KR100486202B1 - Semiconductor voltage pumping apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 승압 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor boosting device.
본 발명에 따른 승압 장치는 기준 전압에 선택적으로 접속될 수 있는 차지용 제1캐패시터 그리고 상기 기준 전압 및 상기 차지용 제1캐패시터에 선택적으로 접속되는 펌핑용 제2캐패시터를 구비하는 제1승압 회로; 상기 제1승압 회로의 상기 차지용 제1캐패시터 및 상기 펌핑용 제2캐패시터에 선택적으로 접속되는 펌핑용 제3캐패시터를 포함하는 제2승압 회로; 및 상기 제1승압 회로 및 상기 제2승압 회로를 구동하기 위한 펄스 신호들을 발생하는 펄스 발생기를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a boosting device, comprising: a first boosting circuit including a first capacitor for charge selectively connected to a reference voltage and a second pumping capacitor selectively connected to the reference voltage and the first capacitor for charging; A second boost circuit comprising a pumping third capacitor selectively connected to the charge first capacitor and the pumping second capacitor of the first boost circuit; And a pulse generator for generating pulse signals for driving the first boost circuit and the second boost circuit.
본 발명에 따른 승압 장치는 초단에 설치된 제1승압 회로에 구비된 차지용 캐패시터를 후단의 제2승압 회로에서 공유하도록 하고, 제2승압 회로가 제1승압 회로의 두 번째 펌핑 타이밍에서 펌핑 동작을 수행하도록 함으로써 적은 수의 캐패시터로도 승압 효과를 달성하게 한다.The boosting apparatus according to the present invention allows the charge capacitor provided in the first boosting circuit installed at the first stage to be shared by the second boosting circuit at the rear stage, and the second boosting circuit performs the pumping operation at the second pumping timing of the first boosting circuit. This allows the boosting effect to be achieved even with a small number of capacitors.
Description
본 발명은 반도체 승압 장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 종래의 승압 장치에 비해 적은 수의 캐패시터를 사용하는 승압 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
승압 장치는 통상의 전원 전압보다 높은 레벨의 전압을 발생시키는 장치로서, 이는 반도체 메모리 장치의 칩 사이즈가 커짐에 따라 발생되는 고부하에 따른 신호의 약화 현상 및 액세스 타임의 단축화를 위하여 채택된 것이다. 즉, 반도체 장치의 칩 사이즈가 커지게 되면, 칩 내에 필요한 곳에 신호가 도달되기도 전에 저항 성분에 의한 전압 강하(IR drop)에 의해 신호가 손실되는 문제점이 있다. 특히 워드라인의 부하가 커짐에 따라 워드 라인 인에이블을 위하여 소요되는 시간이 증가되게 된다. 또한, 워드 라인이 구동되고 그에 따라 비트 라인 및 반전 비트 라인이 메모리 셀에 저장되어 있는 데이터에 따라 차지 쉐어링(charge sharing)을 수행하여 그에 따른 레벨 천이가 일어나기까지 요구되는 시간이 증가하게 된다. 따라서, 워드 라인을 구동시 요구되는 시간을 단축시키기 위하여 승압 전압이 필요하게 된다.The boosting device generates a voltage at a level higher than a normal power supply voltage. The boosting device is adopted to weaken the signal and shorten the access time due to the high load generated as the chip size of the semiconductor memory device increases. That is, when the chip size of the semiconductor device increases, there is a problem in that the signal is lost due to the voltage drop (IR drop) caused by the resistance component even before the signal reaches the required place in the chip. In particular, as the load of the word line increases, the time required for the word line enable increases. In addition, since the word line is driven, the bit line and the inverted bit line are charged sharing according to the data stored in the memory cell, thereby increasing the time required for the level transition to occur. Therefore, a boosted voltage is required to shorten the time required for driving the word line.
