JPH06261538A - 高電圧チャ−ジ・ポンプ - Google Patents

高電圧チャ−ジ・ポンプ

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JPH06261538A
JPH06261538A JP5102994A JP5102994A JPH06261538A JP H06261538 A JPH06261538 A JP H06261538A JP 5102994 A JP5102994 A JP 5102994A JP 5102994 A JP5102994 A JP 5102994A JP H06261538 A JPH06261538 A JP H06261538A
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    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
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    • H02M3/06Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低電源電圧でも動作可能な高電圧チャージ・
ポンプを提供する。 【構成】 低電圧電源で駆動可能な高電圧チャージ・ポ
ンプ(65)は、複数の直列接続されたポンプ段(6
6)と、前置駆動論理回路(68)と、2つのポンプ駆
動回路(70,72)とを含む。前置駆動論理回路(6
8)は、外部クロック信号を受け取り、ポンプ駆動回路
(70,72)に内部クロック信号を供給する。ポンプ
駆動回路(70,72)は、昇圧クロック信号を直列接
続されたポンプ段(66)に供給する。昇圧クロック信
号は、電源電圧強度よりも高い電圧で供給される。昇圧
クロック信号を用いることによって、チャージ・ポンプ
(65)は、3.3ボルトのような低い電源電圧の用途
でも動作可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的にチャージ・ポ
ンプに関し、特に低電源電圧でも動作可能な高電圧チャ
ージ・ポンプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】電気的消去可能なプログラマブル・リー
ド・オンリー・メモリ(EEPROM)は、再プログラ
ム可能な不揮発性メモリの一種である。EEPROMセ
ルはアレイ状に構成され、ロー(raw)とコラム(c
olumns)との交差点に配置される。通常EEPR
OMセルは、フローティング・ゲート・トランジスタと
セレクト・トランジスタとによって構成される。EEP
ROMセルのプログラミングと消去は、フローティング
・ゲート・トランジスタの制御電極に高電圧を印加する
ことによって、行われる。プログラミング中、セレクト
・トランジスタは、同一コラム上に配置されている選択
されなかったEEPROMセルを別離させるために用い
られる。18〜20ボルト程度のプログラミング電圧
が、プログラムまたは消去動作を行うのに必要とされ
る。
【0003】典型的に、プログラミング電圧を発生する
ためには、チャージ・ポンプが用いられる。図1は、一
部ブロック図、一部概略図、そして一部論理図で、従来
技術のチャージ・ポンプ10を示したものである。従来
技術のチャージ・ポンプ10は、約5.0ボルトに等し
い電源電圧で動作するように設計されており、直列接続
された複数のポンプ段11とクロック制御ロジック40
とを含む。直列接続されたポンプ段は、ポンプ段14〜
23、コンデンサ24〜34、ならびにN−チャンネル
・トランジスタ12,13を含む。クロック制御ロジッ
ク40は、「KEXT」と称されたシングル・エンド外部
クロック信号を受け取り、「K1」および「K2」と称さ
れた2相非重複クロック信号を発生する。外部クロック
信号KEXTは、典型的に、システム・クロックまたは別
個の発振回路によって得られる。クロック信号K1およ
びK2の論理レベルは、上下電源電圧間で変動する(swin
g)。即ち、供給電圧が5.0ボルトに等しければ、論理
高電圧は5.0ボルトに等しく、論理低電圧はグラウン
ド電位に等しい。クロック信号K1およびK2が重複しな
いよう、反転器43〜46および48〜51が十分な量
の間隔を確保している。クロックK1は、ポンプ段1
4,16,18,20,22、ならびにコンデンサ2
6,28,30,32,34を通じてポンプ段15,1
7,19,21,23の入力端子に供給される。クロッ
ク信号K2は、ポンプ段15,17,19,21,2
3、ならびにコンデンサ25,27,29,31,33
を通じてポンプ段14,16,18,20,22に供給
される。
【0004】図2は、概略図形で従来技術のポンプ段5
5を示したものである。ポンプ段55は、ポンプ段14
〜23の各々の回路を代表する。ポンプ段55は、N−
チャンネル・トランジスタ56,58,60,61と、
コンデンサ57,59とを含む。ダイオード接続された
N−チャンネル・トランジスタ56は、互いに接続され
たゲートとドレイン、およびソースを有する。コンデン
サ57の第1端子はN−チャンネル・トランジスタ56
のソースに接続され、第2端子は「IN」と称された入
力端子に接続されている。N−チャンネル・トランジス
タ58は、ゲートおよびドレインがコンデンサ57の第
2端子に接続され、ソースがN−チャンネル・トランジ
スタ56のゲートおよびドレインに接続されている。コ
ンデンサ59の第1端子はN−チャンネル・トランジス
タ58のソースに接続され、第2端子は「K」と称され
たクロック端子に接続されている。ダイオード接続され
たN−チャンネル・トランジスタ60のゲートおよびド
レインはN−チャンネル・トランジスタ56のソースに
接続され、ソースはコンデンサ57の第2端子に接続さ
れている。N−チャンネル・パス・トランジスタ61の
第1ドレイン/ソース端子は入力端子INに接続され、
第2ドレイン/ソース端子は「OUT」と称された出力
端子に接続され、ゲートはN−チャンネル・トランジス
タ56のソースに接続されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】直列接続された複数の
ポンプ段11の各ポンプ段は、入力端子INで受け取っ
た入力電圧強度を、クロック信号K1,K2の電圧幅(vol
tage swing)にほぼ等しい電圧だけ昇圧する。パス・ト
ランジスタ61は、クロック信号Kが論理高として供給
される時、導電状態となる。N−チャンネル・パス・ト
ランジスタ61が導電状態になるためには、当該パス・
トランジスタ61のゲート−ソース間電圧がそのしきい
値電圧(VT)より高くなければならない。N−チャン
ネル・トランジスタ56,58,60、およびコンデン
サ57,59から成るブートストラップ回路は、パス・
トランジスタ61のゲート電圧をVDDより大きな電圧に
ブートストラップする、即ち昇圧することによって、ポ
ンプ段14〜23の各々において、パス・トランジスタ
61間のVTの降下を減少させる。これは、より多くの
電荷が各段を通過できるようにするので、チャ−ジ・ポ
ンプの効率を高めることになる。しかしながら、ポンプ
段14〜23の各ポンプ段にあるパス・トランジスタで
は、各後続のパス・トランジスタのソ−ス端子は、前段
のパス・トランジスタよりも高い電圧レベルにあるの
で、後段のポンプ段程かけられるバック・バイアスが次
第に大きくなる。パス・トランジスタのソ−ス電圧が上
昇するにつれて、パス・トランジスタのVTも上昇す
る。したがって、最終ポンプ段は最も高いVTを有する
ことになり、VTがクロック信号K1,K2の強度、即ち
DDにほぼ等しい電圧に近づいてくると、最初に通電を
停止する。例として、チャ−ジ・ポンプ10のポンプ段
23に18ボルトのバック・バイアスがかかっていると
すると、ポンプ段23のパス・トランジスタのVTは約
2.5ボルトとなる。チャ−ジ・ポンプ10では、電圧
降下を起こさずに電荷を次のポンプ段に転送するために
は、VDDは約1.5VTでなければならない。したがっ
て、チャ−ジ・ポンプ10は、約3.75ボルトより低
い電源電圧に対しての効率が低下することになる。VDD
がパス・トランジスタ61のVTに近づくにつれ、電荷
転送はゼロに接近し、チャ−ジ・ポンプ10が(約3.
