JP5378920B2 - 昇圧回路 - Google Patents

Description

本発明は、昇圧回路に関するものである。

近年、不揮発性記憶装置であるフラッシュメモリにおいては、単一電源電圧あるいは低い電源電圧でのデータの読み出し、データの書き換えが要求されており、各動作を実施する際にオンチップで正昇圧電圧、あるいは負昇圧電圧を供給する昇圧回路が必要とされている。

また、ＣＭＯＳプロセスにおける不揮発性記憶装置やアナログ回路の動作マージン確保技術においても、昇圧回路は重要な技術となりつつある。

図１４は、従来の昇圧回路の構成を示す（特許文献１参照）。昇圧回路９００は、互いに位相が異なる２つのクロック信号ＣＬＫ１，ＣＬＫ２を入力して昇圧動作を実施する。９０１ａ〜９０１ｅは前段から後段へ電荷を転送する電荷転送セルであり、９０２ａ〜９０２ｄは電荷転送セルの出力を昇圧する昇圧容量である。

図１５は、電荷転送セル９０１ａ〜９０１ｅの詳細図である。９０３は電荷転送トランジスタ、９０４、９０５は対象となる電荷転送セル９０１ａ〜９０１ｅの入力に応じて、対象となる電荷転送セル９０１ａ〜９０１ｅの前段の電荷転送セルの入力電圧、あるいは対象となる電荷転送セル９０１ａ〜９０１ｅの出力電圧を切り替えるスイッチングトランジスタである。

次に、図１６を参照しつつ、図１４に示した昇圧回路９００の動作について簡単に説明する。

まず、時刻Ｔ１の状態では、クロック信号ＣＬＫ１が「Ｌ」から「Ｈ」となり、昇圧容量９０２ａ，９０２ｃが昇圧される。これにより、電荷転送セル９０１ａ，９０１ｃの出力端子ＯＵＴが昇圧され、電荷転送セル９０１ａ及び９０１ｃのスイッチングトランジスタ９０５が導通状態となり、電荷転送トランジスタ９０３が非導通状態に設定される。また同時に電荷転送セル９０１ｂ，９０１ｄのスイッチングトランジスタ９０４が導通状態となり、電荷転送トランジスタ９０３が導通状態になる。上記動作によって、昇圧された電荷転送セル９０１ａ，９０１ｃの出力端子の電荷が、電荷転送セル９０１ｂ，９０１ｄの出力端子へ転送される。

時間Ｔｔｒａｎｓの後の時刻Ｔ２の状態では、クロック信号ＣＬＫ２が「Ｌ」から「Ｈ」となり、昇圧容量９０２ｂ，９０２ｄが昇圧される。これにより、電荷転送セル９０１ｂ，９０１ｄの出力端子ＯＵＴが昇圧され、電荷転送セル９０１ｂ及び９０１ｄのスイッチングトランジスタ９０５が導通状態となり、電荷転送トランジスタ９０３が非導通状態に設定される。また同時に電荷転送セル９０１ｃ，９０１ｅのスイッチングトランジスタ９０４が導通状態となり、電荷転送トランジスタ９０３が導通状態になる。上記動作によって、昇圧された電荷転送セル９０１ｂ，９０１ｄの出力端子の電荷が、電荷転送セル９０１ｃの出力端子及び昇圧回路９００の出力端子へ転送される。

以降時刻Ｔ３となり、時刻Ｔ１と同様の昇圧動作を繰り返す。

米国特許第７，１７６，７４６号明細書

しかしながら、上記従来の昇圧回路は、クロック信号が「Ｌ」から「Ｈ」となり、昇圧容量が昇圧された後に、前段のスイッチングトランジスタを導通状態にし、電荷転送トランジスタを非導通状態に設定している。このため昇圧直後、上記電荷転送トランジスタを介して昇圧された電荷が前段方向へ逆流し、昇圧効率が低下する課題があった。

本発明の目的は、２相クロックで動作する昇圧回路をベースにし、複数（Ｍ≧４）の昇圧セル列をユニットとした昇圧効率の高い昇圧回路を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の１つの局面に従うと、位相の異なる複数のクロック信号に同期して昇圧動作を行うＭ並列（Ｍ≧４）かつＬ段（Ｌ≧２）の昇圧セルを有する昇圧回路であって、前記昇圧セルは、当該昇圧セルの出力端子に一端が接続され、当該昇圧セルに対応するクロック信号を他端に受ける昇圧容量と、当該昇圧セルの入力端子と出力端子との間に接続された電荷転送トランジスタとを備え、当該昇圧セルと同一段かつ他列のうち第１の列の昇圧セルの入力端子と、当該昇圧セルの電荷転送トランジスタを制御する状態制御部の制御端子とを接続し、以て同一段かつＭ並列の昇圧セルをリング状に接続することによって、当該昇圧セルの電荷転送トランジスタを導通状態から非導通状態に設定した後に、当該昇圧セルの昇圧動作を実行することが可能となるため、電荷転送トランジスタを介した電荷の逆流を抑制することが可能となる。

以上のように、本発明によれば、複雑なクロックを使わずとも昇圧動作時に電荷転送トランジスタを非導通状態に設定することが可能となり、昇圧効率の低下を抑制することが可能となった。

また、昇圧セル、逆流防止セルに用いている電荷転送トランジスタをＰチャネル型トランジスタによって構成することができるため、ツインウェルのＣＭＯＳプロセスに適用した場合にも、電荷転送トランジスタの基板バイアス効果を抑制することが可能であり、昇圧効率低下の抑制による昇圧回路面積の削減が可能である。

また、Ｋ列目の昇圧セルの制御信号をＡ列前（１≦Ａ≦Ｍ／２−１）の昇圧セルの入力端子に接続することで、電荷転送トランジスタに対して、最適な昇圧準備状態の時間を設定し、かつ十分な電荷転送時間の調整を可能とする。

また、本発明によれば、同一段の昇圧セルの状態制御部の制御端子を同様の接続条件のみで制約するのではなく、一定の電圧制約条件が満たされれば、複雑なクロックを使わずとも昇圧動作時に電荷転送トランジスタを非導通状態に設定することが可能となり、昇圧効率の低下を抑制することが可能となる。

本発明の第１の実施形態による昇圧回路の構成を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）は図１に示した昇圧セル、逆流防止セルの構成を示す回路図である。 図１に示した昇圧回路による動作について説明するための波形図である。 （ａ）〜（ｄ）は図１に示した昇圧回路による動作について説明するための昇圧セルの動作モード図である。 図１に示した昇圧回路による昇圧セルの動作モードと電圧制約条件とを示す図である。 本発明の第２の実施形態における昇圧回路の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態における昇圧回路の構成を示すブロック図である。 図６、図７に示した昇圧回路による動作について説明するための波形図である。 本発明の第４の実施形態における昇圧回路の構成を示すブロック図である。 図９に示した昇圧回路による動作について説明するための波形図である。 本発明の第５の実施形態における昇圧回路の構成を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）は図１１に示した昇圧セル、逆流防止セルの構成を示す回路図である。 図１１に示した昇圧回路による動作について説明するための波形図である。 昇圧回路の従来例の構成を示す回路図である。 図１４に示した電荷転送セルの詳細構成を示す回路図である。 図１４に示した昇圧回路による動作について説明するための波形図である。

以下、本発明の実施の形態に関し図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一の符号を付しその説明は繰り返さない。

（第１の実施形態）
＜構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態による昇圧回路１００の構成を示す。この昇圧回路１００は、複数の昇圧セル列Ｌ０１〜Ｌ０４を備え、昇圧ステージＳＴ１〜ＳＴ３と逆流防止回路ＳＴ４とからなる。それぞれの昇圧セル列Ｌ０１〜Ｌ０４において、１段目である昇圧ステージＳＴ１には昇圧セルＰ１０１〜Ｐ１０４、２段目である昇圧ステージＳＴ２には昇圧セルＰ２０１〜Ｐ２０４、３段目である昇圧ステージＳＴ３には昇圧セルＰ３０１〜Ｐ３０４が含まれ、逆流防止回路ＳＴ４には逆流防止セルＰ４０１〜Ｐ４０４が含まれ、それぞれクロック信号ＣＬＫ１Ａ，ＣＬＫ２Ａ，ＣＬＫ１Ｂ，ＣＬＫ２Ｂに同期して動作することで、昇圧動作が行われる。

複数（Ｎ＝４）のクロック信号ＣＬＫ１Ａ，ＣＬＫ２Ａ，ＣＬＫ１Ｂ，ＣＬＫ２Ｂは、約（３６０度／Ｎ）の位相差を有するクロック信号であり、ＣＬＫ１Ａが「Ｌ」から「Ｈ」に遷移した後、ＣＬＫ２Ａが「Ｌ」から「Ｈ」に遷移し、その後、ＣＬＫ１Ｂが「Ｌ」から「Ｈ」に遷移して、最後にＣＬＫ２Ｂが「Ｌ」から「Ｈ」に遷移する。ＣＬＫ１ＡとＣＬＫ１Ｂ、及びＣＬＫ２ＡとＣＬＫ２Ｂは、それぞれ約１８０度の位相差を有することが望ましい。なお、昇圧セル列Ｌ０１及び昇圧セル列Ｌ０３に対して、ＣＬＫ１ＡとＣＬＫ１Ｂとをクロック信号として入力しているが、昇圧セル列Ｌ０３に対して、ＣＬＫ１Ｂに相当するＣＬＫ３Ｂを、ＣＬＫ１Ａに相当するＣＬＫ３Ａをそれぞれ用いてもよい。また、同様に昇圧セル列Ｌ０４に対してもＣＬＫ２Ｂに相当するＣＬＫ４Ｂを、ＣＬＫ２Ａに相当するＣＬＫ４Ｂをそれぞれ用いてもよい。Ｎ００１〜Ｎ００４、Ｎ１０１〜Ｎ１０４、Ｎ２０１〜Ｎ２０４、Ｎ３０１〜Ｎ３０４は昇圧セルＰ１０１〜Ｐ１０４，Ｐ２０１〜Ｐ２０４，Ｐ３０１〜Ｐ３０４の入出力端子である。

ここで昇圧セル列の順番について説明する。代表として昇圧ステージＳＴ３を一例とするが、他の昇圧ステージ、あるいは逆流防止回路でも同じである。

昇圧ステージＳＴ３に含まれる昇圧セルＰ３０１〜Ｐ３０４において、入力されるクロック信号が「Ｌ」から「Ｈ」に遷移する順番が昇圧セル列の順番となる。したがって、クロック信号ＣＬＫ１Ａが入力される昇圧セル列Ｌ０１の昇圧セルＰ３０１を第１列目とすると、クロック信号ＣＬＫ１Ａが「Ｌ」から「Ｈ」に遷移した後、次に「Ｌ」から「Ｈ」に遷移するクロック信号ＣＬＫ２Ａを入力とする昇圧セル列Ｌ０２の昇圧セルＰ３０２が第２列目となり、その次に「Ｌ」から「Ｈ」に遷移するクロック信号ＣＬＫ１Ｂを入力する昇圧セル列Ｌ０３の昇圧セルＰ３０３が第３列目となる。同様に、その次に「Ｌ」から「Ｈ」に遷移するクロック信号ＣＬＫ２Ｂを入力する昇圧セル列Ｌ０４の昇圧セルＰ３０４が最終列である第４列目となる。以上は、昇圧セル列が４並列を超える場合においても同様であり、任意の昇圧段における昇圧セルに入力されるクロック信号の「Ｌ」から「Ｈ」（「Ｈ」から「Ｌ」でも同様）への遷移順番が、昇圧セル列の順番となる。

