入されている。
これにより、本実施の形態のチャージポンプ回路は、図3のチャージポンプ回路より転送時のノードni(i:1〜nの奇数)の電位の値が大きくなる。
なお、2倍昇圧回路31としては、例えば、後述する図5や図7に示す回路構成によって実現することができる。
さらに、図3のチャージポンプ回路では、クロック電圧PH2でキャパシタCi(i:1〜nの偶数)に供給している。これに対して、本実施の形態のチャージポンプ回路では、クロック電圧PH2を2倍昇圧回路32を通すことによって波高値(振幅)が2×Vccであるクロック電圧PH2bにして、このクロック電圧PH2bをキャパシタCi(i:1〜nの偶数)に供給している。
つまり、本実施の形態のチャージポンプ回路には、クロック電圧PH2をチャージポンプ回路に入力する入力端とキャパシタCi(i:1〜nの偶数)との間に、図3のチャージポンプ回路などには存在しない2倍昇圧回路32が挿入されている。
これにより、本実施の形態のチャージポンプ回路は、図3のチャージポンプ回路より転送時のノードni(i:1〜nの偶数)の電位の値が大きくなる。
なお、2倍昇圧回路31としては、例えば、後述する図5や図7に示す回路構成によって実現することができる。
図4のチャージポンプ回路の出力電圧Voutは、転送時にノードni(i=1〜n)の電位を2倍昇圧回路31,32で昇圧したクロック電圧PH1b,PH2bで持ち上げており、その効率をγi(i=1〜n)とすると、
Vout=Vcc+(2×Vcc×γ1×β1−Vth11)+(2×Vcc×γ2×β2−Vth12)+・・・+(2×Vcc×γn×βn−Vth1n)−Vth1(n+1)
であり、図4のチャージポンプ回路では上述したようにNchトランジスタT1i(i=1〜n+1)の閾値Vth1i分の電圧ドロップがないので、出力電圧Voutは、
Vout=Vcc+2×Vcc×γ1×β1+2×Vcc×γ2×β2+・・・+2×Vcc×γn×βn
となる。
上述したように、クロック電圧PH1,PH2を2倍昇圧回路31,32で波高値(振幅)を2×VccにしたPH1b,PH2bによってノードni(i=1〜n)の電位を高くする構成となっているため、図3のチャージポンプ回路と同じ出力電圧を得るために必要な段数を減らすことができ、チャージポンプ回路の面積を小さくすることができる。
ここで、本実施の形態のチャージポンプ回路と図3のチャージポンプ回路とでほぼ同じ出力電圧Voutを得るために、本実施の形態のチャージポンプ回路の段数が図3のチャージポンプ回路の段数より少なくなる一例を示す。
図3のチャージポンプ回路において、電源電圧Vccを1.5V、キャパシタCi(i=1〜n)の容量とキャパシタCsiの容量との比を10:1、nを7とする場合、第2の実施の形態において示したように、出力電圧Voutは、11.1Vとなる。
本実施の形態のチャージポンプ回路において、電源電圧Vccを1.5V、キャパシタCi(i=1〜n)の容量とキャパシタCsiの容量との比を10:1、効率γi(i=1〜n)を0.9、nを6とする。この場合、ポンプ効率βi(i=1〜n)は0.91となる。
これらを本実施の形態のチャージポンプ回路において示した上記の式に代入すると、本実施の形態のチャージポンプ回路の出力電圧Voutは、10.8Vとなる。
つまり、出力電圧Voutを11Vにするためには、図3のチャージポンプ回路では7段必要であるのに対して、本実施の形態のチャージポンプ回路では1段少ない6段でよくなる。
なお、本実施の形態では、クロック電圧PH3,PH4を3倍昇圧回路33,34で波高値(振幅)を3倍にしたクロック電圧PH3b,PH4bをキャパシタCs1〜Csn、Cpに供給し、クロック電圧PH1,PH2を2倍昇圧回路31,32で波高値(振幅)を2倍にしたクロック電圧PH1b,PH2bをキャパシタC1〜Cnに供給している場合である。これに限らず、クロック電圧PH3,PH4を昇圧回路で波高値(振幅)をB(Bは2以上の整数)倍にしたクロック電圧をキャパシタCs1〜Csn、Cpに供給し、クロック電圧PH1,PH2を昇圧回路で波高値(振幅)をC(Cは3以上の整数であって、Bより大きい値)倍にしたクロック電圧をキャパシタC1〜Cnに供給するように構成してもよく、特に、Cの値が(B+1)になるように構成してもよい。なお、使用する昇圧回路は、図5、図7、図8、図10、図11、図12に回路構成を示す昇圧回路などを利用することによって実現することができる。
以下、図1、図3、図4に回路図を示したチャージポンプ回路に利用される昇圧回路の回路構成について図面を参照しつつ説明する。なお、クロック信号CLKが上記のクロック電圧PH1〜PH4に対応する。
<昇圧回路(1)>
以下、本発明のチャージポンプ回路に使用される2倍昇圧回路について図5を参照しつつ説明する。図5は2倍昇圧回路の構成を示す回路図である。なお、使用するクロック信号CLKの波高値(振幅)をVccとし、この反転信号CLKrが入力端INに入力される。
ソースに電源電圧Vccが入力される、充電用のP型電界効果トランジスタ(以下、Pchトランジスタという。)PTR13がある。PchトランジスタPTR13の基盤(N−Well)はPchトランジスタPTR13のドレインに接続される。一端がPchトランジスタPTR13のドレインに接続され、他端がクロック信号CLKの反転信号CLKrが入力されその反転信号(クロック信号CLK)を出力するインバータ回路INV13の出力端に接続されたキャパシタC11がある。
インバータ回路INV11があり、インバータ回路INV11には、PchトランジスタPTR11とNchトランジスタNTR11とが含まれている。
PchトランジスタPTR11の基盤(N−Well)はPchトランジスタPTR11のソースに接続される。
PchトランジスタPTR11のゲートとNchトランジスタNTR11のゲートとが接続されており、その接続点(インバータ回路INV11の入力部)にクロック信号CLKの反転信号CLKrが入力される。
PchトランジスタPTR11のドレインとNchトランジスタNTR11のドレインとが接続されており、その接続点(インバータ回路INV11の出力部)が2倍昇圧回路の出力端OUTに接続されている。