3ボルトのような)低電源電圧に対して不安定となる原
因となる。
【0006】
【課題を解決するための手段】したがって、論理手段
と、ポンプ駆動回路と、少なくとも1つのポンプ段を含
むチャ−ジ・ポンプが、1つの形状で提供される。前記
論理手段は、所定周波数の外部クロック信号を受け取
り、論理演算を行ない、第1および第2内部クロック信
号を発生する。前記ポンプ駆動回路は、前記論理手段に
結合されており、前記第1および第2内部クロック信号
を受け取る。これに応答して、ポンプ駆動回路は、供給
電圧の強度より大きな強度の電圧幅を有する、昇圧され
たクロック信号を発生する。前記少なくとも1つのポン
プ段は、前記ポンプ駆動回路に結合されており、前記昇
圧クロック信号および入力電圧を受け取る。これに応答
して、前記少なくとも1つのポンプ段は、前記入力信号
の強度より大きな強度を有する所望の出力電圧を発生す
る。これらおよびその他の特徴および利点は、添付図面
に関連して記載された以下の詳細な説明から、より明確
に理解されよう。
【0007】
【実施例】図3は、本発明によるチャ−ジ・ポンプ65
を、一部ブロック図形、一部概略図、そして一部論理図
で示す。チャ−ジ・ポンプ65は、直列接続された複数
のポンプ段66、前置駆動論理回路68、および駆動回
路70,72を含む。ポンプ駆動回路70は、
「KBST1」と称された昇圧クロック信号を、直列接続さ
れたポンプ段66に供給する。ポンプ駆動回路72は、
「KBST2」と称された昇圧クロック信号を、直列接続さ
れたポンプ段66に供給する。直列接続されたポンプ段
66は、N−チャンネル・トランジスタ73,74、ポ
ンプ段75−80、およびコンデンサ81−86を含
む。前置駆動論理回路68は、反転器87,91,9
5,96、フリップフロップ88,89、NOR論理ゲ
−ト92,93、およびNAND論理ゲ−ト94,97
を含む。好適実施例では、N−チャンネルおよびP−チ
ャンネル・トランジスタの全ては、MOS(金属酸化物
半導体)トランジスタである。直列接続された複数のポ
ンプ段66において、N−チャンネル・トランジスタ7
3は、「VDD」と称された電源電圧端子に接続されたゲ
−トとドレイン、およびソ−スを有する。N−チャンネ
ル・トランジスタ74は、VDDに接続されたドレイン、
N−チャンネル・トランジスタ73のドレインに接続さ
れたソ−ス、およびゲ−トを有する。Nーチャンネル・
トランジスタ73,74は、直列接続されたポンプ段6
6の第1ポンプ段として機能する。ポンプ段75−80
の各々は、「IN」と称された入力端子、「OUT」と
称された出力端子、および「K」と称されたクロック端
子を有する。ポンプ段75の入力端子INは、N−チャ
ンネル・トランジスタ73,74のソ−スに接続されて
Iと称された入力電圧を受け取り、ポンプ段75の出
力端子OUTは、「VO1」と称された電圧を、ポンプ段
76の入力端子INに供給する。ポンプ段76の出力端
子OUTは、「VO2」と称された電圧をポンプ段77の
入力端子INに供給し、以下同様である。ポンプ段80
の出力端子OUTは、「VPP」と称された昇圧出力電圧
を発生する。ポンプ段75−80の各々は、図2の従来
技術のポンプ段55と同一である。コンデンサ81は、
N−チャンネル・トランジスタ73,74のドレインに
接続された第1端子と、昇圧クロック信号KBST2を受け
取る第2端子とを有する。コンデンサ82は、ポンプ段
76の入力端子INに接続された第1端子と、昇圧クロ
ック信号KBST1を受け取る第2端子とを有する。コンデ
ンサ83は、ポンプ段77の入力端子INに接続された
第1端子と、昇圧クロック信号KBST1を受け取る第2端
子とを有する。コンデンサ84は、ポンプ段78の入力
端子INに接続された第1端子と、昇圧クロック信号K
BST1を受け取る第2端子とを有する。コンデンサ85
は、ポンプ段79の入力端子INに接続された第1端子
と、昇圧クロック信号KBST2を受け取る第2端子とを有
する。コンデンサ86は、ポンプ段80の入力端子IN
に接続された第1端子と、昇圧クロック信号KBST1を受
け取る第2端子とを有する。好適実施例では、コンデン
サ81〜86は、高電圧プレ−ナ・コンデンサである。
しかしながら、他の実施例では、MOSトランジスタコ
ンデンサ、あるいはポリシリコン・コンデンサのような
異なる種類のコンデンサを用いてもよい。
【0008】前置論理回路68において、「KEXT」と
称されたシングル・エンド外部クロックが、反転器87
の入力端子およびD型フリップフロップ88,89の
「K」と称されたクロック端子に供給される。反転器8
7の出力端子は、「Kバー」と称されたフリップフロッ
プ88,89のクロック端子に接続されている。信号名
または端子名上の線(バー)は、当該信号または端子
が、同一名を有するがバーのない信号または端子と相補
関係にあることを示す。フリップフロップ88,89の
各々は、「D」と称された入力端子を有し、これが、
「Qバー」と称されたフリップフロップ88の反転出力
端子に接続されている。反転器91は、「Q」と称され
たフリップフロップ88の出力端子に結合された入力端
子と、出力端子とを有する。NOR論理ゲート92は、
「PMPSTOP」と称された信号を受け取る第1入力端
子、反転器91の出力端子に接続された第2入力端子、
および「KINT4」to称された内部クロック信号を発生
する出力端子を有する。NOR論理ゲート93は、信号
PMPSTOPを受け取る第1入力端子、NOR論理ゲート
92の出力端子に接続された第2入力端子、および「K
INT2」と称された内部クロック信号を発生する出力端子
を有する。NAND論理ゲート94は、反転器91の出
力端子に接続された第1入力端子、フリップフロップ8
9の出力端子Qに接続された第2入力端子、および出力
端子を有する。反転器95は、NAND論理ゲート94
に接続された入力端子、および「KINT1」と称された内
部入力信号を発生する出力端子を有する。反転器96
は、フリップフロップ89の出力端子Qに接続された入
力端子、および出力端子を有する。NAND論理ゲート
97は、NOR論理ゲート92の出力端子に接続された
第1入力端子、反転器96の出力端子に接続された第2
入力端子、および出力端子を有する。反転器98は、N
AND論理ゲート97の出力端子に接続された入力端
子、および「KINT3」と称された内部クロック信号を発
生する出力端子を有する。論理ゲートの各々は、単一の
論理ゲートを表わすよりは、むしろ論理演算を表わすも
のであることに注意されたい。
【0009】ポンプ駆動回路70は、内部クロック信号
INT1を受け取る第1入力端子、「INH2」と称され
た禁止信号を受ける第2入力端子、内部クロック信号K
INT2を受け取る第3入力端子、昇圧クロック信号KBST1
を発生する第1出力端子、および「INH1」と称され
た禁止信号を発生する第2出力端子とを有する。ポンプ
駆動回路72は、内部クロック信号KINT3を受け取る第
1入力端子、禁止信号INH1を受け取る第2入力端
子、内部クロック信号KINT4を受け取る第3入力端子、
昇圧クロック信号KBST2を発生する第1出力端子、およ
び禁止信号INH2を発生する第2出力端子を有する。
【0010】所定周波数の外部クロック信号KEXTが、
前置駆動論理回路68に供給される。好適実施例では、
外部クロック信号KEXTはシステム・クロックである。
フリップフロップ88,89は、従来のD型フリップフ
ロップである。フリップフロップ88は、分周器として
機能し、出力Qには外部クロック信号KEXTの半分の周
波数が送出される。フリップフロップ89は、その出力
端子Qに、外部クロック信号KEXTに対して90°位相
シフトした信号を発生する。フリップフロップ88,8
9の出力端子Qは、NAND論理ゲート94,97、N
OR論理ゲート92,93、および反転器91,95,
96,98によって組み合わされ、内部クロック信号K
INT1,KINT2,KINT3,KINT4を発生する。内部クロッ
ク信号KINT1,KINT2の波形を、図6および図7に示
す。内部クロック信号KINT3は、内部クロック信号K
INT2の逆であり、内部クロック信号KINT4は、内部クロ
ック信号KINT2の逆である。NOR論理ゲート92,9
3の第1入力端子は、論理信号PMPSTOPを受け取る。
論理信号PMPSTOPが論理高の時、チャージ・ポンプ6
5は動作不能となり、内部クロック信号KINT1
INT2,KINT3,KINT4の各々は論理低として発生され
る。これによって、チャージ・ポンプ65を再起動さ
せ、内部クロック信号を公知の状態に初期化することが
できる。
【0011】波形の期間即ちサイクルとは、当該波形の
いずれか2つの立ち上がりエッジまたはいずれか2つの
