JPH08181918A - Booster circuit and solid-state image pickup device using same - Google Patents

Booster circuit and solid-state image pickup device using same

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JPH08181918A
JPH08181918A JP6319833A JP31983394A JPH08181918A JP H08181918 A JPH08181918 A JP H08181918A JP 6319833 A JP6319833 A JP 6319833A JP 31983394 A JP31983394 A JP 31983394A JP H08181918 A JPH08181918 A JP H08181918A
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Abstract

PURPOSE: To obtain a stable booster circuit immune to fluctuation in a power supply voltage and a clock frequency by reducing a fluctuation component ΔVout in a booster output voltage Vout attended with the fluctuation in a power supply voltage Vdd and a clock frequency. CONSTITUTION: This booster circuit is a clock drive type booster circuit with the configuration such that, for example, three NMOS transistors(TRs) M1-M3 whose gates and drains are connected in common respectively are connected in series between a positive side of a power supply 1 and a circuit output terminal 2 in a positive polarity from the power supply 1 toward the circuit output terminal 2 and clock pulses ϕ1, ϕ2 inverse to each other are applied to output terminals N1, N2 of a 1st and 2nd stage NMOS TRs M1, M2 via capacitors C1, C2 respectively. Then a load circuit 8 comprising a MOS TR M4 whose drain is connected to the circuit output terminal 2 and whose source is connected to the ground is provided and the power supply voltage Vdd is applied to the gate of the MOS TR M4.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、昇圧回路及びこれを用
いた固体撮像装置に関し、特にクロック駆動型の昇圧回
路及びこれを用いた固体撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a booster circuit and a solid-state image pickup device using the booster circuit, and more particularly to a clock-driven booster circuit and a solid-state image pickup device using the booster circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】クロック駆動型の昇圧回路の従来例を図
6に示す。同図において、電源101の正極側と回路出
力端子102との間には、ゲート及びドレインが共通接
続されたいわゆるダイオード接続のNチャネル形MOS
FET(以下、単にNMOSトランジスタと称する)M
1nが、電源101側から回路出力端子102側に向け
て順方向に例えば3段直列に接続されている。
2. Description of the Related Art A conventional example of a clock drive type booster circuit is shown in FIG. In the figure, between the positive side of the power supply 101 and the circuit output terminal 102, a so-called diode-connected N-channel type MOS whose gate and drain are commonly connected is provided.
FET (hereinafter simply referred to as NMOS transistor) M
1 n are connected in series in the forward direction from the power supply 101 side toward the circuit output terminal 102 side, for example, in three stages.

【0003】1段目のNMOSトランジスタM11の出
力端N11には、3段のインバータ103,104,1
05で順に反転されて供給されるクロックパルスφ1が
コンデンサC1を介して印加される。一方、2段目のN
MOSトランジスタM12の出力端N12には、4段の
インバータ103,104,106,107で順に反転
されて供給されるクロックパルスφ1と逆相のクロック
パルスφ2がコンデンサC2を介して印加される。3段
目のNMOSトランジスタM13の出力端N13(回路
出力端子102)とグランド間には、負荷コンデンサC
Lが接続されている。
The output terminal N11 of the first-stage NMOS transistor M11 has three stages of inverters 103, 104, 1
The clock pulse φ1 which is sequentially inverted and supplied at 05 is applied via the capacitor C1. On the other hand, the second N
A clock pulse φ1 having a phase opposite to that of the clock pulse φ1 which is sequentially inverted and supplied by the four-stage inverters 103, 104, 106 and 107 is applied to the output terminal N12 of the MOS transistor M12 via the capacitor C2. A load capacitor C is provided between the output terminal N13 (circuit output terminal 102) of the third-stage NMOS transistor M13 and the ground.
L is connected.

【0004】次に、上記構成の従来の昇圧回路の定常状
態での昇圧動作について、図7のタイミング波形図を参
照しつつ説明する。先ず、クロックパルスφ1が“L”
レベルのときは、NMOSトランジスタM11のゲート
及びドレインが電源101の正極側に接続されているこ
とから、その出力端N11の電圧V11は電源電圧Vd
dよりもVx11だけ低くなっている。ここで、Vx11は
NMOSトランジスタM11の閾値電圧Vthによる電
圧降下分である。この状態において、コンデンサC1を
介してクロックパルスφ1が入力されると、そのクロッ
クパルスφ1の波高値分だけNMOSトランジスタM1
1の出力端N11の電圧V11が昇圧される。
Next, the boosting operation in the steady state of the conventional booster circuit having the above-mentioned structure will be described with reference to the timing waveform chart of FIG. First, the clock pulse φ1 is “L”
At the time of the level, since the gate and drain of the NMOS transistor M11 are connected to the positive side of the power supply 101, the voltage V11 at the output terminal N11 thereof is the power supply voltage Vd.
It is Vx11 lower than d. Here, Vx11 is a voltage drop amount due to the threshold voltage Vth of the NMOS transistor M11. In this state, when the clock pulse φ1 is input via the capacitor C1, the peak value of the clock pulse φ1 is applied to the NMOS transistor M1.
The voltage V11 at the output terminal N11 of No. 1 is boosted.

