JPH0799772A - 昇圧回路および電位制御昇圧回路 - Google Patents

昇圧回路および電位制御昇圧回路

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JPH0799772A
JPH0799772A JP6117797A JP11779794A JPH0799772A JP H0799772 A JPH0799772 A JP H0799772A JP 6117797 A JP6117797 A JP 6117797A JP 11779794 A JP11779794 A JP 11779794A JP H0799772 A JPH0799772 A JP H0799772A
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Toshiyuki Honda
利行 本多
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 所定のノードのプリチャージを電源電位まで
高める。 【構成】 電源1とノードBとの間に設けられたプリチ
ャージ素子となるPチャンネルMIS型電界効果トラン
ジスタ15と、このPチャンネルMIS型電界効果トラ
ンジスタ15を所定のタイミングで導通制御するプリチ
ャージ制御回路16と、ノードBに接続されノードBの
電位を電源電位VDD以上に昇圧するポンプ回路4と、ノ
ードBの電位をノードDに伝達する出力制御回路10と
を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体集積回路内で用
いられる昇圧回路および電位制御昇圧回路に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体記憶装置等には動作マージ
ンの拡大を図る目的で、電源電位以上の電圧レベルを持
った出力を発生させる昇圧回路が用いられる。以下、図
面を参照しながら、従来の昇圧回路の一例について説明
する。図9は従来の昇圧回路の第1の例を示すものであ
る。図9において、1は電源、2は接地、3はNチャン
ネルMIS型電界効果トランジスタ、4はポンプ回路
で、遅延回路5とキャパシタ6とで構成される。遅延回
路5はインバータ7,8,9で構成される。10は出力
制御回路で、PチャンネルMIS型電界効果トランジス
タ11とNチャンネルMIS型電界効果トランジスタ1
2とで構成される。
【0003】NチャンネルMIS型電界効果トランジス
タ3は、ノードBをプリチャージするための素子で、第
1電極(ソース;以下同じ)を電源1に接続し、第2電
極(ドレイン;以下同じ)をノードBに接続し、ゲート
を電源1に接続している。インバータ7とインバータ8
とインバータ9は入力が電源1の電位の時には接地2の
電位を、入力が接地2の電位の時には電源1の電位を出
力する。
【0004】遅延回路5はインバータ7とインバータ8
とインバータ9を直列に接続したもので、入力端子をノ
ードAに接続し、出力端子をキャパシタ6の第1電極に
接続し、入力が電源1の電位の時には接地2の電位を、
入力が接地2の電位の時には電源1の電位を時間遅延を
持って出力する。キャパシタ6は第1電極を遅延回路5
の出力端子に、第2電極をノードBに接続している。ポ
ンプ回路4は遅延回路5とキャパシタ6を直列に接続し
たもので、入力端子をノードAに接続し、出力端子をノ
ードBに接続している。出力制御回路10は入力端子を
ノードBに接続し、制御端子をノードCに接続し、出力
端子をノードDに接続している。
【0005】PチャンネルMIS型電界効果トランジス
タ11は第1電極をノードBに接続し、第2電極をノー
ドDに接続し、ゲートをノードCに接続し、基板電極を
ノードBに接続している。NチャンネルMIS型電界効
果トランジスタ12は第1電極を接地2に接続し、第2
電極をノードDに接続し、ゲートをノードCに接続して
いる。PチャンネルMIS型電界効果トランジスタ11
の基板電極をノードBに接続したのは、昇圧時における
ノードBから電源1への電流を防止するためである。
【0006】図10は、図9の回路動作を示すタイムチ
ャートである。以下に図9の回路動作を図10を参照し
て説明する。まず初期状態として、ノードAとノードC
には電源1の電位VDDが与えられている。このときP
チャンネルMIS型電界効果トランジスタ11は非導通
状態であり、NチャンネルMIS型電界効果トランジス
タ12は導通状態である。このため、ノードDはNチャ
ンネルMIS型電界効果トランジスタ12を通じて接地
2の電位VSSになっている。NチャンネルMIS型電
界効果トランジスタ3は、ノードBの電位が電源1の電
位VDDよりもNチャンネルMIS型電界効果トランジ
スタ3のしきい値電圧VT1以上に低い電位 (ノードBの電位)<VDD−VT1 の時に導通状態となり、ノードBを電源1の電位VDD
よりもNチャンネルMIS型電界効果トランジスタ3の
