JPH019269Y2 - - Google Patents

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JPH019269Y2
JPH019269Y2 JP1978123590U JP12359078U JPH019269Y2 JP H019269 Y2 JPH019269 Y2 JP H019269Y2 JP 1978123590 U JP1978123590 U JP 1978123590U JP 12359078 U JP12359078 U JP 12359078U JP H019269 Y2 JPH019269 Y2 JP H019269Y2
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transistor
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は基板バイアス発生回路、とくにマイナ
ス電圧のバイアス電圧を発生する基板バイアス発
生回路に関する。
最近の半導体集積回路は、一つの電源たとえば
+5〔V〕電源のみで動作させる傾向にあるが、
ときには特殊な回路を使用するためマイナス方向
のバイアス電圧を必要とすることもある。このよ
うな場合、当該集積回路の中に+5〔V〕の電源
電圧からマイナスのバイアス電圧を作成するバイ
アス発生回路を設ける。
第1図はこのようなバイアス発生回路を示す回
路図である。第1図において、発振器1は、矩形
波を発生し、出力端Qがハイレベルのとき、出力
端Qはローレベル、出力端Qがローレベルのと
き、出力端Qはハイレベルとなる。
さて、出力端Qがハイレベル、出力端Qがロー
レベルのときMOSトランジスタTR1がオン、
MOSトランジスタTR2がオフとなる為、点Aは
例えば+Vとなり、MOSトランジスタTR3がオ
ンし、電源VCCからの電流はトランジスタTR1
−コンデンサC−トランジスタTR3からなる経
路を通り、コンデンサCが充電完了するまで流
れ、この電流に依りコンデンサCは+Vに充電さ
れる。
次に、出力端Qがローレベル、出力端Qがハイ
レベルのとき、MOSトランジスタTR1はオフ、
MOSトランジスタTR2はオンとなる為、コンデ
ンサCの充電電荷はトランジスタTR2−接地−
基板抵抗L−ダイオードDの経路を経て放電し、
点Aの電位は略零〔V〕となり、点Bの電位はコ
ンデンサCの容量結合に基づいてマイナス電位と
なる。ここで基板抵抗Lは半導体基板中に分布し
て存在する抵抗を表したもである。これによつて
MOSトランジスタTR3はゲート−ソース間をマ
イナスにバイアスされるが、一方MOSトランジ
スタTR3の閾値電圧Vth3はプラス電圧であり、
従つてコンデンサCの放電の進行に伴つてMOS
トランジスタTR3はオフとなる。
さらにコンデンサCの放電が進行し点Bの電位
が抵下して(MOSトランジスタTR4)のドレイ
ン電位−Vth4)(Vth4はトランジスタTR4の閾
値電圧)以下になると、トランジスタTR4はゲ
ート−ソース間にその閾値電圧Vth4より大きい
バイアスを与えられるのでオンとなる。
従つて図示のようにコンデンサC−MOSトラ
ンジスタTR2−接地−基板抵抗L−MOSトラン
ジスタTR4の経路で電流iが流れ、トランジス
タTR4のドレインに接続された端子Outには零
電位より低い−VBBなる電位が発生する。このよ
うな電流iが流れることができるのは、端子Out
が半導体基板に接続されていて、第1図に示すよ
うに基板抵抗Lを経てトランジスタTR2のソー
スとの間に閉回路を形成しているからであり、こ
れによつて半導体基板はマイナスにバイアスされ
る。この電流iは半導体基板中に流れるものであ
り、以下これを基板バイアス電流と呼ぶ。また−
VBBは基板バイアス電圧であつて、端子Outから
取り出されて前述のマイナスのバイアス電圧(基
板バイアス電圧)として用いられる。
上述の動作において点Bがマイナス電位になる
ためには、まず点Aを略電源電圧VCC、点Bを略
零電位にしたのち、点Aの電位をマイナス方向に
変化させる必要があり、これは発振器1からの出
力Q,Qの周期的な変化によつて、出力Qがロー
レベル、出力Qがハイレベルとなつた期間に、上
述のようにMOSトランジスタTR2がオンになる
ことによつて行われる。
この場合、第1図の回路が基板から電流iを引
き込み基板電位をマイナスにすることができるの
は、MOSトランジスタTR2に与えられる出力Q
がハイレベルの期間だけであつて、ローレベルの
期間には電流を引き込むことができず基板バイア
ス電圧−VBBは上昇する。しかしながら発振器1
の矩形波の発振周波数を適当に設定しておけば、
基板電位が上昇する前に電流iが引き込まれるよ
うにすることによつて、基板バイアス電圧をマイ
ナスに維持することができる。
このような基板バイアス回路は、半導体基板に
形成された集積回路の動作によつて基板に流れ込
む基板電流IBBよりも、基板バイアス回路で引き
込むことができず基板バイアス電流iの方が大き
いときは有効に動作して、基板バイアス電圧をマ
イナスに維持することができる。しかしながら基
板に流れ込む電流量が基板バイアス回路の電流吸
収能力を超えた場合には、基板バイアス電圧の上
昇を抑えることができない。
基板上にダイナミツク回路を集積した場合に