【0005】一方、クロックパルスφ2はクロックパル
スφ1と逆相であることから、クロックパルスφ2が
“L”レベルのときには、NMOSトランジスタM12
の出力端N12の電圧V12は、出力端N11の電圧V
11よりもVx12だけ低くなっている。ここで、Vx12
はNMOSトランジスタM12の閾値電圧Vthによる
電圧降下分である。この状態において、コンデンサC2
を介してクロックパルスφ2が入力されると、そのクロ
ックパルスφ2の波高値分だけNMOSトランジスタM
12の出力端N12の電圧V12が昇圧される。
On the other hand, since the clock pulse φ2 has a phase opposite to that of the clock pulse φ1, when the clock pulse φ2 is at the "L" level, the NMOS transistor M12.
Of the output terminal N12 is equal to the voltage V12 of the output terminal N11.
It is Vx12 lower than 11. Where Vx12
Is a voltage drop due to the threshold voltage Vth of the NMOS transistor M12. In this state, the capacitor C2
When the clock pulse φ2 is input via the clock pulse φ2, the NMOS transistor M
The voltage V12 at the 12 output terminals N12 is boosted.

【0006】この出力端N12の電圧V12は、NMO
SトランジスタM13及び負荷コンデンサCLによって
平滑化され、回路出力端子102から昇圧出力電圧Vo
utとして導出される。なお、この昇圧出力電圧Vou
tは、出力端N12の電圧V12よりもVx13だけ低く
なっている。ここで、Vx13はNMOSトランジスタM
13の閾値電圧Vthによる電圧降下分である。上述し
たことから明らかなように、クロック駆動型の昇圧回路
においては、クロックパルスφ1,φ2の波高値をVw
とすると、電源電圧Vddに対して各段毎に(Vw−V
x1n)分ずつ順に昇圧されることにより、昇圧出力電圧
Voutが得られることになる。
The voltage V12 at the output terminal N12 is NMO.
Smoothed by the S-transistor M13 and the load capacitor CL, the boosted output voltage Vo is output from the circuit output terminal 102.
It is derived as ut. The boosted output voltage Vou
t is lower than the voltage V12 of the output terminal N12 by Vx13. Here, Vx13 is an NMOS transistor M
This is the voltage drop due to the threshold voltage Vth of 13. As is apparent from the above description, in the clock drive type booster circuit, the peak value of the clock pulses φ1 and φ2 is Vw.
Then, with respect to the power supply voltage Vdd, (Vw-V
The boosted output voltage Vout is obtained by sequentially boosting by x1n).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の従来の昇圧回路では、電源電圧Vddが変化したと
き、それに応じてクロックパルスφ1,φ2の振幅も変
化することになるため、昇圧出力電圧Voutの変動が
大きいという問題点があった。すなわち、図6に示した
3倍昇圧の昇圧回路の場合には、図9に示すように、電
源電圧VddがΔVddだけ高くなると、クロックパル
スφ1,φ2の各振幅もほぼΔVddだけ大きくなるた
め、昇圧出力電圧Voutの変動分ΔVoutは、約3
×ΔVddとなる。このように、電源電圧Vddの変動
に伴ってその変動分ΔVddのほぼ昇圧倍数倍だけ昇圧
出力電圧Voutが大きく変動すると、この昇圧回路の
昇圧出力電圧Voutにて動作しているデバイスや回路
の特性に悪影響が発生することになる。
However, in the conventional booster circuit having the above configuration, when the power supply voltage Vdd changes, the amplitudes of the clock pulses φ1 and φ2 also change accordingly, so that the boosted output voltage Vout is changed. There was a problem that there was a large fluctuation. That is, in the case of the triple boosting circuit shown in FIG. 6, when the power supply voltage Vdd increases by ΔVdd, the amplitudes of the clock pulses φ1 and φ2 also increase by approximately ΔVdd, as shown in FIG. The variation ΔVout of the boosted output voltage Vout is about 3
× ΔVdd. As described above, when the boosted output voltage Vout largely fluctuates by a fluctuation multiple ΔVdd corresponding to the fluctuation of the power supply voltage Vdd, the characteristics of the device or circuit operating at the boosted output voltage Vout of the booster circuit. Will be adversely affected.

【0008】さらにもう1つの問題点として、昇圧出力
電圧Voutがクロック周波数依存性を持つ点が挙げら
れる。すなわち、図8に示すように、クロック周波数が
高くなると、昇圧出力電圧Voutは大きくなる(=負
荷電流が小さい場合の正規の昇圧値に近づく)。図10
に、クロック周波数変化時のタイミング波形を示す。こ
の周波数依存は、昇圧回路の電流容量に対して負荷側で
の消費電流が大きい場合、あるいは同等の場合に起こ
る。この電流容量は、クロック周波数を高くしたり、M
OSトランジスタのチャネル幅を大きくする(相互コン
ダクタンスgm を上げる)ことにより、大きくすること
ができる。したがって、負荷側での消費電流に対し十分
余裕を持った昇圧回路の構成にすれば、クロック周波数
依存は起こらない。
Still another problem is that the boosted output voltage Vout has a clock frequency dependency. That is, as shown in FIG. 8, when the clock frequency increases, the boosted output voltage Vout increases (= closes to the regular boosted value when the load current is small). Figure 10
Shows the timing waveform when the clock frequency changes. This frequency dependence occurs when the current consumption on the load side is larger than or equal to the current capacity of the booster circuit. This current capacity increases the clock frequency and M
It can be increased by increasing the channel width of the OS transistor (increasing the mutual conductance g m ). Therefore, if the booster circuit is configured to have a sufficient margin for the current consumption on the load side, the clock frequency dependency does not occur.