PchトランジスタPTR11のソースはキャパシタC11の一端に接続されている。
NchトランジスタNTR11のソースは接地されている。
インバータ回路INV12があり、インバータ回路INV12には、PchトランジスタPTR12とNchトランジスタNTR12とが含まれている。
PchトランジスタPTR12の基盤(N−Well)はPchトランジスタPTR12のソースに接続される。
PchトランジスタPTR12のゲートとNchトランジスタNTR12のゲートとが接続されており、その接続点(インバータ回路INV12の入力部)にクロック信号CLKの反転信号CLKrが入力される。
PchトランジスタPTR12のドレインとNchトランジスタNTR12のドレインとが接続されており、その接続点(インバータ回路INV12の出力部)はPchトランジスタPTR13のゲートに接続されている。
PchトランジスタPTR12のソースはキャパシタC11の一端に接続されている。
NchトランジスタNTR12のソースは接地されている。
次に、図5に回路構成を示した2倍昇圧回路の動作について図6を参照しつつ説明する。図6は図5の昇圧回路の動作を説明するための波形図である。
クロック信号CLKがLレベルのとき、つまりその反転信号CLKrがHレベルのとき、NchトランジスタNTR11のゲートおよびPchトランジスタPTR11のゲートにHレベルが入力されるので、NchトランジスタNTR11側がONし、出力端OUTへ接地レベル、つまりLレベルが出力される。
このとき、NchトランジスタNTR12のゲートおよびPchトランジスタPTR12のゲートにHレベルが入力されるので、NchトランジスタNTR12側がONし、PchトランジスタPTR13のゲートに接地レベル、つまりLレベルが入力され、PchトランジスタPTR13がONし、PchトランジスタPTR13を通して、電源電圧Vccでキャパシタ11が充電され、Vcc分の電荷量が蓄えられる(図6参照)。
その後、クロック信号CLKがHレベル、つまりその反転信号CLKrがLレベルとなると、NchトランジスタNTR12のゲートおよびPchトランジスタPTR12のゲートにLレベルが入力されるので、PchトランジスタPTR12側がONし、PchトランジスタPTR13のゲートにHレベルが入力され、PchトランジスタPTR13がOFFする。
また、反転信号CLKrがLレベルのとき、NchトランジスタNTR11のゲートおよびPchトランジスタPTR11のゲートにLレベルが入力されるので、NchトランジスタNTR12側がOFFし、PchトランジスタPTR11側がONする。
このとき、インバータ回路INV13の出力はLレベルからHレベルになるので、キャパシタC11にVccレベルの電圧が供給されて、ノードNV2の電位はほぼ2×Vccとなっており、このほぼ2×Vccレベルの信号がPchトランジスタPTR11を通って出力端OUTへ出力される(図6参照)。
図5のような少ない素子数で入力されるクロック信号CLKを2倍に昇圧する2倍昇圧回路を実現することができ、素子数が少ないため2倍昇圧回路に必要な面積が小さいという利点がある。
<昇圧回路(2)>
以下、他の回路構成の2倍昇圧回路について図7を参照しつつ説明する。図7は2倍昇圧回路の構成を示す回路図である。なお、使用するクロック信号CLKの波高値(振幅)をVccとし、クロック信号CLKが入力端IN21に、クロック信号CLKの反転信号CLKrが入力端IN22に入力される。
ソースに電源電圧Vccが入力される、充電用のPchトランジスタPTR22がある。PchトランジスタPTR22の基盤(N−Well)はPchトランジスタPTR22のドレインに接続される。一端がPchトランジスタPTR22のドレインに接続され、他端が入力端IN21に接続されたキャパシタC21がある。
インバータ回路INV21があり、インバータ回路INV21には、PchトランジスタPTR21とNchトランジスタNTR21とが含まれている。
PchトランジスタPTR21の基盤(N−Well)はPchトランジスタPTR21のソースに接続される。
PchトランジスタPTR21のゲートとNchトランジスタNTR21のゲートとが接続されており、その接続点(インバータ回路INV21の入力部)に入力端IN22が接続される。
PchトランジスタPTR21のドレインとNchトランジスタNTR21のドレインとが接続されており、その接続点(インバータ回路INV21の出力部)に2倍昇圧回路の出力端OUTが接続されているとともに、接続点はPchトランジスタPTR22のゲートにも接続されている。
PchトランジスタPTR21のソースはキャパシタC21の一端に接続されている。
NchトランジスタNTR21のソースは接地されている。
ここで、上述した回路構成の2倍昇圧回路の動作について説明する。
クロック信号CLKがLレベルのとき、つまりその反転信号CLKrはHレベルのとき、NchトランジスタNTR21のゲートおよびPchトランジスタPTR21のゲートにHレベルが入力されるので、NchトランジスタNTR21側がONし、出力端OUTへ接地レベル、つまりLレベルが出力される。このとき、Pchトランジスタ22のゲートに接地レベル、つまりLレベルが入力され、PchトランジスタPTR22がONし、PchトランジスタPTR22を通して、電源電圧Vccでキャパシタ21が充電され、Vcc分の電荷量が蓄えられる。
その後、クロック信号CLKがHレベル、つまりその反転信号CLKrがLレベルとなると、NchトランジスタNTR21のゲートおよびPchトランジスタPTR21のゲートにLレベルが入力されるので、NchトランジスタNTR21側がOFFしてPchトランジスタPTR21側がONし、出力端OUTがほぼVccレベルに充電されるため、PchトランジスタPTR22のゲートにHレベルが入力され、PchトランジスタPTR22がOFFする。
このとき、キャパシタC21にVccレベルの電圧が供給されているため、ノードNV2の電位はほぼ2×Vccとなっており、このほぼ2×Vccレベルの信号がPchトランジスタPTR21を通って出力端OUTへ出力される。