昇圧セル列Ｌ０１の昇圧セルＰ１０１，Ｐ２０１，Ｐ３０１、逆流防止セルＰ４０１は直列に接続され、先頭から（２Ｋ＋１）段目（Ｋ≧０）の昇圧セルＰ１０１，Ｐ３０１はクロック信号ＣＬＫ１Ａを受け、一方先頭から（２Ｋ＋２）段目の昇圧セルＰ２０１はクロック信号ＣＬＫ１Ｂを受ける。また逆流防止セルＰ４０１は最終段の昇圧セルＰ３０１より１段前の昇圧セルＰ２０１と同様のクロック信号ＣＬＫ１Ｂを受ける。

昇圧セル列Ｌ０２の昇圧セルＰ１０２，Ｐ２０２，Ｐ３０２、逆流防止セルＰ４０２は直列に接続され、先頭から（２Ｋ＋１）段目（Ｋ≧０）の昇圧セルＰ１０２，Ｐ３０２はクロック信号ＣＬＫ２Ａを受け、一方先頭から（２Ｋ＋２）段目の昇圧セルＰ２０２はクロック信号ＣＬＫ２Ｂを受ける。また逆流防止セルＰ４０２は最終段の昇圧セルＰ３０２より１段前の昇圧セルＰ２０２と同様のクロック信号ＣＬＫ２Ｂを受ける。

昇圧セル列Ｌ０３の昇圧セルＰ１０３，Ｐ２０３，Ｐ３０３、逆流防止セルＰ４０３は直列に接続され、先頭から（２Ｋ＋１）段目（Ｋ≧０）の昇圧セルＰ１０３，Ｐ３０３はクロック信号ＣＬＫ１Ｂを受け、一方先頭から（２Ｋ＋２）段目の昇圧セルＰ２０３はクロック信号ＣＬＫ１Ａを受ける。また逆流防止セルＰ４０３は最終段の昇圧セルＰ３０３より１段前の昇圧セルＰ２０３と同様のクロック信号ＣＬＫ１Ａを受ける。

昇圧セル列Ｌ０４の昇圧セルＰ１０４，Ｐ２０４，Ｐ３０４、逆流防止セルＰ４０４は直列に接続され、先頭から（２Ｋ＋１）段目（Ｋ≧０）の昇圧セルＰ１０４，Ｐ３０４はクロック信号ＣＬＫ２Ｂを受け、一方先頭から（２Ｋ＋２）段目の昇圧セルＰ２０４はクロック信号ＣＬＫ２Ａを受ける。また逆流防止セルＰ４０４は最終段の昇圧セルＰ３０４より１段前の昇圧セルＰ２０４と同様のクロック信号ＣＬＫ２Ａを受ける。

これらにより、昇圧セルＰ１０１〜Ｐ１０４，Ｐ２０１〜Ｐ２０４，Ｐ３０１〜Ｐ３０４、逆流防止セルＰ４０１〜Ｐ４０４のある時刻における昇圧クロックの昇圧状態は、図１に記載の通り、昇圧状態を示す「１」と昇圧状態でない「０」との関係で示される。

次に、各昇圧ステージＳＴ１〜ＳＴ４に含まれる各昇圧セルＰ１０１〜Ｐ１０４，Ｐ２０１〜Ｐ２０４，Ｐ３０１〜Ｐ３０４、逆流防止セルＰ４０１〜Ｐ４０４について説明する。

１段目の昇圧ステージＳＴ１に含まれる昇圧セルＰ１０１〜Ｐ１０４において、昇圧セル列Ｌ０１の昇圧セルＰ１０１は、昇圧セル列Ｌ０４の昇圧セルＰ１０４に入力されるクロック信号ＣＬＫ２Ｂと逆相クロックであるクロック信号ＣＬＫ２Ａが入力され、このクロック信号ＣＬＫ２Ａに応じて、昇圧セルＰ１０１の入出力端子Ｎ１０１の電圧と、昇圧セルＰ１０１に入力されるクロック信号ＣＬＫ１Ａの電圧とを切り替えて昇圧動作を行う。

同様に、昇圧セル列Ｌ０２の昇圧セルＰ１０２は、昇圧セル列Ｌ０１の昇圧セルＰ１０１に入力されるクロック信号ＣＬＫ１Ａと逆相クロックであるクロック信号ＣＬＫ１Ｂが入力され、このクロック信号ＣＬＫ１Ｂに応じて、昇圧セルＰ１０２の入出力端子Ｎ１０２の電圧と、昇圧セルＰ１０２に入力されるクロック信号ＣＬＫ２Ａの電圧とを切り替えて昇圧動作を行う。

また、昇圧セル列Ｌ０３の昇圧セルＰ１０３は、昇圧セル列Ｌ０２の昇圧セルＰ１０２に入力されるクロック信号ＣＬＫ２Ａと逆相クロックであるクロック信号ＣＬＫ２Ｂが入力され、このクロック信号ＣＬＫ２Ｂに応じて、昇圧セルＰ１０３の入出力端子Ｎ１０３の電圧と、昇圧セルＰ１０３に入力されるクロック信号ＣＬＫ１Ｂの電圧とを切り替えて昇圧動作を行う。

また、昇圧セル列Ｌ０４の昇圧セルＰ１０４は、昇圧セル列Ｌ０３の昇圧セルＰ１０３に入力されるクロック信号ＣＬＫ１Ｂと逆相クロックであるクロック信号ＣＬＫ１Ａが入力され、このクロック信号ＣＬＫ１Ａに応じて、昇圧セルＰ１０４の入出力端子Ｎ１０４の電圧と、昇圧セルＰ１０４に入力されるクロック信号ＣＬＫ２Ｂの電圧とを切り替えて昇圧動作を行う。

これらは、Ｍ並列（Ｍ＝４）から構成される昇圧セル列Ｌ０１〜Ｌ０４の１段目の昇圧ステージＳＴ１において、Ｋ列目の昇圧セルは、（Ｋ−１）列目（１≦Ｋ≦Ｍ、Ｋ＝１のときは（Ｋ−１）＝Ｍ列目）の昇圧セルに入力されるクロック信号と逆相のクロック信号に応じて、Ｋ列目の昇圧セルの出力端子電圧と、Ｋ列目の昇圧セルに入力されるクロック信号とを切り替えていることを意味する。

２段目の昇圧ステージＳＴ２に含まれる昇圧セルＰ２０１〜Ｐ２０４において、昇圧セル列Ｌ０１の昇圧セルＰ２０１は、昇圧セル列Ｌ０４の昇圧セルＰ２０４の入出力端子Ｎ１０４が接続され、この入出力端子Ｎ１０４の電圧に応じて、昇圧セルＰ２０１の入出力端子Ｎ２０１の電圧と、昇圧セルＰ２０１と逆相クロックにて動作している昇圧セル列Ｌ０３の昇圧セルＰ２０３の入出力端子Ｎ１０３の電圧とを切り替えて昇圧動作を行う。

同様に、昇圧セル列Ｌ０２の昇圧セルＰ２０２は、昇圧セル列Ｌ０１の昇圧セルＰ２０１の入出力端子Ｎ１０１が接続され、この入出力端子Ｎ１０１の電圧に応じて、昇圧セルＰ２０２の入出力端子Ｎ２０２の電圧と、昇圧セルＰ２０２と逆相クロックにて動作している昇圧セル列Ｌ０４の昇圧セルＰ２０４の入出力端子Ｎ１０４の電圧とを切り替えて昇圧動作を行う。

また、昇圧セル列Ｌ０３の昇圧セルＰ２０３は、昇圧セル列Ｌ０２の昇圧セルＰ２０２の入出力端子Ｎ１０２が接続され、この入出力端子Ｎ１０２の電圧に応じて、昇圧セルＰ２０３の入出力端子Ｎ２０３の電圧と、昇圧セルＰ２０３と逆相クロックにて動作している昇圧セル列Ｌ０１の昇圧セルＰ２０１の入出力端子Ｎ１０１の電圧とを切り替えて昇圧動作を行う。

また、昇圧セル列Ｌ０４の昇圧セルＰ２０４は、昇圧セル列Ｌ０３の昇圧セルＰ２０３の入出力端子Ｎ１０３が接続され、この入出力端子Ｎ１０３の電圧に応じて、昇圧セルＰ２０４の入出力端子Ｎ２０４の電圧と、昇圧セルＰ２０４と逆相クロックにて動作している昇圧セル列Ｌ０２の昇圧セルＰ２０２の入出力端子Ｎ１０２の電圧とを切り替えて昇圧動作を行う。

以上の通り、２段目の昇圧ステージＳＴ２において、Ｋ列目の昇圧セルは、（Ｋ−１）列目（１≦Ｋ≦Ｍ、Ｋ＝１のときは（Ｋ−１）＝Ｍ列目）の昇圧セルの入力端子に接続され、（Ｋ−１）列目の昇圧セルの入力端子の電圧に応じて、Ｋ列目の昇圧セルの出力端子電圧と、Ｋ列目の昇圧セルに対して約１８０度位相が異なって動作している昇圧セルの入力端子電圧とを切り替えて昇圧動作を行う。

３段目の昇圧ステージＳＴ３、逆流防止回路ＳＴ４も、２段目の昇圧ステージＳＴ２と同様である。

なお、昇圧ステージは３段に限らなくてよい。

＜昇圧セルの構成＞
図２（ａ）は、図１に示した昇圧セルＰ１０１〜Ｐ１０４，Ｐ２０１〜Ｐ２０４，Ｐ３０１〜Ｐ３０４の構成を示す。昇圧セルＰ１０１〜Ｐ１０４，Ｐ２０１〜Ｐ２０４，Ｐ３０１〜Ｐ３０４の各々は、電荷転送トランジスタＭ１と、オンスイッチ・トランジスタＭ２と、オフスイッチ・トランジスタＭ３と、昇圧容量Ｃ１とを含む。ここに、オンスイッチ・トランジスタＭ２とオフスイッチ・トランジスタＭ３とは、電荷転送トランジスタＭ１の状態制御部である。

電荷転送トランジスタＭ１は、入力端子ＩＮＰＵＴから出力端子ＯＵＴＰＵＴへ電荷を転送する。オンスイッチ・トランジスタＭ２は、制御信号Ｓｉｇの電圧に応じてソース信号ＳｏｕｒｃｅＮの電圧を電荷転送トランジスタＭ１のゲートＮ１に供給し、電荷転送トランジスタＭ１を導通状態にする。オフスイッチ・トランジスタＭ３は、制御信号Ｓｉｇの電圧に応じて電荷転送トランジスタＭ１のゲートＮ１の電圧を出力端子ＯＵＴＰＵＴの電圧とイコライズして電荷転送トランジスタＭ１を非導通状態にする。昇圧容量Ｃ１は、昇圧セルＰ１０１〜Ｐ１０４，Ｐ２０１〜Ｐ２０４，Ｐ３０１〜Ｐ３０４に入力されるクロック信号ＣＬＫ１Ａ，ＣＬＫ２Ａ，ＣＬＫ１Ｂ、ＣＬＫ２Ｂのいずれかに同期してポンピングされる。

