KR20010004665A - High level voltage generator - Google Patents

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KR20010004665A
KR20010004665A KR1019990025368A KR19990025368A KR20010004665A KR 20010004665 A KR20010004665 A KR 20010004665A KR 1019990025368 A KR1019990025368 A KR 1019990025368A KR 19990025368 A KR19990025368 A KR 19990025368A KR 20010004665 A KR20010004665 A KR 20010004665A
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boosting
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pulse signal
high voltage
precharge
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Application number
KR1019990025368A
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Inventor
남종기
이상필
Original Assignee
김영환
현대전자산업 주식회사
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56Continuous furnaces for strip or wire
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    • C21D9/564Tension control
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    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00Arrangements of controlling devices
    • F27D2019/0003Monitoring the temperature or a characteristic of the charge and using it as a controlling value

Abstract

PURPOSE: A high voltage generator is provided to make a variation of a potential difference between a gate and a source of a MOS capacitor inducing a high voltage to a boosting node and largely reduce degree of an electric potential drop to realize maximization of the pumping efficient by low power consumption CONSTITUTION: A high voltage generator includes a precharge portion(10), a switching portion(20), a boosting portion(30), and a boosting node connecting portion(40). The precharge portion selectively precharges both precharge nodes under control of a first pulse signal to an outer power supply voltage level. The switching portion is selectively switched according to the electric potential level of the both precharge nodes and respectively controls connection for both boosting nodes. The boosting portion selectively boosts the both boosting nodes to a high voltage level under control of a second pulse signal being generated with a timing different with the first pulse signal. The boosting node connecting portion selectively connects the both boosting nodes under control of a third pulse signal being generated before the second pulse signal is transitted, and controls so as to reduce the width of an electric potential variation of each boosting node according to an electric charge distribution between two boosting nodes.

Description

고전압 발생기{High level voltage generator}High level voltage generator

본 발명은 반도체 메모리소자에서 전원전압보다 높은 고전압을 발생시키는데 사용되는 고전압 발생기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부스팅노드에 고전압을 유기시키는 모스 캐패시터의 게이트 소오스간 전위차를 변화시켜 그 전위하강 정도를 크게 감소시키므로써 저전력소모에 의한 펌핑효율의 극대화를 실현한 고전압 발생기에 관한 것이다.The present invention relates to a high voltage generator used to generate a high voltage higher than a power supply voltage in a semiconductor memory device. More particularly, the potential drop between the gate sources of a MOS capacitor which induces a high voltage to the boosting node is changed to greatly increase the potential drop. The present invention relates to a high voltage generator that realizes maximization of pumping efficiency by reducing power consumption.

일반적으로, 고전압 발생기에 의해 발생되는 고전압(Vpp) 펄스는 트랜지스터의 문턱전위 손실(threshold voltage loss: Vt loss)을 보상하도록 Vcc + Vt이상의 전위레벨을 유지하게 되는데, 이러한 특성으로 인해 디램(DRAM) 등의 메모리회로 분야 - 특히, 워드라인 드라이버와 비트라인 분리회로 및 데이타 출력버퍼-에서 많이 사용되어 진다.In general, a high voltage (Vpp) pulse generated by a high voltage generator maintains a potential level of more than Vcc + Vt to compensate for the threshold voltage loss (Vt loss) of the transistor. It is widely used in the field of memory circuits such as word line driver, bit line isolation circuit and data output buffer.

도 1 은 종래에 사용된 고전압 발생기의 블럭 구성도를 나타낸 것으로, 출력단으로부터 피드백되어 입력되는 고전압의 전위레벨을 감지하여 그 전위레벨이 일정전압 이하로 떨어지게 되는 경우 펌프 인에이블신호(pump_en)를 발생시키는 전위감지 회로부(100)와, 상기 펌프 인에이블신호(pump_en)를 전달받아 일정주기의 펄스신호(osc)를 발생시키는 발진 회로부(200)와, 상기 펄스신호(osc)를 전달받아 타이밍이 조절된 각각의 펄스 제어신호(p1, p2, g1, g2)를 발생시키는 제어신호 발생 회로부(300)와, 상기 제어신호(p1, p2, g1, g2)의 상태에 따라 펌핑동작을 수행하여 고전압(Vpp)의 전위를 조절하는 펌핑 회로부(400)를 구비하여 구성된다.1 is a block diagram of a conventional high voltage generator, which detects a potential level of a high voltage fed back from an output terminal and generates a pump enable signal pump_en when the potential level falls below a predetermined voltage. The timing sensing circuit unit 100, the oscillation circuit unit 200 receiving the pump enable signal pump_en to generate a pulse signal osc of a predetermined period, and the pulse signal osc are received, and the timing is adjusted. The control signal generating circuit unit 300 for generating the respective pulse control signals p1, p2, g1, and g2 and the pumping operation according to the state of the control signals p1, p2, g1, and g2 are performed to obtain a high voltage ( And a pumping circuit unit 400 for adjusting the potential of Vpp).

