TW201110555A - Method and circuit for charging and discharging a circuit node - Google Patents

Description

201110555 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上係關於半導體 半導體_使用之電壓電路。 本申請案已於2009年6月8日 12/479940號提出申請。 【先前技術】 ，且更明確言之，係關於在 ，在美國作為專利申請案第 積體電路通常使用電荷泵電路以將—供應電壓升壓至大 於實際供應電壓值的-值。因為電荷Ή在-積體電路中 實施，所以電荷系對建立—升壓供應有利 同類型的繼電路以完成此功能。在記憶體二= 快閃記憶體）中，肖-電路節點充電至—升高之電壓。隨 後對該電路節點放電。為了對該電路節點放電，—電晶體 或電流源連接至電路節點以將電路節點耦合至一接地電壓 電位。電荷移動導致-電流以經由電晶體或電流源對升壓 電位放電。對電流放電至接地端子且所有電荷損失為耗散 電力。當積體電路包含高電容節點時，所得之電力損耗係 實質性的。 【實施方式】 藉由實例圖解說明本發明且本發明並不受附圖限制，其 中相似參考指示類似元件。為簡單及清楚起見，圖解說明 圖式中之元件且無必要按比例繪製該等元件。 圖1中所圖解說明的是用於以一省電方式對一電路節點 14充電及放電的一電路10。電路1〇藉由保存存在於電路節 148360.doc 201110555 點14上之電荷的_部分而再使用電路節賴之電荷來完成 電路節賴之充電及放電。—時脈㈣㈣具有用於接收 -「開啟/關閉」信號的一啟用輸入。時脈振盪器18具有 連接至-時脈產生器20之一輸入的—輸出。時脈振盈器Μ 及時脈產生器20可統視為時脈電路且可在一單個電路部分 中實施或實施為如圖解說明之分離電路。時脈產生器之 -第-輸出將標記為「Clk L 時脈信號提供至 一充電及放電電壓產生器12之一第—輸入，且時脈產生器 20之一第二輸出將標記為rCik 2」<一第二時脈信號提 供至充電及放電電壓產生器12之一第二輸入。充電及放電 電壓產生器12用作一電荷泵電路。充電及放電電壓產生器 12之一輸入/輸出端子連接至一電荷源以之一輸入/輸出端 子。在一形式中，電荷源提供標記為Vdd之一供應電壓。 充電及放電電壓產生器12之一輸出連接至電路節點14。電 路節點14係一積體電路内或一電路系統内之一預定節點， 諸如一印刷電路板或一印刷電路卡之一節點。一電壓偵測 器1 6之一第一輸入連接至電路節點丨4。電壓偵測器1 6之一 第二輸入接收一第一電壓，諸如供應電壓^電壓偵測 器16之一第三輸入接收一第二電壓，諸如參考v〇d為一負電 壓的（-V)。電壓偵測器16之一輸出提供一「開啟/關閉」信 號且連接至時脈振盪器18之一啟用輸入。一控制電路22具 有用於提供一「調升/調降」信號的一輸出。控制電路22 之輸出連接至充電及放電電壓產生器12之一第三輸入及電 壓偵測器16之一第四輸入。 148360.doc 201110555 在操作中，在充電及放電電壓產生器12分別對電路節點 14充電至—預定電麼及對電路節點14自預定電塵放電而將 電荷返回至電荷源21時，電荷源21雙向地將電荷源送 (S_e)至充電及放電„產生器12或儲集來自充電及放 電電廢產生器12的電荷。如本文所使用，術語「充電」應 理解為意謂著將-期望之電壓（正或負）置於―電路節點或 儲存裝置上。術語「放電」應理解為意謂著移除一電路節 點或儲存裝置上之—期望之電壓（正或負）。輕合至電路節 點14之電壓制器16監測電路節點14處的電壓電位。並未 繪示之電路決定應何時對電路節點M充電及放電。同樣， 並未繪示之電路連接至電路節點14以利用待維持於電路節 點14上之所施加電壓。在一形式中，電路節點14係一快閃 記憶體之-程式化節點。但是，可易於實施儲存於電路節 點上之電荷的其他應用。當電路1〇處於一操作模式（其中 正對電路節點14充電至一預定電壓（諸如_v))時，控制電路 22以指示電路節點w上之電壓將調降至預定電壓之形式提 供調升/調降信號。電壓债測器16比較電路節點14處之實 際電壓與電壓偵測器16接收之_v。當電壓偵測器_測到 電路節點14上之電壓大於_v時，電壓偵測器16將一「開啟/ 關閉」信號提供至時脈振盪器18之啟用輸入。時脈振盪器 18將一時脈信號提供至時脈產生器2〇。時脈產生器2〇使用 時脈振盈器18之時脈信號且提供呈一相位關係的兩個時脈 信號CLK1及CLK2，該兩個時脈信號（如丁文所描述）由充 電及放電電壓產生器12使用以致使能夠藉由電荷源η對電 148360.doc 201110555 路節點14充電至起始電壓（vDD)。