は、一時的に多くの回路が同時に動作して基板に
電流が流れこむことがある。例えばチツプ・イネ
ーブル信号の切り替え時点がこれに当る。
第1図に示された従来の回路では一定の周期で
基板から電流を引き込むだけなので、発振器1の
出力Qがハイレベル、Qがローレベルであつてト
ランジスタTR4がオフの状態のときと、チツ
プ・イネーブル信号の切り替え時点とが一致した
ときは、基板から電流を引き込むことができず基
板バイアス電圧が上昇してしまうという問題があ
る。
本考案はこのような従来技術の欠点を改善しよ
うとするものであつて、一定周期で動作するだけ
でなく、発振器の発振周波数を制御することによ
つて上述のチツプ・イネーブル信号の切り替え点
のように基板バイアス回路の負荷が増大する時点
で基板から電流を引き込むように制御することに
よつて、基板バイアス発生回路における電圧変動
率を小さくすることを目的としている。
その目的を達成せしめるため、本考案の基板バ
イアス発生回路は、集積回路が形成された半導体
基板に対してバイアス電圧を与える基板バイアス
発生回路であつて、 第1の出力信号と、該第1の出力信号と相補関
係にある第2の出力信号とを発生する集積回路1
0と、 コンデンサCと、 該コンデンサCの一端と電源電位との間に接続
され、該第1の出力信号により制御される第1の
トランジスタTR1と、 該一端と接地電位との間に接続され、該第2の
出力信号により制御される第2のトランジスタ
TR2と、 該コンデンサCの他端にドレインおよびゲート
が接続され接地電位にソースが接続された第3の
トランジスタTR3と、 該他端にソースが接続され前記半導体基板にド
レインおよびゲートが接続された第4のトランジ
スタTR4とを具備し、 前記発振器10は、前記集積回路の動作開始か
ら終了への切換時点又はその逆の時点に同期した
制御信号でその出力を制御可能であり、該制御信
号が印加されていないときは自己発振周波数で発
振して前記第1,2の出力信号を周期的に変化さ
せ、 前記制御信号が与えられたときには前記自己発
振周波数と無関係に前記第1のトランジスタTR
1をオフ、第2のトランジスタTR2をオンする
様に前記第1、第2の出力信号が制御されること
を特徴とするもので、以下実施例について詳細に
説明する。
ダイナミツク回路の場合基板電流IBBが急しゆ
んに変化する点は、たとえば、チツプ・イネーブ
ルのクロツク信号が切替わる過渡的な短い時間で
ある。そこで本考案においては、基板電流IBB
急しゆんな変化に同期せしめてこの変化点を強制
的にコンデンサCの放電開始時点にする様に発振
器10の出力端Q,Qのレベルを制御する。
第2図は、本考案の一実施例を示すブロツク図
であり、図中10は自走形でしかも外部から同期
信号入力端子SYNCへのトリガー信号に同期して
発振周波数を変化できる(具体的には、トリガー
信号に同期してコンデンサCが強制的に放電され
る様に出力端Q,Qのレベルを固定する)発振器
で、出力端Qから矩形波の信号が出力され、出力
端Qからは出力端Qから出力される信号の逆位相
の信号が出力される。11はバイアス発生器であ
り、内部の構成は第1図図示のバイアス発生回路
と同一回路構成である。このバイアス発生器11
の入力端Iは発振器10の出力端Qに接続され入
力端Iは出力端Qに接続されている。
第3図は第2図実施例を具体的に表わした要部
回路図であり、第1図及び第2図に関して説明し
た部分と同部分は同記号で指示してある。
第4図は第3図における各ノードA,B,Out
端における電圧波形及びチツプ・イネーブル信号
CE、同期信号Sync、基板に流れ込む基板電流IBB
の関係を示す波形図である。
チツプ・イネーブル信号CEは、ハイレベルで
チツプ・イネーブル、ローレベルでチツプ・デイ
スエーブルとし、同期信号Syncはチツプ・イネ
ーブル信号CEの変化点に同期しており、ハイレ
ベルのときに発振器10の出力端Qのレベルをロ
ーレベル、Qのレベルをハイレベルに固定して強
制的にMOSトランジスタTR1をオフ、MOSト
ランジスタTR2をオンとしてノードAを放電モ
ードとする。
次に本考案の動作について説明する。
本考案に係るバイアス発生回路からバイアス電
圧が供給される当該集積回路(不図示)のチツ
プ・イネーブル・クロツク端子には第4図のチツ
プ・イネーブル信号CEが与えられ、それがハイ
レベルのとき当該集積回路は活性化される。
前述のとおり、チツプ・イネーブル信号CEの
切替わり点で基板電流IBBが増加する。一方、発
振器10の出力信号はチツプ・イネーブル信号
CEには同期していない。そこで本考案では、チ
ツプ・イネーブル信号CEの変化点に同期した信
号Syncを集積回路内の発振器10の同期信号入
力端子SYNCに入力し、その出力端Q,Qのレベ
ルを制御する。なお、同期信号Syncはチツプ・
イネーブル信号CEを微分すれば容易に作ること
ができる。
第4図において、t1の時点でチツプ・イネーブ
ル信号CEがイネーブル状態に切替わると、これ
に同期して同期信号Syncがハイレベルとなる。
その結果出力端Qのレベルがローレベル、Qがハ
イレベルとなり、トランジスタTR1がオフ、ト
ランジスタTR2がオンとされる。その為充電モ
ードにあつたノードAは強制的に放電モードに切
替わり、基板電流IBBが一時的に増えても基板バ
イアス電圧−VBBが上昇するのが防がれる。同期