또한, 액정 디바이스(liquid crystal display; 이하 LCD라 함) 구동용 마이콤 제품에 있어서도 LCD를 구동하기 위해 다양한 바이어스 전압을 필요로 한다. 현재 사용되는 LCD 구동용 바이어스 생성 회로는 저항 분할 방식을 이용한 전원 전압 분배기로서 일정한 비율의 저항을 배열하여 사용한다. 이러한 방식의 경우 항상 일정한 전류가 소모되는 단점이 있으며 전원 전압이 일정한 전압 이하가 되면 사용하기가 어려워지며 또한 전원 전압이 변동함에 따라 각 바이어스 전압이 일정 비율로 변화되어 외부의 LCD 패널에 영향을 미치게 된다.In addition, even in a micom product for driving a liquid crystal display (hereinafter referred to as LCD), various bias voltages are required to drive the LCD. LCD driving bias generation circuits currently used are power supply voltage dividers using a resistor division method, and use a constant ratio of resistors. In this method, there is a disadvantage in that constant current is always consumed, and when the power supply voltage is lower than the constant voltage, it is difficult to use. Also, as the power supply voltage changes, each bias voltage is changed at a constant rate to affect the external LCD panel. do.
이에 따라 효율적인 LCD 구동용 바이어스 전압을 얻기 위해 기준 전압의 2배 내지 3배의 승압 회로를 많이 사용하고 있다.Accordingly, in order to obtain an efficient LCD driving bias voltage, a boost circuit having two to three times the reference voltage is frequently used.
그러나, 대형의 LCD 구동용 마이컴 제품에 있어서는 2배 내지 3배로 승압된 전압으로 대형 LCD를 구동하기에 충분하지 못하여 여러 개의 승압 회로를 직렬로 연결하여 사용한다. 각각의 승압 회로는 차지 펌핑(charge pumping)과 캐패시터의 저장 기능으로 소요되는 승압 전압을 발생한다. 이에 따라 승압 전압이 높아질수록 외부 캐패시터 및 이들과의 접속을 허용하기 위한 포트의 수가 증가되는 단점이 있다.However, in the microcom product for driving a large LCD, it is not enough to drive a large LCD with a voltage boosted by 2 to 3 times, so that several boosting circuits are connected in series. Each boost circuit generates a boost voltage that is required by charge pumping and capacitor storage. Accordingly, as the boosted voltage increases, the number of ports for allowing the external capacitor and the connection thereof is increased.
본 발명은 상기의 문제점의 일부를 해결하기 위하여 안출된 것으로서 종래의 승압 장치에 비해 적은 수의 캐패시터를 사용하면서도 소요되는 승압 전압을 발생시키는 승압 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve some of the above problems, and an object thereof is to provide a boosting device that generates a required boosting voltage while using a smaller number of capacitors than a conventional boosting device.
상기의 목적을 달성하는 본 발명에 따른 승압 회로는 기준 전압에 선택적으로 접속될 수 있는 차지용 제1캐패시터 그리고 상기 기준 전압 및 상기 차지용 제1캐패시터에 선택적으로 접속되는 펌핑용 제2캐패시터를 구비하는 제1승압 회로;A boosting circuit according to the present invention for achieving the above object includes a charge first capacitor that can be selectively connected to a reference voltage and a pumping second capacitor that is selectively connected to the reference voltage and the charge first capacitor. A first boost circuit;
상기 제1승압 회로의 상기 차지용 제1캐패시터 및 상기 펌핑용 제2캐패시터에 선택적으로 접속되는 펌핑용 제3캐패시터를 포함하는 제2승압 회로; 및A second boost circuit comprising a pumping third capacitor selectively connected to the charge first capacitor and the pumping second capacitor of the first boost circuit; And
상기 제1승압 회로 및 상기 제2승압 회로를 구동하기 위한 펄스 신호들을 발생하는 펄스 발생기를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a pulse generator for generating pulse signals for driving the first boost circuit and the second boost circuit.
