JPH05101685A - 高電圧電荷ポンプ - Google Patents
高電圧電荷ポンプInfo
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- JPH05101685A JPH05101685A JP8118392A JP8118392A JPH05101685A JP H05101685 A JPH05101685 A JP H05101685A JP 8118392 A JP8118392 A JP 8118392A JP 8118392 A JP8118392 A JP 8118392A JP H05101685 A JPH05101685 A JP H05101685A
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- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/06—Modifications for ensuring a fully conducting state
- H03K17/063—Modifications for ensuring a fully conducting state in field-effect transistor switches
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- H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
- H03K17/693—Switching arrangements with several input- or output-terminals, e.g. multiplexers, distributors
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Abstract
ポンプを提供する。 【構成】 電荷ポンプ回路50で、単一のクロック信号
CLKと、DC電圧をパスすることを可能とする電圧フ
ィードバック構成54と、各々が各接地ゲートトランジ
スタ51,57,59と直列的に結合されており接地ゲ
ートトランジスタ上の逆ブレークダウン電圧負荷を取除
いている複数個のトランジスタ53,55,61とを使
用する。
Description
能な書込み可能リードオンリメモリ(EEPROM)に
関するものであって、更に詳細には、EEPROMをプ
ログラム即ち書込むのに必要な電圧レベルを供給するた
めに使用される回路及び方法に関するものである。
要な電圧信号を供給するために使用される回路はチャー
ジポンプ即ち電荷ポンプと呼ばれる。このような回路は
一般的に公知である。
る。この回路の目的は、外部ピンVppinに表われる電圧
を、プログラム即ち書込まれるべきメモリセルへ結合さ
れている内部ノードであるVpp1 へ通過させることであ
る。理想的には、VppinとVpp1 との間に電圧の損失が
存在しないものである。
なわれる場合、STR (尚、英文字記号の後のアンダ
ーラインは英文字記号の上のオーバーラインと同じ意味
である)が低状態となる。トランジスタ11,13,3
3のゲートは全てこの信号を受取り、これらのトランジ
スタはターンオフする。同時的に、STR がインバー
タ25へ印加され、その結果得られる信号がトランジス
タ27のゲートへ印加される。トランジスタ27はター
ンオンし、Vcc−Vt (尚、Vt は与えられたトランジ
スタにおける電圧降下である)の電圧をノード4へ印加
する。
ルへ移行する。2進論理信号が論理0に対して0Vの電
圧レベルに対応し且つ2進論理1に対し5Vの電圧レベ
ルに対応するものと仮定すると、ノード4はVcc−Vt
+Vclk ×XVに到達し、尚Vclk はクロックの振幅の
振れであり且つXはX=CD /(CD +CS )として計
算される容量分割比であり、尚CD はポンプコンデンサ
21及び23の値であり且つCs はノード4上の全接合
容量であり、Vccが5Vであると仮定すると、ほぼ9V
である。CLKが高であるので、CLK は低である。
この時点において、トランジスタ17,19,29は全
てオンである。なぜならば、それらのゲートはノード4
から高電圧を受取るからである。トランジスタ15のゲ
ート及びドレインはCLK へ結合されているので、ト
ランジスタ15はターンオフする。トランジスタ17が
導通状態であると、ノード6はV4 −VT へ電圧が上昇