しきい値電圧VT1分だけ低い電位 (ノードBの電位)=VDD−VT1 までプリチャージし、その後に非導通状態となる。遅延
回路5は、入力が電源1の電位VDDであるので、接地
2の電位VSSをキャパシタ6の第1電極に出力する。
この結果キャパシタ6にはVDD−VT1−VSSの電
位差が発生する。
【0007】この状態でノードCの電位を電源1の電位
VDDから接地2の電位VSSに変化させる。するとP
チャンネルMIS型電界効果トランジスタ11が非導通
状態から導通状態となり、NチャンネルMIS型電界効
果トランジスタ12は導通状態から非導通状態へと変化
する。その結果、ノードDはPチャンネルMIS型電界
効果トランジスタ11を通じてVDD−VT1になる。
【0008】つぎに、ノードAの電位を電源1の電位V
DDから接地2の電位VSSに変化させる。遅延回路5
の出力は、ノードAの変化から時間遅延を持って、接地
2の電位VSSから電源1の電位VDDに変化する。そ
の結果キャパシタ6を介してノードBの電位が上昇し、
さらに導通状態にあるPチャンネルMIS型電界効果ト
ランジスタ11を通じてノードDに上昇した電位が伝わ
る。
【0009】この時の電位は、キャパシタ6の容量C6
と、PチャンネルMIS型電界効果トランジスタ11の
導通時におけるノードBの寄生容量CBとの比によって
決まる。すなわち、 (ノードDの電位)=VDD−VT1+(C6/(C6
+CB))×VDD となる。以上のようにして電源1の電位VDD以上の電
位をノードDに得ることができる。
【0010】つぎに、従来の昇圧回路の第2の例につい
て説明する。図11は従来の昇圧回路を示すものであ
る。図11において、31は電源、32は接地、33は
NチャンネルMIS型電界効果トランジスタ、34はポ
ンプ回路、35はインバータ回路、36はキャパシタ、
37は出力制御回路、38はPチャンネルMIS型電界
効果トランジスタ、39はNチャンネルMIS型電界効
果トランジスタ、VCCは電源電位、VSSは接地電位であ
る。
【0011】NチャンネルMIS型電界効果トランジス
タ33は、第1電極を電源31に接続し、第2電極をノ
ードA’に接続し、ゲートを電源31に接続している。
ポンプ回路34は電位を電源電位VCC以上に上昇させ
る。インバータ回路35は入力信号INを反転させて時
間遅延を持ってノードB’に出力する。キャパシタ36
は第1電極をノードB’に接続し第2電極をノードA’
に接続している。出力制御回路37は昇圧されるノード
A’と出力信号OUTとを接続している。
【0012】PチャンネルMIS型電界効果トランジス
タ38は第1電極をノードA’に接続し、第2電極を出
力信号OUTに接続し、ゲートを入力信号INに接続し
ている。NチャンネルMIS型電界効果トランジスタ3
9は第1電極を出力信号OUTに接続し、第2電極を接
地電位32に接続し、ゲートを入力信号INに接続して
いる。
【0013】図12は、図11の回路動作を示すタイム
チャートである。以下に図11の回路動作を図12を参
照して説明する。まず初期状態として、入力信号INに
は電源電位VCCが与えられている。このときPチャンネ
ルMIS型電界効果トランジスタ38は非導通状態であ
り、NチャンネルMIS型電界効果トランジスタ39は
導通状態であるために、出力信号OUTは接地電位VSS
になっている。NチャンネルMIS型電界効果トランジ
スタ33は、ノードA’の電位がVCC−VT 以下の時に
導通状態となり、ノードA’をVCC−VT までプリチャ
ージし、その後に非導通状態となる。なお、VT はNチ
ャンネルMIS型電界効果トランジスタ33のしきい値
電圧である。インバータ回路35は、入力が電源電位V
CCであるので、接地電位VSSをノードB’に出力する。
キャパシタ36にはVCC−VT の電位差が発生する。
【0014】この状態で入力信号INを電源電位VCC
ら電源電位VSSに変化させる。まずPチャンネルMIS
型電界効果トランジスタ38が導通状態となり、ノード
A’の電位を出力信号OUTに伝える。NチャンネルM
IS型電界効果トランジスタ39は非導通状態となり、
出力信号OUTの電位を下げることができなくなってし
まう。その結果、出力信号OUTはVCC−VT になる。
【0015】つぎに、入力信号INを電源電位VCCから
電源電位VSSに変化させるので、インバータ回路35の
出力であるノードB’は時間遅延をもって電源電位VSS
から電源電位VCCに変化する。ノードB’の電位が電源
電位VSSから電源電位VCCに変化するために、ノード
A’の電位はVCC−VT +VCC近くの電位まで上昇し、
出力信号OUTの電位も同電位まで上昇する。この時の
電位はキャパシタ36の容量Cと、PチャンネルMIS
型電界効果トランジスタ38の導通時におけるノード
A’の寄生容量Cf との比によって決まる値で、VCC
T +(C/(C+Cf ))×VCCである。以上のよう
にして電源電圧以上の出力信号OUTを得ることができ