図7のような少ない素子数で入力されるクロック信号CLKを2倍に昇圧する2倍昇圧回路を実現することができ、図5の2倍昇圧回路より素子数がさらに少なくなっているため2倍昇圧回路に必要な面積がより小さいという利点がある。
<昇圧回路(3)>
以下、本発明のチャージポンプ回路に使用される3倍昇圧回路について図8を参照しつつ説明する。図8は3倍昇圧回路の構成を示す回路図である。なお、使用するクロック信号CLKの波高値(振幅)をVccとし、クロック信号CLKが入力端IN31,IN34に、クロック信号CLKの反転信号CLKrが入力端IN32,33に入力される。
ソースに電源電圧Vccが入力される、充電用のPchトランジスタPTR32がある。PchトランジスタPTR32の基盤(N−Well)はPchトランジスタPTR32のドレインに接続される。一端がPchトランジスタPTR32のドレインに接続され、他端が入力端IN31に接続されたキャパシタC31がある。
インバータ回路INV31があり、インバータ回路INV31には、PchトランジスタPTR31とNchトランジスタNTR31とが含まれている。
PchトランジスタPTR31の基盤(N−Well)はPchトランジスタPTR31のソースに接続される。
PchトランジスタPTR31のゲートとNchトランジスタNTR31のゲートとが接続されており、その接続点(インバータ回路INV31の入力部)に入力端IN32が接続される。
PchトランジスタPTR31のドレインとNchトランジスタNTR31のドレインとが接続されており、その接続点(インバータ回路INV31の出力部)に後述する次段のPchトランジスタPTR34のソースが接続されているとともに、接続点はPchトランジスタPTR32のゲートにも接続されている。
PchトランジスタPTR31のソースはキャパシタC31の一端に接続されている。
NchトランジスタNTR31のソースは接地されている。
PchトランジスタPTR32、キャパシタC31、インバータ回路INV31で、入力されるクロック信号を2×Vccの波高値(振幅)のクロック信号に昇圧する昇圧回路が構成されており、1段目の昇圧回路部と呼ぶ。
ソースが1段目の昇圧回路部のインバータ回路INV31の出力部に接続された、充電用のPchトランジスタPTR34がある。PchトランジスタPTR34の基盤(N−Well)はPchトランジスタPTR34のドレインに接続される。一端がPchトランジスタPTR34のドレインに接続され、他端が入力端IN33に接続されたキャパシタC32がある。
インバータ回路INV33があり、インバータ回路INV33には、PchトランジスタPTR33とNchトランジスタNTR33とが含まれている。
PchトランジスタPTR33の基盤(N−Well)はPchトランジスタPTR33のソースに接続される。
PchトランジスタPTR33のゲートとNchトランジスタNTR33のゲートとが接続されており、その接続点(インバータ回路INV33の入力部)に入力端IN34が接続される。
PchトランジスタPTR33のドレインとNchトランジスタNTR33のドレインとが接続されており、その接続点(インバータ回路INV33の出力部)に3倍昇圧回路の出力端OUTが接続されているとともに、接続点はPchトランジスタPTR34のゲートにも接続されている。
PchトランジスタPTR33のソースはキャパシタC32の一端に接続されている。
NchトランジスタNTR33のソースは接地されている。
PchトランジスタPTR34、キャパシタC32、インバータ回路INV33で、1段目の昇圧回路部で得られる波高値(振幅)が2×Vccのクロック信号を利用して、波高値(振幅)がVccの反転信号CLKrを3×Vccの波高値(振幅)のクロック信号に昇圧する昇圧回路部が構成されており、2段目の昇圧回路部と呼ぶ。
次に、図8に回路構成を示した3倍昇圧回路の動作について図9を参照しつつ説明する。図9は図8の昇圧回路の動作を説明するための波形図である。
クロック信号CLKがLレベルのとき、つまりその反転信号CLKrがHレベルのとき、NchトランジスタNTR31のゲートおよびPchトランジスタPTR31のゲートにHレベルが入力されるので、NchトランジスタNTR31側がONし、インバータ回路INV31の出力は接地レベル、つまりLレベルとなり、接地レベルの信号がPchトランジスタPTR34のソースへ出力される。このとき、PchトランジスタPTR32のゲートに接地レベル、つまりLレベルが入力されるので、PchトランジスタPTR32がONし、PchトランジスタPTR32を通して、電源電圧VccでキャパシタC31が充電され、Vcc分の電荷量が蓄えられる(図9参照)。
その後、クロック信号CLKがHレベル、つまりその反転信号CLKrがLレベルとなると、NchトランジスタNTR31のゲートおよびPchトランジスタPTR31のゲートにLレベルが入力されるので、PchトランジスタPTR31側がONし、PchトランジスタPTR32のゲートにHレベルが入力され、PchトランジスタPTR32がOFFする。
このとき、キャパシタC31にVccレベルの電圧が供給されているため、ノードNV2の電位はほぼ2×Vccとなっており、このほぼ2×Vccレベルの信号がPchトランジスタPTR31を通って次段の昇圧回路部(2段目の昇圧回路部)のPchトランジスタPTR34のソースへ出力される(図9参照)。
つまり、1段目の昇圧回路部は、2段目の昇圧回路部のPchトランジスタPTR34のソースへ、クロック信号CLKがLレベルのときに接地レベルの信号を出力し、クロック信号CLKがHレベルのときに2×Vccレベルの信号を出力する。
クロック信号CLKがHレベルのとき、NchトランジスタNTR33のゲートおよびPchトランジスタPTR33のゲートにHレベルが入力されるので、NchトランジスタNTR33側がONし、接地レベル、つまりLレベルが3倍昇圧回路の出力端OUTへ出力される。このとき、PchトランジスタPTR34のゲートに接地レベル、つまりLレベルが入力されるので、PchトランジスタPTR34がONし、PchトランジスタPTR34を通して、1段目の昇圧回路部から入力されている2×VccでキャパシタC32が充電され、2×Vcc分の電荷量が蓄えられる(図9参照)。