여기서, 상기 제1승압 회로의 상기 차지용 제1캐패시터는 차지 타이밍을 설정하기 위한 제1펄스 신호에 의해 상기 기준 전압에 선택적으로 접속되어 차지 타이밍마다 상기 기준 전압에 의해 제공되는 전하에 의해 차지되며, 상기 펌핑용 제2캐패시터는 펌핑 타이밍을 설정하기 위한 제2펄스 신호에 의해 선택적으로 상기 기준 전압 및 상기 차지용 제1캐패시터에 접속되어 펌핑 타이밍마다 상기 기준 전압에 의해 제공되는 전하 및 상기 차지용 캐패시터에 의해 제공되는 전하에 의해 펌핑되며,Here, the first capacitor for charge of the first boost circuit is selectively connected to the reference voltage by a first pulse signal for setting the charge timing, and is charged by the charge provided by the reference voltage at every charge timing. The second capacitor for pumping is selectively connected to the reference voltage and the first capacitor for charge by a second pulse signal for setting a pumping timing, and the charge and charge are provided by the reference voltage at every pumping timing. Pumped by the charge provided by the capacitor,
상기 제2승압 회로의 상기 펌핑용 제3캐패시터는 펌핑 타이밍을 설정하기 위한 제3펄스 신호에 의해 상기 차지용 제1캐패시터 및 상기 펌핑용 제2캐패시터에 접속되어 상기 제1승압 회로의 두 번째 펌핑 타이밍마다 상기 차지용 제1캐패시터에서 제공되는 전하 및 상기 펌핑용 제2캐패시터에서 제공되는 전하에 의해 펌핑되며, 그리고The pumping third capacitor of the second boosting circuit is connected to the charge first capacitor and the pumping second capacitor by a third pulse signal for setting a pumping timing to pump the second pump of the first boosting circuit. Pumped by the charge provided by the charge first capacitor and the charge provided by the pumping second capacitor at each timing, and
상기 펄스 발생기는 소정의 주기를 가지는 제1펄스 신호, 상기 제1펄스 신호와 상보적이며 2배의 주기를 가지는 제2펄스 신호, 그리고 상기 제2펄스 신호를 상기 제1펄스 신호의 1주기만큼 지연시킨 제3펄스 신호를 발생한다.The pulse generator may include a first pulse signal having a predetermined period, a second pulse signal having a period twice that of the first pulse signal, and the second pulse signal by one period of the first pulse signal. A delayed third pulse signal is generated.
본 발명에 따른 승압 장치는 초단에 설치된 제1승압 회로에 구비된 차지용 캐패시터를 후단의 제2승압 회로에서 공유하도록 하고, 제2승압 회로가 제1승압 회로의 두 번째 펌핑 타이밍에서 펌핑 동작을 수행하도록 함으로써 적은 수의 캐패시터로도 승압 효과를 달성하게 한다.The boosting apparatus according to the present invention allows the charge capacitor provided in the first boosting circuit installed at the first stage to be shared by the second boosting circuit at the rear stage, and the second boosting circuit performs the pumping operation at the second pumping timing of the first boosting circuit. This allows the boosting effect to be achieved even with a small number of capacitors.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래의 승압 장치의 구성을 보이는 회로도이다. 도 1에 있어서 참조 부호 10은 레벨 쉬프터부를 나타내고, 12는 기판 바이어스 유지부를 나타내고, 14,16,18 및 20은 승압 장치를 나타내고, 22는 웰 바이어스 유지부를 나타낸다.1 is a circuit diagram showing the configuration of a conventional boosting device. In Fig. 1,
레벨 쉬프터부(10)는 도 1에 도시된 장치를 구동하기 위한 두 개의 상보적 신호들(s1b, s2b)을 레벨 쉬프트시키기 위한 것으로서 레벨 쉬프터(10a, 10b) 및 버퍼(10c, 10d)를 포함한다.The