し、更にコンデンサ23を充電する。ノード6はVppin
の一部、即ち約7−8Vに制限される。ノード8はV4
−VT へ上昇し、尚V4 はノード4上の電圧である。
状態へ移行すると、トランジスタ15がターンオンし、
ノード6上の電圧が上昇し、且つノード4上の電圧が降
下し始める。しかしながら、コンデンサ21上の電荷
は、トランジスタ15を介しての電流により支持され
る。なぜならば、ノード6上の電圧がCLK が高状態
へ移行することにより上昇し、且つノード4上の電圧は
約12Vへ降下するに過ぎないからである。CLK及び
CLK 信号が再度逆転すると、ノード4上の電圧が再
度上昇する。トランジスタ19が再度ターンオンする
と、ノード8上の電圧も上昇する。
し、ノード4は15及び17Vの間の電圧で変動する。
理想的には、トランジスタ29及び19のゲートへ結合
されているノード4上の電圧はVppin電圧をノード2か
らノード12へ通過させるべきである。
点を有している。トランジスタ11,13,33の各々
はそれらのゲートをプログラミング即ち書込み期間中接
地させている。このことは、トランジスタの逆ブレーク
ダウンを発生することなしにそれらのドレインへ印加す
ることが可能な全電圧を制限している。更に、ブレーク
ダウンが発生しない場合であっても、接地へのリーク電
流が発生し、Vpp1 への電圧の損失を発生させる。図1
に示した如く、約16.5Vの最大電圧が、ブレークダ
ウンが発生する前に、トランジスタ11及び13のドレ
インへ印加される場合がある。更に、この条件は、トラ
ンジスタの29のゲートへ印加することが可能な最大電
圧を制限している。
4は15Vと17Vとの間で変動し、AC電圧を確立す
る。このAC電圧は、ノード2上のDC電圧をVpp1 へ
通過させるために使用される。この結果、Vpp1 がV
ppinに近ずく際に、ノード4とノード8及びノード4と
ノード12との間でACカップリングが発生する。この
カップリングもVpp1 へ供給することが可能な電荷量を
減少させる。
ク信号CLK及びCLK を使用している。これら2つ
のクロックが互いにスキューすると、電荷ポンプの効率
が減少する。なぜならば、ノード4が最適なものよりも
低いレベルへ放電するからである。
き従来技術の欠点を解消した電荷ポンプを提供すること
を目的とする。
おいて、EEPROMをプログラム即ち書込みを行なう
のに必要な電荷を供給する電荷ポンプを有している。本
発明は、デプリショントランジスタを設け、それらのゲ
ートを接地されたゲートを有する場合のある任意のトラ
ンジスタと直列的にVccへ接続させている。このこと
は、接地ゲートトランジスタに対してブレークダウン電
圧(ドレイン対ソース)を16.5Vから22Vへ増加
させ且つプログラミング(書込み)電圧を供給するため
に一層高いゲート電圧とすることを可能としている。
電圧を供給するためにDC電圧を使用しており、そのこ
とは、プログラミング電圧のより良い内部的制御を行な
うことを可能とし且つ公知の電荷ポンプのACカップリ
ングを回避している。更に、単に1つのクロック信号が
使用されるに過ぎないので、クロックスキュー及びそれ
に関連する問題は除去されている。
れた回路を示している。EEPROMのプログラミング
即ち書込み期間中、STRは高状態へ移行し且つSTR
は低状態へ移行する。トランジスタ59及び57がター
ンオフし且つトランジスタ51がターンオンする。トラ
ンジスタ53,61,55のゲートはVccへ結合されて
いるので、これらのトランジスタは常にオンである。従
って、STRが高状態へ移行すると、ノード52がVcc
−VT へ充電する。STR が高状態であると、プログ
ラミング即ち書込みのために本ポンプが使用されること
はなく、且つノード52上の電荷はトランジスタ55及
び57を介して接地へ排出され、そのことは、トランジ
スタ63をシャットオフさせる。
態であると、最初の高CLKパルスが充電プロセスを開
始する。CLKが高状態へ移行すると、順方向バイアス
したダイオードとして作用するトランジスタ69がター
ンオンする。Vcc−VT の電圧レベルにあったノード5
2は、Vcc−2VT +Vclk ×Xへ上昇する。尚、Xは
前に定義したものと同一の容量比である。この電圧は、
トランジスタ67へフィードバックされて、該トランジ
スタをターンオンさせ、且つその際にノード56及び5
2上の電圧を更に増加させる。
71はノード52上の電圧を維持する。該クロックが高