＜逆流防止セル＞
図２（ｂ）は、図１に示した逆流防止回路ＳＴ４に含まれる逆流防止セルＰ４０１〜Ｐ４０４の構成を示す。逆流防止セルＰ４０１〜Ｐ４０４の構成は、図２（ａ）に示した昇圧セルＰ１０１〜Ｐ１０４，Ｐ２０１〜Ｐ２０４，Ｐ３０１〜Ｐ３０４から昇圧容量Ｃ１を削除した構成であり、電荷転送トランジスタＭ１、オンスイッチ・トランジスタＭ２、オフスイッチ・トランジスタＭ３の動作は昇圧セルと同様である。

なお、図２（ｂ）に示す逆流防止セルの構成は一例であり、同様の機能を満たすものであれば、他の構成でもよい。例えば、図２（ｃ）に示すように、オフスイッチ・トランジスタＭ３のソースを昇圧回路１００の出力端子から外し、オフスイッチ・トランジスタＭ３に対して、昇圧信号によって昇圧される昇圧容量Ｃ１及び逆流防止セルの入力端子に接続したダイオード接続のトランジスタＭ４を接続した構成においても、図２（ｂ）と同様の機能を果たすことができる。したがって、図２（ｂ）と同様の機能を満たすものであれば、構成は図２（ｂ）に限らない。

＜動作＞
次に、図３を参照しつつ、図１に示した昇圧回路１００による動作について説明する。なお、クロック信号ＣＬＫ１Ａ，ＣＬＫ２Ａ，ＣＬＫ１Ｂ，ＣＬＫ２Ｂの各々は、電源電圧Ｖｄｄと接地電圧Ｖｓｓとの間で振幅するものとし、昇圧回路１００の出力端子には電流負荷が存在せず、かつ電圧リミットがない場合について説明する。また、図中のＶＶ１，ＶＶ２，ＶＶ３は、
（ＶＶ１） ＝ Ｖｄｄ＋α・Ｖｄｄ
（ＶＶ２） ＝ Ｖｄｄ＋２α・Ｖｄｄ
（ＶＶ３） ＝ Ｖｄｄ＋３α・Ｖｄｄ
の通りである。

また、図４（ａ）〜図４（ｄ）に示すように、昇圧セルＰ１０１〜Ｐ１０４，Ｐ２０１〜Ｐ２０４，Ｐ３０１〜Ｐ３０４、逆流防止セルＰ４０１〜Ｐ４０４の代表として昇圧セルＰ３０１を用いて、昇圧セルと逆流防止セルとの動作モードを分類すると共に、各動作モードにおけるクロック信号ＣＬＫ、昇圧セルの出力端子ＯＵＴＰＵＴの電圧、制御信号Ｓｉｇ、ソース信号ＳｏｕｒｃｅＮの電圧の関係と制約条件を明確にする。

〔時刻Ｔ１〕
まず、時刻Ｔ１において、クロック信号ＣＬＫ１Ａに同期して昇圧動作を行う昇圧セル列Ｌ０１の昇圧ステージＳＴ１の昇圧セルＰ１０１と、昇圧ステージＳＴ３の昇圧セルＰ３０１との各々のオンスイッチ・トランジスタＭ２のソース信号ＳｏｕｒｃｅＮの電圧は、
（ＣＬＫ１Ａ） ＝ Ｌ ＝ Ｖｓｓ
（ＶＮ２０３） ＝ ＶＶ１
である。また、制御信号Ｓｉｇは、
（ＣＬＫ２Ａ） ＝ Ｌ ＝ Ｖｓｓ
（ＶＮ２０４） ＝ ＶＶ１
である。また、昇圧セルＰ１０１，Ｐ３０１の入出力端子Ｎ１０１，Ｎ３０１は、
（ＶＮ１０１） ＝ Ｖｄｄ
（ＶＮ３０１） ＝ ＶＶ２
に設定されている。これらにより、昇圧セルＰ１０１，Ｐ３０１の各々では、オンスイッチ・トランジスタＭ２のゲートとソースとの間の電位差は、
（ＣＬＫ２Ａ）−（ＣＬＫ１Ａ） ＝ Ｖｓｓ−Ｖｓｓ ＝ ０
（ＶＮ２０４）−（ＶＮ２０３） ＝ ＶＶ１−ＶＶ１ ＝ ０
となる。一方、オフスイッチ・トランジスタＭ３のゲートとソースとの間の電位差は、
（ＣＬＫ２Ａ）−（ＶＮ１０１） ＝ Ｖｓｓ−Ｖｄｄ ＝ −α・Ｖｄｄ
（ＶＮ２０４）−（ＶＮ３０１） ＝ ＶＶ１−ＶＶ２ ＝ −α・Ｖｄｄ
となり、オフスイッチ・トランジスタＭ３が導通状態となっている。

したがって、昇圧セル列Ｌ０１の昇圧セルＰ１０１，Ｐ３０１の各々の電荷転送トランジスタＭ１のゲートＮ１の電圧ＶＮ１は、それぞれＶｄｄ、ＶＶ２となり、昇圧セルＰ１０１，Ｐ３０１の各々の電荷転送トランジスタＭ１のゲートとソースとの間の電位差は、
（Ｐ１０１のＶＮ１）−（ＶＮ１０１）＝ Ｖｄｄ−Ｖｄｄ ＝ ０
（Ｐ３０１のＶＮ１）−（ＶＮ３０１）＝ ＶＶ２−ＶＶ２ ＝ ０
となり同電位に設定され、電荷転送トランジスタＭ１が非導通状態となっている。

また、同様に、クロック信号ＣＬＫ１Ａに同期して昇圧動作を行う昇圧セル列Ｌ０３の昇圧ステージＳＴ２の昇圧セルＰ２０３と、逆流防止回路ＳＴ４の逆流防止セルＰ４０３とにおいても、各々のオフスイッチ・トランジスタＭ３が導通状態となり、電荷転送トランジスタＭ１は、ゲートとソースとが同電位に設定され、非導通状態となっている。

〔時刻Ｔ２〕
次に、時刻Ｔ２になると、クロック信号ＣＬＫ１Ａが「Ｌ」から「Ｈ」へ遷移する。これにより、昇圧セル列Ｌ０１の昇圧ステージＳＴ１の昇圧セルＰ１０１と、昇圧ステージＳＴ３の昇圧セルＰ３０１との各々の入出力端子Ｎ１０１，Ｎ３０１の電圧ＶＮ１０１，ＶＮ３０１が昇圧され、
（ＶＮ１０１） ＝ ＶＶ１
（ＶＮ３０１） ＝ ＶＶ３
となる。このとき、昇圧セルＰ１０１，Ｐ３０１の各々の電荷転送トランジスタＭ１は、時刻Ｔ１において非導通状態に設定されているため、これらの電荷転送トランジスタＭ１を介した電荷の逆流が発生することがないことは明らかである。

また、クロック信号ＣＬＫ１Ａに同期して昇圧セルＰ１０１，Ｐ３０１の昇圧動作が行われると同時に、クロック信号ＣＬＫ１Ｂが「Ｈ」から「Ｌ」に遷移するため、昇圧セル列Ｌ０１の昇圧ステージＳＴ２の昇圧セルＰ２０１と、逆流防止回路ＳＴ４の逆流防止セルＰ４０１とは電荷転送状態となる。昇圧セルＰ２０１と逆流防止セルＰ４０１との各端子電圧は以下の通りである。

昇圧セルＰ２０１、逆流防止セルＰ４０１のソース信号ＳｏｕｒｃｅＮは、
（ＶＮ１０３） ＝ Ｖｄｄ
（ＶＮ３０３） ＝ ＶＶ２
である。また、昇圧セルＰ２０１、逆流防止セルＰ４０１の制御信号Ｓｉｇは、
（ＶＮ１０４） ＝ ＶＶ１
（ＶＮ３０４） ＝ ＶＶ３
となる。更に昇圧セルＰ２０１の入出力端子Ｎ２０１、昇圧回路１００の出力電圧ＶＰＵＭＰは、
（ＶＮ２０１） ＝ ＶＶ１
（ＶＰＵＭＰ） ＝ ＶＶ３
となる。これらにより、昇圧セルＰ２０１と逆流防止セルＰ４０１との各々では、オンスイッチ・トランジスタＭ２のゲートとソースとの間の電位差は、
（ＶＮ１０４）−（ＶＮ１０３） ＝ ＶＶ１−Ｖｄｄ ＝ α・Ｖｄｄ
（ＶＮ３０４）−（ＶＮ３０３） ＝ ＶＶ３−ＶＶ２ ＝ α・Ｖｄｄ
となる。一方、オフスイッチ・トランジスタＭ３のゲートとソースとの間の電位差は、
（ＶＮ１０４）−（ＶＮ２０１） ＝ ＶＶ１−ＶＶ１ ＝ ０
（ＶＮ３０４）−（ＶＰＵＭＰ） ＝ ＶＶ３−ＶＶ３ ＝ ０
となり、オンスイッチ・トランジスタＭ２が導通状態となる。

これにより、昇圧セルＰ２０１と逆流防止セルＰ４０１との各々の電荷転送トランジスタＭ１のゲートＮ１の電圧ＶＮ１は、それぞれＶｄｄ、ＶＶ２となり、昇圧セルＰ２０１と逆流防止セルＰ４０１との各々の電荷転送トランジスタＭ１のゲートとソースとの間の電位差は、
（Ｐ２０１のＶＮ１）−（ＶＮ２０１） ＝ Ｖｄｄ−ＶＶ１ ＝ −α・Ｖｄｄ
（Ｐ４０１のＶＮ１）−（ＶＰＵＭＰ） ＝ ＶＶ２−ＶＶ３ ＝ −α・Ｖｄｄ
となり、昇圧セルＰ２０１と逆流防止セルＰ４０１との各々の電荷転送トランジスタＭ１が導通状態となって電荷転送状態になる。これにより、昇圧ステージＳＴ１の昇圧セルＰ１０１で昇圧された入出力端子Ｎ１０１の電荷は、昇圧ステージＳＴ２の昇圧セルＰ２０１を介して入出力端子Ｎ２０１へ転送される。また、昇圧ステージＳＴ３の昇圧セルＰ３０１で昇圧された入出力端子Ｎ３０１の電荷は、逆流防止回路ＳＴ４の逆流防止セルＰ４０１を介して昇圧回路１００の出力端子に転送され、昇圧回路の出力電圧ＶＰＵＭＰを上昇させる。

更に、昇圧セル列Ｌ０１の各昇圧ステージの入出力端子Ｎ１０１〜Ｎ３０１の電圧は、次列である昇圧セル列Ｌ０２の同一段である各昇圧ステージにも供給される。これにより、昇圧セル列Ｌ０２の昇圧セルＰ１０２，Ｐ３０２のオンスイッチ・トランジスタＭ２が非導通状態となり、一方オフスイッチ・トランジスタＭ３が導通状態となる。これにより、時刻Ｔ１における昇圧セルＰ１０１，Ｐ３０１と同様に、昇圧セル列Ｌ０２の昇圧セルＰ１０２，Ｐ３０２の各々の電荷転送トランジスタＭ１は非導通状態に設定される。