제1승압 회로(14)는 상보적인 제1펄스 신호 및 제2펄스 신호(s1b, s2b)에 의해 구동된다. 제1승압 회로(14)는 기준 전압 Vreg이 인가되는 제1노드 P1, 기준 전압 Vreg에 의해 차지된 전압이 나타나는 제2노드 P2, 제2노드에 차지된 전압과 제1노드에 인가된 기준 전압 Vreg에 의해 2배로 승압된 전압이 나타나는 제3노드 P3, 제1노드와 기판 바이어스 전압 Vss사이에 접속되는 파워 캐패시터 C1, 제2노드 P2와 기준 노드 P0사이에 접속되는 차지용 캐패시터 Ca, 제3노드 P3와 기판 바이어스 전압 Vss사이에 접속되는 캐패시터 C2, 제1노드 P1과 기준 노드 P0사이에 접속되며 제2펄스 신호 s2b에 의해 구동되는 제2트랜지스터 T2, 제1노드 P1과 제2노드 P2사이에 접속되며 제1펄스 신호 s1b에 의해 구동되는 제3트랜지스터 T3, 제2노드 P2와 제3노드 P3사이에 접속되며 제2펄스 신호 s2b에 의해 구동되는 제4트랜지스터 T4를 포함한다.The
제2내지 제4승압 회로(18 - 22)는 전단 승압 회로의 출력단과 그의 출력단 사이에 직렬로 접속되며 각각 제1펄스 신호 s1b 및 제2펄스 신호 s2b에 의해 구동되는 두 개의 트랜지스터(T5/T6, T7/T8, T9/T10)와 두 트랜지스터의 접속점과 기준 노드 P0사이에 접속되는 차지용 캐패시터(Cb, Cc, Cd), 그리고 그의 출력단과 기판 바이어스 전압 Vss사이에 접속되는 펌핑용 캐패시터(C3, C4, C5)로 구성된다.The second to
도 1에 도시된 장치에 있어서, 차지 타임은 제1펄스 신호 s1b가 로우 상태일 때로 정의되며, 펌핑 타임은 제2펄스 신호 s2b가 로우 상태일 때로 정의된다. 두 펄스 신호는 상보적이므로 전체적으로 차지 타임과 펌핑 타임이 계속적으로 교번된다.In the apparatus shown in FIG. 1, the charge time is defined when the first pulse signal s1b is low and the pumping time is defined when the second pulse signal s2b is low. The two pulse signals are complementary, so the charge time and pumping time are continuously alternating throughout.
기판 바이어스 유지부(12)는 차지 타임에서 기준 노드 P0를 기판 바이어스 전압 Vss으로 유지시켜주는 트랜지스터(T1)를 구비하며, 웰 바이어스 유지부(22)는 출력점 P9을 웰 바이어스 전압 Vdd으로 유지시켜주는 트랜지스터(T11)를 포함한다.The substrate
도 2는 도 1에 도시된 장치에 인가되는 신호들의 파형을 보이는 파형도이다. 도 2에 있어서 상측에 도시된 것은 차지 타임을 규정하기 위한 신호 S1b이고, 하측에 도시된 것은 펌핑 타임을 규정하기 위한 신호 s2b이다. s1a가 로우 레벨이 되는 구간(도 2의 a, c, e, g구간)이 차지 타임이 되며, s2b가 로우 레벨이 되는 구간(도 2의 b, d, f, h구간)이 펌핑 타임이 된다.FIG. 2 is a waveform diagram showing waveforms of signals applied to the apparatus shown in FIG. 1. Shown at the top in FIG. 2 is the signal S1b for defining the charge time, and shown at the bottom is a signal s2b for defining the pumping time. The period in which s1a becomes the low level (sections a, c, e, and g of FIG. 2) becomes the charge time, and the period in which s2b becomes the low level (sections b, d, f, and h in FIG. 2) is the pumping time. do.
도 3은 도 1에 도시된 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 도 3에 도시된 것은 도 2에 도시된 각 구간(a-h)별로 구분하여 도시한 것이다. 먼저, a구간에 있어서는 Vreg단자를 통하여 인가되는 기준 전압 Vreg으로부터 제공되는 전하에 의해 P1노드와 P2노드 사이에 접속된 Ca가 Vreg레벨로 차지된다.FIG. 3 is a conceptual diagram for describing an operation of the apparatus illustrated in FIG. 1. FIG. 3 shows the divided sections for each section a-h shown in FIG. 2. First, in section a, the Ca connected between the P1 and P2 nodes is occupied at the Vreg level by the charge provided from the reference voltage Vreg applied through the Vreg terminal.
b구간에 있어서는 C1에 차지된 전하 Qa 및 Ca에 차지된 전하에 의해 C2가 2Vreg레벨로 펌핑된다.In section b, C2 is pumped to 2Vreg level by the charges Qa and Ca in charge.
c구간에 있어서는 C2로부터 제공되는 전하에 의해 P0노드와 P4노드 사이에 접속된 Cb가 2Vreg레벨로 차지된다.In section c, Cb connected between the P0 node and the P4 node is occupied at 2Vreg level by the electric charge provided from C2.