その後、クロック信号CLKがLレベルとなると、NchトランジスタNTR33のゲートおよびPchトランジスタPTR33のゲートにLレベルが入力されるので、PchトランジスタPTR33側がONし、PchトランジスタPTR34のゲートにHレベルが入力され、PchトランジスタPTR34がOFFする。
このとき、キャパシタC32にVccレベルの電圧が供給されているため、ノードNV3の電位はほぼ3×Vccとなっており、このほぼ3×Vccレベルの信号がPchトランジスタPTR33を通って出力端OUTへ出力される(図9参照)。
図8のような少ない素子数で入力されるクロック信号CLKを3倍に昇圧する3倍昇圧回路を実現することができ、素子数が少ないため3倍昇圧回路に必要な面積が小さいという利点がある。
<昇圧回路(4)>
以下、本発明のチャージポンプ回路に使用されるn倍昇圧回路について図10を参照しつつ説明する。図10はn倍昇圧回路の構成を示す回路図である。なお、使用されるクロック信号CLKの波高値(振幅)をVccとする。
図10のn倍昇圧回路は、図8の3倍昇圧回路を応用したものであり、図8の1段目の昇圧回路部、2段目の昇圧回路部、1段目の昇圧回路部、・・・と接続することによって構成される。
図中の昇圧回路A1,A3,・・・,A(n−1)は図8の1段目の昇圧回路部(PchトランジスタPTR32,キャパシタC31,インバータ回路INV31よりなる回路部)により構成されている。ただし、昇圧回路A1のPchトランジスタPTR32のソースには電源電圧Vccが接続され、他の昇圧回路A3,・・・,A(n−1)のPchトランジスタPTR32のソースには1段前の昇圧回路A2,・・・,A(n−2)の出力部(PchトランジスタPTR33のドレインとNchトランジスタNTR33のドレインとの接続点)が接続されている。なお、図8の場合と同様、キャパシタC31側にクロック信号CLKが入力される。
図中の昇圧回路A2,A4,・・・,A(n−2)は図8の2段目の昇圧回路部(PchトランジスタPTR34,キャパシタC32,インバータ回路INV33よりなる回路部)により構成されている。ただし、昇圧回路A2,A4,・・・,A(n−2)のPchトランジスタPTR34のソースには1段前の昇圧回路A1,A3,・・・,A(n−1)の出力部(PchトランジスタPTR31のドレインとNchトランジスタNTR31のドレインとの接続点)が接続されている。なお、図8の場合と同様、キャパシタC32側にクロック信号CLKの反転信号CLKrが入力される。
この構成では、昇圧回路A1から波高値(振幅)が2×Vccのクロック信号が昇圧回路A2のPchトランジスタPTR34へ出力され、昇圧回路A2から波高値(振幅)が3×Vccのクロック信号が昇圧回路A3のPchトランジスタPTR32へ出力される。昇圧回路A3から波高値(振幅)が4×Vccのクロック信号が昇圧回路A4のPchトランジスタPTR34へ出力される。順次行われることによって、昇圧回路A(n−1)から波高値(振幅)がn×Vccのクロック信号が出力され、n倍昇圧回路から波高値(振幅)がn×Vccのクロック信号が出力される。
図10の構成により、少ない素子数でクロック信号CLKをn倍に昇圧するn倍昇圧回路を実現することができ、素子数が少ないためn倍昇圧回路に必要な面積が小さいという利点がある。
<昇圧回路(5)>
以下、他の3倍昇圧回路について図11を参照しつつ説明する。図11は3倍昇圧回路の構成を示す回路図である。なお、使用するクロック信号CLKの波高値(振幅)をVccとし、クロック信号CLKが入力端IN51に、クロック信号CLKの反転信号CLKrが入力端IN52,53に入力される。
ソースに電源電圧Vccが入力される、充電用のPchトランジスタPTR52がある。PchトランジスタPTR52の基盤(N−Well)はPchトランジスタPTR52のドレインに接続される。一端がPchトランジスタPTR52のドレインに接続され、他端が入力端IN51に接続されたキャパシタC41がある。
インバータ回路INV51があり、インバータ回路INV51には、PchトランジスタPTR51とNchトランジスタNTR51とが含まれている。
PchトランジスタPTR51の基盤(N−Well)はPchトランジスタPTR51のソースに接続される。
PchトランジスタPTR51のゲートとNchトランジスタNTR51のゲートとが接続されており、その接続点(インバータ回路INV51の入力部)に入力端IN52が接続される。
PchトランジスタPTR51のドレインとNchトランジスタNTR51のドレインとが接続されており、その接続点(インバータ回路INV51の出力部)に次段のキャパシタC42が接続されているとともに、接続点はPchトランジスタPTR52のゲートにも接続されている。
PchトランジスタPTR51のソースはキャパシタC41の一端に接続されている。
NchトランジスタNTR51のソースは接地されている。
PchトランジスタPTR52、キャパシタC41、インバータ回路INV51で、入力されるクロック信号CLKを2×Vccの波高値(振幅)のクロック信号に昇圧する昇圧回路が構成されており、1段目の昇圧回路部と呼ぶ。
ソースに電源電圧Vccが入力される、充電用のPchトランジスタPTR54がある。一端がPchトランジスタPTR54のドレインに接続され、他端が1段目の昇圧回路の出力部(PchトランジスタPTR51のドレインとNchトランジスタNTR51のドレインの接続点)に接続されたキャパシタC42がある。
インバータ回路INV53があり、インバータ回路INV53には、PchトランジスタPTR53とNchトランジスタNTR53とが含まれている。
PchトランジスタPTR53の基盤(N−Well)はPchトランジスタPTR53のソースに接続される。