도 2 는 도 1 에 도시된 펌핑 회로부(400)의 일 실시예를 나타낸 상세 회로도로, 상기 제어신호 발생 회로부(300)로부터 발생된 제1 펄스신호(g1, g2)의 제어하에 양측 프리차지노드(N3, N4)를 선택적으로 외부 전원전압(Vext) 수준으로 프리차지시키는 프리차지수단(10)과; 상기 양측 프리차지 노드(N3, N4)의 전위레벨에 따라 선택적으로 스위칭되어 양측 부스팅노드(N1, N2)와의 연결을 각각 제어하는 스위칭수단(20)과; 상기 제1 펄스신호(g1, g2)와는 다른 타이밍을 갖고 상기 제어신호 발생 회로부(300)로부터 발생되는 제2 펄스신호(p1, p2: 두 신호는 상호 180。 위상차를 갖고 발생되는 신호이다)의 제어하에 상기 양측 부스팅노드(N1, N2)를 선택적으로 고전압(Vpp)수준으로 부스팅시키는 부스팅수단(30)을 구비하여 구성된다.FIG. 2 is a detailed circuit diagram illustrating an exemplary embodiment of the pumping circuit unit 400 illustrated in FIG. 1, wherein both side precharge nodes are under the control of the first pulse signals g1 and g2 generated from the control signal generating circuit unit 300. Precharge means (10) for selectively precharging (N3, N4) to an external power supply voltage (Vext) level; Switching means (20) for selectively switching according to potential levels of the both precharge nodes (N3, N4) to control the connection with both boosting nodes (N1, N2); The second pulse signals p1 and p2 which are different from the first pulse signals g1 and g2 and are generated from the control signal generating circuit unit 300 are signals generated with a phase difference of 180 ° from each other. And boosting means 30 for boosting the two boosting nodes N1 and N2 to a high voltage level Vpp under control.

상기 프리차지수단(10)은 상기 제1 펄스신호(g1, g2)가 각기 다른 타이밍으로 각각의 소오스 및 드레인단으로 인가되며 게이트단이 상기 양측 프리차지노드(N3, N4)에 접속된 각각의 모스 캐패시터(C1, C2)와, 외부 전원전압(Vext) 인가단과 상기 양측 프리차지노드(N3, N4) 각각의 사이에 다이오드형으로 접속된 각각의 엔모스 트랜지스터(MN1, MN2)와, 상기 외부 전원전압(Vext) 인가단과 상기 양측 프리차지노드(N3, N4)의 사이에 상호 크로스 커플구조로 상기 두 엔모스 트랜지스터(MN1, MN2)와 각각 병렬로 접속된 각각의 엔모스 트랜지스터(MN3, MN4)로 구성된다.The precharge means 10 has the first pulse signals g1 and g2 applied to the respective source and drain ends at different timings, and the gate ends thereof are connected to the both precharge nodes N3 and N4, respectively. NMOS transistors MN1 and MN2 diode-connected between MOS capacitors C1 and C2, an external power supply voltage Vext, and each of the two precharge nodes N3 and N4, and the external Each of the NMOS transistors MN3 and MN4 connected in parallel with the two NMOS transistors MN1 and MN2 in a cross-coupling structure between a power supply voltage Vext applying terminal and the two precharge nodes N3 and N4. It is composed of

또한, 상기 스위칭수단(20)은 각각의 게이트단이 상기 양측 프리차지노드(N3, N4)에 접속되며 상기 외부 전원전압(Vext) 인가단과 상기 양측 부스팅노드(N1, N2)의 사이에 접속된 각각의 엔모스 트랜지스터(MN5, MN6)로 구성된다.In addition, the switching means 20 has its gate end connected to both of the precharge nodes N3 and N4, and connected between the external power supply voltage Vext and the boosting node N1 and N2. Each of the NMOS transistors MN5 and MN6 is constituted.