る。
【0016】従来、半導体記憶装置等でデバイスの信頼
性の向上のためにある一定以上の電圧がかからないよう
にする目的で、また負荷の寄生容量の値によらない安定
した電位を供給する目的で電位制御回路を昇圧回路に付
加したものが用いられる。図13は従来の昇圧回路の第
3の例を示すものである。図13において、13は高電
圧除去回路で、NチャンネルMIS型電界効果トランジ
スタ14で構成される。符号1〜12を付した要素は図
9に示したものと同じである。
【0017】NチャンネルMIS型電界効果トランジス
タ14は、高電圧を除去するためのの素子で、第1電極
を電源1に接続し、第2電極をノードBに接続し、ゲー
トをノードBに接続している。図13の回路動作は、ノ
ードBおよびノードDの電位の上限が制限されていると
いう点を除いては、図9の回路動作と全く同じである。
ノードBの電位が電源1の電位VDDよりもNチャンネ
ルMIS型電界効果トランジスタ14のしきい値電圧V
T2以上に高くない電位 (ノードBの電位)<VDD+VT2 の時にNチャンネルMIS型電界効果トランジスタ14
は非導通状態であるが、ノードBの電位が電源1の電位
VDDよりもNチャンネルMIS型電界効果トランジス
タ14のしきい値電圧VT2以上に高くなるとNチャン
ネルMIS型電界効果トランジスタ14は導通状態とな
り、ノードBが電源1の電位VDDよりもNチャンネル
MIS型電界効果トランジスタ14のしきい値電圧VT
2分だけ高い電位、すなわち (ノードBおよびノードDの電位)=VDD+VT2 になるまで電荷を引き抜き、その後に非導通状態とな
る。ただし、ノードBおよびノードDの過渡的な電位の
上昇をも制限するためには、NチャンネルMIS型電界
効果トランジスタ14の電流能力を十分大きくとる必要
がある。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記図9
の従来例のような構成では、ノードB(図11ではノー
ドA’に対応する)の電位を初期状態において電源1の
電位までプリチャージすることができないために、昇圧
後の電位も充分に高い電位は得ることができないという
問題点を有していた。
【0019】また、図13の従来例のような構成では、
高電圧除去用のNチャンネルMIS型トランジスタ14
の電流能力を大きくとるためにノードBの寄生容量が増
加し昇圧の効率が悪くなるという問題点を有していた。
上記問題点に鑑み、この発明は初期状態に置けるノード
B(図11ではノードA’に対応する)の電位を電源電
位までプリチャージすることができる昇圧回路を提供す
ることを目的とする。
【0020】また、ノードBの寄生容量を増加させず
に、ノードBの高電圧を除去し、電圧を制御することが
できる電位制御昇圧回路を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明の昇圧回路は、電源と所定のノ
ードとの間に設けられたプリチャージ素子と、このプリ
チャージ素子を導通制御して前記所定のノードを電源電
位までプリチャージするプリチャージ制御回路と、前記
所定のノードに接続されプリチャージ後に前記所定のノ
ードの電位を電源電位以上に昇圧するポンプ回路と、前
記所定のノードの電位を出力端子に伝達する出力制御回
路とを備えている。
【0022】また、請求項2記載の発明の電位制御昇圧
回路は、電源と所定のノードとの間に設けられたプリチ
ャージ素子と、このプリチャージ素子を導通制御して前
記所定のノードをプリチャージし電位制御するプリチャ
ージ制御回路と、前記所定のノードに接続されプリチャ
ージ後に前記所定のノードの電位を電源電位以上に昇圧
するポンプ回路と、前記所定のノードの電位を出力端子
に伝達する出力制御回路とを備えている。
【0023】また、請求項3記載の発明の電位制御昇圧
回路は、電源と所定のノードとの間に設けられたプリチ
ャージ素子兼高電圧除去素子と、このプリチャージ素子
兼高電圧除去素子を導通制御して前記所定のノードをプ
リチャージするプリチャージ制御回路と、前記所定のノ
ードに接続されプリチャージ後に前記所定のノードの電
位を電源電位以上に昇圧するポンプ回路と、前記所定の
ノードの電位を出力端子に伝達する出力制御回路とを備
えている。
【0024】
【作用】請求項1記載の昇圧回路によれば、プリチャー
ジ素子をプリチャージ制御回路により導通制御すること
によって、所定のノードを電源電位までプリチャージし
た後、さらにポンプ回路で昇圧することができる。請求
項2記載の電位制御昇圧回路によれば、プリチャージ素
子をプリチャージ制御回路により導通制御することによ
って、所定のノードの昇圧後の電位を制御することがで
きる。
【0025】請求項3記載の高電圧除去素子を兼ねたプ
リチャージ素子を用いることによって、所定のノードの
昇圧後の電位を制御することができる。
【0026】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照しなが