電荷源21 (vDD)將電荷從 電荷源21(VDD)供應至充電及放電電壓產生器12以對電路 節點I4充電至-V，且在正對電路節點Μ充電回至vdd時， 選擇性地允許電荷經由充電及放電電壓產生器12從電路節 點14返回至電荷源21。當電路1〇處於需要對電路節點抖放 電至一預定電壓（諸如（-V))的一操作模式時，控制電路22 提供指示電路節點14上之電壓將調降的調升/調降信號之 一編碼值。回應於調升/調降信號，電壓偵測器16提供啟 用時脈振遺器18之開啟/關閉信號的一編碼值。當電壓债 測器16決定電路節點14已達到目標電壓（_v)時，該電壓债 測器1 6關閉時脈振盪器1 8，而該時脈振盪器i 8藉由不提供 CLK1及CLK2信號來停用充電及放電電壓產生器12。缺乏 CLK1及CLK2信號之產生具有既不對電路節點14充電也不 對電路節點14放電之效果。當對電路節點14充電回至起始 電壓（Vdd)時’電路10以一類似方式操作，但是其中調升/ 調降彳5號經編碼以指示節點1 4上之電屋將調升，且電壓谓 測器16提供啟用時脈振盪器18之開啟/關閉信號。當節點 14之電壓到達起始電壓（Vdd)時，電壓偵測器16對開啟/關 閉4號編碼以停用時脈振堡器1 8。可連同圖2進一步理解 關於如何再使用電路節點14上之電荷來省電的充電及放電 電壓產生器12之操作。 圖2中圖解說明的是連接至電路節點〗4及電荷源2丨的圖^ 之充電及放電電壓產生器12的一例示性實施例。電荷源以 雙向連接至一節點41。二極體可組態之p通道電晶體42具 148360.doc 201110555 有在一節點41處連接至電荷源21之一源極、一閘極及連接 至一節點68之一汲極。二極體可組態之p通道電晶體43具 有連接至節點68之一源極、一閘極及連接至一節點83之一 汲極。二極體可組態之P通道電晶體44具有連接至節點83 之一源極、一閘極及連接至電路節點14之一汲極。二極體 可組態之P通道電晶體45具有在節點41處連接至電荷源2 i '原極 閘極及連接至節點6 8之一沒極。二極體可組 態之P通道電晶體46具有連接至節點68之一源極、一閘極 及連接至節點83之一汲極。二極體可組態之p通道電晶體 47具有連接至節點83之—源極、-閘極及連接至電路節點 14之一汲極。二極體可組態之電晶體42_47的閘極連接至 一充電/放電電路40。充電/放電電路4〇具有一⑽道電晶 體50,該N通道電晶體5〇具有連接至節點“之一汲極、一 閘極及在一節點85處連接至電晶體42之閘極的一源極。一 P通道電晶體51具有在節點85處連接至電晶體“之 一源極、一閘極及連接至節點68之一汲極。一 N通道電 體52具有連接至節㈣之—_、—祕及在節點轉 接至電晶㈣之閘極的—源極…p通道電晶體53具有: 接至電晶體43之間極及電晶體52之源極的一源u 及連接至節點83之一汲極。一 N通道電晶體54具有連接; 節點83之一汲極、一閘極及在一 即點71處連接至電晶體4 之閉極的-源極。一 P通道電晶體55具有連接至電晶體5 之源極及電晶體44之閉極的-源極。電晶體55具有一, 極。電晶體55之-沒極係連接至電路節點i4。 148360.doc 201110555 晶體56具有連接至節點41之一沒極 '一問極及在一節點ο 處連接至電晶體45之閘極的一源極。一 p通道電晶體”具 有在節點63處連接至電晶體45之閘極的一源極、一間滅 連接至節點68的一汲極。一N通道電晶體58具有連接至節 點68之一汲極、一閘極及在一節點㈠處連接至電晶體牝之 閘極的一源極。一 P通道電晶體59具有連接至電晶體“之 問極及電晶體58之源極的-源極、一閘極及連接至節點㈡ 的一汲極^ — N通道電晶體60具有連接至節點以之一汲 極、一閘極及在一節點67處連接至電晶體47之閘極的一源 極。一P通道電晶體61具有連接至電晶體6〇之源極及電晶 體47之閘極的一源極。電晶體61具有一閘極。電晶體“之 一汲極係連接至電路節點14。充電/放電電路4〇内之電晶 體5 0-61之每一者的閘極在一節點66處連接在—起。一電 容70之一第一電極係連接至由時脈產生器2〇提供之第一 時脈信號CLK1。電容器70之一第二電極係連接至節點 68。-電谷器72之-第-電極係連接至由時脈產生器2〇提 供之第二時脈信號CLK2。電容器72之一第二電極係連接至 節點83。一電容器74之一第一電極係連接至第二時脈信號 CLK2。電谷器74之一第二電極係連接至節點68。電容器 76之一第一電極係連接至第一時脈信號CLKi。電容器％ 之一第二電極係連接至節點83。 連接於電荷源21與電路節點14之間的是一電壓位準移位 器電路78。電壓位準移位器電路78具有一 p通道電晶體 80，該P通道電晶體8〇具有連接至節點41之一源極、一閘 148360.doc -10- 201110555 極及連接至充電/放電電路40之節點66的一汲極。