한편, 상기 부스팅수단(30)은 상기 제2 펄스신호(p1, p2)가 상호 180。위상차를 보이며 각각의 소오스 및 드레인단으로 인가되며, 게이트단이 상기 양측 부스팅노드(N1, N2)에 접속된 각각의 모스 캐패시터(C3, C4)와; 외부 전원전압(Vext) 인가단과 고전압(Vpp) 발생단 사이에 다이오드형으로 접속된 엔모스 트랜지스터(MN7)와; 상기 고전압(Vpp) 발생단과 양측 부스팅노드(N1, N2) 사이에 상호 크로스 커플구조로 연결된 두 피모스 트랜지스터(MP1, MP2)와; 상기 고전압(Vpp) 인가단과 상기 양측 부스팅노드(N1, N2)의 사이에 각각 상호 직렬로 접속되며, 각각의 게이트단으로는 상기 양측 부스팅노드9N1, N2)와 상기 고전압 인가단이 각각 접속된 양측 두 피모스 트랜지스터(MP3와 PM4, MP5와 MP6)로 구성된다.On the other hand, the boosting means 30 is the second pulse signal (p1, p2) is 180 ° out of phase with each other is applied to each source and drain terminal, the gate terminal is connected to both boosting nodes (N1, N2) Each of the MOS capacitors C3 and C4; An NMOS transistor MN7 connected in a diode form between the external power supply voltage Vext applying end and the high voltage Vpp generating end; Two PMOS transistors MP1 and MP2 connected in a cross-coupling structure between the high voltage Vpp generator and both boosting nodes N1 and N2; Both sides of the high voltage Vpp applying terminal and the two boosting nodes N1 and N2 are connected in series with each other, and both gate boosting nodes 9N1 and N2 and the high voltage applying terminal are respectively connected to the gate ends thereof. It consists of two PMOS transistors (MP3 and PM4, MP5 and MP6).

도 3 은 도 2 에 도시된 펌핑 회로부 각부의 신호 파형도를 나타낸 것으로, 동 도면을 참조하며 고전압 펌핑동작에 대해 살펴보기로 한다.FIG. 3 is a signal waveform diagram of each part of the pumping circuit unit shown in FIG. 2, and a high voltage pumping operation will be described with reference to the drawing.

간단한 설명을 위해, 일측 프리차지노드(N3) 및 부스팅노드(N1)에 대해서만 동작설명을 진행하기로 한다.For the sake of simplicity, only the one side of the precharge node N3 and the boosting node N1 will be described in the operation description.

우선, t1 시점에서와 같이 (b)에 도시된 펄스신호(g1)가 '로우'에서 '하이'로 천이되면, 프리차지노드(N3)에 고전압이 유기되어지면서 스위칭수단(20)내 엔모스 트랜지스터(MN5)가 턴-온되어 일측 부스팅노드(N1)의 전위를 외부 전원전압(Vext) 수준으로 프리차지하게 된다.First, when the pulse signal g1 shown in (b) transitions from 'low' to 'high' as at time t1, a high voltage is induced to the precharge node N3 and the NMOS in the switching means 20 The transistor MN5 is turned on to precharge the potential of the boosting node N1 to the level of the external power supply voltage Vext.

이 상태에서, (a)에 도시된 바와 같이 펄스신호(p1)를 '로우'에서 '하이'로 천이시키게 되면 상기 부스팅노드(N1)는 모스 캐패시터(C3)의 커플링에 의해 고전압으로 유기되어진다. 상기 부스팅노드(N1)에 유기된 고전압이 피모스 트랜지스터(MP1)에 의해 고전압(Vpp) 발생단으로 전달되어 고전압으로 높여준다.In this state, when the pulse signal p1 is transitioned from 'low' to 'high' as shown in (a), the boosting node N1 is induced at a high voltage by the coupling of the MOS capacitor C3. Lose. The high voltage induced by the boosting node N1 is transferred to the high voltage Vpp generation terminal by the PMOS transistor MP1 to increase the high voltage.

이 후, 상기 펄스신호(p1)가 '하이'에서 '로우'로 천이되면, 부스팅노드(N1)의전위는 상기 펄스신호(p1)에 커플링되어 전위가 떨어지고, 이 떨어진 전위를 다시 프리차지수단(10)이 외부 전원전압(Vext)으로 전하를 보충해 준다.Subsequently, when the pulse signal p1 transitions from 'high' to 'low', the potential of the boosting node N1 is coupled to the pulse signal p1 to decrease the potential, and precharge the dropped potential again. The means 10 supplements the charge with an external power supply voltage Vext.

이와 같은 동작을 (a)와 (c)에 각각 도시된 두 펄스신호(p1, p2)가 교대로 반복하여 고전압의 전위를 높여주게 되는 것이다.This operation is repeated two pulse signals (p1, p2) shown in (a) and (c) alternately to increase the potential of the high voltage.

상기 동작에 의해 고전압을 발생시키는 종래기술에서는 고전압 펌핑을 제어하는 두 펄스신호(p1, p2)가 '하이'에서 '로우'로 떨어질 때, 이들 신호 인가단과 각각의 부스팅노드(N1, N2) 사이에 구비한 모스 캐패시터(C3, C4)의 캐패시턴스가 크게 형성되기 때문에, 각 부스팅노드(N1, N2)의 전위하강폭이 이에따라 커지게 되는 문제점이 발생한다.In the prior art which generates a high voltage by the above operation, when two pulse signals p1 and p2 controlling high voltage pumping fall from 'high' to 'low', between these signal applying stages and each of the boosting nodes N1 and N2. Since the capacitance of the MOS capacitors C3 and C4 included in the capacitor is large, a problem arises in that the potential drop width of each of the boosting nodes N1 and N2 increases accordingly.