d구간에 있어서는 C1에 차지된 전하 Qa 및 Cb에 차지된 전하에 의해 C3가 3Vreg레벨로 펌핑된다.In section d, C3 is pumped to 3Vreg level by the charges in charges Qa and Cb in C1.
e구간에 있어서는 C3로부터 제공되는 전하에 의해 P0노드와 P6노드 사이에 접속된 Cc가 3Vreg레벨로 차지된다.In the e section, Cc connected between the P0 node and the P6 node is occupied at 3Vreg level by the electric charge provided from C3.
f구간에 있어서는 C1에 차지된 전하 Qa 및 Cc에 차지된 전하에 의해 C4가 4Vreg레벨로 펌핑된다.In the f section, C4 is pumped to 4Vreg level by the charges Qa and Cc in C1.
g구간에 있어서는 C4로부터 제공되는 전하에 의해 P0노드와 P8노드 사이에 접속된 Cd가 4Vreg레벨로 차지된다.In the g section, Cd connected between the P0 node and the P8 node is occupied at 4Vreg level by the electric charge provided from C4.
h구간에 있어서는 C1에 차지된 전하 Qa 및 Cd에 차지된 전하에 의해 C5가 5Vreg레벨로 펌핑된다.In section h, C5 is pumped to the level of 5Vreg by the charges Qa and Cd in charge.
이와 같이 하여 C5로부터 5배로 승압된 전압을 얻게 된다. 도 1에 도시된 장치에 있어서 5배로 승압된 전압을 얻기 위해서는 9개의 캐패시터가 소요된다. 승압 전압이 높아 질수록 이들 캐패시터의 수는 점점 늘어나게 된다.In this way, a voltage boosted five times from C5 is obtained. In the apparatus shown in FIG. 1, nine capacitors are required to obtain a voltage boosted five times. As the boost voltage increases, the number of these capacitors increases.
도 4는 본 발명의 실시예를 보이는 회로도로서 도 1에 도시된 장치와 마찬가지로 기준 전압 Vreg보다 5배로 승압된 전압 5Vreg를 발생하는 승압 장치를 보이는 것이다. 도 4에 도시된 장치는 펄스 발생기(40), 제1승압 회로(42), 제2승압 회로(44), 제3승압 회로(46), 제4승압 회로(48)를 포함한다.FIG. 4 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention and shows a boosting device for generating a voltage 5Vreg boosted by 5 times the reference voltage Vreg as in the device shown in FIG. 1. The apparatus shown in FIG. 4 includes a pulse generator 40, a
제1승압 회로(42)는 상보적인 제1펄스 신호 및 제2펄스 신호(chargeb,, pump2b)에 의해 구동된다. 제1승압 회로(42)는 기준 전압 Vreg이 인가되는 제1노드 P1, 기준 전압 Vreg에 의해 차지된 전압이 나타나는 제2노드 P2, 제2노드에 차지된 전압과 제1노드에 인가된 기준 전압 Vreg에 의해 2배로 승압된 전압이 나타나는 제3노드 P3, 제1노드와 기판 바이어스 전압 Vss사이에 접속되는 파워 캐패시터 C0, 제2노드 P2와 기준 노드 P0사이에 접속되는 차지용 제1캐패시터 C1, 제3노드 P3와 기판 바이어스 전압 Vss사이에 접속되는 펌핑용 제2캐패시터 C2, 제1노드 P1과 기준 노드 P0사이에 접속되며 제2펄스 신호 pumb2에 의해 구동되는 제2스위칭 트랜지스터 T2, 제1노드 P1과 제2노드 P2사이에 접속되며 제1펄스 신호 chargeb에 의해 구동되는 제3스위칭 트랜지스터 T3, 제2노드 P2와 제3노드 P3사이에 접속되며 제2펄스 신호 pumb2b에 의해 구동되는 제4스위칭 트랜지스터 T4를 포함한다.The
제2승압 회로(44)는 제4노드 P4와 기판 바이어스 전압 Vss 사이에 접속되는 펌핑용 제3캐패시터 C3, 제3펄스 신호 pump3에 의해 구동되어 제1승압 회로(42)의 펌핑 타이밍에서 제1노드, 기준 노드, 제3노드, 제2노드, 제4노드, Vss로의 경로를 허용하는 두 개의 스위칭 트랜지스터(T5,T6)를 구비한다.The