立ち下がりエッジ間の時間長である。波形のデューティ
・サイクルとは、全波形期間中当該波形が高である時間
の割合のことである。例えば、70%のデューティ・サ
イクルを有する波形は、全期間の70%の間高であり、
残りの30%の期間の間低となる。50%のデューティ
・サイクルを有する波形は、全期間の50%の間高であ
り、残りの50%の期間の間低となる。20%のデュー
ティ・サイクルを有する波形は、全期間の20%の間高
であり、残りの80%の期間の間低である。内部クロッ
ク信号KINT1,KINT3は、約20−25%のデューティ
・サイクルを有する、2位相非重複クロック信号であ
る。また、内部クロック信号KINT2,KINT4は、約50
%のデューティ・サイクルを有する2位相非重複クロッ
ク信号である。
【0012】昇圧クロック信号KBST1,KBST2は、それ
ぞれポンプ駆動回路70,72によって、2つの位相が
重複しないクロック信号として発生される。ポンプ駆動
回路70の実施例を、図4および図5に示す。図4のポ
ンプ駆動回路70は、電圧幅(voltage swing)がVDD
強度の約2倍であるクロック信号KBST1を発生する。図
5のポンプ駆動回路70’は、VDDの強度の3倍にほぼ
等しい電圧幅のクロック信号K’BST1を発生する。各実
施例については、後に詳細に論ずることにする。禁止信
号INH1,INH2は、昇圧クロック信号KBST1,K
BST2が重複しないことを保証するものである。
【0013】動作中、N−チャンネル・トランジスタ7
3,74は、直列接続されたポンプ段66の第1ポンプ
段として機能し、入力電圧VIをポンプ段75の入力端
子INに供給する。N−チャンネル・トランジスタ73
は、ダイオード接続されており、コンデンサ81をVDD
からしきい値電圧降下(VT)を減じたものに等しい電
圧にプリチャージする。昇圧クロック信号KBST1が論理
高で、昇圧クロック信号KBST2が論理低の時、N−チャ
ンネル・トランジスタ74は通電状態にあり、入力電圧
IはVDDに実質的に等しくなると共に、コンデンサ8
1の第2端子における電位はゼロ・ボルト(即ちグラウ
ンド電位)となる。昇圧クロック信号KBST1が論理低と
なると、N−チャンネル・トランジスタ74を実質的に
非通電状態とし、昇圧クロック信号KBST2が論理高とな
ると(重複しないための遅れの後)、入力信号VIを、
昇圧クロック信号KBST2の電圧幅より約VDD高い電圧
に、昇圧する。入力電圧VIは、ポンプ段75の入力端
子INに供給される。
【0014】論理高の昇圧クロック信号KBST1がポンプ
段75,77,79のクロック端子Kに供給され、1V
Tのバイアス電圧がダイオード接続されたトランジスタ
60(図2)の間に形成される。前のサイクルで、即ち
昇圧クロック信号KBST2が論理高の時、ポンプ段76,
78,80のダイオード接続されたトランジスタ60は
それらの間に形成された1VTのバイアス電圧を有して
いた。このバイアス状態が得られれば、昇圧クロック信
号KBST2が論理高に成る時、入力電圧VIは、昇圧クロ
ック信号KBST1の電圧幅に等しい電圧だけ昇圧され、パ
ス・トランジスタ61(図2)を通じて出力端子OUT
に送出される。連続するポンプ段の各々は、ポンプ段8
0の出力端子が、18〜21ボルトにほぼ等しい昇圧出
力電圧VPPを発生するまで、その入力端子で受け取った
電圧を、昇圧クロック信号KBST1,KBST2の電圧幅に実
質的に等しい電圧だけ昇圧する。
【0015】直列接続された複数のポンプ段60に、V
DDの強度より大きい電圧幅を有するクロック信号を供給
することによって、VDDが低の時、および/または後者
のポンプ段においてVTが比較的大きいときでも、ポン
プ段75〜80内のパス・トランジスタのためのバイア
ス電圧が保持されるので、その結果より広い範囲の電源
電圧に対する電荷転送効率を改善することができる。
【0016】図4は、ポンプ駆動回路70を、一部論理
図形状および一部概略図形状で示したものである。ポン
プ駆動回路70は、制御論理回路110と電圧昇圧回路
112とを含む。制御論理回路110は、P−チャンネ
ル・トランジスタ112、AND論理ゲート113、反
転器116,117,119,121,122,12
3,127,128,129,132,133,13
4,137,139、およびNAND論理ゲート11
8,126,131,136,138を含む。電圧昇圧
回路112は、N−チャンネル・トランジスタ141,
142,143,144,152,153,154,1
55,156,157、P−チャンネル・トランジスタ
148,149,151、およびコンデンサ146,1
47を含む。
【0017】制御論理回路110のP−チャンネル・ト
ランジスタ111は、電源電圧端子VDDに接続されたソ
ース、ゲート、およびドレインを有する。N−チャンネ
ル・トランジスタ112は、P−チャンネル・トランジ
スタ111のドレインに接続されたドレイン、内部クロ
ック信号KINT1を受け取るゲート、およびソースを有す
る。N−チャンネル・トランジスタ113は、N−チャ
ンネル・トランジスタ112のソースに接続されたドレ
イン、P−チャンネル・トランジスタ111のゲートに
接続されたゲート、および「VSS」と称された電源電圧
に接続されたソースを有する。反転器116は、P−チ
ャンネル・トランジスタ111のドレインに接続された
出力端子、および入力端子を有する。反転器117は、
反転器116の出力端子に接続された入力端子、および
反転器116の入力に接続された出力端子を有する。N
AND論理ゲート118は、反転器117の出力端子に
接続された第1入力端子、第2入力端子、および出力端
子を有する。反転器119は、NAND論理ゲート11
8の出力端子に接続された入力端子、および出力端子を
有する。反天気121は、反転機119の出力端子に接
続された入力端子、および出力端子を有する。反転器1
22は、反転器129の出力に接続された入力端子、お
よび出力端子を有する。反転器123は、反転器122
の出力端子に接続された入力端子、および出力端子を有
する。反転器124は、反転器123の出力端子に接続
された入力端子、およびNAND論理ゲート118の第
2入力端子に接続された出力端子を有する。NAND論
理ゲート126は、反転器121の出力端子に接続され
た第1入力端子、P−チャンネル・トランジスタ111
のドレインに接続された第2入力端子、および出力端子
を有する。反転器127は、NAND論理ゲート126
の出力端子に接続された入力端子、および出力端子を有
する。反転器128は、反転器127の出力端子に接続
された入力端子、および出力端子を有する。反転器12
9は、反転器128の出力端子に接続された入力端子、
および反転器122の入力端子に接続された出力端子を
有する。NAND論理ゲート131は、内部クロック信
号KINT2を受け取る第1入力端子、禁止信号INH2
受け取る第2入力端子、および出力端子を有する。反転
器132は、NAND論理ゲート131の出力端子に接
続された入力端子、および出力端子を有する。反転器1
33は、反転器132の出力端子に接続された入力端
子、および出力端子を有する。NAND論理ゲート13
6は、反転器133の出力端子に接続された第1入力端
子、第2入力端子、ならびにP−チャンネル・トランジ
スタ111およびN−チャンネル・トランジスタ113
のゲートに接続された出力端子を有する。反転器134
は、NAND論理ゲート136の第2入力端子に接続さ
れた出力端子、および入力端子を有する。反転器137
は、反転器122の出力端子に接続された入力端子、お
よび禁止信号INH1を発生する出力端子を有する。N
AND論理ゲート138は、反転器129の出力端子に
接続された第1入力端子、NAND論理ゲート131の
出力に接続された第2入力端子、および出力端子を有す
る。反転器139は、NAND論理ゲート138の出力
端子に接続された入力端子、および出力端子を有する。
【0018】電圧昇圧回路112のN−チャンネル・ト
ランジスタ141は、VDDに接続されたドレイン、VDD
に接続されたゲート、およびソースを有する。N−チャ
ンネル・トランジスタ142は、VDDに接続されたドレ
イン、ゲート、およびN−チャンネル・トランジスタ1
41のソースに接続されたソースを有する。N−チャン
ネル・トランジスタ143は、VDDに接続されたドレイ
ン、N−チャンネル・トランジスタ142のソースに接
続されたゲート、およびN−チャンネル・トランジスタ
142のゲートに接続されたソースを有する。N−チャ
ンネル・トランジスタ144は、VDDに接続されたドレ
イン、VDDに接続されたゲート、およびN−チャンネル