【0009】しかしながら、そうするためには、この昇
圧回路を構成しているMOSトランジスタやコンデンサ
等の各回路素子を大きくする必要があるため、この昇圧
回路を例えばCCDリニアセンサの基板電圧Vsubを
発生するVsub発生昇圧回路として用いる場合を例に
とると、CCDリニアセンサのセンサ列や電荷転送レジ
スタ等と同一の基板(チップ)上に作製(オンチップ)
することが困難な場合も出てくる。
However, in order to do so, it is necessary to increase the size of each circuit element such as the MOS transistor and the capacitor that constitute the booster circuit. Therefore, the booster circuit generates the substrate voltage Vsub of the CCD linear sensor, for example. For example, when used as a Vsub generating booster circuit, it is manufactured (on-chip) on the same substrate (chip) as the sensor array of the CCD linear sensor, the charge transfer register, and the like.
Sometimes it is difficult to do.

【0010】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、電源電圧Vddやク
ロック周波数の変動に伴う昇圧出力電圧Voutの変動
分ΔVoutを少なくし、電源電圧やクロック周波数の
変動に強い安定した昇圧回路及びこれを用いた固体撮像
装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to reduce the fluctuation amount ΔVout of the boosted output voltage Vout due to the fluctuations of the power supply voltage Vdd and the clock frequency to reduce the power supply voltage and An object of the present invention is to provide a stable booster circuit that is resistant to fluctuations in the clock frequency and a solid-state imaging device using the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の昇圧回路
は、電源と回路出力端子との間に、一方向性素子が電源
側から回路出力端子側に向けて順方向に複数段直列に接
続され、かつ各段間にクロックパルスがコンデンサを介
して印加される昇圧回路であって、回路出力端子にソー
ス又はドレインが接続された少なくとも1つのMOSト
ランジスタからなり、かつこのMOSトランジスタのゲ
ートに電源電圧が印加された負荷回路を備えた構成とな
っている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a step-up circuit in which a unidirectional element is serially connected in a plurality of stages in a forward direction from a power source side to a circuit output terminal side between a power source and a circuit output terminal. A booster circuit connected to each stage through which a clock pulse is applied via a capacitor, which is composed of at least one MOS transistor whose source or drain is connected to a circuit output terminal, and which has a gate connected to this MOS transistor. It has a configuration including a load circuit to which a power supply voltage is applied.

【0012】請求項2記載の昇圧回路は、電源と回路出
力端子との間に、一方向性素子が電源側から回路出力端
子側に向けて順方向に複数段直列に接続され、かつ各段
間にクロックパルスがコンデンサを介して印加される昇
圧回路であって、回路出力端子と基準電位点との間に直
列に接続された少なくとも2つのMOSトランジスタか
らなり、かつこの2つのMOSトランジスタの少なくと
も一方のゲートに上記クロックパルスと同一周波数のク
ロックパルスが印加された負荷回路を備えた構成となっ
ている。
According to another aspect of the booster circuit of the present invention, between the power source and the circuit output terminal, unidirectional elements are connected in series in a plurality of stages in the forward direction from the power source side toward the circuit output terminal side, and each stage is connected in series. A booster circuit to which a clock pulse is applied via a capacitor, which is composed of at least two MOS transistors connected in series between a circuit output terminal and a reference potential point, and at least one of these two MOS transistors. A load circuit is provided in which a clock pulse having the same frequency as the clock pulse is applied to one gate.

【0013】[0013]

【作用】請求項1記載の昇圧回路において、電源が立ち
上がると、複数段の一方向性素子が順バイアス状態とな
るため、導通状態となる。そして、各一方向性素子によ
り、互いに逆相のクロックパルスに同期して昇圧動作が
行われる。この状態において、電源電圧が変動すると、
負荷回路のMOSトランジスタのゲート電圧も変動する
ため、その電圧変動分に応じて当該MOSトランジスタ
に流れる電流が変化する。したがって、結果的に、電源
電圧の変動に対する昇圧出力電圧の変動が抑えられる。
In the booster circuit according to the first aspect, when the power source is turned on, the unidirectional elements in a plurality of stages are in a forward bias state, and are therefore in a conducting state. Then, the boosting operation is performed by each unidirectional element in synchronization with clock pulses having opposite phases. In this state, if the power supply voltage changes,
Since the gate voltage of the MOS transistor of the load circuit also changes, the current flowing through the MOS transistor changes according to the voltage change. Therefore, as a result, the fluctuation of the boosted output voltage with respect to the fluctuation of the power supply voltage is suppressed.