제3승압 회로(46)는 제5노드 P5와 기준 노드 P0사이에 접속되는 펌핑용 제4캐패시터 C4, 제4펄스 신호 pumb4에 의해 구동되어 제1승압 회로(42)의 펌핑 타이밍에서 제1노드, 기준 노드, 제3노드, 제2노드, 제4노드, Vss로의 경로를 허용하는 두 개의 스위칭 트랜지스터(T7,T8)를 구비한다.The
제4승압 회로(48)는 제6노드 P6와 기준 노드 P0사이에 접속되는 펌핑용 제5캐패시터 C5, 제5펄스 신호 pumb5에 의해 구동되어 제1승압 회로(42)의 펌핑 타이밍에서 제1노드, 기준 노드, 제4노드, 제2노드, 제5노드, Vss로의 경로를 허용하는 두 개의 스위칭 트랜지스터(T9,T10)를 구비한다.The fourth boosting
기판 바이어스 유지 회로(50)는 기준 노드 P0와 기판 바이어스 전압 Vss사이에 접속되며 제1펄스 신호 chargeb에 의해 구동되어 제1승압 회로(42)의 차지 타이밍에서 기준 노드 P0을 기판 바이어스 전압 Vss로 유지하는 위한 제1스위칭 트랜지스터 T1을 포함한다.The substrate
웰 바이어스 유지 회로(52)는 제1승압 회로(40)의 제2노드 P2와 웰 바이어스 전압 Vdd사이에 접속되어 웰 바이어스를 유지하는 제11트랜지스터 T11를 포함한다.The well
도 4에 도시된 장치의 동작을 설명함에 있어서 각부에 인가되는 신호는 도 1에 도시된 바와 같은 레벨 쉬프터에 의해 레벨 쉬프트된 것으로 간주한다.In describing the operation of the apparatus shown in FIG. 4, the signals applied to the respective portions are regarded as level shifted by the level shifter as shown in FIG. 1.
도 5는 도 4에 도시된 제1펄스 신호 내지 제5펄스 신호의 타이밍을 보이는 타이밍도이다. 도 4에 있어서 a, c, e, g 구간은 차지 구간이고, b, d, f, h구간은 펌핑 구간이다.FIG. 5 is a timing diagram illustrating timings of the first to fifth pulse signals shown in FIG. 4. In FIG. 4, sections a, c, e, and g are charge sections, and sections b, d, f, and h are pumping sections.
도 6는 도 4에 도시된 장치의 동작을 개념적으로 설명하기 위해 도시된 것이다. 도 6에 도시된 것은 도 5에 도시된 각 구간(a-h)별로 구분하여 도시한 것이다. 먼저, a구간에 있어서는 제1노드 P1를 통하여 인가되는 기준 전압 Vreg으로부터 제공되는 전하에 의해 제1노드 P1과 기준 노드 P0 사이에 접속된 C1이 Vreg레벨로 차지된다.FIG. 6 is illustrated for conceptually describing the operation of the apparatus shown in FIG. 4. FIG. 6 illustrates the divisions of the sections a-h shown in FIG. 5. First, in the section a, C1 connected between the first node P1 and the reference node P0 is occupied at the Vreg level by the charge provided from the reference voltage Vreg applied through the first node P1.
b구간에 있어서는 파워 캐패시터 C0에 차지된 전하 Qa 및 C1에 차지된 전하에 의해 C2가 2Vreg레벨로 펌핑된다.In section b, C2 is pumped to the level of 2Vreg by the charges Qa and C1 in the power capacitor C0.
c구간에 있어서는 a구간에서와 마찬가지로 제1노드 P1를 통하여 인가되는 기준 전압 Vreg으로부터 제공되는 전하에 의해 제1노드 P1과 기준 노드 P0 사이에 접속된 C1이 Vreg레벨로 차지된다.In section c, as in section a, C1 connected between the first node P1 and the reference node P0 is occupied at the level of Vreg by the charge provided from the reference voltage Vreg applied through the first node P1.