ら説明する。 〔第1の実施例〕この発明の第1の実施例における昇圧
回路(請求項1に対応する)について、図面を参照しな
がら説明する。
【0027】図1はこの発明の第1の実施例における昇
圧回路の回路図を示すものである。図1において、符号
1と2と4〜12を付した要素は図9と同じである。1
5はPチャンネルMIS型電界効果トランジスタであ
る。16はプリチャージ制御回路で、NチャンネルMI
S型電界効果トランジスタ17とPチャンネルMIS型
電界効果トランジスタ18とから構成される。
【0028】PチャンネルMIS型電界効果トランジス
タ15はプリチャージ素子で第1電極を電源1に接続
し、第2電極をノードBに接続し、ゲートをノードEに
接続し、基板電極をノードBに接続している。Nチャン
ネルMIS型電界効果トランジスタ17は第1電極を接
地2に接続し、第2電極をノードEに接続し、ゲートを
ノードAに接続している。PチャンネルMIS型電界効
果トランジスタ18は第1電極をノードBに接続し、第
2電極をノードEに接続し、ゲートをノードAに接続
し、基板電極をノードBに接続している。Pチャンネル
MIS型電界効果トランジスタ15とPチャンネルMI
S型電界効果トランジスタ18の基板電極をノードBに
接続したのは、昇圧時におけるノードBから電源1への
電流が流れることを防止するためである。
【0029】図2は図1に示す昇圧回路の動作を示すタ
イムチャートである。図1の回路動作を図2を参照して
説明する。まず初期状態として、ノードAとノードCに
は電源1の電位VDDが与えられている。このときPチ
ャンネルMIS型電界効果トランジスタ11は非導通状
態であり、NチャンネルMIS型電界効果トランジスタ
12は導通状態であるために、ノードDの電位はNチャ
ンネルMIS型電界効果トランジスタ12を通じて接地
2の電位VSSになっている。また、NチャンネルMI
S型電界効果トランジスタ17は導通状態であり、Pチ
ャンネルMIS型電界効果トランジスタ18は非導通状
態であるために、ノードEの電位はNチャンネルMIS
型電界効果トランジスタ17を通じて接地2の電位VS
Sになっている。したがって、PチャンネルMIS型電
界効果トランジスタ15は導通状態となり、ノードBの
電位はPチャンネルMIS型電界効果トランジスタ15
を通じて電源1の電位VDDにプリチャージされる。ノ
ードAに接続された遅延回路5の入力端子は電源1の電
位VDDなので、出力端子に接地2の電位VSSを出力
する。その結果、キャパシタ6の第1電極は接地2の電
位VSSに、第2電極は電源1の電位VDDになる。
【0030】この状態でノードCの電位を電源1の電位
VDDから接地2の電位VSSに変化させる。するとP
チャンネルMIS型電界効果トランジスタ11が非導通
状態から導通状態となり、NチャンネルMIS型電界効
果トランジスタ12は導通状態から非導通状態へと変化
する。その結果、ノードDはPチャンネルMIS型電界
効果トランジスタ15とPチャンネルMIS型電界効果
トランジスタ11を通じて電源1の電位VDDになる。
【0031】つぎにノードAの電位を電源1の電位VD
Dから接地2の電位VSSに変化させる。するとNチャ
ンネルMIS型電界効果トランジスタ17が導通状態か
ら非導通状態となり、PチャンネルMIS型電界効果ト
ランジスタ18は非導通状態から導通状態へと変化す
る。このため、ノードEの電位はPチャンネルMIS型
電界効果トランジスタ18を通じてノードBの電位と同
じ電源1の電位VDDになる。したがって、Pチャンネ
ルMIS型電界効果トランジスタ15は非導通状態とな
る。遅延回路5の出力は、ノードAの変化から時間遅延
を持って、接地2の電位VSSから電源1の電位VDD
に変化する。その結果キャパシタ6を介してノードBの
電位が上昇し、さらに導通状態にあるPチャンネルMI
S型電界効果トランジスタ11を通じてノードDに上昇
した電位が伝わる。
【0032】この時の電位は、キャパシタ6の容量C6
と、PチャンネルMIS型電界効果トランジスタ11の
導通時におけるノードBの寄生容量CBとの比によって
決まり (ノードDの電位)=VDD−VSS+(C6/(C6
+CB))×VDD となる。以上のようにして電源1の電位以上の電位をノ
ードDに得ることができ、この電位は従来のものに比べ
て、しきい値電圧分高い電位である。
【0033】また、この時のノードEの電位は、導通状
態にあるPチャンネルMIS型電界効果トランジスタ1
8を通じてノードBの電位と等しくなるので、Pチャン
ネルMIS型電界効果トランジスタ15は非導通状態を
保ったままノードBから電源1への電流を遮断できる。 〔第2の実施例〕この発明の第2の実施例における昇圧
回路(請求項1に対応する)について、図面を参照しな
がら説明する。
【0034】図3はこの発明の第2の実施例における昇
圧回路の回路図を示すものである。図3において、40
はプリチャージ制御回路、41は遅延回路、42はPチ