PchトランジスタPTR53のゲートとNchトランジスタNTR53のゲートとが接続されており、その接続点(インバータ回路INV53の入力部)に入力端IN53が接続される。
PchトランジスタPTR53のドレインとNchトランジスタNTR53のドレインとが接続されており、その接続点(インバータ回路INV53の出力部)に3倍昇圧回路の出力端OUTが接続されているとともに、接続点はPchトランジスタPTR54のゲートにも接続されている。
PchトランジスタPTR53のソースはキャパシタC42の一端に接続されている。
NchトランジスタNTR53のソースは接地されている。
PchトランジスタPTR54、キャパシタC42、インバータ回路INV53で、1段目の昇圧回路部で得られる波高値(振幅)が2×Vccのクロック信号を3×Vccの波高値(振幅)のクロック信号に昇圧する昇圧回路部が構成されており、2段目の昇圧回路部と呼ぶ。
次に、図11に回路構成を示した3倍昇圧回路の動作について説明する。
クロック信号CLKがLレベルのとき、つまりその反転信号CLKrがHレベルのとき、NchトランジスタNTR51のゲートおよびPchトランジスタPTR51のゲートにHレベルが入力されるので、NchトランジスタNTR51側がONし、インバータ回路INV51の出力は接地レベル、つまりLレベルとなり、接地レベルの信号がキャパシタC42へ出力される。このとき、PchトランジスタPTR52のゲートに接地レベル、つまりLレベルが入力されるので、PchトランジスタPTR52がONし、PchトランジスタPTR52を通して、電源電圧Vccでキャパシタ41が充電され、Vcc分の電荷量が蓄えられる。
同じ期間で、2段目の昇圧回路部でも、NchトランジスタNTR53のゲートおよびPchトランジスタPTR53のゲートにHレベルが入力されるので、NchトランジスタNTR53側がONし、インバータ回路INV53の出力は接地レベル、つまりLレベルとなり、接地レベルの信号が出力端OUTへ出力される。このとき、Pchトランジスタ54のゲートに接地レベル、つまりLレベルが入力されるので、PchトランジスタPTR54がONし、PchトランジスタPTR54を通して、電源電圧Vccでキャパシタ42が充電され、Vcc分の電荷量が蓄えられる。
その後、クロック信号CLKがHレベル、つまりその反転信号CLKrがLレベルとなると、NchトランジスタNTR51のゲートおよびPchトランジスタPTR51のゲートにLレベルが入力されるので、PchトランジスタPTR51側がONし、PchトランジスタPTR52のゲートにHレベルが入力され、PchトランジスタPTR52がOFFする。
このとき、キャパシタC51にVccレベルの電圧が供給されているため、ノードNV2の電位はほぼ2×Vccとなっており、このほぼ2×Vccレベルの信号がPchトランジスタPTR51を通って次段の昇圧回路部(2段目の昇圧回路部)のキャパシタ42の他端へ出力される。
同じ期間で、2段目の昇圧回路部でも、NchトランジスタNTR53のゲートおよびPchトランジスタPTR53のゲートにLレベルが入力されるので、PchトランジスタPTR53側がONし、PchトランジスタPTR54のゲートにHレベルが入力され、PchトランジスタPTR54がOFFする。
このとき、キャパシタC42にほぼ2×Vccレベルの電圧が供給されているため、ノードNV3の電位はほぼ3×Vccとなっており、このほぼ3×Vccレベルの信号がPchトランジスタPTR53を通って3倍昇圧回路の出力端OUTへ出力される。
図11のような少ない素子数で入力されるクロック信号CLKを3倍に昇圧する3倍昇圧回路を実現することができ、素子数が少ないため3倍昇圧回路に必要な面積が小さいという利点がある。さらに、1クロックで波高値(振幅)が3倍のクロック信号に昇圧する構成のため、短時間で波高値(振幅)が3倍のクロック信号を得ることができるという利点もある。
<昇圧回路(6)>
以下、他のn倍昇圧回路について図12を参照しつつ説明する。図12は3倍昇圧回路の構成を示す回路図である。なお、使用されるクロック信号CLKの波高値(振幅)をVccとする。
図12のn倍昇圧回路は、図11の3倍昇圧回路を応用したものであり、図11の1段目の昇圧回路部、2段目の昇圧回路部、2段目の昇圧回路部、2段目の昇圧回路部、・・・と接続することによって構成される。
図中の昇圧回路B1は図11の1段目の昇圧回路部(PchトランジスタPTR52,キャパシタC41,インバータ回路INV51よりなる回路部)により構成されている。ただし、昇圧回路B1のPchトランジスタPTR52のソースには電源電圧Vccが接続されている。なお、図11の場合と同様、キャパシタC41側にクロック信号CLKが入力される。
図中の昇圧回路B2〜B(n−1)は図11の2段目の昇圧回路部(PchトランジスタPTR54,キャパシタC42,インバータ回路INV53よりなる回路部)により構成されている。ただし、昇圧回路B2〜B(n−1)のキャパシタC42の他端には1段前の昇圧回路B1〜B(n−2)の出力部(PchトランジスタPTR51のドレインとNchトランジスタNTR51のドレインとの接続点、或いは、PchトランジスタPTR53のドレインとNchトランジスタNTR53のドレインとの接続点)が接続されている。また、昇圧回路B(n−1)の出力部(PchトランジスタPTR53のドレインとNchトランジスタNTR53のドレインとの接続点)はn倍昇圧回路の出力端OUTに接続される。
昇圧回路B1から出力される信号の波高値(振幅)は2×Vccとなり、昇圧回路B2から出力される信号の波高値(振幅)は3×Vccとなり、他の昇圧回路B3〜B(n−1)でも昇圧されて、昇圧回路B(n−1)から出力される信号の波高値(振幅)はn×Vccとなる。
図11の3倍昇圧回路と同様の仕組みによって、クロック信号CLKは、1クロックで、n×Vccの信号に昇圧されて、n倍昇圧回路から波高値(振幅)がn×Vccのクロック信号が出力される。
図12のような少ない素子数で入力されるクロック信号CLKをn倍に昇圧するn倍昇圧回路を実現することができ、素子数が少ないためn倍昇圧回路に必要な面積が小さいという利点がある。さらに、1クロックで波高値(振幅)がn倍のクロック信号に昇圧するため、短時間で波高値(振幅)がn倍のクロック信号を得ることができるという利点もある。