d구간에 있어서는 C2에 차지된 전하 및 C1에 차지된 전하에 의해 C3가 3Vreg레벨로 펌핑된다.In section d, C3 is pumped to the level of 3Vreg by the charge in C2 and the charge in C1.
e구간에 있어서는 a구간에서와 마찬가지로 제1노드 P1를 통하여 인가되는 기준 전압 Vreg으로부터 제공되는 전하에 의해 제1노드 P1과 기준 노드 P0 사이에 접속된 C1이 Vreg레벨로 차지된다.In section e, as in section a, C1 connected between the first node P1 and the reference node P0 is occupied at the level of Vreg by the charge provided from the reference voltage Vreg applied through the first node P1.
f구간에 있어서는 C3에 차지된 전하 및 C1에 차지된 전하에 의해 C4가 4Vreg레벨로 펌핑된다.In the f section, C4 is pumped to the 4Vreg level by the charge in C3 and the charge in C1.
g구간에 있어서는 a구간에서와 마찬가지로 제1노드 P1를 통하여 인가되는 기준 전압 Vreg으로부터 제공되는 전하에 의해 제1노드 P1과 기준 노드 P0 사이에 접속된 C1이 Vreg레벨로 차지된다.In section g, as in section a, C1 connected between first node P1 and reference node P0 is occupied at the level of Vreg by charges provided from reference voltage Vreg applied through first node P1.
h구간에 있어서는 C3에 차지된 전하 및 C1에 차지된 전하에 의해 C5가 5Vreg레벨로 펌핑된다.In section h, C5 is pumped to the level of 5Vreg by the charge in C3 and the charge in C1.
이와 같이 하여 제6노드 P6에서 5배로 승압된 전압이 출력된다. 도 4에 도시된 장치에 있어서 캐패시터는 6개로서 도 1에 도시된 장치에 비해 3개가 적게 소요되고 있음을 알 수 있다. 이는 차지용 캐패시터 C1을 각 승압 회로가 공유하도록 함으로써 가능해진 결과이다.In this manner, the voltage boosted by five times in the sixth node P6 is output. It can be seen that the number of capacitors in the apparatus shown in FIG. 4 is six, which is less than three in comparison with the apparatus shown in FIG. This is the result of allowing the charge capacitor C1 to be shared by each boost circuit.
도 7은 도 4에 도시된 펄스 발생기의 동작을 보이는 타이밍도이다. 펄스 발생기(40)는 32KHz의 기본 클럭을 이용하여 디바이더 회로를 거쳐서 8KHz, 16KHz의 신호를 생성시키고, 사이즈가 큰 스위칭 소자들을 구동시켜 주는 펌핑 신호(pumb2b - pumb5b)는 32KHz와 8KHz의 신호들을 조합하여 생성하고, 사이즈가 작은 웰 바이어스 Vdd를 잡아주기 위해 필요한 나머지 신호들은 차지 신호 chargeb와 펌핑 신호(pumb2b - pumb5b)를 조합하여 발생시켜 준다.FIG. 7 is a timing diagram illustrating an operation of the pulse generator illustrated in FIG. 4. The pulse generator 40 generates signals of 8KHz and 16KHz through a divider circuit using a 32KHz basic clock, and a pumping signal (pumb2b-pumb5b) driving large switching elements is a combination of signals of 32KHz and 8KHz. And the remaining signals necessary to hold the small well bias Vdd are generated by combining the charge signal chargeb and the pumping signals pumb2b and pumb5b.
구체적으로 설명하면,Specifically,
chargeb = 32KHz 신호(32k) + 32KHz신호의 딜레이 신호(32kd)chargeb = 32KHz signal (32k) + delay signal of 32KHz signal (32kd)
16k = 16KHz 신호16k = 16KHz signal
8k = 8KHz 신호8k = 8KHz signal
16kb = 16KHz 반전 신호16kb = 16KHz inversion signal
8kb = 8KHz 반전 신호8kb = 8KHz inversion signal
32kdb = 32KHz 딜레이 반전 신호32kdb = 32KHz delay inversion signal
32kb = 32KHz 반전 신호32kb = 32KHz inversion signal
pump2b = 32kb +32kdb + 16k + 8kpump2b = 32kb + 32kdb + 16k + 8k
pump3b = 32kb +32kdb + 16kb + 8kpump3b = 32kb + 32kdb + 16kb + 8k
pump4b = 23kb +32kdb +16k +8kbpump4b = 23kb + 32kdb + 16k + 8kb
pump5b = 32kb + 32kdb +16kb + 8kbpump5b = 32 kb + 32 kdb + 16 kb + 8 kb
cb_p2b = chargeb ·pump2bcb_p2b = chargebpump2b
cb_p23b = chargeb ·pump2b· pump3bcb_p23b = chargebpump2bpump3b
p2345b = pump2b·pump3b·pump4b·pump5bp2345b = pump2bpump3bpump4bpump5b
p345b = pump3b·pump4b·pump5bp345b = pump3bpump4bpump5b
p45b = pump3b·pump4b·pump5b이다.p45b = pump3b pump4b pump5b.