連接一 反相器82之一輸入以接收由圖1之控制電路22提供的「調 升/調降」信號。反相器82之一輸出係連接至電晶體80之 閘極。一 P通道電晶體84具有在節點41處連接至電晶體80 之源極的一源極、用於接收「調升/調降」信號之一閘極 及一汲極。一N通道電晶體86具有連接至電晶體80之汲極 的一；及極、連接至電晶體84之汲極及電晶體88之汲極的一 閘極及連接至電路節點14之一源極。一n通道電晶體88具 有連接至電晶體84之沒極的一;：及極、連接至電晶體8〇之汲 極及電晶體86之汲極的一閘極及連接至電路節點14之一源 ° 在操作中，回應於由電壓位準移位器電路78提供之在節 點66處的電壓，充電/放電電路4〇選擇性連接二極體可組 態之電晶體42-47之每一者來作丨經二極體組態之電晶 體。取決於節點66處之電壓係一邏輯高值還是一邏輯低值 決定二極體可組態之電晶體42_47之每一者的閉極係連接 =其源極還是其;:及極。例如，當電壓位準移位器電路^在 節點66處提供-邏輯高值時，電晶體5()導電且電晶體^不 導電以將二極體可組態之電晶體42之源極及閉極連接在一 :1似地組態剩餘電晶體43_47之每—者。在此組態 ’允终電何僅從電路節點14通過二極體可組態之電晶體 44'43及42與通過二極討㈣之f晶㈣、46及45移動 至電荷源21。因此藉由二極體可組態之電晶體仏 極體作用阻止從電荷源21至電路節點14之任何電: 148360.doc 201110555 一邏輯 低值時， 以將一極體可組

類似地’當電荷位準移位器電路78在節點66處提供 低值時’電晶體5〇不導電且電晶體5丨導電以將二極 態之電晶體42的没極及閘極連接在—起 點14。藉由二極體可組態之電晶體42 47的二極體作用阻 止從電路節點14至電荷源21之任何電荷流動。 回應於由圖1之控制電路22提供之調升/調降信號之值， 藉由電壓位準移位器78決定節點66處電壓的邏輯值。當決 疋需要對電路節點14朝著vDD充電時，調升/調降信號之有 效邏輯值係使得電晶體8〇不導電且電晶體84導電的一邏輯 低信號。當電晶體84導電時，電晶體86導電且電晶體88不 導電。此偏壓條件使得節點66採用一邏輯低值，該邏輯低 值組態二極體可組態之電晶體42_47以使其等可僅將電流 從電荷源2 1引導至電路節點丨4。Clkl及Clk2信號係互補相 位時脈彳§號。如上文所提及，當將對電路節點4丨朝著vdd 放電時’節點66係低。在cikl係一邏輯低且Clk2係一邏輯 南時的一時脈相位期間’用分別來自二極體可組態之電晶 體42及47的電荷初始化電容器7〇及76。在此相位期間，來 自電容器72及74之電荷在電路節點41之方向上分別移動通 過二極體可組態之電晶體43及45。在時脈信號改變相位 時，分別經由二極體可組態之電晶體44及46對電容器72及 74充電且分別經由二極體可組態之電晶體42及46對電容器 148360.doc 12 201110555 70就76放電。在時脈繼續循環時’電路節點4 1上之電荷在 VDD之方向上移動通過二極體可組態之電晶體42-47。 當決定需要對電路節點14充電朝向一負電壓時，調升/ 調降信號之有效邏輯值係使得電晶體8〇導電且電晶體84不 導電的一邏輯高信號。當電晶體84不導電時，電晶體86不 導電且電晶體88導電。此偏壓條件使得節點66採用一邏輯 高值’該邏輯高值組態二極體可組態之電晶體42_47以使 其等可僅將電流從電路節點14引導至電荷源2 1。當clk 1 及CLK2時脈彳s號循環（即振盡）時，以類似於上文所描述之 方式對電谷器70、72 '74及76充電及放電，其中電路節點 41上之電荷移動通過充電及放電電壓產生器12朝向v〇D而 使得節點41上之電壓減少。 圖3中圖解說明的是在電路10之操作發生時，繪製為一 時間函數之電路節點14的一例示性圖表。通常而言，該圖 表圖解說明其中明顯省電的一電荷使用部分及一電荷再使 用部分二者。假設從時間t0至時間tl對電路節點14最初充 電至VDD電壓電位。在此電$電位4，電路節點14之狀態 為靜止狀態'。在使用電路10之系統内，由電路（未緣示）作 出一決策以對電路節點14放電至（_v)電壓。如上文所提 及（V)電壓可為任何預定電壓，正或負或一隔離接地。 在從U至t2之時間間隔期間對電壓節點14放電至（·ν),在 該時間間隔期Μ，在最小電力損耗下發生電荷轉移。藉由 將電荷從電路節點14返回至電荷源21而發生放電。從時間 t2至夺間U ’在一使用階段中由電路（未繪示）使用節點14 148360.doc •13· 201110555 處之電壓（Λ〇。從時 節點Μ返回至V… I-充電返回階段中電路 DD日’間Μ至時間t5，電路節點1 4係處 於一静止狀態。