이와 같은 현상은 부스팅 노드의 전위를 일정 전위수준으로 프리차지시키기위해 요구되는 전력의 소모를 증가시키게 되는 부차적인 문제점을 유발한다.This phenomenon causes a secondary problem that increases the power consumption required to precharge the potential of the boosting node to a constant potential level.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 부스팅노드에 고전압을 유기시키는 모스 캐패시터의 게이트 소오스간 전위차를 변화시켜 그 전위하강 정도를 크게 감소시키므로써 저전력소모에 의한 펌핑효율의 극대화를 실현한 고전압 발생기를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to change the potential difference between the gate sources of a MOS capacitor which induces a high voltage in a boosting node, thereby greatly reducing the potential drop, thereby pumping efficiency due to low power consumption. To provide a high voltage generator that maximizes the

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 고전압 발생기는 제1 펄스신호의 제어하에 양측 프리차지노드를 선택적으로 외부 전원전압 수준으로 프리차지시키는 프리차지수단과,In order to achieve the above object, the high voltage generator according to the present invention comprises: precharge means for selectively precharging both precharge nodes to an external power supply voltage level under the control of the first pulse signal;

상기 양측 프리차지 노드의 전위레벨에 따라 선택적으로 스위칭되어 양측 부스팅노드와의 연결을 각각 제어하는 스위칭수단과,Switching means for selectively switching in accordance with the potential level of the two precharge nodes to control the connection to both boosting nodes, respectively;

상기 제1 펄스신호와는 다른 타이밍을 갖고 발생되는 제2 펄스신호의 제어하에 상기 양측 부스팅노드를 선택적으로 고전압수준으로 부스팅시키는 부스팅수단과,Boosting means for boosting both boosting nodes to a high voltage level selectively under the control of a second pulse signal generated at a different timing than the first pulse signal;

상기 제1 펄스신호가 천이되기 이전에 발생되는 제3 펄스신호의 제어하에 상기 양측 부스팅노드를 선택적으로 연결시켜 두 부스팅노드간의 전하분배에 따라 각 부스팅노드의 전위변화폭을 감소시키도록 제어하는 부스팅노드 연결수단을 구비하며;A boosting node for selectively connecting the boosting nodes on both sides under the control of the third pulse signal generated before the first pulse signal is transitioned to reduce the potential change width of each boosting node according to the charge distribution between the two boosting nodes. A connecting means;

상기 제1 내지 제3 펄스신호는 고전압 펌핑제어를 위해 오실레이터로부터 발생된 펄스신호를 각기 다른 출력 타이밍을 갖고 발생시킨 펄스신호인 것을 특징으로 한다.The first to third pulse signals may be pulse signals generated at different output timings of pulse signals generated from the oscillator for high voltage pumping control.

도 1 은 종래에 사용된 고전압 발생기의 블럭 구성도1 is a block diagram of a conventional high voltage generator

도 2 는 도 1 에 도시된 펌핑 회로부의 일 실시예를 나타낸 상세 회로도FIG. 2 is a detailed circuit diagram illustrating an embodiment of the pumping circuit part shown in FIG. 1. FIG.

도 3 은 도 2 에 도시된 펌핑 회로부 각부의 신호 파형도3 is a signal waveform diagram of each pumping circuit part shown in FIG. 2;

도 4 는 본 발명에 따른 고전압 발생기의 블럭 구성도4 is a block diagram of a high voltage generator according to the present invention.

도 5 는 도 4 에 도시된 펌핑 회로부의 일 실시예를 나타낸 상세 회로도FIG. 5 is a detailed circuit diagram illustrating an embodiment of the pumping circuit part shown in FIG. 4. FIG.

도 6 은 도 5 에 도시된 모스 캐패시터의 게이트 소오스간 전위변화에 따른 캐패시턴스의 변화 그래프FIG. 6 is a graph of capacitance change according to a potential change between gate sources of a MOS capacitor illustrated in FIG. 5.

도 7 은 도 5 에 도시된 펌핑 회로부 각부의 신호 파형도7 is a signal waveform diagram of each pumping circuit part shown in FIG. 5;

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉<Description of reference numerals for the main parts of the drawings>

10: 프리차지수단 20: 스위칭수단10: precharge means 20: switching means

30: 부스팅수단 40: 부스팅노드 연결수단30: boosting means 40: boosting node connection means

100: 전위감지 회로부 200: 발진 회로부100: potential detection circuit portion 200: oscillation circuit portion

300, 310: 제어신호 발생부 400, 410: 펌핑 회로부300, 310: control signal generator 400, 410: pumping circuit