上述した図5,図7,図8,図11の昇圧回路については、特に、図5のPchトランジスタPTR11,PTR12,PTR13、図7のPchトランジスタPTR21,PTR22、図8のPchトランジスタPTR31,PTR32,PTR33,PTR34、図11のPchトランジスタPTR51,PTR52,PTR53,PTR54の基盤電位(N−Well電位)の取り方が重要である。
通常のPchトランジスタでは、基盤電位は常にチップ内の最高電位にしておく必要がある。なぜなら、基盤電位(N−Well電位)が順方向になると、トランジスタとしての動作ができなくなるからである。
従って、注意が必要となるのは、充電用のPchトランジスタ(PchトランジスタPTR13、PTR22、PTR32、PTR34、PTR52、PTR54)の基盤電位(N−Well電位)は中間ノード(ノードNV2、NV3)に接続されており、反転信号CLKrがHレベルに立ち上がって、充電用のPchトランジスタを介してVccで中間ノードを充電するときに一瞬の間、充電用のPchトランジスタの基盤電位(N−Well電位)が順バイアスになる可能性があるので、中間ノードの立下り波形がなるべくゆるく下がるように設定すること、および、充電用のPchトランジスタのレイアウトは、他のPchトランジスタとWellを分離孤立させて、順方向のバイアス電位になってもラッチアップが起こしにくいように工夫することが好ましい。
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。
例えば、図3において、電源電圧Vccより大きな波高値(振幅)を有するクロック電圧PH3a、PH4aを発生する手段として、2倍昇圧回路13および14が用いられている。図4においても、補助用キャパシタCs1〜Csnを駆動するための高電圧振幅のクロック電圧PH3b、PH4bを発生する手段として、3倍昇圧回路33および34を用いている。
ここで、本発明の主旨は、主ポンプ用のクロック電圧PH1、PH2、PH1b、PH2bよりも、補助用ポンプのクロック電圧PH3a、PH4a、PH3b、PH4bの波高値(振幅)のほうが大きく設定することである。
フラッシュメモリのように、LSIの内部で、多種類の昇圧電圧、例えば、基準用の電圧3V、読み出し用の電圧5V、書き込みおよび消去用の電圧10V、のような昇圧電圧を用いている場合には、波高値(振幅)の大きなクロック電圧PH3a、PH4a、PH3b、PH4bを得るのに、2倍昇圧回路13、14、あるいは、3倍昇圧回路33,34を用いなくても、容易に実現できる。
例えば、2倍昇圧回路の代わりに、上記基準用の3V電圧、あるいは3倍昇圧回路の代わりに上記読み出し用の5Vを利用して、図15に示すような一般的なレベルシフタ回路を介してクロック電圧PH3a、PH4aあるいはPH3b、PH4bを得ることは設計の手法の一つである。
以下、図15のレベルシフタ回路の基本動作を説明する。図15は、レベルシフタ回路の構成を示す回路図である。図15のレベルシフト回路は、電源電圧HVとして、図示しない、チップ内部の昇圧電圧3Vが供給され、入力端IN61にVcc(1.5V)レベルのクロック信号CLK(クロック電圧PH3,PH4に対応)が入力され、出力端OUTには3Vの波高値を有するクロック信号CLKa(クロック電圧PH3a,PH4aに対応)が出力される、一般的なレベルシフタ回路である。
PchトランジスタPTR61,PTR62の夫々のソースには、電源電圧HVが接続されている。また、PchトランジスタPTR61のゲートにはPchトランジスタPTR62のドレインが接続され、PchトランジスタPTR62のゲートにはPchトランジスタPTR61のドレインが接続されている。
PchトランジスタPTR61,PTR62の夫々の基盤(N−Well)は自身のソースに接続される。
NchトランジスタNTR61のゲートはクロック信号CLKが入力される入力端に接続される。また、インバータ回路INV61の入力部は入力端IN61に接続され、インバータ回路INV61の出力部はNchトランジスタNTR62のゲートに接続される。
NchトランジスタNTR61,NTR62の夫々のドレインにはPchトランジスタPTR61,PTR62のドレインが接続されている。PchトランジスタPTR62のドレインとNchトランジスタNTR62との接続点が出力端OUTに接続されている。
NchトランジスタNTR61,NTR62の夫々のソースは接地されている。
次に、図15を参照しつつ回路構成を説明したレベルシフタ回路の動作を説明する。
レベルシフタ回路の入力IN61に入力されるクロック信号CLKがLレベルのとき、NchトランジスタNTR61はOFFである。一方、NchトランジスタNTR62は、ゲートにインバータINV61のHレベルの出力が入力されるのでONとなる。従って、このレベルシフタの出力PH3aはLレベルとなり、PchトランジスタPTR61がONとなり、PchトランジスタPTR62がOFFとなる。
次に、クロック信号CLKがHレベルになると、NchトランジスタNTR61がON、NchトランジスタNTR62がOFFとなるので、まず、NchトランジスタNTR61のドレインがLレベルとなり、PchトランジスタPTR62がONし、クロック信号CLKaがHレベル、すなわち電源電圧HV(例えば3V)となり、PchトランジスタPTR61がOFFとなる。
このように、このレベルシフタ回路は、Vccレベルのクロック信号CLKが入力され、出力として、波高値がVccレベルより高いHVレベルのクロック信号CLKaを発生する。
同様に、HVに5Vの昇圧電圧を接続し、入力端IN61に、Vcc(1.5V)レベルのクロック信号CLK(クロック電圧PH3,PH4に対応)を入力すれば、出力に5Vの波高値を持つクロック信号CLKa(クロック電圧PH3a,PH4aに対応)が得られる。