【0014】請求項2記載の昇圧回路において、電源が
立ち上がると、複数段の一方向性素子が順バイアス状態
となるため、導通状態となる。そして、各一方向性素子
により、互いに逆相のクロックパルスに同期して昇圧動
作が行われる。この状態において、クロックパルスの周
波数が変動すると、負荷回路の少なくとも一方のMOS
トランジスタのゲート電圧の周波数も変動するため、そ
の周波数変動分に応じて当該負荷回路に流れる電流が変
化する。したがって、結果的に、クロックパルスの周波
数変動に対する昇圧出力電圧の変動が抑えられる。さら
に、電源電圧が変動した場合にも、負荷回路に流れる電
流が変化するため、電源電圧の変動に対する昇圧出力電
圧の変動も抑えられる。
In the booster circuit according to the second aspect of the present invention, when the power source is turned on, the unidirectional elements in a plurality of stages are in a forward bias state, and are therefore in a conducting state. Then, the boosting operation is performed by each unidirectional element in synchronization with clock pulses having opposite phases. In this state, if the frequency of the clock pulse fluctuates, at least one MOS of the load circuit
Since the frequency of the gate voltage of the transistor also changes, the current flowing through the load circuit changes according to the frequency change. Therefore, as a result, the fluctuation of the boosted output voltage with respect to the frequency fluctuation of the clock pulse is suppressed. Further, even when the power supply voltage changes, the current flowing through the load circuit changes, so that the change in the boosted output voltage with respect to the change in the power supply voltage can be suppressed.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は、本発明の第1実施例を示す回路図
である。図1において、電源1の正極側と回路出力端子
2との間には、ゲート及びドレインが共通接続されたN
MOSトランジスタMnが一方向性素子として、電源1
側から回路出力端子2側に向けて順方向に例えば3段直
列に接続されている。すなわち、1段目のNMOSトラ
ンジスタM1のゲート及びドレインが電源1の正極側に
配線され、2段目のNMOSトランジスタM2のゲート
及びドレインが1段目のNMOSトランジスタM1のソ
ースに配線され、3段目のNMOSトランジスタM3の
ゲート及びドレインが2段目のNMOSトランジスタM
2のソースに配線され、3段目のNMOSトランジスタ
M3のソースが回路出力端子2に配線されている。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a gate and a drain are commonly connected between the positive side of the power supply 1 and the circuit output terminal 2.
The MOS transistor Mn serves as a unidirectional element, and the power source 1
From the side toward the circuit output terminal 2 side, for example, three stages are connected in series in the forward direction. That is, the gate and drain of the first-stage NMOS transistor M1 are wired to the positive side of the power supply 1, the gate and drain of the second-stage NMOS transistor M2 are wired to the source of the first-stage NMOS transistor M1, and the third-stage The gate and drain of the second NMOS transistor M3 are the second-stage NMOS transistor M
The source of the third stage NMOS transistor M3 is wired to the circuit output terminal 2.

【0016】そして、1段目のNMOSトランジスタM
1の出力端(ソース)N1には、インバータ3,4,5
で順に反転されて供給されるクロックパルスφ1がコン
デンサC1を介して印加される。一方、2段目のNMO
SトランジスタM2の出力端(ソース)N2には、イン
バータ3,4,6,7で順に反転されて供給されるクロ
ックパルスφ1と逆相のクロックパルスφ2がコンデン
サC2を介して印加される。回路出力端子2に配線され
た3段目のNMOSトランジスタM3の出力端(ソー
ス)N3とグランド間には、負荷コンデンサCL及び負
荷回路8がそれぞれ接続されている。
The first-stage NMOS transistor M
Inverters 3, 4, 5 are connected to the output terminal (source) N1 of
The clock pulse φ1 which is sequentially inverted and supplied at is applied via the capacitor C1. On the other hand, the second NMO
To the output terminal (source) N2 of the S-transistor M2, a clock pulse φ2 having a phase opposite to that of the clock pulse φ1 which is sequentially inverted and supplied by the inverters 3, 4, 6 and 7 is applied via the capacitor C2. A load capacitor CL and a load circuit 8 are connected between the output terminal (source) N3 of the third-stage NMOS transistor M3 wired to the circuit output terminal 2 and the ground.

【0017】負荷回路8は、例えば、ドレインが回路出
力端子2(NMOSトランジスタM3の出力端N3)に
接続されかつソースが接地され、ゲートに電源電圧Vd
dが印加されたNMOSトランジスタM4によって構成
されている。この負荷回路8において、NMOSトラン
ジスタM4に流れる電流は、それ以外に流れる負荷電流
総計よりも大きくなるように設定される。具体的には、
NMOSトランジスタM4に流れる電流を、その他の負
荷電流総計に対して1桁大きく設定するのが好ましい。
さらに、本昇圧回路の出力電流容量に対してNMOSト
ランジスタM4に流れる電流を同等〜1/10程度に設
定する。
In the load circuit 8, for example, the drain is connected to the circuit output terminal 2 (the output terminal N3 of the NMOS transistor M3), the source is grounded, and the gate is the power supply voltage Vd.
It is constituted by an NMOS transistor M4 to which d is applied. In the load circuit 8, the current flowing through the NMOS transistor M4 is set to be larger than the total load current flowing through the rest. In particular,
It is preferable to set the current flowing through the NMOS transistor M4 to be one digit larger than the total load current.
Further, the current flowing through the NMOS transistor M4 is set to be equal to about 1/10 with respect to the output current capacity of the booster circuit.

【0018】次に、上記構成の第1実施例に係る昇圧回
路における昇圧動作について、図2のタイミング波形図
を参照しつつ説明する。先ず、電源1が立ち上がると、
NMOSトランジスタM1〜M3が順バイアス状態とな
るため、導通(オン)状態となる。この状態において、
クロックパルスφ1が“L”レベルのときは、NMOS
トランジスタM1のゲート及びドレインが電源1の正極
側に接続されていることから、その出力端N1の電圧V
1は電源電圧VddよりもVx1 だけ低くなっている。
ここで、Vx1 はNMOSトランジスタM1の閾値電圧
Vthによる電圧降下分である。
Next, the boosting operation in the boosting circuit according to the first embodiment having the above configuration will be described with reference to the timing waveform chart of FIG. First, when the power supply 1 starts up,
Since the NMOS transistors M1 to M3 are in a forward bias state, they are in a conductive (on) state. In this state,
When clock pulse φ1 is at "L" level, NMOS
Since the gate and drain of the transistor M1 are connected to the positive electrode side of the power supply 1, the voltage V
1 is Vx1 lower than the power supply voltage Vdd.
Here, Vx1 is a voltage drop amount due to the threshold voltage Vth of the NMOS transistor M1.