状態から低状態へ移行すると、トランジスタ69は逆バ
イアス状態となる。このことは、ノード52上の電圧を
分離状態とさせる。
が、温度及びVccに依存して、15Vと17Vとの間の
電圧に到達し且つその電圧を保持する。その電圧は、公
知技術と対比して、DC電圧である。なぜならば、コン
デンサがノード52上の電圧を接地へ放電させることが
ないからである。更に、ノード52上の電圧上昇が従来
技術の場合と比較して一層直線的な態様で発生する。
る各トランジスタ(トランジスタ51,57,59)
は、ゲートがVccへ結合されたデプリシヨントランジス
タと直列的に結合されている。このことは、接地したゲ
ートを有するトランジスタに対してドレインからソース
へのブレークダウン電圧を16.5Vから22Vへ効果
的に増加させており、「エッジレス」即ち端部のないト
ランジスタに対する必要性を除去し且つプログラミング
即ち書込み電圧をパスさせるために一層高いゲート電圧
を使用することを可能としている。
C電圧を使用することにより、Vpp1 に関する電圧のよ
り良好な制御を得ることが可能である。又、単に1つの
クロックを使用することにより、クロックのスキューは
問題ではない。
比較した表である。注意すべきことであるが、本発明に
おける接地ゲートトランジスタ上の最大電圧は10.7
Vであり、従来のポンプにおいては少なくとも15Vで
あるのと対比される。
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく本発明の技術的範囲を逸脱する
ことなしに種々の変形が可能であることは勿論である。
例えば、トランジスタ75を本回路内に結合させること
により、ノード54と56との間に別の電圧降下VTを
得ることが可能である。又、第二クロックカップリング
コンデンサ73を製造することが可能であり、それによ
りポンプの効率を改善することも可能である。
説明図。
Claims (9)
- 【請求項1】 DC電荷信号とプログラミング信号と補
元プログラミング信号とクロック信号とを受取りDC充
電信号を発生する電荷ポンプ回路において、ドレインと
ソースとが結合された第一及び第二トランジスタが設け
られており、前記第一トランジスタのソースはDC電源
へ結合されており、前記第一トランジスタのゲートは前
記プログラミング信号へ結合され、前記第二トランジス
タのゲートは前記DC電源へ結合され且つ前記第二トラ
ンジスタのドレインは第一ノードへ結合されており、第
一及び第二コンデンサと第三及び第四トランジスタとを
具備する電圧フィードバック回路が設けられており、前
記第一コンデンサは接地及び第一ノードへ結合されてお
り、前記第三トランジスタのドレインは前記第一ノード
へ結合されており、前記第二コンデンサは前記クロック
信号と前記ゲートと前記第三トランジスタのソースと前
記第四トランジスタのドレインとに結合されており、前
記第四トランジスタのゲートは前記第一ノードへ結合さ
れており且つ前記第四トランジスタのソースは前記DC
電荷信号へ結合されており、ドレインとソースとが結合
された第五及び第六トランジスタが設けられており、前
記第五トランジスタのソースは接地へ結合されており、
前記第五トランジスタのゲートは前記補元プログラミン
グ信号へ結合されており、前記第六トランジスタのゲー
トは前記電源へ結合されており且つ前記第六トランジス
タのドレインは前記第一ノードへ結合されており、ドレ
インとソースとが直列して結合された第七、第八及び第
九トランジスタが設けられており、前記第九トランジス
タのゲートは前記第一ノードへ結合されており、前記第
九トランジスタのドレインは前記DC電荷信号へ結合さ
れており、前記第八トランジスタのゲートは前記電源へ
結合されており、前記第七トランジスタのゲートは前記
補元プログラミング信号へ結合されており且つ前記第七
トランジスタのソースは前記電源へ結合されており、前
記DC充電信号が前記第八トランジスタのドレインと前
記第九トランジスタのソースとの間の接続部上に表われ
ることを特徴とする回路。 - 【請求項2】 第一入力ノードにおける第一電圧を第一
出力ノードへ転送する回路において、第一信号に応答し
て第二電圧を第二ノードへ結合させる第一スイッチ手段
が設けられており、前記第一信号の反転したものに応答
して前記第二ノードを接地電圧へ結合する第二スイッチ
手段が設けられており、クロック信号が存在する場合に
クロック電圧を前記第二ノードへ結合させる第三スイッ
チ手段が設けられており、前記クロック信号が存在しな