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.The above and other objects and features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4 는 본 발명에 따른 고전압 발생기의 블럭 구성도를 나타낸 것으로, 출력단으로부터 피드백되어 입력되는 고전압(Vpp)의 전위레벨을 감지하여 그 전위레벨이 일정전압 이하로 떨어지게 되는 경우 펌프 인에이블신호(pump_en)를 발생시키는 전위감지 회로부(100)와, 상기 펌프 인에이블신호(pump_en)를 전달받아 일정주기의 펄스신호(osc)를 발생시키는 발진 회로부(200)와, 상기 펄스신호(osc)를 전달받아 타이밍이 조절된 각각의 펄스 제어신호(p1, p2, con1, con2, g1, g2)를 발생시키는 제어신호 발생 회로부(310)와, 상기 각각의 제어신호(p1, p2, con1, con2, g1, g2)의 상태에 따라 펌핑동작을 수행하여 고전압(Vpp)의 전위를 조절하는 펌핑 회로부(410)를 구비하여 구성된다.4 is a block diagram of a high voltage generator according to the present invention. When the potential level of the high voltage (Vpp) fed back from the output terminal is sensed and the potential level drops below a predetermined voltage, the pump enable signal pump_en The potential sensing circuit unit 100 for generating a), the oscillation circuit unit 200 for receiving the pump enable signal (pump_en) to generate a pulse signal (osc) of a predetermined period, and receives the pulse signal (osc) A control signal generation circuit unit 310 for generating respective pulse control signals p1, p2, con1, con2, g1, and g2 whose timing is adjusted, and the respective control signals p1, p2, con1, con2, g1, and a pumping circuit unit 410 for performing a pumping operation according to the state of g2) to adjust the potential of the high voltage Vpp.

본 발명에 따른 고전압 발생기는 상기 제어신호 발생 회로부(310)에서 후단에 연결된 펌핑 회로부(410)의 동작 제어를 위한 별도의 펄스 제어신호(con1, con2)를 추가로 발생시키게 되면, 이를 후단의 펌핑 회로부(410)가 전달받아 고전압 펌핑에 이용하게 된다.When the high voltage generator according to the present invention further generates separate pulse control signals con1 and con2 for controlling the operation of the pumping circuit unit 410 connected to the rear end of the control signal generating circuit unit 310, the pumping of the rear end is performed. The circuit unit 410 is received and used for high voltage pumping.

도 5 는 도 4 에 도시된 펌핑 회로부의 일 실시예를 나타낸 상세 회로도로, 상기 제어신호 발생 회로부(310)로부터 발생된 제1 펄스신호(g1, g2)의 제어하에 양측 프리차지노드(N3, N4)를 선택적으로 외부 전원전압(Vext) 수준으로 프리차지시키는 프리차지수단(10)과; 상기 양측 프리차지 노드(N3, N4)의 전위레벨에 따라 선택적으로 스위칭되어 양측 부스팅노드(N1, N2)와의 연결을 각각 제어하는 스위칭수단(20)과; 상기 제1 펄스신호(g1, g2)와는 다른 타이밍을 갖고 상기 제어신호 발생 회로부(310)로부터 발생되는 제2 펄스신호(p1, p2: 두 신호는 상호 180。 위상차를 갖고 발생되는 신호이다)의 제어하에 상기 양측 부스팅노드(N1, N2)를 선택적으로 고전압(Vpp)수준으로 부스팅시키는 부스팅수단(30)과; 상기 제2 펄스신호(p1, p2)가 천이되기 이전에 발생되는 제3 펄스신호(con1, con2)의 제어하에 상기 양측 부스팅노드(N1, N2)를 선택적으로 연결시켜 두 부스팅노드(N1, N2)간의 전하분배에 따라 각 부스팅노드(N1, N2)의 전위변화폭을 감소시키도록 제어하는 부스팅노드 연결수단(40)을 구비하여 구성된다.FIG. 5 is a detailed circuit diagram illustrating an exemplary embodiment of the pumping circuit unit illustrated in FIG. 4, wherein both sides of the precharge node N3, under the control of the first pulse signals g1 and g2 generated from the control signal generating circuit unit 310, are illustrated. Precharge means (10) for selectively precharging N4) to an external power supply voltage level Vext; Switching means (20) for selectively switching according to potential levels of the both precharge nodes (N3, N4) to control the connection with both boosting nodes (N1, N2); The second pulse signals p1 and p2 which are different from the first pulse signals g1 and g2 and are generated from the control signal generating circuit unit 310 are signals generated with a phase difference of 180 ° from each other. Boosting means (30) for boosting both boosting nodes (N1, N2) to a high voltage (Vpp) level under control; Under the control of the third pulse signals con1 and con2 generated before the second pulse signals p1 and p2 are transitioned, the two boosting nodes N1 and N2 are selectively connected by connecting the two boosting nodes N1 and N2. Boosting node connecting means 40 for controlling to reduce the potential change of each of the boosting node (N1, N2) in accordance with the charge distribution between the ().