・トランジスタ143のソースに接続されたソースを有
する。ブートストラップ・コンデンサ146は、N−チ
ャンネル・トランジスタ141,142のソースに接続
された第1端子、および反転器129の出力端子に接続
された第2端子を有する。昇圧用コンデンサ147は、
N−チャンネル・トランジスタ143,144のソース
に接続された第1端子、および第2端子を有する。P−
チャンネル・トランジスタ148は、VDDに接続された
ソース、反転器133の出力端子に接続されたゲート、
およびドレインを有する。P−チャンネル・トランジス
タ149は、N−チャンネル・トランジスタ143のソ
ースに接続されたソース、P−チャンネル・トランジス
タ148のゲートに接続されたゲート、および昇圧クロ
ック信号KBST1を発生する出力ノードに接続されたドレ
インを有する。P−チャンネル・トランジスタ149
は、半導体基板のN−ウエル領域内に配置され、それ自
体のソース端子に接続されたN−ウエル端子を有する。
P−チャンネル・トランジスタ151は、P−チャンネ
ル・トランジスタ148のドレインに接続されたソー
ス、反転器121の出力に接続されたゲート、およびコ
ンデンサ147の第2端子に接続されたドレインを有す
る。N−チャンネル・トランジスタ152は、P−チャ
ンネル・トランジスタ151のドレインに接続されたド
レイン、反転器129の出力端子に接続されたゲート、
およびVSSに接続されたソースを有する。N−チャンネ
ル・トランジスタ153は、P−チャンネル・トランジ
スタ149のドレインに出力ノード101において接続
されたドレイン、VDDに接続されたゲート、およびソー
スを有する。N−チャンネル・トランジスタ154は、
DDに接続されたドレイン、P−チャンネル・トランジ
スタ149のドレインに出力ノード101において接続
されたゲート、および反転器134の入力端子に接続さ
れたソースを有する。N−チャンネル・トランジスタ1
55は、N−チャンネル・トランジスタ153のソース
に接続された第1ドレイン/ソース端子、N−チャンネ
ル・トランジスタ154のソースに接続された第2ドレ
イン/ソース端子、および反転器133の出力端子に接
続されたゲートを有する。N−チャンネル・トランジス
タ156は、N−チャンネル・トランジスタ153のソ
ースに接続されたドレイン、反転器133の出力端子に
接続されたゲート、およびVSSに接続されたソースを有
する。N−チャンネル・トランジスタ157は、P−チ
ャンネル・トランジスタ149のドレインに出力ノード
101において接続されたドレイン、反転器139の出
力端子に接続されたゲート、およびVSSに接続されたソ
ースを有する。ポンプ駆動回路72(図3)の回路は、
ポンプ駆動回路70と同一であり、同様に動作するの
で、ここには示さないことにする。
【0019】制御論理回路110は、内部クロック信号
INT1,KINT2を受け取り、連続する制御ロジックを昇
圧回路112に供給する。すると、電圧昇圧回路112
は、VDDの強度より大きな所定の電圧レベル強度の電圧
幅を有する、昇圧されたクロック信号KBST1を発生す
る。図6に示すように、昇圧クロック信号KBST1,K
BST2は、2つの期間、即ちプリチャージ期間と昇圧期間
において発生される。プリチャージ期間において、出力
ノード101はVDDにプリチャージされると共に、コン
デンサ147はVDDに充電される。昇圧期間中、昇圧ク
ロック信号KBST1は、コンデンサ147に蓄積された電
荷をVDDに加算し全寄生容量損失を減算したものにほぼ
等しい電圧として、出力ノード101に発生される。し
たがって、好適実施例では、昇圧クロック信号K
BST1は、約1.7VDDで発生される。昇圧信号KBST2
電圧幅は、KBST1の強度と等しい強度を有する。
【0020】次に図6を参照すると、時刻t1以前にお
いて、クロック信号KINT1,KINT2の双方は、論理低電
圧で論理サイクルを開始する。N−チャンネル・トラン
ジスタ112は実質的に非通電状態にあり、論理高がN
AND論理ゲート131の出力端子に発生される。これ
によって、N−チャンネル・トランジスタ156,15
7の双方が通電状態となり、出力ノード101は、論理
低電圧に低下する。N−チャンネル・トランジスタ15
4は実施的に非通電状態にあり、それ自体のソースに論
理低電圧が発生する。論理低電圧は反転器134の入力
端子に供給され、NAND論理ゲート126の第2入力
端子に論理高を供給する。NAND論理ゲート136の
両方の入力端子は論理高電圧にあり、P−チャンネル・
トランジスタ111およびN−チャンネル・トランジス
タ113のゲートに論理低を供給させる。したがって、
P−チャンネル・トランジスタ111は通電状態とな
り、N−チャンネル・トランジスタ112,113の双
方は実質的に非通電状態となり、その結果反転器117
の入力端子に論理高が供給される。論理高電圧が、反転
器119,121を通じて、P−チャンネル・トランジ
スタ151のゲートに供給され、これによりP−チャン
ネル・トランジスタ151が実質的に非通電状態とな
る。論理高電圧がNAND論理ゲート126の第1およ
び第2入力端子に供給され、その結果NAND論理ゲー
ト126はその出力端子に論理低を発生する。すると、
論理高が、反転器127,128,129を通じてN−
チャンネル・トランジスタ152に供給され、N−チャ
ンネル・トランジスタ152を通電状態にする。このた
め、昇圧コンデンサ147の第2端子がVSSの電位に引
き上げられる。反転器129の出力にある論理高は、ブ
ートストラップ・コンデンサ146の第2端子をVDD
ほぼ等しい電圧に引き上げ、N−チャンネル・トランジ
スタ143の電圧をVDDより高く昇圧する。N−チャン
ネル・トランジスタ143は通電状態となり、コンデン
サ147をほぼVDDにまでプリチャージする。N−チャ
ンネル・トランジスタ143のゲートをVDDより高く昇
圧することにより、N−チャンネル・トランジスタ14
3間のしきい値電圧降下を回避し、昇圧コンデンサ14
7がほぼVDDに充電できるようにする。
【0021】プリチャージ期間は時刻t1(図1)に開
始する。時刻t1では、前置駆動回路68(図3)から
の内部クロック信号KINT2は論理高、一方内部クロック
信号KINT1は論理低である。論理低の内部クロック信号
INT1はN−チャンネル・トランジスタ112のゲート
に供給され、N−チャンネル・トランジスタ112を実
質的に非通電状態にする。論理高の内部クロック信号K
INT2がNAND論理ゲート131の第1入力端子に供給
され、一方禁止信号INH2がNAND論理ゲート13
1の第2入力端子に供給される。禁止信号INH1,I
NH2は、昇圧クロック信号KBST1,KBST2が重複しな
いクロック信号となることを保証するものである。内部
クロック信号KINT2と禁止信号INH2の双方が論理高
の時、出力ノード101は約VDDにプリチャージされ
る。NAND論理回路131は、その出力端子に論理低
信号を発生し、その結果N−チャンネル・トランジスタ
156,157は実質的に非通電状態となり、一方P−
チャンネル・トランジスタ148,149は通電状態と
なる。出力ノード101はN−チャンネル・トランジス
タ143を通じて約VDDにプリチャージされる。N−チ
ャンネル・トランジスタ143は、そのゲートにある昇
圧電圧レベルによって通電状態となる。ダイオード接続
されたN−チャンネル・トランジスタ144の機能は、
起動初期においてコンデンサ147がVDD−VTにプリ
チャージされるのを保証することである。N−チャンネ
ル・トランジスタ154は、出力ノード101が論理高
の時通電状態にあるので、反転器134の入力端子に論
理高を供給する。すると、論理低がNAND論理ゲート
136の第2入力端子に供給され、NAND論理ゲート
136が論理高をP−チャンネル・トランジスタ111
およびN−チャンネル・トランジスタ113のゲートに
供給することになる。P−チャンネル・トランジスタ1
11は非通電状態となり、N−チャンネル・トランジス
タ113は通電状態となる。しかしながら、内部クロッ
ク信号KINT1が時刻t3において論理高になるまで、反
転器117の出力端子は、反転器116によって論理低
に「ラッチ」されたままの状態となる。
【0022】時刻t3において、内部クロック信号K
INT1が論理高となり、N−チャンネル・トランジスタ1
12を通電状態にする。P−チャンネル・トランジスタ
111は非通電状態、N−チャンネル・トランジスタ1
13は通電状態となり、反転器117の入力端子を論理
低とする。NAND論理ゲート118の出力端子は、論
理高のまま一時的に不変となる。NAND論理ゲート1
26の出力端子は、論理低から論理高に遷移し、これに