第1の実施の形態における4相クロック駆動のチャージポンプ回路の構成を示す回路図。 図1のチャージポンプ回路の動作を説明するための波形図。 第2の実施の形態における4相クロック駆動のチャージポンプ回路の構成を示す回路図。 第3の実施の形態における4相クロック駆動のチャージポンプ回路の構成を示す回路図。 本発明のチャージポンプ回路図に利用される2倍昇圧回路の構成を示す回路図。 図5の2倍昇圧回路の動作を説明するための波形図。 本発明のチャージポンプ回路図に利用される2倍昇圧回路の構成を示す回路図。 本発明のチャージポンプ回路図に利用される3倍昇圧回路の構成を示す回路図。 図8の昇圧回路の動作を説明するための波形図。 本発明のチャージポンプ回路図に利用されるn倍昇圧回路の構成を示す回路図。 本発明のチャージポンプ回路図に利用される3倍昇圧回路の構成を示す回路図。 本発明のチャージポンプ回路図に利用されるn倍昇圧回路の構成を示す回路図。 従来の4相クロック駆動のチャージポンプ回路の構成を示す回路図。 図13のチャージポンプ回路の動作を説明するための波形図。 本発明のチャージポンプ回路図に利用されるレベルシフタ回路の構成を示す回路図。
符号の説明
T11〜T1(n+1) N型電界効果トランジスタ(主転送用)
T21〜T2n N型電界効果トランジスタ(補助転送用)
C1〜Cn キャパシタ(主ポンプ用)
Cs1〜Csn キャパシタ(補助ポンプ用)
13,14 昇圧回路
PH1〜PH4 クロック電圧
PH3a,PH4a クロック電圧(昇圧後)

Claims (10)

  1. 順方向に直列接続された第1から第(n+1)(nは整数)の主転送用トランジスタと、
    一端が前記第i(iは1からnの整数)の主転送用トランジスタのソースと前記第(i+1)の主転送用トランジスタのドレインの接続点に接続され、前記第1から第nの主転送用トランジスタに対応して設けられた第1から第nの主ポンプ用キャパシタと、
    一端が前記第iの主転送用トランジスタのゲートに接続され、前記第1から第nの主転送用トランジスタに対応して設けられた第1から第nの補助ポンプ用キャパシタと、
    を備えた4相クロック駆動チャージポンプ回路において、
    前記第1、3、5、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に入力される第1のクロック電圧の波高値より、前記第1、3、5、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に入力される電圧の波高値が高くなるように第3のクロック電圧を昇圧して前記第1、3、5、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に供給する第1の昇圧回路と、
    前記第2、4、6、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に入力される第2のクロック電圧の波高値より、前記第2、4、6、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に入力される電圧の波高値が高くなるように第4のクロック電圧を昇圧して前記第2、4、6、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に供給する第2の昇圧回路と、
    を有し、
    前記nが偶数の場合には、一端が前記第(n+1)の主転送用トランジスタのゲートに接続され、他端が前記第1の昇圧回路に接続されたキャパシタを更に有し、
    前記nが奇数の場合には、一端が前記第(n+1)の主転送用トランジスタのゲートに接続され、他端が前記第2の昇圧回路に接続されたキャパシタをさらに有する
    ことを特徴とする4相クロック駆動チャージポンプ回路。
  2. 前記第1から第4のクロック電圧の波高値が電源電圧Vccであって、
    前記第1の昇圧回路は第3のクロック電圧の波高値をa(aは2以上の整数)倍に昇圧して、波高値がa×Vccであるクロック電圧を前記第1、3、5、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に供給し、
    前記第2の昇圧回路は第4のクロック電圧の波高値をa倍に昇圧して、波高値がa×Vccであるクロック電圧を前記第2、4、6、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に供給することを特徴とする請求項1に記載の4相クロック駆動チャージポンプ回路。
  3. 前記aの値が2であることを特徴とする請求項2に記載の4相クロック駆動チャージポンプ回路。
  4. 順方向に直列接続された第1から第(n+1)(nは整数)の主転送用トランジスタと、
    一端が前記第i(iは1からnの整数)の主転送用トランジスタのソースと前記第(i+1)の主転送用トランジスタのドレインの接続点に接続され、前記第1から第nの主転送用トランジスタに対応して設けられた第1から第nの主ポンプ用キャパシタと、
    一端が前記第iの主転送用トランジスタのゲートに接続され、前記第1から第nの主転送用トランジスタに対応して設けられた第1から第nの補助ポンプ用キャパシタと、
    を備えた4相クロック駆動チャージポンプ回路において、
    前記第1、3、5、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に入力される第1のクロック電圧を昇圧して前記第1、3、5、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に供給する第1の主昇圧回路と、
    前記第2、4、6、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に入力される第2のクロック電圧を昇圧して前記第2、4、6、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に供給する第2の主昇圧回路と、