在時間t5 静止狀態結束，且藉由對電路 郎點14充電至（-V)而發生電路節 至時間t6為止。在_= 4之-電荷轉移階段直 在。與t6之間的時間期間，再使用來自由 tl至Η體現之猶環的電荷之實f部分。時㈣與時間^之 間’發生一使用階段，在該使用階段期間，由電路（未繪 不）使用電路節點14之（_V)電壓°從時間Π至時間t8，在最 小電力損耗下來自電路節點14之電荷返回至電荷源 21(VDD)以在未來猶環中再使用。藉此對電路節點14放電 至^。在時間t8, t路節點14之電壓係％且電路ι〇之一 靜止狀態恢復。可以险了士園1 + 』从除了如圖2中所圖解說明之外的其他 方式實施充電及放電電壓產生器12。例如，在一些應用 中，可期望起作用而不會使二極體電壓降落（諸如跨電晶 體42_47之每一者存在的電壓降落)效率低的一充電及放電 產生器。纟此-替代實施方案t τ使用$求更多時脈信 號的一設計。但是，額外時脈電路使用更多電路面積，所 以一設計需在額外面積相對電力使用之間進行權衡。在圖 2所圖解說明的實施例中，利用如本文解釋之電荷再使用 而在電路操作中達成一明顯省電，儘管存在與二極體電壓 降落相關的一些電力損耗。 為了與圖3相.比較，圖4中圖解說明的是一電路節點至如 一般貫施之一升壓電壓的充電及放電的一圖形時間線。假 設從時間t0至時間11 ’電路節點係處於一接地零電壓。電 148360.doc •14- 201110555 路節點係處於一靜止狀態。在時間tl，電路節點之電壓在 一充電階段升壓至一 Vb。。”電位直至在時間12到達該電壓。 在攸時間t2至時間t3的一使用階段期間，使用Vb。川電壓。 在時間t3與時間t4之間，經由一電力消耗電阻性電路元件 對電路節點放電。在時間t4，電路節點之電壓返回至零伏 特。一電路節點之習知充電及放電係浪費電力的。經放電 電荷不再被使用。 圖5中圖解說明的是一電路節點之充電及放電的另一實 施例的一圖表，其中再使用放電電位的一部分。在此形式 中，假設在時間t0與時間tl之間，電路節點係處於零伏特 電位且係處於靜止狀態。在時間tl與時間t2之間，發生一 充電階段。對電路節點之電壓從零伏特充電至一 Vb。。”預 定電壓電位。在時間12與時間t3之間的一電荷使用階段 中使用電路節點上之升壓電壓。在時間t3與時間t4之 間’實現電路節點至一中間電壓v—之一部分放 表丁 VB〇〇st與Vintermediate之間的電壓差之電荷被轉 移至另電路節點以由電路108再使用。從時間t4至時間t5 之時間週期係—電荷再使用階段，其中再使用經轉移以支 援vIntermediate電壓的電荷。在從％則至之電荷 轉移之後，在時間t5與時間t6之間完成一放電階段，其中 對電路節點VBocm放電至接地或零伏特。 圖6中圖解說明#是用於實施圖5中表示之電壓功能性之 電壓電路的—第一實施例。提供一電壓電路100以用於 對節點放電及藉由在兩個階段中放電來再使用電荷。一 148360.doc -15- 201110555 電荷系102具有用於提供—升壓電廢Vb_之一輸出端子， 该升屢電慶VBoos』升至高於一預定電麼，諸如—供應電 壓。電个了系102之輸出係連接至—電路節點1〇4。—個三端 子式切換器106係連接至電路節點1〇4。切換器ι〇6之一第 一端子係連接至-電路⑽且將許多電荷從電路節點⑽轉 移至電路108内的-節點。並不連接切換器ι〇6之一第二端 子。切換器刚之-第三端子係連接至__接地參考電屋端 子或其他電壓端子，接地參考電麼端子或其他電壓端子表 :期望對電路節點104放電所到達之一電壓電位。當切換 盗106連接至第二端子時，電路節點1〇4並不連接至 108或接地參考電壓端子。 在操作中，電壓電路100使用電荷泵1〇2以對電路節點 104充電至升壓電壓在電路節點1〇4之充電期間‘， 切換器106係連接至在電位中電浮動的第二位置。電路節 點1〇4可(例如)為處於一高電壓以程式化一記憶體單元的二 記憶體電路之一節點。在某些時間點，必須對電路節點 1〇4放電。並非對電路節點1〇4放電至接地且損失儲存之電 力，而是藉由將切換器106切換至第一位置而將與如圖5中 這之電位差VB()()st_V丨ntermediate相關聯之電荷的_部分轉人 至電路108。藉此電荷之部分可用於由電路1〇8再使用。電 路108實施為任何眾多類型之電路的一者。例如，電路Mg 可為’、有用於儲存Vintermediate電壓之一靜態節點的一邏輯 電路在與VB〇〇st-Vintermediate電壓相關聯之一電壓已從電路 節點104轉移至電路1〇8之後，藉由將切換器1〇6切換至第 148360.doc • 16 · 201110555 j切換器位置而對電路節點1Q4上之剩餘電荷放電。切換 器1〇6之第三切換器位置將電路節點1〇4連接至完成電路節 點104之放電的-接地電位。