【0019】この状態において、コンデンサC1を介し
てクロックパルスφ1が入力されると、そのクロックパ
ルスφ1の波高値分だけNMOSトランジスタM1の出
力端N1の電圧V1が昇圧される。一方、クロックパル
スφ2はクロックパルスφ1と逆相であることから、ク
ロックパルスφ2が“L”レベルのときには、NMOS
トランジスタM2の出力端N2の電圧V2は、出力端N
1の電圧V1よりもVx2 だけ低くなっている。ここ
で、Vx2 はNMOSトランジスタM2の閾値電圧Vt
hによる電圧降下分である。
In this state, when the clock pulse φ1 is input via the capacitor C1, the voltage V1 at the output terminal N1 of the NMOS transistor M1 is boosted by the peak value of the clock pulse φ1. On the other hand, since the clock pulse φ2 has an opposite phase to the clock pulse φ1, when the clock pulse φ2 is at the “L” level, the NMOS
The voltage V2 at the output terminal N2 of the transistor M2 is
It is lower than the voltage V1 of 1 by Vx2. Here, Vx2 is the threshold voltage Vt of the NMOS transistor M2.
This is the voltage drop due to h.

【0020】この状態において、コンデンサC2を介し
てクロックパルスφ2が入力されると、そのクロックパ
ルスφ2の波高値分だけNMOSトランジスタM2の出
力端N2の電圧V2が昇圧される。この出力端N2の電
圧V2は、NMOSトランジスタM3及び負荷コンデン
サCLによって平滑化され、回路出力端子2から昇圧出
力電圧Voutとして導出される。なお、この昇圧出力
電圧Voutは、出力端N2の電圧V2よりもVx3 だ
け低くなっている。ここで、Vx3 はNMOSトランジ
スタM3の閾値電圧Vthによる電圧降下分である。
In this state, when the clock pulse φ2 is input via the capacitor C2, the voltage V2 at the output terminal N2 of the NMOS transistor M2 is boosted by the peak value of the clock pulse φ2. The voltage V2 at the output terminal N2 is smoothed by the NMOS transistor M3 and the load capacitor CL, and is derived from the circuit output terminal 2 as the boosted output voltage Vout. The boosted output voltage Vout is lower than the voltage V2 at the output end N2 by Vx3. Here, Vx3 is a voltage drop amount due to the threshold voltage Vth of the NMOS transistor M3.

【0021】ここで、電源電圧Vddが例えば高い方へ
ΔVddだけ変化した場合について考える。電源電圧V
ddが高くなると、その変動分ΔVddに応じて昇圧出
力電圧Voutを高くするための昇圧動作が行われる。
このとき、負荷回路8のNMOSトランジスタM4のゲ
ートにも電源電圧Vddが印加されていることから、こ
のNMOSトランジスタM4に流れる電流も変動分ΔV
ddに応じて大きくなるため、結果的に昇圧出力電圧V
outの上昇が抑えられる。
Now, consider a case where the power supply voltage Vdd changes by, for example, ΔVdd to the higher side. Power supply voltage V
When dd increases, a boosting operation is performed to increase the boosted output voltage Vout according to the variation ΔVdd.
At this time, since the power supply voltage Vdd is also applied to the gate of the NMOS transistor M4 of the load circuit 8, the current flowing through the NMOS transistor M4 also varies by ΔV.
Since it increases with dd, the boosted output voltage V
The rise of out is suppressed.

【0022】この負荷回路8において、NMOSトラン
ジスタM4に流れる電流が、先述したように、本昇圧回
路の出力電流容量に対して同等〜1/10程度に設定さ
れていることで、このNMOSトランジスタM4に流れ
る電流変動が昇圧出力電圧Voutに対して積極的に影
響を及ぼすようになり、しかもNMOSトランジスタM
4以外に流れる負荷電流総計よりも大きく設定されてい
ることで、電源電圧Vddに対する昇圧出力電圧Vou
tの変動分ΔVoutを極力少なく抑えることができ
る。
In the load circuit 8, the current flowing through the NMOS transistor M4 is set to be approximately equal to 1/10 of the output current capacity of the booster circuit, as described above. The fluctuation of the current flowing through the positive transistor positively affects the boosted output voltage Vout, and the NMOS transistor M
It is set to be larger than the total load current flowing except for 4, so that the boosted output voltage Vou with respect to the power supply voltage Vdd is set.
It is possible to suppress the variation ΔVout of t as small as possible.

【0023】なお、この第1実施例では、NMOSトラ
ンジスタM4のゲートに電源電圧Vddを直接印加する
構成としたが、電源電圧Vddを分圧して印加するよう
に構成することも可能である。また、負荷回路8をNチ
ャネル形MOSトランジスタによって構成したが、Pチ
ャネル形MOSトランジスタを用い、そのソースをNM
OSトランジスタM3の出力端N3に接続しかつドレイ
ンを接地し、ゲートに電源電圧Vdd又はこれを分圧し
た電圧を反転して印加する構成とすることも可能であ
る。
In the first embodiment, the power supply voltage Vdd is directly applied to the gate of the NMOS transistor M4, but the power supply voltage Vdd may be divided and applied. Although the load circuit 8 is composed of N-channel type MOS transistors, P-channel type MOS transistors are used and its source is NM.
It is also possible to connect to the output terminal N3 of the OS transistor M3, ground the drain, and invert and apply the power supply voltage Vdd or a voltage obtained by dividing the power supply voltage Vdd to the gate.