ャンネルMIS型電界効果トランジスタ、43はNチャ
ンネルMIS型電界効果トランジスタ、44はPチャン
ネルMIS型電界効果トランジスタ(プリチャージ素
子)である。その他の部分は、図11に示した従来の昇
圧回路と同様の構成である。
【0035】遅延回路41は入力信号と同位相の信号を
遅延して伝える。PチャンネルMIS型電界効果トラン
ジスタ42は第1電極をノードA’に接続し、第2電極
をノードD’に接続し、ゲートをノードC’に接続して
いる。NチャンネルMIS型電界効果トランジスタ43
は第1電極をノードD’に接続し、第2電極を接地電位
32に接続し、ゲートをノードC’に接続している。P
チャンネルMIS型電界効果トランジスタ44は第1電
極を電源31に接続し、第2電極をノードA’に接続
し、ゲートをノードD’に接続して、ノードA’を電源
31でプリチャージする。
【0036】図4は、図3の回路動作を示すタイムチャ
ートである。以下に図3に示す実施例の回路動作を図4
を参照して説明する。まず初期状態として、入力信号I
Nには電源電位VCCが与えられている。このときPチャ
ンネルMIS型電界効果トランジスタ38は非導通状態
であり、NチャンネルMIS型電界効果トランジスタ3
9は導通状態であるために、出力信号OUTは接地電位
SSになっている。遅延回路41は入力信号INが電源
電位V CCなので、電源電位VCCをノードC’に出力す
る。PチャンネルMIS型電界効果トランジスタ42
は、ゲートに電源電位VCCであるノードC’が入力され
ているので、非導通状態となる。NチャンネルMIS型
電界効果トランジスタ43は、ゲートに電源電位VCC
あるノードC’が入力されているので導通状態となり、
ノードD’を接地電位VSSにする。PチャンネルMIS
型電界効果トランジスタ44は、ゲート接地電位VSS
あるノードD’が接続されているために導通状態とな
り、ノードA’の電位を電源電位VCCまでプリチャージ
する。インバータ回路35は、入力が電源電位VCCであ
るので、接地電位VSSを出力する。キャパシタ36はV
CCの電位差を保つ。
【0037】この状態で入力信号INを電源電位VCC
ら電源電位VSSに変化させる。まずPチャンネルMIS
型電界効果トランジスタ38が導通状態となり、ノード
A’の電位を出力信号OUTに伝える。NチャンネルM
IS型電界効果トランジスタ39は非導通状態となり、
出力信号OUTの電位を下げることができなくなってし
まう。その結果、出力信号OUTは電源電位VCCにな
る。
【0038】つぎに、遅延回路41は時間遅延を持って
入力信号INを出力するので、ノードC’は電源電位V
CCから接地電位VSSに変化する。すると、Nチャンネル
MIS型電界効果トランジスタ43は非導通状態にな
る。また、PチャンネルMIS型電界効果トランジスタ
42が導通状態になるので、ノードD’はノードA’の
電位であるVCCになる。そのために、PチャンネルMI
S型電界効果トランジスタ44が非導通状態になる。
【0039】また、入力信号INを電源電位VCCから電
源電位VSSに変化させるので、インバータ回路35の出
力は時間遅延をもって電源電位VSSから電源電位VCC
変化する。そのために、キャパシタ36の第1電極の電
位も電源電位VSSから電源電位VCCに変化し、第2電極
はVCC+VCC近くの電位まで上昇し、ノードA’の電位
と出力信号OUTの電位も同電位まで上昇する。この時
の電位はキャパシタ36の容量Cと、PチャンネルMI
S型電界効果トランジスタ39の導通時におけるノード
A’の寄生容量Cf との比によって決まる値で、VCC
(C/(C+C f ))×VCCである。またこのとき、P
チャンネルMIS型電界効果トランジスタ42が導通状
態のままであるので、ノードD’の電位も昇圧されたノ
ードA’の電位と等しくなり、PチャンネルMIS型電
界効果トランジスタ44は非導通状態を保持する。この
ようにして電源電圧以上の出力信号OUTを得ることが
できる。
【0040】以上のように、この実施例によれば、プリ
チャージ素子にPチャンネルMIS型電界効果トランジ
スタ44を用い、プリチャージ素子を制御するプリチャ
ージ制御回路40を備えたことにより、従来の昇圧回路
よりもしきい値電圧VT だけ高く出力信号を昇圧するこ
とができる。 〔第3の実施例〕この発明の第3の実施例における電位
制御昇圧回路(請求項2に対応する)について、図面を
参照しながら説明する。
【0041】図5はこの発明の第2の実施例における電
位制御昇圧回路の回路図を示すものである。図5におい
て、符号1と2と4〜12を付した要素は図9と同じで
ある。19はPチャンネルMIS型電界効果トランジス
タである。20はプリチャージ制御回路で、Nチャンネ
ルMIS型電界効果トランジスタ21とPチャンネルM
IS型電界効果トランジスタ22とから構成される。
【0042】PチャンネルMIS型電界効果トランジス
タ19はプリチャージ素子で第1電極を電源1に接続