여기서, + 는 오아 연산을 나타내고, ·는 앤드 연산을 나타낸다.Here, + represents an ora operation and · represents an AND operation.
도 8은 도 4에 도시된 장치의 동작 특성을 보여주는 특성도이다. 도 8에 있어서 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 전압을 나타낸다. 도 8에 도시된 바와 같이 C2, C3, C4, C5에서 차례로 Vreg만큼씩 승압되어 마지막으로 C5에서 5배로 승압된 전압이 얻어지는 것을 볼 수 있다.FIG. 8 is a characteristic diagram illustrating an operating characteristic of the apparatus shown in FIG. 4. In FIG. 8, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents voltage. As shown in FIG. 8, it can be seen that a voltage stepped up by Vreg in C2, C3, C4, and C5 is sequentially increased by 5 times to finally increase voltage by 5 times in C5.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 승압 장치는 초단에 설치된 제1승압 회로에 구비된 차지용 캐패시터를 후단의 제2승압 회로에서 공유하도록 하고, 제2승압 회로가 제1승압 회로의 두 번째 펌핑 타이밍에서 펌핑 동작을 수행하도록 함으로써 적은 수의 캐패시터로도 승압 효과를 달성하게 한다.As described above, the boosting device according to the present invention allows the charge capacitor provided in the first boosting circuit installed at the first stage to be shared by the second boosting circuit at the rear stage, and the second boosting circuit has a second pumping timing of the first boosting circuit. By performing the pumping operation at, the boosting effect is achieved even with a small number of capacitors.
도 1은 종래의 승압 장치의 구성을 보이는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing the configuration of a conventional boosting device.
도 2는 도 1에 도시된 장치에 인가되는 신호의 파형을 보이는 파형도이다.FIG. 2 is a waveform diagram showing waveforms of signals applied to the apparatus shown in FIG. 1.
도 3은 도 1에 도시된 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 3 is a conceptual diagram for describing an operation of the apparatus illustrated in FIG. 1.
도 4는 본 발명에 따른 승압 장치의 일 실시예의 구성을 보이는 회로도이다.4 is a circuit diagram showing the configuration of an embodiment of a boosting device according to the present invention.
도 5는 도 4에 도시된 장치에 인가되는 신호들을 보이는 파형도이다.FIG. 5 is a waveform diagram showing signals applied to the apparatus shown in FIG. 4.
도 6은 도 4에 도시된 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 6 is a conceptual diagram for describing an operation of the apparatus illustrated in FIG. 4.
도 7은 도 4에 도시된 펄스 발생기의 동작을 설명하기 위해 도시된 것이다.FIG. 7 is illustrated to explain the operation of the pulse generator shown in FIG. 4.
도 8은 도 4에 도시된 장치의 동작 특성을 보이는 특성도이다.FIG. 8 is a characteristic diagram illustrating operating characteristics of the apparatus illustrated in FIG. 4.
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Citations (2)
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KR19980054176U (en) * | 1996-12-31 | 1998-10-07 | 김영환 | Semiconductor device with shared boosting circuit |
-
1997
- 1997-08-20 KR KR1019970039646A patent/KR100486202B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
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KR970023391A (en) * | 1995-10-13 | 1997-05-30 | 김광호 | Semiconductor Memory Device with Pumping Capacitor |
KR19980054176U (en) * | 1996-12-31 | 1998-10-07 | 김영환 | Semiconductor device with shared boosting circuit |
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