【0024】図3は、本発明の第2実施例を示す回路図
であり、図中、図1と同等部分には同一符号を付して示
してある。この第2実施例においては、NMOSトラン
ジスタM3の出力端N3(回路出力端子2)とグランド
(基準電位点)との間に直列に接続されたPMOSトラ
ンジスタ及びNMOSトランジスタからなるCMOSイ
ンバータが例えば3段に接続されてなる負荷回路8′を
用い、その1段目のCMOSインバータの入力端(ゲー
ト共通接続点)に例えばクロックパルスφ2を印加する
構成となっている。この負荷回路8′において、CMO
Sインバータは入力波形のトランジェント部分で電流が
流れるため、平均電流としては周波数に比例するという
電流特性を持っている。すなわち、負荷回路8′は、電
流がクロック周波数依存性をもって流れる回路となる。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. In the second embodiment, a CMOS inverter including a PMOS transistor and an NMOS transistor connected in series between the output terminal N3 (circuit output terminal 2) of the NMOS transistor M3 and the ground (reference potential point) has, for example, three stages. A load circuit 8'connected to the above is used to apply, for example, a clock pulse φ2 to the input terminal (gate common connection point) of the first-stage CMOS inverter. In this load circuit 8 ', the CMO
The S inverter has a current characteristic that the average current is proportional to the frequency because a current flows in the transient portion of the input waveform. That is, the load circuit 8'becomes a circuit in which current flows with clock frequency dependence.

【0025】このように、負荷として電流がクロック周
波数依存性をもって流れる負荷回路8′を回路出力端子
2(NMOSトランジスタM3の出力端N3)に接続す
ることにより、図4のタイミング波形図に示すように、
クロックパルスφ1,φ2の周波数が例えば高くなる方
向に変動しても、その周波数の変動に応じて負荷回路
8′に流れる電流が大きくなるため、周波数変動に対す
る昇圧出力電圧Voutの変動を抑えることができる。
As described above, by connecting the load circuit 8'where the current flows as a load with clock frequency dependence to the circuit output terminal 2 (the output terminal N3 of the NMOS transistor M3), as shown in the timing waveform diagram of FIG. To
Even if the frequency of the clock pulses φ1 and φ2 fluctuates, for example, the current flowing through the load circuit 8 ′ increases according to the fluctuation of the frequency, so that the fluctuation of the boosted output voltage Vout due to the frequency fluctuation can be suppressed. it can.

【0026】また、負荷回路8′に流れる電流は、電源
電圧Vddの変化にも比例する。すなわち、電源電圧V
ddが高くなる方向に変動すると、昇圧動作によりNM
OSトランジスタM3の出力端N3の電位も上昇しよう
とするが、この出力端N3の電位が上昇することで、負
荷回路8′に流れる電流が大きくなる。したがって、結
果的に、電源電圧Vddが変動に対する昇圧出力電圧V
outの変動を抑えることができる。
The current flowing through the load circuit 8'is also proportional to the change in the power supply voltage Vdd. That is, the power supply voltage V
If dd fluctuates in the direction of increasing, NM will be generated by the boosting operation.
Although the potential of the output terminal N3 of the OS transistor M3 also tries to rise, the current flowing through the load circuit 8'becomes larger as the potential of the output terminal N3 rises. Therefore, as a result, the boosted output voltage V
The fluctuation of out can be suppressed.

【0027】なお、この第2実施例では、3段のCMO
Sインバータによって負荷回路8′を構成したが、これ
に限定されるものではなく、クロックパルスφ1,φ2
の周波数に比例した電流が流れる構成のものであれば良
い。例えば、回路出力端子2とグランド間に直列に接続
された2つのNMOSトランジスタからなるNMOSイ
ンバータ或いは2つのPMOSトランジスタからなるP
MOSインバータを少なくとも1段設け、これらMOS
インバータの一方のMOSトランジスタのゲートにクロ
ックパルスを印加する構成の負荷回路であっても、電源
電圧Vddが変動に対する昇圧出力電圧Voutの変動
を抑えることができる。
In the second embodiment, the CMO of three stages is used.
Although the load circuit 8'is configured by the S inverter, the present invention is not limited to this, and the clock pulses φ1, φ2
Any configuration may be used as long as the current flows in proportion to the frequency. For example, an NMOS inverter composed of two NMOS transistors or a P composed of two PMOS transistors connected in series between the circuit output terminal 2 and the ground.
Providing at least one MOS inverter,
Even in the load circuit configured to apply the clock pulse to the gate of one MOS transistor of the inverter, it is possible to suppress the fluctuation of the boosted output voltage Vout with respect to the fluctuation of the power supply voltage Vdd.

【0028】図5は、上述した第1又は第2実施例に係
る昇圧回路をVsub発生昇圧回路として用いた固体撮
像装置の一例を示す構成図である。本例では、固体撮像
装置として、CCDリニアセンサに適用した場合を示す
が、CCDリニアセンサへの適用に限定されるものでは
なく、CCDに限らずエリアセンサを含め固体撮像装置
全般に適用し得るものである。図5に示すように、CC
Dリニアセンサは、入射光をその光量に応じた電荷量の
信号電荷に変換して蓄積するフォトダイオード等からな
る受光部11が一列に複数個配列されてなるセンサ列1
2と、このセンサ列12の各受光部11から読出しゲー
ト13を介して読み出された信号電荷を転送するCCD
からなる電荷転送レジスタ14とを有する構成となって
いる。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of a solid-state image pickup device using the booster circuit according to the first or second embodiment described above as a Vsub generation booster circuit. In this example, a case where the solid-state imaging device is applied to a CCD linear sensor is shown, but the application is not limited to the CCD linear sensor, and the solid-state imaging device is not limited to the CCD and can be applied to all solid-state imaging devices including an area sensor. It is a thing. As shown in FIG.
The D linear sensor is a sensor array 1 in which a plurality of light receiving portions 11 including photo diodes for converting incident light into signal charges having a charge amount corresponding to the light amount and accumulating the signal charges are arranged in a line.
2 and a CCD for transferring the signal charge read from each light receiving portion 11 of the sensor array 12 through the read gate 13.
And a charge transfer register 14 composed of.