因此，電壓電路i⑼已再使用 已置於電路節點104上的電荷之實質部分。應理解，可使 用各種已知電荷栗電路組態之任—者實施電荷果102。 迄今應瞭解，已提供用於對—電路節點充電及對電荷之 至少一部分放電以用於隨後再使用來藉此省電的一電壓電 路。在一形式中，使用可省電的一電荷栗，因為電荷㈣ 移電荷而非經由-電阻性電路元件將電荷放電至接地。在 一形式中，再使用電荷轉移回至-電荷源（諸如-電源供 應器）中。在該形式中，實質上再使用電荷之所有者轉移 回至電荷源。在另-形式中，再使用電荷轉移至一分離電 路之另電路郎點。在該形式中，由分離電路再使用原始 電荷之部分。在一形式中，一電荷栗用於將電荷轉移至-電路節點且再次轉移電荷以用作隨後再使用。電荷栗之極 性係雙向且可藉由使用電晶體切換器以將串聯連接之電晶 體重組態為僅在一方向上引導電流之二極體而使電荷泵之 極性反向。取決於電荷流動之方向，充電/放電電路4〇決 定串聯連接之電晶體將採用何種二極體組態。藉由兩個互 補相位時脈信號對電荷㈣之電容料相經由電荷果有 效地移動電荷而不會引發任何明顯的電力損耗。因此，本 文描述之電塵電路係非常省電。 在一形式中，提供一種對一電路節點充電至一第一預定 電屋的方法。使用充電至電路節點上之第一預定電壓以在 i48360.doc -17- 201110555 —第一時間週期期間 分自電路節點移阶至叙人J〜功能。將電荷之-部 週期之後的—第 ° €路郎點的電路。在第一時間 一…广時間週期期間再使用電荷之部分。在另 形式中，經由—带从石％ t 電荷_路節㈣::τ電路節點充電。藉由經由 使用複數個二 組態以對電路節點充電。藉由 部八 D的—極體可組態之電晶體移除電荷之 释充雷日極體可組態之電晶體係經組態以在對電路節 在-第—方向上引導電流且經組態以在移除電荷 另12在與第—方向相反之—第二方向上引導電流。在 另-形式中’藉由最初自電路節點移 路!點移㈣叙部分。電荷之部分_合至㈣合於ί 路即點的電路以由電路再使用。隨後自電路節點移除電荷 ，剩餘部分以對電路節點放電至一第二預定電壓。在又一 形式中。’。多重位置切換器係輕合至電路節點。電路係耗合 至切換益以用於選擇性接收經由多重位置切換器自電路節 點移除之電何的部分。在另—形式中，提供作為電路的一 電何源。經由包括串聯連接之二極體可組態之電晶體的一 雙向電荷泉耗合電荷源至電路節點，該等二極體可組態之 電晶體基於在電荷栗中電荷移動之一所期望方向組態:極 體可組態之電晶體的一電流方向。在另—形式中，在電路 節點處偵測一電壓值。回應於該偵測藉由比較一經偵測電 壓與第一預定電壓之一值及決定需要增加電路節點處之電 壓值來選擇性啟用一時脈振盈器。使用時脈振I器以操作 148360.doc •18· 201110555 一電4泵電路。經由電荷泵電路對電路節點充電。 在另形式中，提供一種具有一電路節點及用於提供待 儲存於電路節點上之電荷的一電荷源的電壓電路。一電壓 產生器係耦合於電路節點與電荷源之間。電壓產生器在— 第一方向上引導電流以將—第一預定電壓充電至電路節點 上而用於在一第一時間週期期間於一第一預定功能中使 用。電壓產生器藉由在與第一方向相反之一第二方向上引 導電流而自電路節點移除電荷之一部分及將該部分耦合至 :荷源以在第一時間週期之後的一第二時間週期期間由電 荷源再使用，纟中由於並不將電荷之部分放電至接地而達 成最小電力損耗。在-形式中，—控制電路係搞合至電壓 產生器，控制電路係用於提供指示應對f路節點充電還是 放電的-控制信號…電壓制器係搞合至電路節點及控 制電路’電壓制器制於喊於控制信號而比較電路節 點處之電壓與第-預定電壓或―第二預定電壓，該電㈣ 測器提供-時脈啟用信號。時脈電路係耗合至電壓產生器 及電Μ測器’時脈電路係用於回應於時脈啟用信號提供 -或更多個時脈信號。一或更多個時脈信號經由電荷源與 電路節點之間的電壓產生器轉移電荷。在另-形式中，電 壓產生器回應於控制信號而切換二極體可組態之電晶體， 以使得電流僅在-方向上流動通過電壓產生器。在另一形 式中，電壓產生器具有耦合於電荷源與電路節點之間的複 數個串聯耦合電晶體’該等電晶體之每—者具有—源極、 一没極及一控制電極。-充電/放電切換器係輕合至複數 148360.doc •19· 201110555 個串聯耦合電晶體之每一者的控制電極。充電/放電切換 器回應於控制信號將控制電極選擇性連接至複數個串聯耦 合電晶體之每一者的一相對應汲極或一相對應源極。在另 形式中，電壓產生器具有耦合至電路節點之一電壓位準 移位電路。電壓位準移位電路具有用於接收控制信號之一 輸入及具有輕合至充電/放電電路以用於纟且態充電/放電電 路來對電路節點充電或對電路節點放電之_輸出。