상기 프리차지수단(10)과 스위칭수단(20) 및 부스팅수단(30)의 구성 및 동작은 도 2에 도시된 종래기술에서와 동일하기 때문에 설명의 중복을 피하기 위해 생략하기로 하며, 이하의 설명은 상기 부스팅노드 연결수단(40)에 초점을 맞추어 진행하기로 한다.The configuration and operation of the precharge means 10, the switching means 20, and the boosting means 30 are the same as in the prior art shown in FIG. 2 and will be omitted to avoid duplication of description. Will focus on the boosting node connection means 40 to proceed.

우선, 상기 부스팅노드 연결수단(40)은 상기 양측 부스팅노드(N1, N2)의 사이에 각각 접속된 제1 및 제2 스위칭부(MN12, MN13)와; 상기 제3 펄스신호(con1, con2: 이들 신호는 상기 제2 펄스신호(p1, p2)의 천이되기 이전에 발생되는 펄스신호임)의 제어하에 상기 제1 및 제2 스위칭부(Mn12, MN13)로 고전압을 선택적으로 유기시켜 양측 부스팅노드(N1, N2)의 연결을 제어하는 제1 및 제2 연결 제어부(C5, C6)와; 상기 제1 및 제2 연결 제어부(C5, C6)의 출력단(N5, N6) 전위를 외부 전원전압(Vext) 수준으로 프리차지시키는 프리차지부(1)를 구비한다.First, the boosting node connecting means 40 includes first and second switching units MN12 and MN13 connected between the boosting nodes N1 and N2, respectively; The first and second switching units Mn12 and MN13 under the control of the third pulse signals con1 and con2: these signals are pulse signals generated before the transition of the second pulse signals p1 and p2. First and second connection controllers C5 and C6 for selectively inducing the high voltage to control the connection of both boosting nodes N1 and N2; A precharge unit 1 precharges the potentials of the output terminals N5 and N6 of the first and second connection control units C5 and C6 to the external power supply voltage Vext level.

동 도면의 경우, 상기 제1 및 제2 스위칭부는 각각 엔모스 트랜지스터(MN12, MN13)로 구성된다.In the same figure, the first and second switching units are composed of NMOS transistors MN12 and MN13, respectively.

또한, 상기 제1 및 제2 연결 제어부는 상기 제3 펄스신호(con1, con2)가 각각의 소오스 및 드레인단으로 인가되며, 그 게이트단이 상기 제1 및 제2 스위칭부를 구성하는 엔모스 트랜지스터(MN12, MN13) 각각의 게이트단으로 접속된 제1 및 제2 모스 캐패시터(C5, C6)로 구성된다.In addition, the first and second connection controllers may include the NMOS transistors in which the third pulse signals con1 and con2 are applied to the source and drain terminals thereof, and the gate terminals thereof constitute the first and second switching units. The first and second MOS capacitors C5 and C6 are connected to the gate ends of the respective MN12 and MN13.

한편, 상기 프리차지부(1)는 외부 전원전압(Vext) 인가단과 상기 제1 및 제2 연결 제어부를 구성하는 모스 캐패시터(C5, C6)의 게이트단(N5, N6) 사이에 다이오드형으로 접속된 각각의 엔모스 트랜지스터(MN8, MN9)와, 상기 외부 전원전압(Vext) 인가단과 상기 두 노드(N5, N6)의 사이에 상호 크로스 커플구조로 상기 엔모스 트랜지스터(MN8, MN9)와 병렬로 접속된 각각의 엔모스 트랜지스터9MN10, MN11)로 구성된다.Meanwhile, the precharge unit 1 is diode-connected between an external power supply voltage Vext applying terminal and gate terminals N5 and N6 of the MOS capacitors C5 and C6 constituting the first and second connection controllers. Each of the NMOS transistors MN8 and MN9, the external power supply voltage Vext, and the two nodes N5 and N6 in cross-coupling structure in parallel with the NMOS transistors MN8 and MN9. Each of the connected NMOS transistors 9MN10 and MN11.

도 6 은 도 5 에 도시된 모스 캐패시터의 게이트 소오스간 전위변화에 따른 캐패시턴스의 변화 그래프를 나타낸 것으로, 모스 캐패시터의 캐패시턴스성분은 게이트 소오스간 전위차(Vgs)가 문턱전위(Vt) 근방에서 극소화되는 것을 동 도면을 통해 알 수 있다.FIG. 6 is a graph showing the change in capacitance according to the change in potential between the gate sources of the MOS capacitor shown in FIG. 5. This can be seen from the drawing.