【0029】読出しゲート13は、読出しパルスφRO
Gが印加されることにより、センサ列12の各受光部1
1に蓄えられた信号電荷を電荷転送レジスタ14に一斉
に読み出す。電荷転送レジスタ14は、転送クロックφ
H1,φH2によって2相駆動されることにより信号電
荷を転送する。電荷転送レジスタ14の最終段には、転
送されてきた信号電荷を検出して電圧に変換する例えば
フローティング・ディフュージョン構成の電荷電圧変換
部(電荷検出部)15が形成されている。この電荷電圧
変換部15の出力電圧は、バッファ16を介して出力端
子17からCCD出力として導出される。
The read gate 13 has a read pulse φRO.
When G is applied, each light receiving unit 1 of the sensor array 12
The signal charges stored in 1 are read out all at once to the charge transfer register 14. The charge transfer register 14 has a transfer clock φ.
The signal charges are transferred by being driven in two phases by H1 and φH2. At the final stage of the charge transfer register 14, a charge-voltage converter (charge detector) 15 having, for example, a floating diffusion configuration that detects the transferred signal charge and converts it into a voltage is formed. The output voltage of the charge-voltage converter 15 is derived as a CCD output from the output terminal 17 via the buffer 16.

【0030】上記構成のCCDリニアセンサにおいて、
本発明に係る昇圧回路が、電源電圧Vddを昇圧して基
板電圧Vsubを発生するVsub発生昇圧回路18と
して用いられる。このVsub発生昇圧回路18は、セ
ンサ列12や電荷転送レジスタ14等と同一の基板(チ
ップ)上に作製(オンチップ)され、クロックパルスφ
1,φ2として2相の転送クロックφH1,φH2が用
いられる。なお、本発明に係る昇圧回路をVsub発生
昇圧回路18としてのみならず、バッファ16等の他の
回路に対して動作電源電圧を供給する昇圧回路として用
いることも可能である。
In the CCD linear sensor having the above structure,
The booster circuit according to the present invention is used as the Vsub generation booster circuit 18 that boosts the power supply voltage Vdd to generate the substrate voltage Vsub. The Vsub generation boosting circuit 18 is manufactured (on-chip) on the same substrate (chip) as the sensor array 12, the charge transfer register 14, etc., and the clock pulse φ
Two-phase transfer clocks φH1 and φH2 are used as 1 and φ2. The booster circuit according to the present invention can be used not only as the Vsub generation booster circuit 18 but also as a booster circuit that supplies an operating power supply voltage to other circuits such as the buffer 16.

【0031】上述したように、本発明に係る昇圧回路を
Vsub発生昇圧回路18として用いたことにより、本
発明に係る昇圧回路が電源電圧変動に強いことから、電
源電圧Vddが変動しても、基板電圧Vsubの変動分
ΔVsubを少なく抑えることができるため、電源電圧
変動に強い安定したCCDリニアセンサを提供できるこ
とになる。また、昇圧回路のオンチップ化により、外部
回路の部品点数を削減できるので、構成の簡略化が図れ
ることになる。
As described above, since the booster circuit according to the present invention is used as the Vsub generation booster circuit 18 because the booster circuit according to the present invention is resistant to fluctuations in the power supply voltage, even if the power supply voltage Vdd changes, Since the variation ΔVsub of the substrate voltage Vsub can be suppressed to be small, it is possible to provide a stable CCD linear sensor that is resistant to power supply voltage variations. Further, since the booster circuit is on-chip, the number of parts of the external circuit can be reduced, so that the configuration can be simplified.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、クロック駆動型の昇圧回路において、回路
出力端子にソース又はドレインが接続された少なくとも
1つのMOSトランジスタからなる負荷回路を設け、こ
のMOSトランジスタのゲートに電源電圧を印加する構
成としたことにより、電源電圧の変動に応じてMOSト
ランジスタに流れる電流が変化するため、電源電圧の変
動に対する昇圧出力電圧の変動を抑えることができる。
As described above, according to the first aspect of the invention, in the clock driving type booster circuit, the load circuit including at least one MOS transistor having the source or the drain connected to the circuit output terminal is provided. By providing the configuration in which the power supply voltage is applied to the gate of the MOS transistor, the current flowing through the MOS transistor changes according to the change in the power supply voltage, so that the change in the boosted output voltage with respect to the change in the power supply voltage can be suppressed. it can.

【0033】請求項2記載の発明によれば、クロック駆
動型昇圧回路において、回路出力端子と基準電位点との
間に直列に接続された少なくとも2つのMOSトランジ
スタからなる負荷回路を設け、この2つのMOSトラン
ジスタの少なくとも一方のゲートに昇圧駆動用のクロッ
クパルスと同一周波数のクロックパルスを印加する構成
としたことにより、クロック周波数の変動及び電源電圧
の変動に応じて負荷回路に流れる電流が変化するため、
クロック周波数の変動及び電源電圧の変動に対する昇圧
出力電圧の変動を抑えることができる。
According to the second aspect of the invention, in the clock drive type booster circuit, a load circuit comprising at least two MOS transistors connected in series is provided between the circuit output terminal and the reference potential point. Since the clock pulse having the same frequency as the boost driving clock pulse is applied to at least one of the gates of the two MOS transistors, the current flowing through the load circuit changes according to the fluctuation of the clock frequency and the fluctuation of the power supply voltage. For,
It is possible to suppress the fluctuation of the boosted output voltage due to the fluctuation of the clock frequency and the fluctuation of the power supply voltage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】第1実施例における電源変動時のタイミング波
形図である。
FIG. 2 is a timing waveform chart at the time of power supply fluctuation in the first embodiment.