在一形 式中，充電/放電電路具有複數對互補導電電晶體，每一 對串聯耦合且耦合至複數個串聯耦合電晶體之一各自者的 一源極及一汲極且在每一對之間的一共同連接處耦合至該 複數個串龍合電晶體之—各自者的—控制電極，其中每 一對僅一個電晶體導電以將複數個串聯耦合電晶體之各自 者置於二極體組態中。在另一形式中，一控制電路係搞合 至電壓產生器’控制電路係用於提供指示應對電路節點充 電還是放電的-控制信號。_電壓债測器係麵合至電路節 點及控制電路，電壓_器係、用於回應於控制信號而比較 電路節點處之電壓與第一預定電壓或一第二預定電壓。電 壓偵測器提供-時脈啟用信號一時脈㈣器具有麵合至 電壓_ 於接收時脈啟用信號之—輸人及具有用於 回應於時脈啟用信號而提供__振i時脈的__輸出。—時脈 產生器具有耦合至時脈振盪器之輸出的一輸入、耦合至電 壓產生器以用於提供一第一時脈信號的一第一輸出及耦合 至電壓偵測器以用於提供一第二時脈信號的一第二輸出。 第一時脈信號及第二時脈信號經由f荷源與f路節點之間 i48360.doc •20- 201110555 的電壓產生器轉移電荷。在另一形式中，電壓產生器具有 •馬口於電荷源與電路節點之間的複數個串聯耦合電晶體， 該等串聯輕合電晶體之每一者具有一源極、一汲極及一控 制電極。-充電/放電電路係麵合至複數個串聯编合電晶 體之每的控制電極。充電/放電電路回應於控制信號 將串聯耗合電晶體之每一控制電極選擇性搞合至一相對應 沒極或一相對應源極以決定通過電壓產生器之一電流方 向。 在另开中，提供—種具有一電路節點及輕合至該電 路節點之-第一電荷栗的電壓電路。第一電荷栗提供待儲 存於電路節點上之電荷。第-電荷系將-第-預定電壓充 f至電路節點上以用於在一第一時間週期期間於一第一預 j此中使用。—多重位置切換器係々合至電路節點。用 於實施一預定功能之—電路係麵合至多重位置切換器。用 於實施一預定功能之一電路係輕合至多重位置切換器。電 路自電路節點接收電荷之一部分以在第一時間週期之後的 第:時間週期期間由電路再使用。在電路自電路節點接 電何之部分之後’多重位置切換器對電路節點放電至一 一:預疋電麼。在另—形式中，電荷系引導電流以在一第 日’間週期期間將第一預定電壓充電至電路節點上。多重 = 刀換器自電路節點移除電荷之部分以在第一時間週期 二時間週期期間由電路再使用，其中由於並不 :冑疋電壓放電至接地而達成最小電力損耗。在另一 ^中’多重位置切換器進一步具有耗合至用於實施預定 J48360.doc -21 · 201110555 功能之電路的一^ ^ 第為子、為電浮動之一第二端子及耦合 至，電壓端子的-第三端子。在又-形式中，用於實 施預疋功月b之電路係具有用於自電路節點接收電荷之部分 而作再使用的一靜態節點的一邏輯電路。在又一形式中， 第預疋電慶係具有介於第一預定電墨與一接地參考中間 的電壓量值的一中間電壓。 ,雖然已關於電位之特定導電類型或極性對本發明作出描 述’但熟練技術者瞭解，可將電位之導電類型及極性反 向。而且，在說明書及申請專利範圍中的諸如「前部」、 二後部」、「頂部」、「底部」、「上面」、「下面」及類此詞的 術。。（右有的話）係用於描述目的且無必要用於描述永久相 對位置。應理解，如此使用之術語在適當情況下可互換， 使得本文描述之本發明的實施例（例如）能夠在除了此等所 圖解說明之方位及本文以其他方式描述之方位之外的其他 方位上操作。 雖然本文參考特定實施例描述本發明，但可在不脫離如 以下申請專利範圍中提出之本發明的範訂作出多重修改 及改變。例如，用於儲存電狀電路節點可實施於多種類 型之電晶體記憶體儲存單元電路及多種類型之記憶體（諸 如快閃、DRAM、SRAM及MRAM(磁電阻隨機存取記憶 體））中。實施數位邏輯功能之多重邏輯電路或邏輯閘可經 實施以執行電路108及電路U6的所描述之功能性。可用包 s (但不限於）使用電晶體的任何類型之切換器的各種不同 切換器電路之任一者實施切換器106及切換器113 ^在電壓 148360.doc •22- 201110555 電路109中’ τ用共用時間的相同電荷泵電路實施所圖解 說明之電荷泵的所有者或一些。因而，在一說明性意義上 而非一限制性意義上看待說明書及圖式，且所有此等修改 意欲包含於本發明之料内。本文關於特^實施例描述之 任何優點、優勢或問題之解決方案並非意欲視為任何或所 有請求項之一關鍵性、所需或本質特徵或元件。 如本文使用之術語「一」或「一個」被定義為一或一個 、 同樣即使當相同請求項包含介紹性片語「一或更 多個」或「至少一」及不定冠詞諸如「一」或「一個」 時，在請求項中之介紹性片語諸如「至少一」及「一或多 個」之使用不應被視為意味著引入不定冠詞「—一 個」介紹之另一請求項元件將含有該介紹之請求項元件的 任何特定請求項限制於僅含該一元件之發明。定冠詞之使 用也是如此。 