信号Syncがローレベルとなると、発振器10は
時刻t1以前と同様に発振出力をQ,Qからトラン
ジスタTR1,TR2へ供給する。以後、次にチ
ツプ・イネーブル信号CEが変化するt2までは発
振器10は一定周波数で発振するのでノードA,
Bの電圧は一定周期で変化して従来と同様に基板
バイアス電圧を発生する。時刻t2の時点でチツ
プ・イネーブル信号CEがイネーブルからデイス
エーブルに切替わつたときも、これに同期して強
制的にトランジスタTR1がオフ、トランジスタ
TR2がオンとなつて、ノードAが放電モードと
なることでバイアス電圧−VBBの上昇が防がれ
る。時刻t3,t4の時点も同様である。
そして、チツプ・イネーブル信号がとだえた際
には、発振器10は自己の発振周波数で発振し
て、従来と同様な作用により、基板バイアス電圧
を発生する。
以上詳細に説明したように、本考案は、集積回
路内のバイアス発生器の発振器を、チツプ・イネ
ーブル信号等の外部信号に同期した信号により発
振周期が制御される形式のものとしている。この
ため、素子の動作開始点、終了点で基板電流IBB
が急しゆんに変化する集積回路にバイアス電圧を
与えるような場合、該集積回路の動作を制御する
チツプ・イネーブル信号などのクロツク信号に同
期した信号を発振器の同期信号に用いれば、基板
電流IBBが急しゆんに変化する時点でノードAが
放電に切替えられるため、十分なバイアス電流を
集積回路に供給でき、基板バイアス電圧が正方向
に上昇してしまうようなことは起こらない。また
発振器は、外部から信号が加えられていない時は
自己の発振周波数で発振しているので、バイアス
発生回路の出力端には常に基板バイアス電圧が発
生しており、チツプ・イネーブル信号等の外部信
号の切替わり後にノーバイアスとなるようなこと
は全くない。
なお、当該バイアス発生回路の発振器10に加
えられる外部信号としては、前述の如きチツプ・
イネーブル信号の他、該バイアス発生回路を含む
集積回路内の他の部分で発生された信号、所謂内
部クロツク信号等を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のバイアス発生回路を示す図、第
2図は本考案の一実施例を示すブロツク図、第3
図は実施例の回路図、第4図は波形図である。 図中、10は発振器、11はバイアス発生器、
TR1〜TR4はMOSトランジスタ、Cはコンデ
ンサである。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 集積回路が形成されかつ基板抵抗を有する半導
    体基板に対してバイアス電圧を与える基板バイア
    ス発生回路であつて、 第1の出力信号と、該第1の出力信号と相補関
    係にある第2の出力信号とを発生する発振器10
    と、 コンデンサCと、 該コンデンサCの一端と電源電位との間に接続
    され、該第1の出力信号により制御される第1の
    トランジスタTR1と 該一端と接地電位との間に接続され、該第2の
    出力信号により制御される第2のトランジスタ
    TR2と、 該コンデンサCの他端にドレインおよびゲート
    が接続され接地電位にソースが接続された第3の
    トランジスタTR3と、 該他端にソースが接続され前記半導体基板にド
    レインおよびゲートが接続された第4のトランジ
    スタTR4とを具備し、 前記発振器10は、前記集積回路の動作開始か
    ら終了への切換時点又はその逆の時点に同期した
    制御信号でその出力を制御するとともに、該制御
    信号が印加されていないときは自己発振周波数で
    発振して前記第1,2の出力信号を周期的に変化
    させ、 前記制御信号が与えられたときには前記自己発
    振周波数と無関係に前記第1のトランジスタTR
    1をオフ、第2のトランジスタTR2をオンする
    様に前記第1、第2の出力信号が制御されること
    を特徴とする基板バイアス発生回路。
JP1978123590U 1978-09-08 1978-09-08 Expired JPH019269Y2 (ja)

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JPS5540665U JPS5540665U (ja) 1980-03-15
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5218366A (en) * 1975-08-01 1977-02-10 Rhythm Watch Co Ltd Liquid rystal clock power circuit

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5218366A (en) * 1975-08-01 1977-02-10 Rhythm Watch Co Ltd Liquid rystal clock power circuit

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JPS5540665U (ja) 1980-03-15

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