い場合にはコンデンサが前記第二ノード上のクロック電
圧の殆どを維持し、前記第一信号の反転したものに応答
して前記第一出力ノードを前記第二電圧へ結合させる第
四スイッチ手段が設けられており、前記第一信号及び電
気第二ノード上の電圧に応答して前記第一入力ノード及
びその上の前記第一電圧を前記第一出力ノードへ結合さ
せる第五スイッチ手段が設けられていることを特徴とす
る回路。 - 【請求項3】 第一入力ノード上の第一電圧を第一出力
ノードへ転送する方法において、第一信号に応答して第
二電圧を第二ノードへスイッチし、前記第一信号の反転
したものに応答して前記第二ノードを接地電圧へスイッ
チし、クロック信号が存在する場合にクロック電圧を前
記第二ノードへスイッチし且つ前記クロック信号が存在
しない場合には前記クロック電圧を前記第二ノード上に
維持し、前記第一信号の反転したものに応答して前記第
一出力ノードを前記第二電圧へスイッチし、前記第一信
号及び前記第二ノード上の電圧に応答して前記第一入力
ノード上の第一電圧を前記第一出力ノードへスイッチす
る、上記各ステップを有することを特徴とする方法。 - 【請求項4】 請求項2において、前記第一スイッチ手
段が第一トランジスタと第二トランジスタとを有してお
り、前記第一トランジスタのソースは前記第二電圧へ結
合されており、前記第一トランジスタのゲートは前記第
一信号へ結合されており、前記第一トランジスタのドレ
インは前記第二トランジスタのソースへ結合されてお
り、前記第二トランジスタのゲートは前記第二電圧へ結
合されており、且つ前記第二トランジスタのドレインは
前記第二ノードへ結合されていることを特徴とする回
路。 - 【請求項5】 請求項4において、前記第二スイッチ手
段が第三トランジスタと第四トランジスタとを有してお
り、前記第三トランジスタのソースは前記第二ノードへ
結合されており、前記第三トランジスタのゲートは前記
第二電圧へ結合されており、前記第三トランジスタのド
レインは前記第四トランジスタのソースへ結合されてお
り、前記第四トランジスタのゲートは前記第一信号の反
転したものへ結合されており、且つ前記第四トランジス
タのドレインは接地電圧へ結合されていることを特徴と
する回路。 - 【請求項6】 請求項5において、前記第三スイッチ手
段が、前記クロック信号及び第三ノードへ結合された第
一コンデンサと、前記第三ノード及び第二ノードへ結合
されたダイオード手段と、前記接地電圧及び第二ノード
へ結合された第二コンデンサと、第五トランジスタとを
有しており、前記第五トランジスタのゲートは前記第二
ノードへ結合されており、前記第五トランジスタのドレ
インは前記第3ノードへ結合されており、前記第五トラ
ンジスタのドレインは前記第一入力ノードへ結合されて
いることを特徴とする回路。 - 【請求項7】 請求項6において、前記第四スイッチ手
段は、第六及び第七トランジスタとを有しており、前記
第六トランジスタのソースは前記第二電圧へ結合されて
おり、前記第六トランジスタのゲートは前記第一信号の
反転したものに結合されており、前記第六トランジスタ
のドレインは前記第七トランジスタのソースへ結合され
ており、前記第七トランジスタのゲートは前記第二電圧
へ結合されており、前記第七トランジスタのドレインは
前記第一出力ノードへ結合されていることを特徴とする
回路。 - 【請求項8】 請求項7において、前記第五スイッチ手
段が第八トランジスタを有しており、前記第八トランジ
スタのソースは前記第一出力ノードへ結合されており、
前記第八トランジスタのゲートは前記第二ノードへ結合
されており、前記第八トランジスタのドレインは前記第
一入力ノードへ結合されていることを特徴とする回路。 - 【請求項9】 請求項6において、前記ダイオード手段
が第九トランジスタを有しており、前記第九トランジス
タのゲート及びソースは前記第三ノードへ結合されてお
り、前記第九トランジスタのドレインは前記第二ノード
へ結合されていることを特徴とする回路。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US07/679,702 US5196739A (en) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | High voltage charge pump |
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