除非另有申明，否則術語諸如「第一」及「第二」可被 用於任意地區別該等術語描述之元件。因此，此等術語並 不一定欲意指示該等元件之暫時或其他優先排序。 【圖式簡單說明】 圖1以方塊圖形式圖解說明用於根據本發明對一電路節 點充電及放電的一電路； 圖2以示意性形式圖解說明在圖電路中使用之一充電 及放電電壓產生器的一實施例； 圖3以時序圖形式圖解說明在充電使用及充電再使用操 作期間一電路節點之例示性電壓變動； 148360.doc •23· 201110555 圖4以時岸廟 圖形式圖解說明在充電及放雷拖 路節點之〜p A 你几电汉孜電刼作期間一電 匕知電壓變動； 圖5以時岸 ， •形式圖解說明在部分放電及隨後放電階段 路節點之例示性電壓變動；及 圖^方塊圖形式圖解說明用於在兩個相異放電階段中 對-電路節點放電之一電壓電路的一第—實施例。 【主要元件符號說明】 10 電路 12 充電及放電電壓產生器 14 電路節點 16 電壓偵測器 18 時脈振盪器 20 時脈產生器 21 電荷源 22 控制電路 40 充電/放電電路 41 節點 42 二極體可組態之p通道電晶體 43 一極體可組態之p通道電晶體 44 二極體可組態之p通道電晶體 45 一極體可組態之p通道電晶體 46 二極體可組態之p通道電晶體 47 二極體可組態之p通道電晶體 50 N通道電晶體 148360.doc •24· P通道電晶體 N通道電晶體 P通道電晶體 N通道電晶體 P通道電晶體 N通道電晶體 P通道電晶體 N通道電晶體 P通道電晶體 N通道電晶體 P通道電晶體 節點 節點 節點 節點 節點 節點 電容器 節點 電容器 電容器 電容器 電壓位準移位器電路 P通道電晶體 -25- 201110555 82 反相器 83 節點 84 P通道電晶體 85 節點 86 .N通道電晶體 88 N通道電晶體 100 電壓電路 102 電荷泵 104 電路節點 106 三端子切換器 108 電路 CLK1 第一輸出/信號 CLK2 第二輸出/信號 V dd 供應電壓 ^ Boost 升壓電壓 ^ Intermediate 中間電壓 -V 預定電壓 148360.doc -26-

Claims (1)

1. 201110555 七、申請專利範圍： 1. 一種方法，其包括： 對一電路節點充電至一第一預定電壓； 使用充電至該電路節點上之該第一預定電壓以在一第 一時間週期期間用於一第一預定功能； 將電荷之一部分自該電路節點移除至耦合至該電路節 點之電路；及 在該第日夺帛週期之後# 一第二時間週期冑間再使用 該電荷之該部分。 2. 如請求項丨之方法，其進一步包括： 經由—電荷泵電路對該電路節點充電；及 藉由經由該電荷栗電路將該電路節點耗合至一電荷源 而移除該電荷之該部分。 3. 如請求項2之方法，其進一步包括： 組態该電荷果電路以對該電路節點充電及藉由使用複 數個串聯耦合的二極體可組態之電晶體而移除該電荷之 X P刀A等—極體可組態之電晶體係經組態以在對該 電路節點充電時在-第-方向上引導電流且經組態以在 移除該電狀該部料在與㈣-方向相反之-第-方 向上引導電流。 一'方 4. 如：求項1之方法，其進-步包括： 藉由最初自該電政銘科& λ 电路即點移除該電荷之一非全部之八 (less than all)而白姑恭A 。 刀 自該電路節點移除該電荷之該部分； 將該電荷之該非全部 p之。Py刀耦合至經耦合於該電路節 148360.doc 201110555 點之該電路以由該電路再使用；及 隨後自該電路節點移除該電荷 路節點放電至當 幻餘。P分以對該電 5. 电主一第二預定電壓。 如請求項4之方法，其進一步包括： 將多重位置切換器&合至該電路^ 將該電路耗合至該切換器以 擇技 重位置切桅„ώ k擇性接收經由該多 換益自5亥電路節點#除的 6·如請求们之方法，其進一步包括：“刀。 提供作為該電路之—電荷源；及 :由包括串聯連接的二極體可組態之電晶體的一雙向 電何泉將該電荷源耦合至該電路節點該等二極體可组 態，電晶體基於在該電荷以電荷移動之—所期望方向 組態該等二極體可組態之電晶體的一電流方向。 7.如請求項丨之方法，其進一步包括： 在該電路節點處偵測一電壓值； 回應於該偵測藉由比較一經偵測電壓與該第一預定電 壓之一值及決定需要增加該電路節點處之該電壓值來選 擇性啟用一時脈振盪器； 使用該時脈振盈器以操作一電荷果電路；及 經由該電荷泵電路對該電路節點充電。 8. 一種電壓電路，其包括： 一電路節點； 一電荷源，其用於提供待儲存於該電路節點上之電 荷；及 148360.doc 201110555 一電壓產生器’其耦合於該電路節點與該電荷源之 間’該電壓產生器在一第一方向上引導電流以將一第— 預定電壓充電至該電路節點上而用於在一第一時間週期 期間於一第一預定功能中使用，該電壓產生器藉由在與 該第一方向相反之一第二方向上引導電流而自該電路節 點移除該電荷之一部分及將該部分耦合至該電荷源以在 該第一時間週期之後的一第二時間週期期間由該電荷源 再使用’其中由於並不將該電荷之該部分放電至接地而 達成最小電力損耗。 