以上のように、時刻Ｔ２における昇圧セル列Ｌ０１の昇圧セルＰ１０１，Ｐ３０１と同様の動作が、昇圧セル列Ｌ０３の昇圧セルＰ２０３と、逆流防止セルＰ４０３とにおいても実施される。簡単に説明すると、時刻Ｔ１に昇圧セル列Ｌ０３の昇圧セルＰ２０３と、逆流防止セルＰ４０３との各々の電荷転送トランジスタＭ１が非導通状態に設定された状態において、時刻Ｔ２で昇圧セルＰ２０３の入出力端子Ｎ２０３が昇圧される。電位が上昇した入出力端子Ｎ２０３の電荷は次段である昇圧ステージＳＴ３の昇圧セルＰ３０３を介して入出力端子Ｎ３０３に転送される。更に、昇圧セルＰ２０３の入出力端子Ｎ１０３の電荷は次列である昇圧セル列Ｌ０４の昇圧セルＰ２０４に入力され、また、同様に逆流防止セルＰ４０３の入出力端子Ｎ３０３の電荷も、次列である昇圧セル列Ｌ０４の逆流防止セルＰ４０４に入力される。これにより、昇圧セル列Ｌ０４の昇圧セルＰ２０４と逆流防止セルＰ４０４との各々のオフスイッチ・トランジスタＭ３が導通状態に設定され、電荷転送トランジスタＭ１が非導通状態に設定される。

〔時刻Ｔ３〕
次に、時刻Ｔ３になると、クロック信号ＣＬＫ２Ａが「Ｌ」から「Ｈ」へ遷移する。これにより、昇圧セル列Ｌ０２の昇圧ステージＳＴ１の昇圧セルＰ１０２と、昇圧ステージＳＴ３の昇圧セルＰ３０２との各々の入出力端子Ｎ１０２，Ｎ３０２の電圧ＶＮ１０２，ＶＮ３０２が昇圧され、
（ＶＮ１０１） ＝ ＶＶ１
（ＶＮ３０１） ＝ ＶＶ３
となる。このとき、昇圧セルＰ１０２，Ｐ３０２の各々の電荷転送トランジスタＭ１は、時刻Ｔ２において非導通状態に設定されているため、これらの電荷転送トランジスタＭ１を介した電荷の逆流が発生することがないことは明らかである。

また、クロック信号ＣＬＫ２Ａに同期して昇圧セルＰ１０２，Ｐ３０２の昇圧動作が行われると同時に、クロック信号ＣＬＫ２Ｂが「Ｈ」から「Ｌ」に遷移するため、昇圧セル列Ｌ０２の昇圧ステージＳＴ２の昇圧セルＰ２０２と、逆流防止回路ＳＴ４の逆流防止セルＰ４０２とは電荷転送状態となる。昇圧セルＰ２０２と逆流防止セルＰ４０２との各端子電圧は以下の通りである。

昇圧セルＰ２０２と逆流防止セルＰ４０２との各々のソース信号ＳｏｕｒｃｅＮは、
（ＶＮ１０４） ＝ Ｖｄｄ
（ＶＮ３０４） ＝ ＶＶ２
である。また、昇圧セル列Ｌ０１の昇圧ステージＳＴ２の昇圧セルＰ２０１と、逆流防止回路ＳＴ４の逆流防止セルＰ４０１との各々の入出力端子Ｎ１０１，Ｎ３０１の電圧ＶＮ１０１，ＶＮ３０１は、
（ＶＮ１０１） ＝ ＶＶ１
（ＶＮ３０１） ＝ ＶＶ３
となる。また、昇圧セルＰ２０２の入出力端子Ｎ２０２の電圧と、昇圧回路の出力端子の電圧ＶＰＵＭＰとは、
（ＶＮ２０２） ＝ ＶＶ１
（ＶＰＵＭＰ） ＝ ＶＶ３
となる。これらにより、昇圧セル列Ｌ０２の昇圧セルＰ２０２と、逆流防止セルＰ４０２との各々では、オンスイッチ・トランジスタＭ２のゲートとソースとの間の電位差は、
（ＶＮ１０１）−（ＶＮ１０４） ＝ ＶＶ１−Ｖｄｄ ＝ α・Ｖｄｄ
（ＶＮ３０１）−（ＶＮ３０４） ＝ ＶＶ３−ＶＶ２ ＝ α・Ｖｄｄ
となる。一方、オフスイッチ・トランジスタＭ３のゲートとソースとの間の電位差は、
（ＶＮ１０１）−（ＶＮ２０２） ＝ ＶＶ１−ＶＶ１ ＝ ０
（ＶＮ３０１）−（ＶＰＵＭＰ） ＝ ＶＶ３−ＶＶ３ ＝ ０
となり、オンスイッチ・トランジスタＭ２が導通状態となる。

これにより、昇圧セルＰ２０２と、逆流防止セルＰ４０２との各々の電荷転送トランジスタＭ１のゲートＮ１の電圧ＶＮ１は、それぞれＶｄｄ、ＶＶ２となり、昇圧セルＰ２０２と逆流防止セルＰ４０２との各々の電荷転送トランジスタＭ１のゲートとソースとの間の電位差は、
（Ｐ２０２のＶＮ１）−（ＶＮ２０２） ＝ Ｖｄｄ−ＶＶ１ ＝ −α・Ｖｄｄ
（Ｐ４０２のＶＮ１）−（ＶＰＵＭＰ） ＝ ＶＶ２−ＶＶ３ ＝ −α・Ｖｄｄ
となり、昇圧セルＰ２０２と逆流防止セルＰ４０２との各々の電荷転送トランジスタＭ１が導通状態となって電荷転送状態になる。これにより、昇圧ステージＳＴ１の昇圧セルＰ１０２で昇圧された入出力端子Ｎ１０２の電荷は、昇圧ステージＳＴ２の昇圧セルＰ２０２を介して入出力端子Ｎ２０２へ転送される。また、昇圧ステージＳＴ３の昇圧セルＰ３０２で昇圧された入出力端子Ｎ３０２の電荷は、逆流防止回路ＳＴ４の逆流防止セルＰ４０２を介して昇圧回路１００の出力端子に転送され、昇圧回路の出力電圧ＶＰＵＭＰを上昇させる。

更に、昇圧セル列Ｌ０２の各昇圧ステージの入出力端子Ｎ１０２〜Ｎ３０２の電圧は、次列である昇圧セル列Ｌ０３の同一段である各昇圧ステージにも供給される。これにより、昇圧セル列Ｌ０３の昇圧セルＰ１０３，Ｐ３０３の各々のオンスイッチ・トランジスタＭ２が非導通状態となり、一方オフスイッチ・トランジスタＭ３が導通状態となる。これにより、時刻Ｔ２における昇圧セルＰ１０２，Ｐ３０２と同様に、昇圧セル列Ｌ０３の昇圧セルＰ１０３，Ｐ３０３の各々の電荷転送トランジスタＭ１は非導通状態に設定される。

以上のように、時刻Ｔ３における昇圧セル列Ｌ０２の昇圧セルＰ１０２，Ｐ３０２と同様の動作が、昇圧セル列Ｌ０４の昇圧セルＰ２０４と逆流防止セルＰ４０４とにおいても実施される。簡単に説明すると、時刻Ｔ２に昇圧セル列Ｌ０４の昇圧セルＰ２０４と逆流防止セルＰ４０４との各々の電荷転送トランジスタＭ１が非導通状態に設定された状態において、時刻Ｔ３で昇圧セルＰ２０４の入出力端子Ｎ２０４が昇圧される。電位が上昇した入出力端子Ｎ２０４の電荷は、次段である昇圧ステージＳＴ３の昇圧セルＰ３０４を介して入出力端子Ｎ３０４に転送される。更に、昇圧セルＰ２０４の入出力端子Ｎ１０４の電荷は、次列である昇圧セル列Ｌ０１の昇圧セルＰ２０１に入力され、また、同様に逆流防止セルＰ４０４の入出力端子Ｎ３０４の電荷も、次列である昇圧セル列Ｌ０１の逆流防止セルＰ４０１に入力される。これにより、昇圧セル列Ｌ０１の昇圧セルＰ２０１と逆流防止セルＰ４０１との各々のオフスイッチ・トランジスタＭ３が導通状態に設定され、電荷転送トランジスタＭ１が非導通状態に設定される。

〔時刻Ｔ４〕
次に、時刻Ｔ４になると、クロック信号ＣＬＫ１Ｂが「Ｌ」から「Ｈ」へ遷移する。これにより、昇圧セル列Ｌ０３の昇圧ステージＳＴ１の昇圧セルＰ１０３と、昇圧ステージＳＴ３の昇圧セルＰ３０３との各々の入出力端子Ｎ１０３，Ｎ３０３の電圧ＶＮ１０３，ＶＮ３０３が昇圧される。このとき、昇圧セルＰ１０３，Ｐ３０３の各々の電荷転送トランジスタＭ１は、時刻Ｔ３において非導通状態に設定されているため、これまでと同様、これらの電荷転送トランジスタＭ１を介した電荷の逆流が発生することがないことは明らかである。

電位が上昇した昇圧セルＰ１０３の入出力端子Ｎ１０３の電荷は、次段である昇圧ステージＳＴ２の昇圧セルＰ２０３を介して入出力端子Ｎ２０３に転送され、昇圧セルＰ３０３の入出力端子Ｎ３０３の電荷は、次段である逆流防止回路ＳＴ４の逆流防止セルＰ４０３を介して昇圧回路１００の出力端子に転送され、昇圧電圧ＶＰＵＭＰを上昇させる。更に、昇圧セル列Ｌ０３の各昇圧ステージの入出力端子Ｎ１０３〜Ｎ３０３の電圧は、次列である昇圧セル列Ｌ０４の同一段である各昇圧ステージにも供給される。これにより、昇圧セル列Ｌ０４の昇圧セルＰ１０４，Ｐ３０４の各々のオンスイッチ・トランジスタＭ２が非導通状態となり、一方オフスイッチ・トランジスタＭ３が導通状態となる。これにより、時刻Ｔ３における昇圧セルＰ１０３，Ｐ３０３と同様に、昇圧セル列Ｌ０４の昇圧セルＰ１０４，Ｐ３０４の各々の電荷転送トランジスタＭ１は非導通状態に設定される。

以上のように、時刻Ｔ４における昇圧セル列Ｌ０３の昇圧セルＰ１０３，Ｐ３０３と同様の動作が、昇圧セル列Ｌ０１の昇圧セルＰ２０１と逆流防止セルＰ４０１とにおいても実施される。簡単に説明すると、時刻Ｔ３に昇圧セル列Ｌ０１の昇圧セルＰ２０１と逆流防止セルＰ４０１との各々の電荷転送トランジスタＭ１が非導通状態に設定された状態において、時刻Ｔ４で昇圧セルＰ２０１の入出力端子Ｎ２０１が昇圧される。電位が上昇した入出力端子Ｎ２０１の電荷は、次段である昇圧ステージＳＴ３の昇圧セルＰ３０１を介して入出力端子Ｎ３０１に転送される。更に、昇圧セルＰ２０１の入出力端子Ｎ１０１の電荷は、次列である昇圧セル列Ｌ０２の昇圧セルＰ２０２に入力され、また、同様に逆流防止セルＰ４０１の入出力端子Ｎ３０１の電荷も、次列である昇圧セル列Ｌ０２の逆流防止セルＰ４０２に入力される。これにより、昇圧セル列Ｌ０２の昇圧セルＰ２０２と逆流防止セルＰ４０２との各々のオフスイッチ・トランジスタＭ３が導通状態に設定され、電荷転送トランジスタＭ１が非導通状態に設定される。

〔時刻Ｔ５〕
次に、時刻Ｔ５になると、クロック信号ＣＬＫ２Ｂが「Ｌ」から「Ｈ」へ遷移する。これにより、昇圧セル列Ｌ０４の昇圧ステージＳＴ１の昇圧セルＰ１０４と、昇圧ステージＳＴ３の昇圧セルＰ３０４との各々の入出力端子Ｎ１０４，Ｎ３０４の電圧ＶＮ１０４，ＶＮ３０４が昇圧される。このとき、昇圧セルＰ１０４，Ｐ３０４の各々の電荷転送トランジスタＭ１は、時刻Ｔ４において非導通状態に設定されているため、これまでと同様、これらの電荷転送トランジスタＭ１を介した電荷の逆流が発生することがないことは明らかである。