し、第2電極をノードBに接続し、ゲートをノードFに
接続し、基板電極をノードBに接続している。Nチャン
ネルMIS型電界効果トランジスタ21は第1電極を接
地2に接続し、第2電極をノードFに接続し、ゲートを
ノードAに接続している。PチャンネルMIS型電界効
果トランジスタ22は第1電極を電源1に接続し、第2
電極をノードFに接続し、ゲートをノードAに接続し、
基板電極を電源1に接続している。PチャンネルMIS
型電界効果トランジスタ19の基板電極をノードBに接
続したのは、昇圧時におけるノードBから電源1への電
流を防止するためである。
【0043】図6は図5に示す電位制御昇圧回路の動作
を示すタイムチャートである。図5の回路動作を図6を
参照して説明する。まず初期状態として、ノードAとノ
ードCには電源1の電位VDDが与えられている。この
ときPチャンネルMIS型電界効果トランジスタ11は
非導通状態であり、NチャンネルMIS型電界効果トラ
ンジスタ12は導通状態である。このため、ノードDの
電位はNチャンネルMIS型電界効果トランジスタ12
を通じて接地2の電位VSSになっている。またNチャ
ンネルMIS型電界効果トランジスタ21は導通状態で
あり、PチャンネルMIS型電界効果トランジスタ22
は非導通状態であるために、ノードFの電位はNチャン
ネルMIS型電界効果トランジスタ21を通じて接地2
の電位VSSになっている。したがって、Pチャンネル
MIS型電界効果トランジスタ19は導通状態となり、
ノードBの電位はPチャンネルMIS型電界効果トラン
ジスタ19を通じて電源1の電位VDDにプリチャージ
される。ノードAに接続された遅延回路5の入力端子は
電源1の電位VDDなので、出力端子に接地2の電位V
SSを出力する。その結果、キャパシタ6の第1電極は
接地2の電位VSSに、第2電極は電源1の電位VDD
になる。
【0044】この状態でノードCの電位を電源1の電位
VDDから接地2の電位VSSに変化させる。するとP
チャンネルMIS型電界効果トランジスタ11が非導通
状態から導通状態となり、NチャンネルMIS型電界効
果トランジスタ12は導通状態から非導通状態へと変化
する。その結果、ノードDはPチャンネルMIS型電界
効果トランジスタ19とPチャンネルMIS型電界効果
トランジスタ11を通じて電源1の電位VDDになる。
【0045】つぎにノードAの電位を電源1の電位VD
Dから接地2の電位VSSに変化させる。するとNチャ
ンネルMIS型電界効果トランジスタ21が導通状態か
ら非導通状態となり、PチャンネルMIS型電界効果ト
ランジスタ22は非導通状態から導通状態へと変化す
る。このため、ノードFの電位はPチャンネルMIS型
電界効果トランジスタ22を通じて電源1の電位VDD
になる。したがって、PチャンネルMIS型電界効果ト
ランジスタ19は非導通状態となる。遅延回路5の出力
は、ノードAの変化から時間遅延を持って、接地2の電
位VSSから電源1の電位VDDに変化する。その結果
キャパシタ6を介してノードBの電位が上昇し、さらに
導通状態にあるPチャンネルMIS型電界効果トランジ
スタ11を通じてノードDに上昇した電位が伝わる。し
かし、この時ノードBの電位が電源1の電位VDDより
も、PチャンネルMIS型電界効果トランジスタ19の
しきい値電圧VT3以上に高い電位 (ノードBの電位)>VDD+VT3 となると、PチャンネルMIS型電界効果トランジスタ
19は導通状態となる。ノードBの電位は、Pチャンネ
ルMIS型電界効果トランジスタ19を通じて、電源1
よりもPチャンネルMIS型電界効果トランジスタ19
のしきい値電圧VT3分だけ高い電位 (ノードBの電位)=VDD+VT3 まで電荷を引き抜かれる。その後PチャンネルMIS型
電界効果トランジスタ19は非導通状態になる。その結
果ノードDの電位は制限され、寄生容量によらない電位 (ノードDの電位)=VDD+VT3 になる。
【0046】このようにプリチャージ制御回路の構成を
工夫することにより、プリチャージ素子を高電圧除去回
路として用いることができる。また、この時Pチャンネ
ルMIS型電界効果トランジスタ19のしきい値電圧V
T3を変えることにより、ノードDの電位を設定するこ
とができる。 〔第4の実施例〕この発明の第4の実施例における電位
制御昇圧回路(請求項3に対応する)について、図面を
参照しながら説明する。
【0047】図7はこの発明の第3の実施例における電
位制御昇圧回路の回路図を示すものである。図7におい
て、符号1と2と4〜9を付した要素は図9と同じであ
る。23はPチャンネルMIS型電界効果トランジスタ
である。24はプリチャージ制御回路で、Nチャンネル
MIS型電界効果トランジスタ25とPチャンネルMI
S型電界効果トランジスタ26とから構成される。27
は出力制御回路で、PチャンネルMIS型電界効果トラ
ンジスタ28とNチャンネルMIS型電界効果トランジ
スタ29とから構成される。
【0048】PチャンネルMIS型電界効果トランジス