본 발명은 이 원리를 이용하여 부스팅수단(30)내 모스 캐패시터들(C3, C4)의 게이트 소오스간 전위차(Vgs)를 조절하여 캐패시턴스성분을 감소시키므로써, 펌핑 제어용 펄스신호(p1, p2)의 천이로 인한 양측 부스팅노드(N1, N2)의 전위변화폭을 감소시켜 변화된 전위를 복구하는데 요구되는 전력소모를 극소화시킨 고전압 발생기가 된다.The present invention uses this principle to reduce the capacitance component by adjusting the potential difference Vgs between the gate sources of the MOS capacitors C3 and C4 in the boosting means 30, thereby reducing the capacitance component of the pumping control pulse signals p1 and p2. It becomes a high voltage generator which minimizes the power consumption required to recover the changed potential by reducing the potential change width of both boosting nodes N1 and N2 due to the transition.

도 7 은 도 5 에 도시된 펌핑 회로부 각부의 신호 파형도를 나타낸 것으로, 동 도면을 참조하며 본 발명의 동작을 자세히 살펴보기로 한다.FIG. 7 is a signal waveform diagram of each part of the pumping circuit unit shown in FIG. 5, and the operation of the present invention will be described in detail with reference to the drawing.

우선, (a)에 도시된 바와 같은 신호파형을 갖고 인가되는 제2 펄스신호(p1)에 의해 고전압으로 유기된 부스팅노드(N1)의 전위는 (g)에 도시된 바와 같은 전위를 보이며 고전압 발생단으로 전달되어 고전압의 전위를 레벨-업시키게 된다.First, the potential of the boosting node N1 induced to a high voltage by the second pulse signal p1 applied with a signal waveform as shown in (a) shows a potential as shown in (g) and generates a high voltage. It is delivered to the stage to level up the potential of the high voltage.

이 후, 상기 (c)에 도시된 바와 같이 제3 펄스신호(con1)를 (a)에 도시된 제2 펄스신호(p1)가 '하이'에서 '로우'로 천이되기 이전에 타이밍을 조절하여 발생시키므로써, 상기 모스 캐패시터(C5)의 출력단(N5) 전위를 고전압으로 유기시도록 제어한다.Thereafter, as shown in (c), the timing is adjusted before the third pulse signal con1 transitions from 'high' to 'low' as shown in (a). By generating, the output terminal N5 potential of the MOS capacitor C5 is controlled to be induced at a high voltage.

이에따라, 부스팅노드 연결수단(40)내 스위칭소자인 엔모스 트랜지스터(MN12)를 턴-온시키므로써, 양측 부스팅노드(N1, N2)를 연결시키게 된다.Accordingly, the NMOS transistor MN12, which is a switching element in the boosting node connecting means 40, is turned on, thereby connecting both boosting nodes N1 and N2.

따라서, 상대적으로 고전위수준을 유지하는 부스팅노드(N1)의 전위가 상대적으로 저전위수준을 유지하는 타 부스팅노드(N2)로 흐르게 되어 (g)와 (i)에 도시된 바와 같이 부스팅노드(N1)의 전위는 일정전위만큼 낮아지고 타 부스팅노드(N2)의 전위는 상기 부스팅노드(N1)의 전위가 낮아진만큼 높아지게 된다.Therefore, the potential of the boosting node N1 maintaining a relatively high potential level flows to the other boosting node N2 maintaining a relatively low potential level, and as shown in (g) and (i), the boosting node ( The potential of N1) is lowered by a predetermined potential and the potential of the other boosting node N2 is increased as the potential of the boosting node N1 is lowered.

상기 부스팅노드(N1)의 전위가 낮아진 관계로 이에 연결된 모스 캐패시터(C3)의 게이트 소오스간 전위차(Vgs)를 낮출 수 있게 되며, 이에따라 캐패시턴스성분도 작아지게 된다.As the potential of the boosting node N1 is lowered, the potential difference Vgs between the gate sources of the MOS capacitors C3 connected thereto can be lowered, thereby reducing the capacitance component.

결과적으로, 상기 제2 펄스신호(p1)가 '하이'에서 '로우'로 천이될 때, 부스팅노드(N1)의 전위가 하강하는 변화폭이 작아져 이를 다시 외부 전원전압(Vext)에 의해 프리차지해야하는 전류양을 감소시킬 수 있게 되는 것이다.As a result, when the second pulse signal p1 transitions from 'high' to 'low', a change range in which the potential of the boosting node N1 falls decreases and is precharged again by the external power supply voltage Vext. It will be able to reduce the amount of current to be.