電位が上昇した昇圧セルＰ１０４の入出力端子Ｎ１０４の電荷は、次段である昇圧ステージＳＴ２の昇圧セルＰ２０４を介して入出力端子Ｎ２０４に転送され、昇圧セルＰ３０４の入出力端子Ｎ３０４の電荷は、次段である逆流防止回路ＳＴ４の逆流防止セルＰ４０４を介して昇圧回路１００の出力端子に転送され、昇圧電圧ＶＰＵＭＰを上昇させる。更に、最終列である昇圧セル列Ｌ０４の各昇圧ステージの入出力端子Ｎ１０４〜Ｎ３０４の電圧は、次列（先頭列）である昇圧セル列Ｌ０１の同一段である各昇圧ステージにも供給される。これにより、昇圧セル列Ｌ０１の昇圧セルＰ１０１，Ｐ３０１の各々のオンスイッチ・トランジスタＭ２が非導通状態となり、一方オフスイッチ・トランジスタＭ３が導通状態となる。これにより、時刻Ｔ４における昇圧セルＰ１０４，Ｐ３０４と同様に、昇圧セル列Ｌ０１の昇圧セルＰ１０１，Ｐ３０１の各々の電荷転送トランジスタＭ１は非導通状態に設定される。

以上のように、時刻Ｔ５における昇圧セル列Ｌ０４の昇圧セルＰ１０４，Ｐ３０４と同様の動作が、昇圧セル列Ｌ０２の昇圧セルＰ２０２と逆流防止セルＰ４０２とにおいても実施される。簡単に説明すると、時刻Ｔ４に昇圧セル列Ｌ０２の昇圧セルＰ２０２と逆流防止セルＰ４０２との各々の電荷転送トランジスタＭ１が非導通状態に設定された状態において、時刻Ｔ５で昇圧セルＰ２０２の入出力端子Ｎ２０２が昇圧される。電位が上昇した入出力端子Ｎ２０２の電荷は、次段である昇圧ステージＳＴ３の昇圧セルＰ３０２を介して入出力端子Ｎ３０２に転送される。更に、昇圧セルＰ２０２の入出力端子Ｎ１０２の電荷は、次列である昇圧セル列Ｌ０３の昇圧セルＰ２０３に入力され、また、同様に逆流防止セルＰ４０２の入出力端子Ｎ３０２の電荷も、次列である昇圧セル列Ｌ０３の逆流防止セルＰ４０３に入力される。これにより、昇圧セル列Ｌ０３の昇圧セルＰ２０３と逆流防止セルＰ４０３との各々のオフスイッチ・トランジスタＭ３が導通状態に設定され、電荷転送トランジスタＭ１が非導通状態に設定される。

時刻Ｔ５に遷移することで、時刻Ｔ１と同様の状態に戻る。このようにして、昇圧動作が繰り返される。

さて、これまで昇圧回路１００の動作に関して説明を行ってきた。以上より、各昇圧セルＰ１０１〜Ｐ１０４，Ｐ２０１〜Ｐ２０４，Ｐ３０１〜Ｐ３０４、逆流防止セルＰ４０１〜Ｐ４０４の全ては、時刻Ｔ１〜Ｔ４の動作を繰り返すことで昇圧動作を行い、動作対象となる昇圧セルは、昇圧動作前に電荷転送トランジスタＭ１を導通状態から非導通状態に遷移（昇圧準備状態）させ、その後昇圧を実施（昇圧状態）し、昇圧後に電荷を前段から後段に転送（電荷転送状態）して、昇圧準備状態に戻っていることが分かる。

したがって、１つの昇圧セルの昇圧準備状態、昇圧状態、電荷転送状態を説明することで、他の昇圧セル、逆流防止セルの動作を網羅することが可能である。

また、昇圧準備状態、昇圧状態、電荷転送状態における昇圧セル、あるいは逆流防止セルの端子電圧条件を明確にすることが可能であれば、端子電圧の条件が満たされていることを示すことで昇圧動作の実施が可能であることを示すことができる。

以上より、昇圧セル列Ｌ０１の昇圧ステージＳＴ３の昇圧セルＰ３０１を代表として、図３と、図４（ａ）〜図４（ｄ）とを用いて、昇圧準備状態、昇圧状態、電荷転送状態における昇圧セルへのクロック信号と各端子の電圧条件とを明らかにする。

まず、時刻Ｔ１において昇圧セルＰ３０１は、電荷転送トランジスタＭ１を導通状態から非導通状態に遷移させて、昇圧動作に備える必要がある。このときのクロック信号と各端子電圧とは、
クロック信号ＣＬＫ１Ａ＝Ｌ
入力端子ＩＮＰＵＴ＝ＶＶ２
出力端子ＯＵＴＰＵＴ＝ＶＶ２
制御信号Ｓｉｇ＝ＶＶ１（昇圧セルＰ３０４の入出力端子Ｎ２０４の電圧ＶＮ２０４）
ソース信号ＳｏｕｒｃｅＮ＝ＶＶ１（昇圧セルＰ３０３の入出力端子Ｎ２０３の電圧ＶＮ２０３）
である。

これらより、クロック信号が「Ｌ」のとき、電荷転送トランジスタＭ１を非導通状態にするには、
１．オフスイッチ・トランジスタＭ３を導通状態にするために
Ｖ（制御信号Ｓｉｇ） ≦ Ｖ（ＯＵＴＰＵＴ）−｜Ｖｔｍ３｜
２．オンスイッチ・トランジスタＭ２を非導通状態にするために
Ｖ（ＳｏｕｒｃｅＮ） ≧ Ｖ（Ｓｉｇ）− Ｖｔｍ２
を満たせれば、電荷転送トランジスタＭ１のゲートとソースとの間をイコライズすることができる。ここで、Ｖｔｍ２はオンスイッチ・トランジスタＭ２の閾値電圧、｜Ｖｔｍ３｜はオフスイッチ・トランジスタＭ３の閾値電圧の絶対値である。

次に、時刻Ｔ２において昇圧セルＰ３０１は、電荷転送トランジスタＭ１を非導通状態に保持させて、昇圧動作を行う必要がある。このときのクロック信号と各端子電圧とは、
クロック信号ＣＬＫ１Ａ＝Ｈ
入力端子ＩＮＰＵＴ＝ＶＶ１
出力端子ＯＵＴＰＵＴ＝ＶＶ３
制御信号Ｓｉｇ＝ＶＶ１（昇圧セルＰ３０４の入出力端子Ｎ２０４の電圧ＶＮ２０４）
ソース信号ＳｏｕｒｃｅＮ＝ＶＶ２（昇圧セルＰ３０３の入出力端子Ｎ２０３の電圧ＶＮ２０３）
である。

これらより、クロック信号が「Ｈ」のとき、電荷転送トランジスタＭ１を非導通状態にするには、
１．オフスイッチ・トランジスタＭ３を導通状態にするために
Ｖ（制御信号Ｓｉｇ） ≦ Ｖ（ＯＵＴＰＵＴ）−｜Ｖｔｍ３｜
２．オンスイッチ・トランジスタＭ２を非導通状態にするために
Ｖ（ＳｏｕｒｃｅＮ） ≧ Ｖ（Ｓｉｇ）− Ｖｔｍ２
を満たせれば、電荷転送トランジスタＭ１のゲートとソースとの間をイコライズすることができる。

次に、時刻Ｔ３において昇圧セルＰ３０１は、電荷転送トランジスタＭ１を非導通状態に保持させて、昇圧動作を保持する必要がある。このときのクロック信号と各端子電圧とは、
クロック信号ＣＬＫ１Ａ＝Ｈ
入力端子ＩＮＰＵＴ＝ＶＶ１
出力端子ＯＵＴＰＵＴ＝ＶＶ３
制御信号Ｓｉｇ＝ＶＶ２（昇圧セルＰ３０４の入出力端子Ｎ２０４の電圧ＶＮ２０４）
ソース信号ＳｏｕｒｃｅＮ＝ＶＶ２（昇圧セルＰ３０２の入出力端子Ｎ２０２の電圧ＶＮ２０３）
である。

これらより、クロック信号が「Ｈ」のとき、電荷転送トランジスタＭ１を非導通状態にするには、
１．オフスイッチ・トランジスタＭ３を導通状態にするために
Ｖ（制御信号Ｓｉｇ） ≦ Ｖ（ＯＵＴＰＵＴ）−｜Ｖｔｍ３｜
２．オンスイッチ・トランジスタＭ２を非導通状態にするために
Ｖ（ＳｏｕｒｃｅＮ） ≧ Ｖ（Ｓｉｇ）− Ｖｔｍ２
を満たせれば、電荷転送トランジスタＭ１のゲートとソースとの間をイコライズすることができる。上記クロック信号が「Ｈ」のときの電圧条件は、時刻Ｔ２と同じ条件である。

最後に、時刻Ｔ４において昇圧セルＰ３０１は、電荷転送トランジスタＭ１を非導通状態から導通状態に遷移させて、入力端子ＩＮＰＵＴから出力端子ＯＵＴＰＵＴに電荷を転送する必要がある。このときのクロック信号と各端子電圧とは、
クロック信号ＣＬＫ１Ａ＝Ｌ
入力端子ＩＮＰＵＴ＝ＶＶ２
出力端子ＯＵＴＰＵＴ＝ＶＶ２
制御信号Ｓｉｇ＝ＶＶ２（昇圧セルＰ３０４の入出力端子Ｎ２０４の電圧ＶＮ２０４）
ソース信号ＳｏｕｒｃｅＮ＝ＶＶ１（昇圧セルＰ３０３の入出力端子Ｎ２０３の電圧ＶＮ２０３）
である。

これらより、クロック信号が「Ｌ」のとき、電荷転送トランジスタＭ１を導通状態にするには、
１．オフスイッチ・トランジスタＭ３を非導通状態にするために
Ｖ（制御信号Ｓｉｇ） ≧ Ｖ（ＯＵＴＰＵＴ）−｜Ｖｔｍ３｜
２．オンスイッチ・トランジスタＭ２を導通状態にするために
Ｖ（ＳｏｕｒｃｅＮ） ≦ Ｖ（Ｓｉｇ）− Ｖｔｍ２
を満たせればよい。

以上より、昇圧セル、逆流防止セルの昇圧動作状態をまとめたものが図５である。昇圧動作状態としては、（１）昇圧準備状態、（２）昇圧状態、（３）電荷転送状態があり、クロック信号と各端子の条件は図５の通りである。

追記すべき条件として、次のような禁止条件と許可条件とがある。まず、各動作状態の遷移時における禁止条件として、ソース信号ＳｏｕｒｃｅＮと出力端子ＯＵＴＰＵＴとが短絡してしまい、電荷が後段から前段へ逆流する電圧条件がある。その条件は、
禁止条件：
Ｖ（ＳｏｕｒｃｅＮ） ≦ Ｖ（Ｓｉｖ）−Ｖｔｍ２
かつ
Ｖ（Ｓｉｇ） ≦ Ｖ（ＯＵＴＰＵＴ）−｜Ｖｔｍ３｜
である。