    前記第1、3、5、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に入力される第1のクロック電圧の波高値より、前記第1、3、5、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に入力される電圧の波高値が高くなるように第3のクロック電圧を昇圧して前記第1、3、5、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に供給する第1の補助昇圧回路と、
    前記第2、4、6、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に入力される第2のクロック電圧の波高値より、前記第2、4、6、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に入力される電圧の波高値が高くなるように第4のクロック電圧を昇圧して前記第2、4、6、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に供給する第2の補助昇圧回路と、
    を有し、
    前記nが偶数の場合には、一端が前記第(n+1)の主転送用トランジスタのゲートに接続され、他端が前記第1の主昇圧回路に接続されたキャパシタを更に有し、
    前記nが奇数の場合には、一端が前記第(n+1)の主転送用トランジスタのゲートに接続され、他端が前記第2の主昇圧回路に接続されたキャパシタをさらに有する
    ことを特徴とする4相クロック駆動チャージポンプ回路。
  5. 前記第1から第4のクロック電圧の波高値が電源電圧Vccであって、
    前記第1の主昇圧回路は第1のクロック電圧の波高値をb(bは2以上の整数)倍に昇圧して、波高値がb×Vccであるクロック電圧を前記第1、3、5、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に供給し、
    前記第2の主昇圧回路は第2のクロック電圧の波高値をb倍に昇圧して、波高値がb×Vccであるクロック電圧を前記第2、4、6、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に供給し、
    前記第1の補助昇圧回路は第3のクロック電圧の波高値をc(cは2以上の整数であって、bより大きい整数)倍に昇圧して、波高値がc×Vccであるクロック電圧を前記第1、3、5、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に供給し、
    前記第2の補助昇圧回路は第4のクロック電圧の波高値をc倍に昇圧して、波高値がc×Vccであるクロック電圧を前記第2、4、6、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に供給することを特徴とする請求項4に記載の4相クロック駆動チャージポンプ回路。
  6. 前記cの値が(b+1)であることを特徴とする請求項5に記載の4相クロック駆動チャージポンプ回路。
  7. 前記bの値が2であることを特徴とする請求項6に記載の4相クロック駆動チャージポンプ回路。
  8. 前記キャパシタとして、前記第1から第nの補助ポンプ用キャパシタの容量より、容量の大きいキャパシタを用いる
    ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の4相クロック駆動チャージポンプ回路。
  9. ドレインが前記(n+1)の主転送用トランジスタのドレインに接続され、ソースが主転送用トランジスタのゲートに接続され、ゲートが主転送用トランジスタのソースに接続された補助転送用トランジスタを更に有する
    ことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の4相クロック駆動チャージポンプ回路。
  10. 順方向に直列接続された第1から第(n+1)(nは整数)の主転送用トランジスタと、
    一端が前記第i(iは1からnの整数)の主転送用トランジスタのソースと前記第(i+1)の主転送用トランジスタのドレインの接続点に接続され、前記第1から第nの主転送用トランジスタに対応して設けられた第1から第nの主ポンプ用キャパシタと、
    一端が前記第iの主転送用トランジスタのゲートに接続され、前記第1から第nの主転送用トランジスタに対応して設けられた第1から第nの補助ポンプ用キャパシタと、
    を備えた4相クロック駆動チャージポンプ回路において、
    前記第1、3、5、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に入力される第1のクロック電圧の波高値より、前記第1、3、5、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に入力される電圧の波高値が高くなるように第3のクロック電圧を昇圧して前記第1、3、5、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に供給する第1の手段と、
    前記第2、4、6、・・・の主ポンプ用キャパシタの他端に入力される第2のクロック電圧の波高値より、前記第2、4、6、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に入力される電圧の波高値が高くなるように第4のクロック電圧を昇圧して前記第2、4、6、・・・の補助ポンプ用キャパシタの他端に供給する第2の手段と、
    を有し、
    前記nが偶数の場合には、一端が前記第(n+1)の主転送用トランジスタのゲートに接続され、他端が前記第1の手段に接続されたキャパシタを更に有し、
    前記nが奇数の場合には、一端が前記第(n+1)の主転送用トランジスタのゲートに接続され、他端が前記第2の手段に接続されたキャパシタをさらに有する
    ことを特徴とする4相クロック駆動チャージポンプ回路。
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