JP4785411B2 - チャージポンプ回路 - Google Patents
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Description
つぎに、VCLKが“H”すなわち、VDDになると、式(2)にて与えられる。
ここで、Vtn1は、nチャネル型MOSトランジスタMN1のしきい値電圧である。
nチャネル型MOSトランジスタMN2のソースと、nチャネル型MOSトランジスタMN3のゲートとドレインの接続点の電圧をV23とすれば、VCLKが“H”すなわち、VDDだとすると、式(3)にて与えられる(その時VCLKBは“L”である)。
ここで、Vtn2は、nチャネル型MOSトランジスタMN2のしきい値電圧である。
つぎに、VCLKが“L”すなわち、VCLKBがVDDになると、nチャネル型MOSトランジスタMN2のソースと、nチャネル型MOSトランジスタMN3のゲートとドレインの接続点の電圧V23とすれば、式(4)にて与えられる。
V23 = 3*VDD−Vtn1−Vtn2 (4)
最終的に、図13の従来の4段構成のチャージポンプ回路の出力端の電圧、すなわち、nチャネル型MOSトランジスタMN5のソース電圧V5は、式(5)で与えられる。
ここで、Vtn3、Vtn4、Vtn5は、それぞれnチャネル型MOSトランジスタMN3、MN4、MN5のしきい値電圧である。
nチャネル型MOSトランジスタMN1のソースと、nチャネル型MOSトランジスタMN2のゲートとドレインの接続点の電圧をV12とすれば、最初、CLK端子の電圧(以下VCLKと記載する)が“L”すなわち、GNDの時、従来と同様に式(6)で与えられる。
V12 = VDD−Vtn1 (6)
ここで、VCLKが“L”の時は、nチャネル型MOSトランジスタMN1のwell電位は、寄生のダイオードによって決定される。
つぎに、VCLKが“H”すなわち、VDDになると、式(7)にて与えられる。
V12 = 2*VDD−Vtn1 (7)
VCLKが“H”の時には、図1のnチャネル型MOSトランジスタMN1のソース側の寄生ダイオードのリーク電流でドレイン側の寄生ダイオードがONするので、wellの電位は、ドレイン側よりも、約0.6Vくらい高い値となる。しかし、ゲートとドレインが短絡されているため、nチャネル型MOSトランジスタMN1は、ONせず、ソースからドレインへの逆流を防ぐことができる。
nチャネル型MOSトランジスタMN2のソースと、nチャネル型MOSトランジスタMN3のゲートとドレインの接続点の電圧をV23とすれば、VCLKが“H”すなわち、VDDの時、従来と同様に式(8)にて与えられる。
V23 = 2*VDD−Vtn1−Vtn2 (8)
ここで、Vtn2は、nチャネル型MOSトランジスタMN2のしきい値電圧である。この時、nチャネル型MOSトランジスタMN2のwell電位は、MN1の時と同様、寄生のダイオードによって決定されるので、nチャネル型MOSトランジスタMN2のしきい値電圧Vtn2は、従来のそれに比較して、低い値となっている。結果として、電圧V23は高くなる。
V23 = 3*VDD−Vtn1−Vtn2 (9)
最終的に、図1の本発明のチャージポンプ回路の出力OUTの電圧、すなわち、nチャネル型MOSトランジスタMN5のソース電圧V5は、式(10)で与えられる。
V5 = 5*VDD−Vtn1−Vtn2 −Vtn3−Vtn4−Vtn5 (10)
ここで、Vtn3、Vtn4、Vtn5は、それぞれnチャネル型MOSトランジスタMN3、MN4、MN5のしきい値電圧である。
nチャネル型MOSトランジスタMN1〜5、コンデンサC1〜C5及び、VDD端子、CLK端子、CLKB端子に印加される電圧は、従来と同等である。従来との違いは、MOSトランジスタMN1〜5のwell電位を、スイッチ・トランジスタMSWを介して、基準電圧(GND)に接続されている点である。前記スイッチ・トランジスタMSWのゲートは、CLKまたは、CLKB端子に、接続されている。
VCLKが“L”の時は、スイッチ・トランジスタMSWがOFFするので、実施例1と同様に、nチャネル型MOSトランジスタMN1のwell電位は、寄生のダイオードによって決定される。(ここで、nチャネル型MOSトランジスタMSWがOFFした時の、リーク電流は、寄生ダイオードのリーク電流よりも、小さいとする。)
従って、実施例1と同様に、nチャネル型MOSトランジスタMN1のしきい値電圧は、従来の場合よりも下がり、nチャネル型MOSトランジスタMN2のゲートとドレインの接続点の電圧V12は、高くなる。
実施例1の場合、前述のように、ゲートとドレインが短絡されているため、nチャネル型MOSトランジスタMN1は、ONせず、ソースからドレインへの逆流を防ぐことができるが、しきい値電圧が低く、かつ、高温度の場合、ソースからドレインへの逆流が発生する可能性がある。実施例2では、nチャネル型MOSトランジスタMSWがONし、wellの電位をGNDとすることで、nチャネル型MOSトランジスタMN1のしきい値で電圧を高くして、ソースからドレインへの逆流を確実に抑えることが可能である。
V12=VDD-Vtp1 (11)
ここで、VCLKが“L”の時は、pチャネル型MOSトランジスタMP1のwell電位は、寄生のダイオードによって決定される。