よりN−チャンネル・トランジスタ152が実質的に非
通電状態となる。すると、NAND論理ゲート118の
第2入力端子が、反転器122,123,124を通じ
て論理高に遷移し、NAND論理ゲート118の出力端
子が論理低となる。P−チャンネル・トランジスタ15
1のゲートは論理低となり、P−チャンネル・トランジ
スタ151を通電状態にする。ここで、P−チャンネル
・トランジスタ148,151の双方とも通電状態であ
り、一方N−チャンネル・トランジスタ152は実質的
に非通電状態であるので、コンデンサ147の第2端子
をほぼVDDに等しい電圧に昇圧する。コンデンサ147
内に蓄積されている電荷は、P−チャンネル・トランジ
スタ149を通じて出力ノード101に供給され、出力
ノード101を、そのプリチャージ電圧よりほぼVDD
等しい電圧だけ高く昇圧する。したがって、昇圧クロッ
ク信号KBST1は、P−チャンネル・トランジスタ149
を通じて、2VDDから全寄生容量損失を減じたものとし
て発生される。
【0023】昇圧期間は、時刻t3とt5との間で、内
部クロック信号KINT1が論理高になった時に生じる。昇
圧期間中、禁止信号INH1が、論理低信号としてポン
プ駆動回路72に供給され、KBST1が論理低になるま
で、昇圧クロック信号KBST2が論理高になるのを妨げ
る。コンデンサ147からの昇圧電圧も、N−チャンネ
ル・トランジスタ142のゲートをブートストラップす
る役を果たすので、ポンプ駆動回路70の昇圧期間中コ
ンデンサ146をほぼVDDに充電することになる。
【0024】時刻t5において、内部クロック信号K
INT2が再び論理低になり、その結果N−チャンネル・ト
ランジスタ156,157が通電状態となると共に、P
−チャンネル・トランジスタ148,149が実質的に
非通電状態となる。出力ノード101における電圧は、
時刻t5の後、図6に示すように、論理低に低下する。
内部クロック信号KINT1は再び論理低になり、N−チャ
ンネル・トランジスタ152を通電状態にすると共に、
P−チャンネル・トランジスタ151を実質的に非通電
状態にする。これによって、コンデンサ147の第2端
子における電圧を、約VSSの電位に低下させ、そして次
のプリチャージ期間が開始する。
【0025】P−チャンネル・トランジスタ149のN
−ウエル端子は、高電位(昇圧コンデンサ147の第1
端子)に接続され、P−チャンネル・トランジスタ14
9における寄生ダイオードの順方向バイアスを防止す
る。N−チャンネル・トランジスタ153は、N−チャ
ンネル・トランジスタ156を電界補佐ブレークダウン
(field-aided breakdown)から保護するために設けられ
ている。N−チャンネル・トランジスタ154,155
は、ノード101の電圧レベルを感知し、反転器134
の入力端子にフィードバック信号を供給する。N−チャ
ンネル・トランジスタ155は比較的弱く、一方N−チ
ャンネル・トランジスタ154は比較的強い。昇圧コン
デンサ147はプレーナ型コンデンサであり、直列接続
された複数のポンプ段66(図3)に対する駆動能力を
得るために、比較的大きなものとなっている。
【0026】図5は、本発明の他の実施例によるポンプ
駆動回路70’を、一部論理図形状および一部該略図形
状で示した図である。ポンプ駆動回路70’は、図4の
ポンプ駆動回路70に置き換え得るものである。ポンプ
駆動回路70’は、3VDDにほぼ等しい昇圧クロック信
号を、直列接続されたポンプ段66(図3)に供給す
る。これによって、チャージ・ポンプ65は非常に低い
電源電圧で動作できるようになる。ポンプ駆動回路7
0’は、制御論理回路110および電圧昇圧回路170
を含む。図5の制御論理回路110は、図4の制御論理
回路と同一構造および同一機能を有するので、同一参照
番号を付してある。電圧昇圧回路170は、N−チャン
ネル・トランジスタ171,172,173,174,
176,186,187,189,191,192,1
93,194、コンデンサ177,178,179、お
よびP−チャンネル・トランジスタ181,182,1
83,184,188を含む。
【0027】N−チャンネル・トランジスタ171はダ
イオード接続されており、VDDに接続されたドレインお
よびゲート、ならびにソースを有する。N−チャンネル
・トランジスタ172は、VDDに接続されたドレイン、
ならびにN−チャンネル・トランジスタ171のソース
に接続されたゲートおよびソースを有する。N−チャン
ネル・トランジスタ173は、VDDに接続されたドレイ
ン、N−チャンネル・トランジスタ172のソースに接
続されたゲート、およびN−チャンネル・トランジスタ
172のゲートに接続されたソースを有する。N−チャ
ンネル・トランジスタ174は、VDDに接続されたドレ
イン、N−チャンネル・トランジスタ173のゲートに
接続されたゲート、およびソースを有する。N−チャン
ネル・トランジスタ176はダイオード接続されてお
り、VDDに接続されたドレインおよびゲート、ならびに
N−チャンネル・トランジスタ174のソースに接続さ
れたソースを有する。コンデンサ177は、N−チャン
ネル・トランジスタ171,172のソースに接続され
た第1端子、および反転器122の入力端子に接続され
た第2端子を有する。コンデンサ178は、N−チャン
ネル・トランジスタ173のソースに接続された第1端
子、および第2端子を有する。コンデンサ179は、N
−チャンネル・トランジスタ174,176のソースに
接続された第1端子、および第2端子を有する。P−チ
ャンネル・トランジスタ181は、VDDに接続されたソ
ース、反転器133の出力端子に接続されたゲート、お
よびドレインを有する。P−チャンネル・トランジスタ
183は、P−チャンネル・トランジスタ181のドレ
インに接続されたソース、反転器121の出力端子に接
続されたゲート、およびコンデンサ178の第2端子に
接続されたドレインを有する。P−チャンネル・トラン
ジスタ182は、コンデンサ178の第1端子に接続さ
れたソースおよび基板端子、P−チャンネル・トランジ
スタ181のゲートに接続されたゲート、およびドレイ
ンを有する。P−チャンネル・トランジスタ184は、
P−チャンネル・トランジスタ182のドレインに接続
されたソース、P−チャンネル・トランジスタ182の
ソースに接続された基板端子、P−チャンネル・トラン
ジスタ183のゲートに接続されたゲート、およびコン
デンサ179の第2端子に接続されたドレインを有す
る。N−チャンネル・トランジスタ186は、P−チャ
ンネル・トランジスタ183のドレインに接続されたド
レイン、反転器129の入力端子に接続されたゲート、
およびVSSに接続されたソースを有する。N−チャンネ
ル・トランジスタ187は、P−チャンネル・トランジ
スタ184のドレインに接続されたソース、N−チャン
ネル・トランジスタ186のゲートに接続されたゲー
ト、およびVSSに接続されたソースを有する。P−チャ
ンネル・トランジスタ188は、N−チャンネル・トラ
ンジスタ174,176のソースに接続されたソースお
よび基板端子、反転器133の出力端子に接続されたゲ
ート、および「K’BST1」と称された昇圧クロック信号
を発生する出力ノード102に接続されたドレインを有
する。P−チャンネル・トランジスタ182,184,
188は、半導体基板のN−ウエル領域内に配置されて
いる。P−チャンネル・トランジスタ182,188の
N−ウエル端子は、それらのソース端子に接続されてい
る。P−チャンネル・トランジスタ184のN−ウエル
端子はP−チャンネル・トランジスタ182のソースに
接続されている。N−チャンネル・トランジスタ189
は、P−チャンネル・トランジスタ188のドレインに
出力ノード102において接続されたドレイン、VDD
接続されたゲート、およびソースを有する。N−チャン
ネル・トランジスタ191は、VDDに接続されたドレイ
ン、P−チャンネル・トランジスタ188のドレインに
出力ノード102において接続されたゲート、および反
転器134の入力端子に接続されたソースを有する。N
−チャンネル・トランジスタ192は、N−チャンネル
・トランジスタ189のソースに接続された第1ドレイ
ン/ソース端子、反転器133の出力端子に接続された
ゲート、およびN−チャンネル・トランジスタ191の
ソースに接続された第2ドレイン/ソース端子を有す
る。N−チャンネル・トランジスタ193は、N−チャ
ンネル・トランジスタ189のソースに接続されたドレ
イン、反転器133の出力端子に接続されたゲート、お
よびVSSに接続されたソースを有する。N−チャンネル
・トランジスタ194は、P−チャンネル・トランジス
タ188のドレインに出力ノード102において接続さ