また、動作遷移時に、電荷転送トランジスタＭ１のゲートＮ１がＨｉｚ（ハイ・インピーダンス）状態となるが、後段の入出力端子から前段の入出力端子へと電荷の逆流が発生しない許容条件がある。その条件は、
許容条件：
Ｖ（ＳｏｕｒｃｅＮ） ＝ Ｖ（Ｓｉｇ） ＝ Ｖ（ＯＵＴＰＵＴ）
である。

以上より、動作対象となる昇圧セル、逆流防止セルのクロック信号に対して、Ｖ（Ｓｉｇ）、Ｖ（ＳｏｕｒｃｅＮ）は、上記条件を満たすものであれば、本実施形態でのＶ（Ｓｉｇ）、Ｖ（ＳｏｕｒｃｅＮ）の接続に限らず、昇圧動作において電荷転送トランジスタＭ１を介した電荷の逆流を防止できる効果が期待できる。

なお、昇圧セル、逆流防止セルの構成は一例であり、同様の機能を満たすものであればよく、昇圧ステージ数も３段に限らず任意でよい。また昇圧並列数も４並列を一例として取り上げているが、４並列以上であれば同様の効果が期待できる。

また、同一段に備えられた昇圧セルＰ２０１〜Ｐ２０４，Ｐ３０１〜Ｐ３０４、逆流防止セルＰ４０１〜Ｐ４０４は、それぞれオンスイッチ・トランジスタＭ２とオフスイッチ・トランジスタＭ３とで構成された状態制御部の制御端子が、他列の昇圧セルに接続されることでリング状の接続を形成している。ここで述べているリング状の接続とは、２段目の昇圧セルを例とすると、昇圧セルＰ２０４の入出力端子Ｎ１０４が昇圧セルＰ２０１の状態制御部の制御端子に接続され、昇圧セルＰ２０１の入出力端子Ｎ１０１が昇圧セルＰ２０２の状態制御部の制御端子に接続され、昇圧セルＰ２０２の入出力端子Ｎ１０２が昇圧セルＰ２０３の状態制御部の制御端子に接続され、昇圧セルＰ２０３の入出力端子Ｎ１０３が昇圧セルＰ２０４の状態制御部の制御端子に接続されることを示す。このように、論理的な接続をリング状接続としている。

また、図示はしないが、完全なリング状の接続でなくとも、他列の昇圧セルの入力端子電圧を用いて対象となる昇圧セルの電荷転送トランジスタを導通状態から非導通状態に設定し、その後、対象となる昇圧セルの昇圧動作を行う一連の動作を繰り返すことができる接続であれば、同様の効果を期待することができる。例えば、ある昇圧セルは１列前の昇圧セルの入力端子電圧により制御され、他の昇圧セルは２列前の昇圧セルの入力端子電圧により制御されても同様の効果を期待できる。

以降の実施形態では、昇圧準備状態、昇圧状態、電荷転送状態における昇圧セル、あるいは逆流防止セルの端子電圧条件を明確にし、端子電圧の条件が満たされていることを示すことで昇圧動作の実施が可能であることを示す。

＜効果＞
以上のように、４つのクロック信号を４並列（Ｍ＝４）の昇圧セル列に適用し、Ｋ列目（１≦Ｋ≦Ｍ）の昇圧セルを同一段の（Ｋ−１）列目（（Ｋ−１）＝０のときは、（Ｋ−１）はＭ列目となる）の昇圧セルの入力端子に接続して、（Ｋ−１）列目の昇圧セルの入力端子の電圧に応じて、Ｋ列目の昇圧セルの出力端子の電圧と、約１８０度位相が異なって動作している他の昇圧セルの入力端子電圧とを切り替えて制御することで、複雑なクロックを使わずとも昇圧動作時に電荷転送トランジスタを非導通状態に設定することが可能となり、昇圧効率の低下を抑制することが可能となった。

また、昇圧セル、逆流防止セルに用いている電荷転送トランジスタＭ１をＰチャネル型トランジスタによって構成することができるため、ツインウェルのＣＭＯＳプロセスに適用した場合にも、電荷転送トランジスタの基板バイアス効果を抑制することが可能であり、昇圧効率低下の抑制による昇圧回路面積の削減が可能である。

（第２の実施形態）
＜構成＞
図６は、本発明の第２の実施形態による昇圧回路２００を示す。図６は、図１の昇圧回路１００の３段目の昇圧ステージＳＴ３に相当する回路ブロックであり、昇圧回路１００の昇圧ステージＳＴ３からの変更点として、昇圧セル列数を４並列から昇圧セル列Ｌ０１〜Ｌ１２の１２並列に変更して、昇圧セルＰ３０１〜Ｐ３１２としている。それに伴い、昇圧セルＰ３０１〜Ｐ３１２の入出力端子Ｎ２０１〜Ｎ２１２，Ｎ３０１〜Ｎ３１２を備え、更に各昇圧セルＰ３０１〜Ｐ３１２はクロック信号ＣＬＫ１Ａ〜ＣＬＫ６Ａ，ＣＬＫ１Ｂ〜ＣＬＫ６Ｂに同期して昇圧動作を繰り返し、クロック信号ＣＬＫ１Ａに同期して昇圧動作を行う昇圧セル列を１列目（Ｌ０１）とし、以降、クロック信号ＣＬＫ２Ａ〜ＣＬＫ６Ａに同期して昇圧動作を行う昇圧セル列を２〜６列目（Ｌ０２〜Ｌ０６）、クロック信号ＣＬＫ１Ｂ〜ＣＬＫ６Ｂに同期して昇圧動作を行う昇圧セル列を７〜１２列目（Ｌ７〜Ｌ１２）とする。なお、クロック信号ＣＬＫ１ＡとＣＬＫ１Ｂは、相補的に振幅するクロック信号であり、同様にＣＬＫ２ＡとＣＬＫ２Ｂ、ＣＬＫ３ＡとＣＬＫ３Ｂ、ＣＬＫ４ＡとＣＬＫ４Ｂ、ＣＬＫ５ＡとＣＬＫ５Ｂ、ＣＬＫ６ＡとＣＬＫ６Ｂもそれぞれ相補的な関係にある。

図８は、１２並列である昇圧回路２００の動作波形である。なお、第１の実施形態で説明したように、複数の昇圧セル、逆流防止セルの動作状態は互いに同様であることから、ここではクロック信号ＣＬＫ１Ａに同期して昇圧動作を繰り返す昇圧セルＰ３０１を代表として、昇圧回路２００の動作を説明する。ここで、図８の制御信号Ｓｉｇは、ＣａｓｅＡが適用され、昇圧セル列Ｌ１２の昇圧セルＰ３１２の入出力端子Ｎ２１２の電圧であり、ソース信号ＳｏｕｒｃｅＮは、昇圧セル列Ｌ０７の昇圧セルＰ３０７の入出力端子Ｎ２０７の電圧である。

なお、昇圧セル列がＭ列（Ｍ＝１２）である昇圧回路２００のＫ列目（１≦Ｋ≦Ｍ）の昇圧セルは、（Ｋ−１）列目（（Ｋ−１）＝０のときは、（Ｋ−１）はＭ列目となる）に対応する昇圧セルＰ３０１〜Ｐ３１２の入出力端子Ｎ２０１〜Ｎ２１２に接続され、（Ｋ−１）列目の昇圧セルＰ３０１〜Ｐ３１２の入出力端子Ｎ２０１〜Ｎ２１２の電圧に応じて、Ｋ列目の昇圧セルの出力端子ＯＵＴＰＵＴの電圧と、約１８０度位相が異なって動作しているＫＢ列目（Ｋ≦Ｍ／２のときはＫＢ＝（Ｍ／２＋Ｋ）、Ｋ＞Ｍ／２のときはＫＢ＝（Ｋ−Ｍ／２））の昇圧セルの入力端子電圧とを切り替えて昇圧動作を行っている。

＜動作＞
第１の実施形態の図５に説明したように、図８の動作波形（制御信号：ＳｉｇはＣａｓｅＡ）を用いて、クロック信号ＣＬＫ１Ａに同期している昇圧回路２００の動作状態を昇圧準備状態、昇圧状態、電荷転送状態に分類することができる。

時刻Ｔａにおいて、クロック信号ＣＬＫ１Ａ＝Ｌ
Ｖ（制御信号Ｓｉｇ）＝ＶＶ１ ＜ Ｖ（ＯＵＴＰＵＴ）＝ＶＶ２
Ｖ（ＳｏｕｒｃｅＮ）＝ＶＶ１ ＝ Ｖ（Ｓｉｇ）＝ＶＶ１
であることから、時刻Ｔａにおいて昇圧準備状態である。

次に、時刻Ｔｂにおいて、ＣＬＫ１Ａ＝Ｈ
Ｖ（制御信号Ｓｉｇ）＝ＶＶ１ ＜ Ｖ（ＯＵＴＰＵＴ）＝ＶＶ３
Ｖ（ＳｏｕｒｃｅＮ）＝ＶＶ２ ＞ Ｖ（Ｓｉｇ）＝ＶＶ１
であることから、時刻Ｔｂにおいて昇圧状態である。

時刻Ｔｇにおいて、クロック信号ＣＬＫ６Ｂが「Ｈ」から「Ｌ」に遷移するが、
Ｖ（制御信号Ｓｉｇ）＝ＶＶ２ ＜ Ｖ（ＯＵＴＰＵＴ）＝ＶＶ３
Ｖ（ＳｏｕｒｃｅＮ）＝ＶＶ２ ＝ Ｖ（Ｓｉｇ）＝ＶＶ２
であることから、昇圧状態を保持する。

次に、時刻Ｔｈにおいて、クロック信号ＣＬＫ１Ａが「Ｈ」から「Ｌ」へ遷移し、
Ｖ（制御信号Ｓｉｇ）＝ＶＶ２ ＝ Ｖ（ＯＵＴＰＵＴ）＝ＶＶ２
Ｖ（ＳｏｕｒｃｅＮ）＝ＶＶ１ ＜ Ｖ（Ｓｉｇ）＝ＶＶ２
となって、電荷転送状態となる。

次に、時刻Ｔｍになって、時刻Ｔａと同じ状態である昇圧準備状態となる。

このとき、第１の実施形態で示した電荷転送時間が（クロック信号サイクル／４）であったのに対し、（クロック信号サイクル×５／１２）と長くなり、電荷転送時間を長くすることができ、電荷転送トランジスタのレイアウトサイズの増大を抑制できる。

なお、昇圧セル列を１２並列として説明を行ったが、第１の実施形態でも示した４並列以上であれば、同様の効果を期待できる。また、昇圧回路２００の昇圧段数は３段に限らず任意でよい。

＜効果＞
昇圧セル列を増やすことによって、電荷転送時間を長くすることができ、電荷転送トランジスタのレイアウトサイズの増大を抑制できる。

（第３の実施形態）
＜構成＞
図７は、本発明の第３の実施形態による昇圧回路２１０を示す。図７は、図６の昇圧回路２００の変形例であり、昇圧回路２００からの変更点として、昇圧セルＰ３０１の制御信号Ｓｉｇとして、クロック信号ＣＬＫ２Ｂ（ＣＬＫ２Ａ）に同期して昇圧動作を繰り返す昇圧セル列Ｌ０８の昇圧セルＰ３０８の入出力端子Ｎ２０８が接続されている（図８では、制御信号Ｓｉｇにおいて、ＣａｓｅＢが適用される）。