이와 같은 동작은 (f)에 도시된 타측 제3 펄스신호(con2)가 인가되어질 때에도 동일하게 수행되어져 고전압 펌핑동작을 효율적으로 수행하게 된다.This operation is performed in the same manner when the other third pulse signal con2 shown in (f) is applied to efficiently perform the high voltage pumping operation.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 따른 고전압 발생기에 의하면, 고전압 펌핑효율이 향상되어 고전압의 발생시 소모되는 외부전력의 양을 대폭 감소시킬 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있다. 즉, 디바이스에서 사용하는 전체 파워양을 감소시켜 저전력제품을 만드는 데에 기여할 수 있게 된다.As described above, according to the high voltage generator according to the present invention, the high voltage pumping efficiency is improved, thereby greatly reducing the amount of external power consumed when the high voltage is generated. In other words, by reducing the total amount of power used by the device, it can contribute to making low-power products.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.In addition, preferred embodiments of the present invention are disclosed for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, additions, etc. within the spirit and scope of the present invention, such modifications and modifications belong to the scope of the claims You will have to look.

Claims (5)

제1 펄스신호의 제어하에 양측 프리차지노드를 선택적으로 외부 전원전압 수준으로 프리차지시키는 프리차지수단과,Precharge means for selectively precharging both precharge nodes to an external power supply voltage level under the control of the first pulse signal; 상기 양측 프리차지 노드의 전위레벨에 따라 선택적으로 스위칭되어 양측 부스팅노드와의 연결을 각각 제어하는 스위칭수단과,Switching means for selectively switching in accordance with the potential level of the two precharge nodes to control the connection to both boosting nodes, respectively; 상기 제1 펄스신호와는 다른 타이밍을 갖고 발생되는 제2 펄스신호의 제어하에 상기 양측 부스팅노드를 선택적으로 고전압수준으로 부스팅시키는 부스팅수단과,Boosting means for boosting both boosting nodes to a high voltage level selectively under the control of a second pulse signal generated at a different timing than the first pulse signal; 상기 제2 펄스신호가 천이되기 이전에 발생되는 제3 펄스신호의 제어하에 상기 양측 부스팅노드를 선택적으로 연결시켜 두 부스팅노드간의 전하분배에 따라 각 부스팅노드의 전위변화폭을 감소시키도록 제어하는 부스팅노드 연결수단을 구비하며;A boosting node for selectively connecting the boosting nodes on both sides under the control of the third pulse signal generated before the second pulse signal is transitioned to reduce the potential change of each boosting node according to the charge distribution between the two boosting nodes. A connecting means; 상기 제1 내지 제3 펄스신호는 고전압 펌핑제어를 위해 오실레이터로부터 발생된 펄스신호를 각기 다른 출력 타이밍을 갖고 발생시킨 펄스신호인 것을 특징으로 하는 고전압 발생기.And the first to third pulse signals are pulse signals generated at different output timings of pulse signals generated from the oscillator for high voltage pumping control. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 부스팅노드 연결수단은 상기 양측 부스팅노드의 사이에 각각 접속된 제1 및 제2 스위칭부와,The boosting node connecting means may include first and second switching units connected between the boosting nodes, respectively; 상기 제3 펄스신호의 제어하에 상기 제1 및 제2 스위칭부로 고전압을 선택적으로 유기시켜 양측 부스팅노드의 연결을 제어하는 제1 및 제2 연결 제어부와,First and second connection controllers for selectively inducing high voltages to the first and second switching units under the control of the third pulse signal to control the connection of both boosting nodes; 상기 제1 및 제2 연결 제어부의 출력단 전위를 외부 전원전압 수준으로 프리차지시키는 프리차지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 고전압 발생기.And a precharge unit configured to precharge the output terminal potentials of the first and second connection controllers to an external power supply voltage level. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제1 및 제2 스위칭부는 엔모스 트랜지스터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고전압 발생기.And the first and second switching units are formed of NMOS transistors. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제1 및 제2 연결 제어부는 상기 제3 펄스신호가 각각의 소오스 및 드레인단으로 인가되며 그 게이트단이 상기 제1 및 제2 스위칭부에 각각 접속된 제1 및 제2 모스 캐패시터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고전압 발생기.The first and second connection controllers may be configured such that the third pulse signal is applied to each of the source and drain terminals, and the gate terminal includes first and second MOS capacitors connected to the first and second switching units, respectively. High voltage generator characterized by. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 프리차지부는 외부 전원전압 인가단과 상기 제1 및 제2 연결 제어부의 출력단 사이에 각각 다이오드형으로 접속된 제1 및 제2 엔모스 트랜지스터와,The precharge unit may include first and second NMOS transistors connected in a diode form between an external power supply voltage supply terminal and an output terminal of the first and second connection controllers, respectively; 상기 외부 전원전압 인가단과 상기 제1 및 제2 연결 제어부의 출력단 사이에 상호 크로스 커플구조로 상기 제1 및 제2 엔모스 트랜지스터와 각각 병렬로 접속된 제3 및 제4 엔모스 트랜지스터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고전압 발생기.And third and fourth NMOS transistors connected in parallel with the first and second NMOS transistors in a cross-coupling structure between the external power voltage applying stage and the output terminals of the first and second connection controllers, respectively. High voltage generator.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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