れたドレイン、反転器139の出力端子に接続されたゲ
ート、およびVSSに接続されたソースを有する。
【0028】動作中、ポンプ駆動回路70’は、図3の
チャージ・ポンプの直列接続されたポンプ段66に昇圧
クロック信号K’BST1を供給する。70’と同一の第2
ポンプ駆動回路(図示せず)を用いて、KBST2に対応す
る昇圧クロック信号K’BST2を供給してもよい。ポンプ
駆動回路70’は、図4のポンプ駆動回路70と同様に
動作する。しかしながら、ポンプ駆動回路70’は、昇
圧期間中ほぼ3VDDの昇圧クロック信号K’BST1を発生
する。これによって、3.3ボルト以下のような非常に
低い電源電圧での動作が可能となる。
【0029】次に図7を参照する。時刻t1以前では、
内部クロック信号KINT1,KINT2の双方は論理低電圧に
ある。N−チャンネル・トランジスタ112は実質的に
非通電状態にあり、論理高がNAND論理ゲート131
の出力端子に発生される。これによって、N−チャンネ
ル・トランジスタ193,194の双方が通電状態にな
ると共に、出力ノード102が論理低電圧に低下する。
N−チャンネル・トランジスタ191は実質的に非通電
状態にあるので、そのソース端子に論理低電圧を発生す
る。論理低電圧が反転器134の入力端子に供給され、
反転器134はNAND論理ゲート136の第2入力端
子に論理高を供給する。NAND論理ゲート136の両
入力端子が論理高電圧になるので、P−チャンネル・ト
ランジスタ111およびN−チャンネル・トランジスタ
112のゲートに論理低を供給することになる。したが
って、P−チャンネル・トランジスタ111は通電状態
となり、更にN−チャンネル・トランジスタ112,1
13の双方は実質的に非通電状態となり、結果として反
転器117の入力端子に論理高が供給される。論理高電
圧がP−チャンネル・トランジスタ183,184のゲ
ートに供給され、P−チャンネル・トランジスタ18
3,184を実質的に非通電状態にする。論理高電圧が
NAND論理ゲート126の第1および第2入力端子に
供給され、その結果NAND論理ゲート126はその出
力端子に論理低を発生する。すると、反転器127,1
28,129を通じて、論理高がN−チャンネル・トラ
ンジスタ186,187のゲートに供給されるので、こ
れらN−チャンネル・トランジスタ186,187は通
電状態になる。これによって、昇圧コンデンサ178,
179の第2端子がVSSの電位に引き上げられる。反転
器129の出力端子の論理高により、昇圧コンデンサ1
77の第2端子が、VDDにほぼ等しい電圧にまで引き上
げられるので、N−チャンネル・トランジスタ173,
174のゲート電圧をVDDより高く昇圧する。Nチャン
ネル・トランジスタ173,174は通電状態となり、
昇圧コンデンサ178,179を実質的にVDDにプリチ
ャージする。N−チャンネル・トランジスタ173,1
74のゲートをVDDより高く昇圧することによって、N
−チャンネル・トランジスタ173,174間のしきい
値電圧降下が回避され、昇圧コンデンサ178,179
をVDDまで充電できるようになる。
【0030】プリチャージ期間は、図7に示すように時
刻t1に開始する。時刻t1において、前置駆動回路6
8(図3)からのクロック信号KINT2は論理高であり、
内部クロック信号KINT1は論理低である。論理低の内部
クロックKINT1は、N−チャンネル・トランジスタ11
2のゲートに供給され、N−チャンネル・トランジスタ
112を実質的に非通電状態にする。論理高の内部クロ
ック信号KINT2は、NAND論理ゲート131の第1入
力端子に供給されると共に、禁止信号INH2もNAN
D論理ゲート131の第2入力端子に供給される。禁止
信号INH1,INH2は、昇圧クロック信号KBST1,K
BST2が重複しないクロック信号となることを保証するも
のである。内部クロック信号KINT2および禁止信号IN
2の双方が論理高の時、出力ノード102は、VDD
り高くプリチャージされる。NAND論理ゲート131
は、その出力端子に論理低信号を発生するので、その結
果N−チャンネル・トランジスタ193,194が実質
的に非通電状態となると共に、P−チャンネル・トラン
ジスタ181,182,188が通電状態となる。図7
の時刻t2に示すように、出力ノード102は、ダイオ
ード接続されたN−チャンネル・トランジスタ176お
よびP−チャンネル・トランジスタ188を通じて、約
DDより高くプリチャージされる。N−チャンネル・ト
ランジスタ191は、出力ノード102が論理高の時通
電状態となり、反転器134の入力端子に論理高を供給
する。すると、論理低がNAND論理ゲート136の第
2入力端子に供給されるので、NAND論理ゲート13
6が、P−チャンネル・トランジスタ111およびN−
チャンネル・トランジスタ113のゲートに論理高を供
給することになる。P−チャンネル・トランジスタ11
1は非通電状態、一方N−チャンネル・トランジスタ1
13は通電状態となる。しかしながら、内部クロック信
号KINT1が時刻t3において論理高となるまで、反転器
117の出力端子は、反転器116によって論理低に
「ラッチ」されたままとなる。
【0031】時刻t3において、内部クロック信号K
INT1は論理高となるので、N−チャンネル・トランジス
タ112を通電状態にする。P−チャンネル・トランジ
スタ111は非通電状態、N−チャンネル・トランジス
タ113は通電状態となり、反転器117の入力端子を
論理低にする。NAND論理ゲート118の出力端子
は、一時的に論理高のまま不変となる。NAND論理ゲ
ート126の出力端子は、論理低から論理高に遷移する
ので、N−チャンネル・トランジスタ186,187を
実質的に非通電状態にする。すると、NAND論理ゲー
ト118の第2入力端子が、反転器122,123,1
24を通じて、論理高に遷移し、NAND論理ゲート1
18の出力端子を論理低にする。P−チャンネル・トラ
ンジスタ183,184のゲートは論理低になり、これ
によってP−チャンネル・トランジスタ183,184
を通電状態にする。P−チャンネル・トランジスタ18
1,182,183,184は、この時点で通電状態と
なっており、一方N−チャンネル・トランジスタ18
6,187は実質的に非通電状態となっているので、昇
圧コンデンサ178の第2端子をほぼVDDに昇圧する。
昇圧コンデンサ178に蓄積された電荷は、P−チャン
ネル・トランジスタ182,184を通じて、昇圧コン
デンサ179の第2端子に供給されるので、昇圧コンデ
ンサ179の第2端子は2VDDにほぼ等しい電圧とな
り、出力ノード102における電圧を、P−チャンネル
・トランジスタ188によって、約3VDDに昇圧する。
したがって、P−チャンネル・トランジスタ182,1
84,188を通じて、約3VDDから全寄生損失を減じ
た電圧の昇圧クロック信号KBST1が発生する。
【0032】昇圧期間の間、即ち内部クロック信号K
INT1が論理高の時、禁止信号INH1がポンプ駆動回路
72に供給され、昇圧クロック信号が重複しないことを
保証する。昇圧コンデンサ178,179からの昇圧電
圧も、N−チャンネル・トランジスタ172,174を
ブートストラップするように作用するので、昇圧期間中
に昇圧コンデンサ177をVDDにプリチャージさせるこ
とになる。
【0033】時刻t5において、内部クロック信号K
INT2が再び論理低となり、その結果N−チャンネル・ト
ランジスタ193,194が通電状態となり、P−チャ
ンネル・トランジスタ181,182,188が実質的
に非通電状態となる。出力ノード102における電圧
は、図7の時刻t5以降に示すように、論理低に低下す
る。内部クロック信号KINT1が再び論理低となり、N−
チャンネル・トランジスタ186,187を通電状態と
し、更にP−チャンネル・トランジスタ183,184
を実質的に非通電状態とする。これによって、コンデン
サ178,179の第2端子における電圧をほぼVSS
電位に低下させ、次のプリチャージ期間が開始される。
【0034】P−チャンネル・トランジスタ182,1
84,188のN−ウエル端子は高電位に接続され、P
−チャンネル・トランジスタ182,184,188に
おける寄生ダイオードの順方向バイアスを防止する。N
−チャンネル・トランジスタ189は、N−チャンネル
193を電界補佐ブレークダウン(field-aided breakdo
wn)から保護するために設けられたものである。N−チ
ャンネル・トランジスタ191,192は、ノード10
2の電圧レベルを感知し、フィードバック信号を反転器
134の入力端子に供給する。N−チャンネル・トラン
ジスタ192は比較的弱く、N−チャンネル・トランジ