その場合の、pチャネル型MOSトランジスタMP1のしきい値電圧は、従来のバックゲート・バイアスとは逆の電圧(ソースに対して負の電圧)がかかる為、結果として、バックゲート・バイアスがない時のしきい値電圧よりも、しきい値電圧の絶対値を下げることが出来る。
つぎに、VCLKが“H”すなわち、VDDになると、式(12)にて与えられる。
V12=2*VDD-Vtp1 (12)
ここで、Vtp1は、pチャネル型MOSトランジスタMP1のしきい値電圧の絶対値である。
pチャネル型MOSトランジスタMP2のゲートとドレインと、pチャネル型MOSトランジスタMP3のソースの接続点の電圧をV23とすれば、VCLKが“H”すなわち、VDDの時、式(13)にて与えられる。
V23=2*VDD-Vtp1-Vtp2 (13)
ここで、Vtp2は、pチャネル型MOSトランジスタMP2のしきい値電圧の絶対値である。
V23=3*VDD-Vtp1-Vtp2 (14)
最終的に、図6のチャージポンプ回路の出力端の電圧、すなわち、pチャネル型MOSトランジスタMP5のゲートとドレイン電圧V5は、式(15)で与えられる。
V5=5*VDD-Vtp1-Vtp2-Vtp3-Vtp4-Vtp5 (15)
ここで、Vtp3、Vtp4、Vtp5は、それぞれpチャネル型MOSトランジスタMP3、MP4、MP5のしきい値電圧の絶対値である。
MP1〜5 pチャネル型MOSトランジスタ
C1〜C5,42 容量
10 第一、第二、第三、第六の実施例の昇圧単位回路
11 第一、第二、第三、第六の実施例の昇圧出力回路
30 第四、第五、第七の実施例の昇圧単位回路
31 第四、第五、第七の実施例の昇圧出力回路
40 チャージポンプ方式の昇圧回路
41 電圧検出回路
Claims (8)
- 一方の端子をゲートと接続して入力端とし、他方の端子を出力端とした第一のnチャネル型MOSトランジスタと、
前記第一のnチャネル型MOSトランジスタの出力端に一方の端子を接続した容量とからなる昇圧単位回路を複数備え、
隣接する前記昇圧単位回路の容量の他方の端子に互いに逆相のクロック信号を入力する昇圧型チャージポンプ回路において、
前記第一のnチャネル型MOSトランジスタのwellは、ソース及びドレインと寄生ダイオードで接続され、
前記第一のnチャネル型MOSトランジスタのwellとGNDとの間に第二のnチャネル型MOSトランジスタを備え、前記第二のnチャネル型MOSトランジスタのゲートと前記容量の他方の端子を接続した、
ことを特徴とする昇圧型チャージポンプ回路。 - 最終段の昇圧単位回路は、前記容量の他方の端子をGNDに接続した昇圧出力回路であることを特徴とする請求項1記載の昇圧型チャージポンプ回路。
- 少なくとも1つの前記昇圧単位回路の第一のnチャネル型MOSトランジスタは、前記第一のnチャネル型MOSトランジスタのwellにアノードを接続し出力端にカソードを接続した第一のショットキー・バリア・ダイオードと、前記第一のnチャネル型MOSトランジスタのwellにアノードを接続し入力端にカソードを接続した第二のショットキー・バリア・ダイオードの少なくともいずれかを設けたことを特徴とする請求項1あるいは2に記載の昇圧型チャージポンプ回路。
- 前記第一のnチャネル型MOSトランジスタのwellと入力端及び出力端の少なくともいずれかの間に抵抗を設けた、ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の昇圧型チャージポンプ回路。
- 一方の端子をゲートと接続して入力端とし、他方の端子を出力端とした第一のnチャネル型MOSトランジスタと、
前記第一のnチャネル型MOSトランジスタの出力端に一方の端子を接続した容量とからなる昇圧単位回路を複数備え、
隣接する前記昇圧単位回路の容量の他方の端子に互いに逆相のクロック信号を入力する昇圧型チャージポンプ回路において、
前記第一のnチャネル型MOSトランジスタのwellと入力端もしくは出力端の少なくともいずれかの間に抵抗を設けたことを特徴とする昇圧型チャージポンプ回路。 - 一方の端子をゲートと接続して出力端とし、他方の端子を入力端とした第一のpチャネル型MOSトランジスタと、
前記第一のpチャネル型MOSトランジスタの出力端に一方の端子を接続した容量とからなる昇圧単位回路を複数備え、
隣接する前記昇圧単位回路の容量の他方の端子に互いに逆送のクロック信号を入力する昇圧型チャージポンプ回路において、
前記第一のpチャネル型MOSトランジスタのwellは、ソース及びドレインと寄生ダイオードで接続され、
前記第一のnチャネル型MOSトランジスタのwellと入力端及び出力端の少なくともいずれかの間に抵抗を設けた、ことを特徴とする昇圧型チャージポンプ回路。 - 少なくとも1つの前記昇圧単位回路の第一のpチャネル型MOSトランジスタは、前記第一のpチャネル型MOSトランジスタのwellにアノードを接続し出力端にカソードを接続した第一のショットキー・バリア・ダイオードと、前記第一のpチャネル型MOSトランジスタのwellにアノードを接続し入力端にカソードを接続した第二のショットキー・バリア・ダイオードの少なくともいずれかを設けたことを特徴とする請求項6に記載の昇圧型チャージポンプ回路。
- 最終段の昇圧単位回路は、前記容量の他方の端子をGNDに接続した昇圧出力回路であることを特徴とする請求項5から7のいずれかに記載の昇圧型チャージポンプ回路。
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