また他の昇圧セルについても、Ｍ並列（Ｍ＝１２）から構成される昇圧セル列において、Ｋ列目（１≦Ｋ≦Ｍ）の昇圧セルは、Ａ列前（Ａ＝Ｍ／２−１＝５）であるＫＡ列目（（Ｋ−Ａ）＞０のとき、ＫＡ＝（Ｋ−Ａ）、（Ｋ−Ａ）≦０のとき、ＫＡ＝（Ｍ−｜Ｋ−Ａ｜））の昇圧セルＰ３０１〜Ｐ３１２の入出力端子Ｎ２０１〜２１２の電圧に応じて、Ｋ列目の昇圧セルの出力端子ＯＵＴＰＵＴの電圧と、約１８０度位相が異なって動作している昇圧セルの入力端子電圧とを切り替えて昇圧動作を行っている。

なお、第２の実施形態と同様、クロック信号ＣＬＫ１Ａに同期して昇圧動作を繰り返す昇圧セルＰ３０１を代表として、昇圧回路２１０の動作を説明する。

＜動作＞
第１の実施形態の図５に説明したように、図８の動作波形（制御信号：ＳｉｇはＣａｓｅＢ）を用いて、クロック信号ＣＬＫ１Ａに同期している昇圧回路２１０の昇圧セルＰ３０１の動作状態を昇圧準備状態、昇圧状態、電荷転送状態に分類することができる。

時刻Ｔａにおいて、クロック信号ＣＬＫ１Ａ＝Ｌ
Ｖ（制御信号Ｓｉｇ）＝ＶＶ１ ＜ Ｖ（ＯＵＴＰＵＴ）＝ＶＶ２
Ｖ（ＳｏｕｒｃｅＮ）＝ＶＶ１ ＝ Ｖ（Ｓｉｇ）＝ＶＶ１
であることから、時刻Ｔａにおいて昇圧準備状態である。

次に、時刻Ｔｂにおいて、ＣＬＫ１Ａ＝Ｈ
Ｖ（制御信号Ｓｉｇ）＝ＶＶ１ ＜ Ｖ（ＯＵＴＰＵＴ）＝ＶＶ３
Ｖ（ＳｏｕｒｃｅＮ）＝ＶＶ２ ＞ Ｖ（Ｓｉｇ）＝ＶＶ１
であることから、時刻Ｔｂにおいて昇圧状態である。

時刻Ｔｇにおいて、クロック信号ＣＬＫ６Ｂが「Ｈ」から「Ｌ」に遷移するが、
Ｖ（制御信号Ｓｉｇ）＝ＶＶ２ ＜ Ｖ（ＯＵＴＰＵＴ）＝ＶＶ３
Ｖ（ＳｏｕｒｃｅＮ）＝ＶＶ２ ＝ Ｖ（Ｓｉｇ）＝ＶＶ２
であることから、昇圧状態を保持する。

次に、時刻Ｔｈにおいて、クロック信号ＣＬＫ１Ａが「Ｈ」から「Ｌ」へ遷移し、
Ｖ（制御信号Ｓｉｇ）＝ＶＶ２ ＝ Ｖ（ＯＵＴＰＵＴ）＝ＶＶ２
Ｖ（ＳｏｕｒｃｅＮ）＝ＶＶ１ ＜ Ｖ（Ｓｉｇ）＝ＶＶ２
となって、電荷転送状態となる。

次に、時刻Ｔｍになって、時刻Ｔａと同じ状態である昇圧準備状態となる。

これらより、電荷転送時間が（クロック信号サイクル×１／１２）と短くなり、電荷転送時間が短くなっていることが分かる。

第２の実施形態及び第３の実施形態より、クロック信号ＣＬＫ１Ａに同期して昇圧動作を行う昇圧セルＰ３０１の制御信号Ｓｉｇはクロック信号ＣＬＫ６Ｂ〜ＣＬＫ４Ｂ〜ＣＬＫ２Ｂに同期して昇圧動作を行う昇圧セルＰ３１２〜Ｐ３１０〜Ｐ３０８の入力端子ＩＮＰＵＴに接続することが可能であり、電荷転送時間を（クロック信号サイクル×１／１２）から（クロック信号サイクル×５／１２）まで調整可能であることを示している（第１の実施形態で示した昇圧セルの電圧条件を満たす）。

つまり、Ｍ並列（Ｍ≧４）から構成される昇圧セル列において、Ｋ列目（１≦Ｋ≦Ｍ）の昇圧セルは、Ａ列前（１≦Ａ≦Ｍ／２−１）であるＫＡ列目（（Ｋ−Ａ）＞０のときはＫＡ＝（Ｋ−Ａ）、（Ｋ−Ａ）≦０のときはＫＡ＝（Ｍ−｜Ｋ−Ａ｜））の昇圧セルの入力端子ＩＮＰＵＴの電圧に応じて、電荷転送トランジスタＭ１を制御することが可能であり、電荷転送時間を一定の制約の元で調整することが可能である。

昇圧セル列数Ｍが大きくなると、クロック信号間の時間差ΔＴが小さくなり、昇圧準備状態から昇圧状態への遷移時間が短くなる。それによって、電荷転送トランジスタＭ１が十分に非導通状態に設定することが困難となる課題に対して、制御信号Ｓｉｇを接続する昇圧セルの入力端子を任意に変更（Ａを設定）することで、最適な昇圧準備状態の時間を設定し、かつ十分な電荷転送時間を設定して解決している。

なお、第３の実施形態のように、同一段に備えられた昇圧セルに備えている状態制御部の制御端子が、前列ではなく、数列前の昇圧セルの入力端子に接続された場合でも、第１の実施形態と同様に、リング状の接続を形成している。ここで述べているリング状の接続とは、３段目の昇圧セルを例とすると、昇圧セルＰ３０８の入出力端子Ｎ２０８が昇圧セルＰ３０１の状態制御部の制御端子に接続され、昇圧セルＰ３０９の入出力端子Ｎ２０９が昇圧セルＰ３０２の状態制御部の制御端子に接続され、昇圧セルＰ３１０の入出力端子Ｎ２１０が昇圧セルＰ３０３の状態制御部の制御端子に接続され、昇圧セルＰ３１１の入出力端子Ｎ２１１が昇圧セルＰ３０４の状態制御部の制御端子に接続され、昇圧セルＰ３１２の入出力端子Ｎ２１２が昇圧セルＰ３０５の状態制御部の制御端子に接続され、昇圧セルＰ３０１の入出力端子Ｎ２０１が昇圧セルＰ３０６の状態制御部の制御端子に接続され、昇圧セルＰ３０２の入出力端子Ｎ２０２が昇圧セルＰ３０７の状態制御部の制御端子に接続され、昇圧セルＰ３０３の入出力端子Ｎ２０３が昇圧セルＰ３０８の状態制御部の制御端子に接続され、昇圧セルＰ３０４の入出力端子Ｎ２０４が昇圧セルＰ３０９の状態制御部の制御端子に接続され、昇圧セルＰ３０５の入出力端子Ｎ２０５が昇圧セルＰ３１０の状態制御部の制御端子に接続され、昇圧セルＰ３０６の入出力端子Ｎ２０６が昇圧セルＰ３１１の状態制御部の制御端子に接続され、昇圧セルＰ３０７の入出力端子Ｎ２０７が昇圧セルＰ３１２の状態制御部の制御端子に接続されることを示す。

このように、状態制御部の制御端子を、論理的に数列前の昇圧セルの入力端子に接続し、その接続形状を繰り返した構成もリング状の接続とする。

＜効果＞
Ｍ並列（Ｍ≧４）から構成される昇圧セル列において、Ｋ列目の昇圧セルの制御信号ＳｉｇをＡ列前（１≦Ａ≦Ｍ／２−１）の昇圧セルの入力端子ＩＮＰＵＴに接続することで、電荷転送トランジスタＭ１に対して、最適な昇圧準備状態の時間を設定し、かつ十分な電荷転送時間の調整を可能とする。

（第４の実施形態）
＜構成＞
図９は、本発明の第４の実施形態による昇圧回路２２０を示す。図９は、図６の昇圧回路２００の変形例であり、昇圧回路２００からの変更点として、昇圧セルＰ３０１のソース信号ＳｏｕｒｃｅＮに、クロック信号ＣＬＫ５Ｂに同期して昇圧動作を行う昇圧セル列Ｌ１１の昇圧セルＰ３１１の入出力端子Ｎ２１１を接続している。

また、他の昇圧セルにおいても、Ｍ並列（Ｍ＝１２）から構成される昇圧セル列において、Ｋ列目（１≦Ｋ≦Ｍ）の昇圧セルのソース信号ＳｏｕｒｃｅＮは、Ｂ列前（Ａ＜Ｂ≦Ｍ／２：Ａは第３の実施形態に記載した値）であるＫＢ列目（（Ｋ−Ｂ）＞０のときはＫＢ＝（Ｋ−Ｂ）、（Ｋ−Ｂ）≦０のときはＫＢ＝（Ｍ−｜Ｋ−Ｂ｜））の昇圧セルの入力端子ＩＮＰＵＴに接続してもよい。昇圧回路２２０では、Ｂ＝２列前を一例として説明する。

＜動作＞
第１の実施形態の図５で説明したように、図１０の動作波形（ソース信号ＳｏｕｒｃｅＮはＣａｓｅＣ）を用いて、クロック信号ＣＬＫ１Ａに同期している昇圧回路２２０の昇圧セルＰ３０１の動作状態を昇圧準備状態、昇圧状態、電荷転送状態に分類することができる。

なお、図１０中のＣａｓｅＡは、第２の実施形態で説明した昇圧回路２００の動作波形である。

時刻Ｔａにおいて、クロック信号ＣＬＫ１Ａ＝Ｌ
Ｖ（制御信号Ｓｉｇ）＝ＶＶ１ ＜ Ｖ（ＯＵＴＰＵＴ）＝ＶＶ２
Ｖ（ＳｏｕｒｃｅＮ）＝ＶＶ１ ＝ Ｖ（Ｓｉｇ）＝ＶＶ１
であることから、時刻Ｔａにおいて昇圧準備状態である。

次に、時刻Ｔｂにおいて、ＣＬＫ１Ａ＝Ｈ
Ｖ（制御信号Ｓｉｇ）＝ＶＶ１ ＜ Ｖ（ＯＵＴＰＵＴ）＝ＶＶ３
Ｖ（ＳｏｕｒｃｅＮ）＝ＶＶ１ ＝ Ｖ（Ｓｉｇ）＝ＶＶ１
であることから、時刻Ｔｂにおいて昇圧状態である。

時刻Ｔｆにおいて、クロック信号ＣＬＫ５Ｂが「Ｈ」から「Ｌ」に遷移するが、
Ｖ（制御信号Ｓｉｇ）＝ＶＶ１ ＜ Ｖ（ＯＵＴＰＵＴ）＝ＶＶ３
Ｖ（ＳｏｕｒｃｅＮ）＝ＶＶ２ ＞ Ｖ（Ｓｉｇ）＝ＶＶ１
であることから、昇圧状態を保持する。

次に、時刻Ｔｈにおいて、クロック信号ＣＬＫ１Ａが「Ｈ」から「Ｌ」へ遷移し、
Ｖ（制御信号Ｓｉｇ）＝ＶＶ２ ＝ Ｖ（ＯＵＴＰＵＴ）＝ＶＶ２
Ｖ（ＳｏｕｒｃｅＮ）＝ＶＶ２ ＝ Ｖ（Ｓｉｇ）＝ＶＶ２
となって、電荷転送トランジスタＭ１のゲートＮ１がＨｉｚとなる。しかし、昇圧セルの後段から前段への電荷の逆流は発生しない。