スタ191は比較的強い。昇圧コンデンサ178,17
9は、プレーナ型コンデンサであり、図4の昇圧コンデ
ンサ147とほぼ同じ結合電荷を供給するように大きさ
が決められている。使用可能な表面領域のようなレイア
ウト上の制約を考慮すると、コンデンサ147(図4)
およびコンデンサ178,179はできるだけ大きいほ
うが好ましい。
【0035】チャージ・ポンプ65では、直列接続され
たポンプ段66が良好に電荷を転送することができる電
源電圧範囲を拡張するという利点が得られるので、低電
圧駆動および電池駆動への応用が可能となる。また、直
列接続されたポンプ段66に昇圧クロック信号を供給す
ることによって、所望の出力電圧VPPを得るのに必要な
ポンプ段の数を減少させることができる。このポンプ段
の減少による効果は、各クロックサイクル毎に電荷出力
が増加することである。加えて、ポンプ段がすくないの
で、従来技術のチャージ・ポンプ10に対して、電流駆
動性能が向上する。更に、レイアウト領域単位当たりの
電荷出力において、大幅な改善が見られる。
【0036】以上好適実施例に沿って本発明を説明した
が、多くの方法で本発明を改造可能であり、先に具体的
に提示しかつ述べたもの以外にも多くの実施例が考えら
れることは、当業者には明白であろう。したがって、特
許請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲に該当す
る本発明の全ての改造を包含することを意図するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術のチャ−ジ・ポンプを、一部ブロック
図、一部概略図、そして一部論理図で描いた図である。
【図2】図1のチャ−ジ・ポンプのポンプ段を、概略図
で描いた図である。
【図3】本発明によるチャ−ジ・ポンプを、一部ブロッ
ク図、一部概略図、そして一部論理図で描いた図であ
る。
【図4】図3のチャ−ジ・ポンプのポンプ駆動回路の実
施例を、一部論理図および一部概略図で描いた図であ
る。
【図5】本発明の別の実施例にしたがって、図3のチャ
−ジ・ポンプのポンプ駆動回路を、一部論理図および一
部該略図で描いた図である。
【図6】図4のポンプ駆動回路の種々の信号のタイミン
グ図である。
【図7】図5のポンプ駆動回路の種々の信号のタイミン
グ図である。
【符号の説明】
65 チャ−ジ・ポンプ 66 ポンプ段 68 前置駆動論理回路 70,72 駆動回路 73,74 N−チャンネル・トランジスタ 75−80 ポンプ段 81−86 コンデンサ 87,91,95,96 反転器 88,89 フリップフロップ 92,93 NOR論理ゲ−ト 94,97 NAND論理ゲ−ト

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】チャージ・ポンプ(65)であって:所定
    周波数の外部クロック信号を受け取り、論理演算を行な
    い、第1および第2内部クロック信号を生成する論理手
    段(68);前記論理手段(68)に結合され、前記第
    1および第2内部クロック信号を受け取り、それに応答
    して電源電圧の強度より大きな強度の電圧幅を有する昇
    圧クロック信号を発生するポンプ駆動回路(70);お
    よび前記ポンプ駆動回路(70)に結合され、前記昇圧
    クロック信号と入力電圧とを受け取り、それに応答し
    て、前記入力電圧の強度より大きな強度を有する所望出
    力電圧を発生する、少なくとも1つのポンプ段(7
    5)、 から成ることを特徴とするチャージ・ポンプ。
  2. 【請求項2】低電源電圧で動作可能な高電圧チャージ・
    ポンプであって:所定周波数の外部クロック信号を受け
    取り、論理演算を行ない、重複する第1および第2内部
    クロック信号および重複する第3および第4内部クロッ
    ク信号を生成する前置駆動論理回路(68);前記前置
    駆動手段(68)に結合され、前記重複する第1および
    第2内部クロック信号を受け取り、それに応答して、電
    源電圧の強度より大きな強度の電圧幅を有する第1昇圧
    クロック信号を発生する第1ポンプ駆動回路(70);
    前記前置駆動手段(68)に結合され、前記重複する第
    3および第4内部クロック信号を受け取り、それに応答
    して、前記電源電圧の前記強度より大きな強度の電圧幅
    を有する第2昇圧クロック信号を発生する第2ポンプ駆
    動回路(72);および前記第1および第2ポンプ駆動
    回路(70,72)に結合され、入力電圧と前記第1お
    よび第2昇圧クロック信号を受け取り、それに応答し
    て、前記入力電圧の強度より大きい強度を有する所望出
    力電圧を発生する、複数の直列接続されたポンプ段(6
    6)、 から成ることを特徴とするチャージ・ポンプ。
  3. 【請求項3】低電圧で動作可能な高電圧チャージ・ポン
    プ(65)であって:所定周波数の外部クロック信号を
    受け取り、前記所定周波数のほぼ半分の周波数の、重複
    する第1および第2内部クロック信号と、前記所定周波
    数のほぼ半分の周波数の、重複する第3および第4内部
    クロック信号とを発生する前置駆動手段(68);前記
    前置駆動手段(68)に結合され、前記重複する第1お
    よび第2内部クロック信号と電源電圧とを受け取り、そ
    れに応答して、前記電源電圧の強度の実質的に2倍の強
    度を有する第1昇圧クロック信号を発生する第1ポンプ
    駆動回路(70);前記前置駆動手段(68)に結合さ
    れ、前記重複する第3および第4内部クロック信号と前
    記電源電圧とを受け取り、それに応答して、前記電源電
    圧の強度の実質的に2倍の強度を有する第2昇圧クロッ
    ク信号を発生する第2ポンプ駆動回路(72);および
    前記第1および第2ポンプ駆動回路(70,72)に結
    合された、複数の直列接続されたポンプ段(66)であ
    って、各々、パス・トランジスタ(61)とコンデンサ
    (57)とを有し、入力電圧と前記第1および第2昇圧
    クロック信号とを受け取り、それに応答して、前記入力
    電圧の強度より大きな所定の強度を有する昇圧出力電圧
    を発生する、前記ポンプ段(66)、 から成ることを特徴とするチャージ・ポンプ。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10243636A (ja) * 1997-02-26 1998-09-11 Toshiba Corp 昇圧回路及び半導体記憶装置
US6157242A (en) * 1998-03-19 2000-12-05 Sharp Kabushiki Kaisha Charge pump for operation at a wide range of power supply voltages
JP2007311906A (ja) * 2006-05-16 2007-11-29 Asahi Kasei Electronics Co Ltd クロック昇圧回路
JP2012117984A (ja) * 2010-12-02 2012-06-21 Sony Corp 振動型ジャイロセンサ及び振動型ジャイロ用回路
USD945438S1 (en) 2019-08-27 2022-03-08 Twitter, Inc. Display screen with graphical user interface for conversations

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5659504A (en) * 1995-05-25 1997-08-19 Lucent Technologies Inc. Method and apparatus for hot carrier injection
FR2735921B1 (fr) * 1995-06-21 1997-08-22 Sgs Thomson Microelectronics Circuit generateur de phases pour circuit d'alimentation negative du type pompe de charge
US5793246A (en) 1995-11-08 1998-08-11 Altera Corporation High voltage pump scheme incorporating an overlapping clock
US5767734A (en) * 1995-12-21 1998-06-16 Altera Corporation High-voltage pump with initiation scheme