9. 如請求項8之電壓電路，其進一步包括： 一控制電路，其耦合至該電壓產生器，該控制電路係 用於提供指示應對該電路節點充電還是放電的一控制信 號； 一電壓債測器，其耦合至該電路節點及該控制電路， 忒電壓偵測器係用於回應於該控制信號而比較該電路節 點處之電壓與該第一預定電壓或一第二預定電壓，該電 壓傾測器提供一時脈啟用信號；及 時脈電路’其搞合至該電壓產生器及該電壓偵測器， "玄時脈電路係用於回應於該時脈啟用信號而提供一或更 夕個時脈k號，該一或更多個時脈信號經由該電荷源與 該電路節點之間的該電壓產生器轉移電荷。 10. 如叫求項9之電壓電路，其中該電壓產生器回應於該控 制L號而切換二極體可組態之電晶體，以使得電流僅在 方向上流動通過該電壓產生器。 I48360.doc 201110555 11. 如請求項9之電壓電路，其中該電壓產生器進一步包 括： 複數個串聯耦合電晶體，該複數個串聯耦合電晶體柄 合於該電荷源與該電路節點之間，該複數個串聯耦合電 晶體每一者具有一源極、一汲極及一控制電極；及 一充電/放電切換器，其耦合至該複數個串聯耦合電晶 體之每一者的該控制電極，該充電/放電切換器回應於該 控制信號將該控制電極選擇性連接至該複數個串聯耦合 電晶體之每一者的一相對應汲極或一相對應源極。 12. 如清求項11之電壓電路，其中該電壓產生器進一步包 一電壓位準移位電路， ，其耦合至該電路節點且具有用

   路節點放電的一輸出。

   14.如請求項8之電壓電路， 體之該各自者置於二極體組態中。 [慶電路’其進一步包括· 148360.doc 201110555 -控制電路’其耦合至該電壓產生器，該控制電路係 用於提供指示應對該電路節點充電還是放電的一控制作 號； 電壓偵測益，其耦合至該電路節點及該控制電路， 該電壓偵測器係用於回應於該控制信號而比較該電路節 點處之電壓與該第一預定電壓或一第二預定電壓，該電 壓偵測器提供一時脈啟用信號； 時脈振盪器，其具有耦合至該電壓偵測器以用於接 收該時脈啟用信號之-輸人及具有用於回應於該時脈啟 用信號而提供一振盪時脈的一輸出；及 時脈產生益，其具有耦合至該時脈振盪器之該輸出 的一輸人、輕合至該電壓產生器以用於提供—第一時脈 信號的-第一輸出、及耦合至該電壓偵測器以用於提供 一第二：脈信號的-第二輸出’該第-時脈信號及該第 一時脈信號經由該電荷源與該電路節點之間的該電壓產 生器轉移電荷。 15. 如請求項14之電壓“，其中該電壓產生器進一步包 括： 複數個串聯耦合電晶體，該複數個串聯耦合電晶體耦 合於該電荷源與該電路節點之間，該複數個串聯耗合電 晶體每-者具有-源極、_錄及—控制電極；及 -充電/放電電路’其#合至該複數個串聯輕合電晶體 :每-者的該控制電極’該充電/放電電路回應於該控制 信號將該複數個串聯耦合電晶體之每一控制電極選擇性 148360.doc 201110555 以決定通過該電壓 連接至-相對應及極或一相對應源極 產生器之一電流方向。 16. —種電壓電路，其包括： 一電路節點； :電荷泉’其輕合至該電路節點以提供待儲存於該電 路即點上之電荷，該電荷泵將一 電路節點上以用於在一第一時門心^壓充電至该 功能中使用； 時間週期期間於-第一預定 一多：位置切換器，其耦合至該電路節點；及 用於實把-預定功能之一電路，該電路麵合至該多重 位置切換器，該電路自該電路節點接收電荷之一部分以 在該第-時間週期之後的一第二時間週期期間由該電路 再使用，在該電路自該電路節點接收電荷之該部分之 後’該多重位置切換器對該電路節點放電至一第一 電壓。 一疋 17. 如請求項16之電壓電路，其中該電荷杲引導電流以在一 第-時間週期期間將該第一預定電壓充電至該電路節點 上，該多重位置切換器自該電路節點移除該電荷之該部 分以在該第一時間週期之後的一第二時間週期期間由該 電路再使用，其中由於並不將該第一預定電壓放電至接 地而達成最小電力損耗。 18. 如請求項16之電壓電路，其中該多重位置切換器進—步 包括耦合至用於實施該預定功能之該電路的一第一端 子、為電浮動之一第二端子、及耦合至一參考電壓端子 148360.doc 201110555 的一第三端子。 19·如請求項〗8之電壓電路，其中用於實施該預定功能之該 電路包括具有用於自該電路節點接收電荷之該部分而作 再使用的一靜態節點的一邏輯電路。 20.如請求項16之電壓電路’其中該第一預定電壓係具有介 於該第一預定電壓與一接地參考中間的一電壓量值的一 中間電壓。 148360.doc