タ23はプリチャージ素子で第1電極を電源1に接続
し、第2電極をノードBに接続し、ゲートをノードGに
接続し、基板電極を電源1に接続している。Nチャンネ
ルMIS型電界効果トランジスタ25は第1電極を接地
2に接続し、第2電極をノードGに接続し、ゲートをノ
ードAに接続している。PチャンネルMIS型電界効果
トランジスタ26は第1電極を電源1に接続し、第2電
極をノードGに接続し、ゲートをノードAに接続し、基
板電極を電源1に接続している。PチャンネルMIS型
電界効果トランジスタ28は第1電極をノードBに接続
し、第2電極をノードDに接続し、ゲートをノードCに
接続し、基板電極を電源1に接続している。Nチャンネ
ルMIS型電界効果トランジスタ29は第1電極を接地
2に接続し、第2電極をノードDに接続し、ゲートをノ
ードCに接続している。
【0049】図8は図7に示す電位制御昇圧回路の動作
を示すタイムチャートである。図7の回路動作を図8を
参照して説明する。まず初期状態として、ノードAとノ
ードCには電源1の電位VDDが与えられている。この
ときPチャンネルMIS型電界効果トランジスタ28は
非導通状態であり、NチャンネルMIS型電界効果トラ
ンジスタ29は導通状態であるために、ノードDの電位
はNチャンネルMIS型電界効果トランジスタ29を通
じて接地2の電位VSSになっている。またNチャンネ
ルMIS型電界効果トランジスタ25は導通状態であ
り、PチャンネルMIS型電界効果トランジスタ26は
非導通状態であるために、ノードGの電位はNチャンネ
ルMIS型電界効果トランジスタ25を通じて接地2の
電位VSSになっている。したがって、PチャンネルM
IS型電界効果トランジスタ23は導通状態となり、ノ
ードBの電位はPチャンネルMIS型電界効果トランジ
スタ23を通じて電源1の電位VDDにプリチャージさ
れる。ノードAに接続された遅延回路5の入力端子は電
源1の電位VDDなので、出力端子に接地2の電位VS
Sを出力する。その結果、キャパシタ6の第1電極は接
地2の電位VSSに、第2電極は電源1の電位VDDに
なる。
【0050】この状態でノードCの電位を電源1の電位
VDDから接地2の電位VSSに変化させる。するとP
チャンネルMIS型電界効果トランジスタ28が非導通
状態から導通状態となり、NチャンネルMIS型電界効
果トランジスタ29は導通状態から非導通状態へと変化
する。その結果、ノードDはPチャンネルMIS型電界
効果トランジスタ23とPチャンネルMIS型電界効果
トランジスタ28を通じて電源1の電位VDDになる。
【0051】つぎにノードAの電位を電源1の電位VD
Dから接地2の電位VSSに変化させる。するとNチャ
ンネルMIS型電界効果トランジスタ25が導通状態か
ら非導通状態となり、PチャンネルMIS型電界効果ト
ランジスタ26は非導通状態から導通状態へと変化する
ために、ノードGの電位はPチャンネルMIS型電界効
果トランジスタ26を通じて電源1の電位VDDにな
る。したがって、PチャンネルMIS型電界効果トラン
ジスタ23は非導通状態となる。遅延回路5の出力は、
ノードAの変化から時間遅延を持って、接地2の電位V
SSから電源1の電位VDDに変化する。その結果キャ
パシタ6を介してノードBの電位が上昇し、さらに導通
状態にあるPチャンネルMIS型電界効果トランジスタ
28を通じてノードDに上昇した電位が伝わる。しか
し、この時ノードBの電位は電源1の電位VDDより
も、PチャンネルMIS型電界効果トランジスタ23の
第2電極と基板間のビルトインポテンシャルVB以上に
高い電位 (ノードBの電位)>VDD+VB になると、PチャンネルMIS型電界効果トランジスタ
23の第2電極と基板間を通じてノードBから電源1へ
電流が流れて、ノードBの電位は電源1よりもPチャン
ネルMIS型電界効果トランジスタ23の第2電極と基
板間のビルトインポテンシャルVB分だけ高い電位 (ノードBの電位)=VDD+VB まで電荷を引き抜かれる。その結果ノードDの電位は制
限され、寄生容量によらない電位 (ノードDの電位)=VDD+VB になる。この時PチャンネルMIS型電界効果トランジ
スタ23の第2電極と基板電極間に流れる電流はpn接
合の順方向電流なので、PチャンネルMIS型電界効果
トランジスタ23のサイズに関わらず電流能力は十分に
大きい。また回路中のPチャンネルMIS型電界効果ト
ランジスタの基板電極はすべて共通の電源1に接続され
ているので、個別に基板電極を接続する必要がないの
で、半導体集積回路内において省面積を実現できる。
【0052】
【発明の効果】請求項1記載の昇圧回路によれば、電源
と所定のノードとの間にプリチャージ素子を設けるとと
もに、プリチャージ制御回路によりプリチャージ素子を
制御するようにしたので、所定のノードのプリチャージ
を電源電位まで高めることができ、昇圧後の電位を十分
に高くすることができる。
【0053】請求項2記載の電位制御昇圧回路によれ