KR0172370B1 (ko) * 1995-12-30 1999-03-30 김광호 다단펌핑 머지드 펌핑전압 발생회로
US5721509A (en) * 1996-02-05 1998-02-24 Motorola, Inc. Charge pump having reduced threshold voltage losses
US5726944A (en) * 1996-02-05 1998-03-10 Motorola, Inc. Voltage regulator for regulating an output voltage from a charge pump and method therefor
US5723994A (en) * 1996-06-10 1998-03-03 Etron Technology, Inc. Level boost restoration circuit
KR100243004B1 (ko) * 1997-02-27 2000-03-02 김영환 부트스트랩 챠지 펌프회로
US6011722A (en) * 1998-10-13 2000-01-04 Lucent Technologies Inc. Method for erasing and programming memory devices
KR100557569B1 (ko) * 1998-12-28 2006-05-22 주식회사 하이닉스반도체 차지 펌프 회로
US6573780B2 (en) * 1999-02-02 2003-06-03 Macronix International Co., Ltd. Four-phase charge pump with lower peak current
US6188274B1 (en) 1999-06-04 2001-02-13 Sharp Laboratories Of America, Inc. Bootstrap capacitor power supply for low voltage mobile communications power amplifier
JP3696125B2 (ja) * 2000-05-24 2005-09-14 株式会社東芝 電位検出回路及び半導体集積回路
JP4785411B2 (ja) * 2004-07-16 2011-10-05 セイコーインスツル株式会社 チャージポンプ回路
US7595682B2 (en) * 2005-02-24 2009-09-29 Macronix International Co., Ltd. Multi-stage charge pump without threshold drop with frequency modulation between embedded mode operations
JP4808995B2 (ja) * 2005-05-24 2011-11-02 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体回路装置
US7259612B2 (en) * 2005-06-28 2007-08-21 Atmel Corporation Efficient charge pump for a wide range of supply voltages
US8519780B1 (en) 2012-02-08 2013-08-27 Freescale Semiconductor, Inc. Charge pump voltage regulator
US10312803B1 (en) 2017-12-20 2019-06-04 Micron Technology, Inc. Electronic device with a charging mechanism
US10211724B1 (en) 2017-12-20 2019-02-19 Micron Technology, Inc. Electronic device with an output voltage booster mechanism
US10348192B1 (en) 2017-12-20 2019-07-09 Micron Technology, Inc. Electronic device with a charge recycling mechanism
US11626875B2 (en) * 2018-04-20 2023-04-11 Texas Instruments Incorporated Stress reduction on stacked transistor circuits
US10847227B2 (en) * 2018-10-16 2020-11-24 Silicon Storage Technology, Inc. Charge pump for use in non-volatile flash memory devices

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4326134A (en) * 1979-08-31 1982-04-20 Xicor, Inc. Integrated rise-time regulated voltage generator systems
JPS56129570A (en) * 1980-03-14 1981-10-09 Mitsubishi Electric Corp Booster circuit
US4792705A (en) * 1986-03-14 1988-12-20 Western Digital Corporation Fast switching charge pump
JPH077912B2 (ja) * 1988-09-13 1995-01-30 株式会社東芝 昇圧回路
JP2531267B2 (ja) * 1989-06-20 1996-09-04 日本電気株式会社 チャ―ジポンプ
JP2568442B2 (ja) * 1989-07-14 1997-01-08 セイコー電子工業株式会社 半導体集積回路装置
JP2607733B2 (ja) * 1990-05-31 1997-05-07 シャープ株式会社 半導体記憶装置の昇圧回路
US5081371A (en) * 1990-11-07 1992-01-14 U.S. Philips Corp. Integrated charge pump circuit with back bias voltage reduction
US5111375A (en) * 1990-12-20 1992-05-05 Texas Instruments Incorporated Charge pump
US5126590A (en) * 1991-06-17 1992-06-30 Micron Technology, Inc. High efficiency charge pump
US5168174A (en) * 1991-07-12 1992-12-01 Texas Instruments Incorporated Negative-voltage charge pump with feedback control
KR940005691B1 (ko) * 1991-10-25 1994-06-22 삼성전자 주식회사 기판전압 발생 장치의 차아지 펌프회로

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10243636A (ja) * 1997-02-26 1998-09-11 Toshiba Corp 昇圧回路及び半導体記憶装置
US6157242A (en) * 1998-03-19 2000-12-05 Sharp Kabushiki Kaisha Charge pump for operation at a wide range of power supply voltages
JP2007311906A (ja) * 2006-05-16 2007-11-29 Asahi Kasei Electronics Co Ltd クロック昇圧回路
JP2012117984A (ja) * 2010-12-02 2012-06-21 Sony Corp 振動型ジャイロセンサ及び振動型ジャイロ用回路
USD945438S1 (en) 2019-08-27 2022-03-08 Twitter, Inc. Display screen with graphical user interface for conversations

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