【図3】本発明の第2実施例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図4】第2実施例におけるクロック周波数変動時のタ
イミング波形図である。
FIG. 4 is a timing waveform chart when the clock frequency changes in the second embodiment.

【図5】本発明に係るCCDリニアセンサの構成図であ
る。
FIG. 5 is a configuration diagram of a CCD linear sensor according to the present invention.

【図6】従来例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a conventional example.

【図7】従来例における定常状態でのタイミング波形図
である。
FIG. 7 is a timing waveform diagram in a steady state in a conventional example.

【図8】従来例における昇圧出力電圧のクロック周波数
依存性を示す特性図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the clock frequency dependence of the boosted output voltage in the conventional example.

【図9】従来例における電源変動時のタイミング波形図
である。
FIG. 9 is a timing waveform diagram at the time of power supply fluctuation in the conventional example.

【図10】従来例におけるクロック周波数変動時のタイ
ミング波形図である。
FIG. 10 is a timing waveform diagram when the clock frequency changes in the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電源 2 回路出力端子 3〜7 インバータ 8,8′ 負荷回路 1 power supply 2 circuit output terminals 3 to 7 inverter 8,8 'load circuit

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電源と回路出力端子との間に、一方向性
素子が電源側から回路出力端子側に向けて順方向に複数
段直列に接続され、かつ各段間にクロックパルスがコン
デンサを介して印加される昇圧回路であって、 回路出力端子にソース又はドレインが接続された少なく
とも1つのMOSトランジスタからなり、かつ前記MO
Sトランジスタのゲートに電源電圧が印加された負荷回
路を備えたことを特徴とする昇圧回路。
1. A unidirectional element is connected in series between a power source and a circuit output terminal in a forward direction from a power source side to a circuit output terminal side, and a clock pulse has a capacitor between each stage. A booster circuit applied through the MOS transistor, which comprises at least one MOS transistor whose source or drain is connected to a circuit output terminal,
A booster circuit comprising a load circuit in which a power supply voltage is applied to the gate of an S transistor.
【請求項2】 電源と回路出力端子との間に、一方向性
素子が電源側から回路出力端子側に向けて順方向に複数
段直列に接続され、かつ各段間にクロックパルスがコン
デンサを介して印加される昇圧回路であって、 回路出力端子と基準電位点との間に直列に接続された少
なくとも2つのMOSトランジスタからなり、かつ前記
2つのMOSトランジスタの少なくとも一方のゲートに
前記クロックパルスと同一周波数のクロックパルスが印
加された負荷回路を備えたことを特徴とする昇圧回路。
2. A unidirectional element is connected in series in a forward direction from a power source side to a circuit output terminal side between a power source and a circuit output terminal, and a clock pulse has a capacitor between each stage. A voltage booster circuit applied via the clock pulse terminal, comprising at least two MOS transistors connected in series between a circuit output terminal and a reference potential point, and having at least one gate of the two MOS transistors connected to the clock pulse. A booster circuit comprising a load circuit to which a clock pulse having the same frequency as that of 1.
【請求項3】 入射光をその光量に応じた電荷量の信号
電荷に変換して蓄積する受光部が複数個配列されてなる
センサ部と、前記センサ部の各受光部から読み出された
信号電荷を転送する電荷転送レジスタと、前記電荷転送
レジスタによって転送された信号電荷を検出しかつ電気
信号に変換して出力する電荷検出部とを具備した固体撮
像装置であって、 請求項1又は2記載の昇圧回路を備えたことを特徴とす
る固体撮像装置。
3. A sensor unit in which a plurality of light receiving units for converting incident light into a signal charge having a charge amount corresponding to the amount of light and storing the signal charges are arranged, and a signal read from each light receiving unit of the sensor unit. 3. A solid-state imaging device comprising: a charge transfer register that transfers charges; and a charge detection unit that detects the signal charges transferred by the charge transfer register, converts the signal charges into an electric signal, and outputs the electric signal. A solid-state imaging device comprising the above described booster circuit.
【請求項4】 請求項3記載の固体撮像装置において、
前記昇圧回路による昇圧出力電圧を基板電圧として用い
たことを特徴とする固体撮像装置。
4. The solid-state imaging device according to claim 3,
A solid-state imaging device, wherein a boosted output voltage from the booster circuit is used as a substrate voltage.
【請求項5】 請求項3記載の固体撮像装置において、
前記昇圧回路を前記センサ部、前記電荷転送レジスタ及
び前記電荷検出部と同一の基板上に作製したことを特徴
とする固体撮像装置。
5. The solid-state imaging device according to claim 3,
A solid-state imaging device, wherein the booster circuit is formed on the same substrate as the sensor unit, the charge transfer register, and the charge detection unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100470991B1 (en) * 1997-10-17 2005-07-11 삼성전자주식회사 Boost circuit
JP2006129127A (en) * 2004-10-29 2006-05-18 Olympus Corp Voltage supply circuit and solid-state image pickup device using the same

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