ば、所定のノードの寄生容量を増やすことなく、所定の
ノードの昇圧後の電位を自由に設定できる。請求項3記
載の電位制御昇圧回路によれば、所定のノードの寄生容
量を増やすことなく、所定のノードの昇圧後の電位を制
御できる。また、回路中のPチャンネルMIS型電界効
果トランジスタの基板電極が同じ電位なので、省面積化
が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例における昇圧回路の構
成を示す回路図である。
【図2】同第1の実施例における動作説明のためのタイ
ムチャートである。
【図3】この発明の第2の実施例における昇圧回路の構
成を示す回路図である。
【図4】同第2の実施例における動作説明のためのタイ
ムチャートである。
【図5】この発明の第3の実施例における電位制御昇圧
回路の構成を示す回路図である。
【図6】同第3の実施例における動作説明のためのタイ
ムチャートである。
【図7】この発明の第4の実施例における電位制御昇圧
回路の構成を示す回路図である。
【図8】同第4の実施例における動作説明のためのタイ
ムチャートである。
【図9】従来の昇圧回路の一例の構成を示す回路図であ
る。
【図10】従来の昇圧回路の一例の動作説明のためのタ
イムチャートである。
【図11】従来の昇圧回路の他の例を示す回路図であ
る。
【図12】従来の昇圧回路の他の例の動作説明のための
タイムチャートである。
【図13】従来の昇圧回路と高電圧除去回路の構成を示
す回路図である。
【符号の説明】
1 電源 2 接地 3 NチャンネルMIS型電界効果トランジスタ(プ
リチャージ素子) 4 ポンプ回路 5 遅延回路 6 キャパシタ 7 インバータ 8 インバータ 9 インバータ 10 出力制御回路 11 PチャンネルMIS型電界効果トランジスタ 12 NチャンネルMIS型電界効果トランジスタ 13 高電圧除去回路 14 NチャンネルMIS型電界効果トランジスタ 15 PチャンネルMIS型電界効果トランジスタ
(プリチャージ素子) 16 プリチャージ制御回路 17 NチャンネルMIS型電界効果トランジスタ 18 PチャンネルMIS型電界効果トランジスタ 19 PチャンネルMIS型電界効果トランジスタ
(プリチャージ素子) 20 プリチャージ制御回路 21 NチャンネルMIS型電界効果トランジスタ 22 PチャンネルMIS型電界効果トランジスタ 23 PチャンネルMIS型電界効果トランジスタ
(プリチャージ素子兼高電圧除去素子) 24 プリチャージ制御回路 25 NチャンネルMIS型電界効果トランジスタ 26 PチャンネルMIS型電界効果トランジスタ 27 出力制御回路 28 PチャンネルMIS型電界効果トランジスタ 29 NチャンネルMIS型電界効果トランジスタ 31 電源 32 接地 33 NチャンネルMIS型電界効果トランジスタ 34 ポンプ回路 35 インバータ 36 キャパシタ 37 出力制御回路 38 PチャンネルMIS型電界効果トランジスタ 39 NチャンネルMIS型電界効果トランジスタ 40 プリチャージ制御回路 41 遅延回路 42 PチャンネルMIS型電界効果トランジスタ 43 NチャンネルMIS型電界効果トランジスタ 44 PチャンネルMIS型電界効果トランジスタ
(プリチャージ素子)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源と所定のノードとの間に設けられた
    プリチャージ素子と、このプリチャージ素子を導通制御
    して前記所定のノードを電源電位までプリチャージする
    プリチャージ制御回路と、前記所定のノードに接続され
    プリチャージ後に前記所定のノードの電位を電源電位以
    上に昇圧するポンプ回路と、前記所定のノードの電位を
    出力端子に伝達する出力制御回路とを備えた昇圧回路。
  2. 【請求項2】 電源と所定のノードとの間に設けられた
    プリチャージ素子と、このプリチャージ素子を導通制御
    して前記所定のノードをプリチャージし電位制御するプ
    リチャージ制御回路と、前記所定のノードに接続されプ
    リチャージ後に前記所定のノードの電位を電源電位以上
    に昇圧するポンプ回路と、前記所定のノードの電位を出
    力端子に伝達する出力制御回路とを備えた電位制御昇圧
    回路。
  3. 【請求項3】 電源と所定のノードとの間に設けられた
    プリチャージ素子兼高電圧除去素子と、このプリチャー
    ジ素子兼高電圧除去素子を導通制御して前記所定のノー
    ドをプリチャージするプリチャージ制御回路と、前記所
    定のノードに接続されプリチャージ後に前記所定のノー
    ドの電位を電源電位以上に昇圧するポンプ回路と、前記
    所定のノードの電位を出力端子に伝達する出力制御回路
    とを備えた電位制御昇圧回路。
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