次に、時刻Ｔｌにおいて、クロック信号ＣＬＫ５Ｂが「Ｌ」から「Ｈ」へ遷移し、
Ｖ（制御信号Ｓｉｇ）＝ＶＶ２ ＝ Ｖ（ＯＵＴＰＵＴ）＝ＶＶ２
Ｖ（ＳｏｕｒｃｅＮ）＝ＶＶ１ ＜ Ｖ（Ｓｉｇ）＝ＶＶ２
となって、電荷転送状態となる。

次に、時刻Ｔｍになって、時刻Ｔａと同じ状態である昇圧準備状態となる。

これらより、電荷転送状態前に、電荷転送トランジスタＭ１のゲートＮ１がＨｉｚとなる。しかし、電荷転送トランジスタＭ１を介した昇圧セルの後段から前段への電荷の逆流は発生しない
第２の実施形態及び第４の実施形態より、クロック信号ＣＬＫ１Ａに同期して昇圧動作を行う昇圧セルＰ３０１のソース信号ＳｏｕｒｃｅＮはクロック信号ＣＬＫ５Ｂ〜ＣＬＫ３Ｂ〜ＣＬＫ１Ｂに同期して昇圧動作を行う昇圧セルの入力端子ＩＮＰＵＴに接続することが可能である（第１の実施形態で示した昇圧セルの電圧条件を満たす）。

クロック信号ＣＬＫ５ＢはＣＬＫ１Ａより２つ前の列の昇圧セル列を駆動させ、クロック信号ＣＬＫ１ＢはＣＬＫ１Ａより６つ前の列の昇圧セル列を駆動させる。上記ＣＬＫ１Ａからのクロック信号のずれ量をＢとすると、ＣＬＫ５ＢはＡ＝２、ＣＬＫ２Ｂ＝６＝Ｍ／２となる。

ここで、図５の電圧条件を守るために、ソース信号ＳｏｕｒｃｅＮは制御信号Ｓｉｇより１つ以上前の昇圧セル列に同期させることが必要となる。

以上より、Ｍ並列（Ｍ≧４）から構成される昇圧セル列において、Ｋ列目（１≦Ｋ≦Ｍ）の昇圧セルは、Ａ列前（１≦Ａ≦Ｍ／２−１）であるＫＡ列目（（Ｋ−Ａ）＞０のときはＫＡ＝（Ｋ−Ａ）、（Ｋ−Ａ）≦０のときはＫＡ＝（Ｍ−｜Ｋ−Ａ｜））の昇圧セルの入力端子ＩＮＰＵＴの電圧に応じて、Ｋ列目の昇圧セルの出力端子ＯＵＴＰＵＴの電圧と、Ｂ列前（Ａ＋１≦Ｂ≦Ｍ／２）であるＫＢ列目（（Ｋ−Ｂ）＞０のときはＫＢ＝（Ｋ−Ｂ）、（Ｋ−Ｂ）≦０のときは（Ｍ−｜Ｋ−Ｂ｜））の昇圧セルの入力端子ＩＮＰＵＴの電圧を切り替えて昇圧動作を繰り返すことができる。

＜効果＞
Ｍ並列（Ｍ≧４）から構成される昇圧セル列において、Ｋ列目（１≦Ｉ≦Ｍ）の昇圧セルの昇圧動作に関して、電荷転送トランジスタを介した逆流を抑制して実施することができる。

（第５の実施形態）
以上の各実施形態についての説明において、例えば昇圧回路１００は、電源電圧を受けて正電圧の昇圧電圧を生成するものであったが、図１１のように、接地電圧を受けて負電圧の昇圧電圧を生成する昇圧回路３００であってもよい。この場合、各実施形態において、昇圧回路を構成する各トランジスタの極性を逆極性にすることによって、負電圧の昇圧電圧を生成する昇圧回路を構成することができる。例えば、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示した昇圧セルＰ１０１〜Ｐ１０４，Ｐ２０１〜Ｐ２０４，Ｐ３０１〜Ｐ３０４と、逆流防止セルＰ４０１〜Ｐ４０４とを、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）のように構成すればよい。ここで、ＭＮ１〜ＭＮ４はそれぞれＭ１〜Ｍ４に対して逆導電型のトランジスタである。

図１１のように構成することにより、図１３に示すように、昇圧回路３００において昇圧ステージＳＴ１の入出力端子電圧ＶＮＮ１０１〜ＶＮＮ１０４はＶｓｓと−ＶＶ１との間で振幅し、昇圧ステージＳＴ２の入出力端子電圧ＶＮＮ２０１〜ＶＮＮ２０４は−ＶＶ１と−ＶＶ２との間で振幅し、昇圧ステージＳＴ３の入出力端子電圧ＶＮＮ３０１〜ＶＮＮ３０４は−ＶＶ２と−ＶＶ３との間で振幅し、負昇圧回路の出力端子には−ＶＶ３の負昇圧電圧を生成することができる。電荷転送トランジスタＭＮ１としてＮチャネル型トランジスタを用いることで、Ｎチャネル型トランジスタのウェルバイアス制御が可能となり、電荷転送トランジスタＭＮ１による昇圧効率の低下を抑制することが可能となる。

本発明にかかる昇圧回路は、２相昇圧回路で発生する電荷転送トランジスタを介した電荷の逆流を抑制できるため、不揮発性半導体記憶装置やＣＭＯＳプロセスでのアナログ回路特性改善のための電源発生回路等として有用である。また、ＤＲＡＭ等の揮発性半導体装置や液晶装置、携帯機器の電源回路等の用途にも応用できる。

１００ 昇圧回路
２００，２１０，２２０ 昇圧回路
３００，９００ 昇圧回路
Ｃ１ 昇圧容量
ＣＬＫ１Ａ〜ＣＬＫ６Ａ クロック信号
ＣＬＫ１Ｂ〜ＣＬＫ６Ｂ クロック信号
Ｌ０１〜Ｌ１２ 昇圧セル列
Ｍ１，ＭＮ１ 電荷転送トランジスタ
Ｍ２，ＭＮ２ オフスイッチ・トランジスタ
Ｍ３，ＭＮ３ オンスイッチ・トランジスタ
Ｍ４，ＭＮ４ ダイオード接続されたトランジスタ
Ｐ１０１〜Ｐ１０４ 昇圧セル
Ｐ２０１〜Ｐ２０５ 昇圧セル
Ｐ３０１〜Ｐ３１２ 昇圧セル
Ｐ４０１〜Ｐ４０４ 逆流防止セル
ＳＴ１〜ＳＴ３ 昇圧ステージ
ＳＴ４ 逆流防止回路

Claims (8)

1. 位相の異なる複数のクロック信号に同期して昇圧動作を行うＭ並列（Ｍ≧４）かつＬ段（Ｌ≧２）の昇圧セルを有する昇圧回路であって、
   前記昇圧セルは、
   当該昇圧セルの出力端子に一端が接続され、当該昇圧セルに対応するクロック信号を他端に受ける昇圧容量と、
   当該昇圧セルの入力端子と出力端子との間に接続された電荷転送トランジスタとを備え、
   当該昇圧セルと同一段かつ他列のうち第１の列の昇圧セルの入力端子と、当該昇圧セルの電荷転送トランジスタを制御する状態制御部の制御端子とを接続し、以て同一段かつＭ並列の昇圧セルをリング状に接続したことを特徴とする昇圧回路。
2. 位相の異なる複数のクロック信号に同期して昇圧動作を行うＭ並列（Ｍ≧４）かつＬ段（Ｌ≧２）の昇圧セルを有する昇圧回路であって、
   前記昇圧セルは、
   当該昇圧セルの出力端子に一端が接続され、当該昇圧セルに対応するクロック信号を他端に受ける昇圧容量と、
   当該昇圧セルの入力端子と出力端子との間に接続された電荷転送トランジスタと、
   当該昇圧セルと同一段かつ他列のうち第１の列の昇圧セルの入力端子電圧に応じて、当該昇圧セルと同一段かつ他列のうち第２の列の昇圧セルの入力端子電圧と、当該昇圧セルの出力端子電圧とを切り替えて当該昇圧セルの電荷転送トランジスタを制御する状態制御部とを備えたことを特徴とする昇圧回路。
3. 請求項１又は２に記載の昇圧回路において、
   前記状態制御部は、前記第１の列の昇圧セルの入力端子に各々のゲートが接続され、かつ前記電荷転送トランジスタのゲートに各々のドレインが接続された第１導電型の第１のトランジスタ及び第２導電型の第２トランジスタを有し、
   前記第１のトランジスタのソースは前記第２の列の昇圧セルの入力端子に接続され、
   前記第２のトランジスタのソースは当該昇圧セルの出力端子に接続されていることを特徴とする昇圧回路。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の昇圧回路において、
   前記第１の列の昇圧セルは、Ｋ列目（１≦Ｋ≦Ｍ）、かつＩ段目（１≦Ｉ≦Ｌ）に備えられた当該昇圧セルに対してＡ列前（１≦Ａ≦Ｍ／２−１：Ａは自然数）であるＫＡ列目（（Ｋ−Ａ）＞０のときはＫＡ＝（Ｋ−Ａ）、（Ｋ−Ａ）≦０のときはＫＡ＝（Ｍ−｜Ｋ−Ａ｜））に備えられていることを特徴とする昇圧回路。
5. 請求項４記載の昇圧回路において、
   前記第２の列の昇圧セルは、Ｋ列目（１≦Ｋ≦Ｍ）、かつＩ段目（１≦Ｉ≦Ｌ）に備えられた当該昇圧セルに対してＢ列前（Ａ＋１≦Ｂ≦Ｍ／２：Ｂは自然数）であるＫＢ列目（（Ｋ−Ｂ）＞０のときはＫＢ＝（Ｋ−Ｂ）、（Ｋ−Ｂ）≦０のときはＫＢ＝（Ｍ−｜Ｋ−Ｂ｜））に備えられていることを特徴とする昇圧回路。
6. 位相の異なる複数のクロック信号に同期して昇圧動作を行うＭ並列（Ｍ≧４）かつＬ段（Ｌ≧２）の昇圧セルを有する昇圧回路であって、
   前記昇圧セルは、
   当該昇圧セルの出力端子に一端が接続され、当該昇圧セルに対応するクロック信号を他端に受ける昇圧容量と、
   当該昇圧セルの入力端子と出力端子との間に接続され、導通状態になると当該入力端子から当該出力端子へ電荷を転送する電荷転送トランジスタとを備え、
   当該昇圧セルと同一段かつ他列のうち第１の列の昇圧セルの入力端子電圧に応じて、当該昇圧セルの電荷転送トランジスタを非導通状態に設定した後、当該昇圧セルの昇圧動作が実施されることを特徴とする昇圧回路。
7. 請求項６記載の昇圧回路において、
   前記第１の列の昇圧セルは、Ｋ列目（１≦Ｋ≦Ｍ）、かつＩ段目（１≦Ｉ≦Ｌ）に備えられた当該昇圧セルに対してＡ列前（１≦Ａ≦Ｍ／２−１：Ａは自然数）であるＫＡ列目（（Ｋ−Ａ）＞０のときはＫＡ＝（Ｋ−Ａ）、（Ｋ−Ａ）≦０のときはＫＡ＝（Ｍ−｜Ｋ−Ａ｜））に備えられていることを特徴とする昇圧回路。
8. 請求項６記載の昇圧回路において、
   当該昇圧セルの昇圧動作とは、当該昇圧セルの出力端子に一端が接続された前記昇圧容量を当該昇圧セルに対応するクロック信号によってポンピングすることであることを特徴とする昇圧回路。

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