WO2022168403A1 - 電源装置 - Google Patents

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WO2022168403A1
WO2022168403A1 PCT/JP2021/042637 JP2021042637W WO2022168403A1 WO 2022168403 A1 WO2022168403 A1 WO 2022168403A1 JP 2021042637 W JP2021042637 W JP 2021042637W WO 2022168403 A1 WO2022168403 A1 WO 2022168403A1
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voltage
power supply
feedback
output
transistor
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PCT/JP2021/042637
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大悟 藤村
精一 山本
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ローム株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C5/00Details of stores covered by group G11C11/00
    • G11C5/14Power supply arrangements, e.g. power down, chip selection or deselection, layout of wirings or power grids, or multiple supply levels
    • G11C5/145Applications of charge pumps; Boosted voltage circuits; Clamp circuits therefor
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
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    • G11C5/00Details of stores covered by group G11C11/00
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    • G11C5/147Voltage reference generators, voltage or current regulators; Internally lowered supply levels; Compensation for voltage drops
    • HELECTRICITY
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    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14Arrangements for reducing ripples from dc input or output
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    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H02M1/143Arrangements for reducing ripples from dc input or output using compensating arrangements

Definitions

  • the present disclosure relates to power supply devices.
  • Power supplies are installed in various integrated circuits and electronic devices.
  • a power supply produces a regulated output voltage having a desired voltage level from an input voltage. Any load will perform the desired function based on the output voltage.
  • a semiconductor device including a nonvolatile memory generally requires multiple voltage levels.
  • a plurality of power supply units are provided, each of which generates an output voltage having a required voltage level and supplies a plurality of output voltages having different voltage levels to the memory block.
  • overshoot or undershoot may occur when the output voltage rises or falls toward the target voltage when the power supply is started. Also, after the output voltage reaches the target voltage, the output voltage fluctuates around the target voltage, and this fluctuation is called ripple. Excessive overshoot or undershoot or ripple will adversely affect any load that receives the output voltage. For example, in the above nonvolatile memory, excessive overshoot or undershoot or ripple may lead to erroneous reading of data.
  • An object of the present disclosure is to provide a power supply device that contributes to suppressing overshoot, undershoot, or ripple.
  • a power supply device includes an output voltage generating unit configured to generate an output voltage higher than a ground potential using a charge pump circuit, and a feedback line configured to generate a feedback voltage corresponding to the output voltage. and a comparator configured to compare a predetermined reference voltage with the feedback voltage and output a comparison result signal according to the level relationship between the reference voltage and the feedback voltage. The output voltage is stabilized at a predetermined target voltage by activating or deactivating the charge pump circuit based on the comparison result signal. a first voltage divider disposed between a line and configured to generate a first divided voltage responsive to the output voltage; and a first voltage divider disposed between the feedback line and the ground responsive to the output voltage.
  • the feedback voltage generating section applies a voltage lower than the output voltage by the first divided voltage as the feedback voltage to the feedback line.
  • the second voltage divider comprises an N-channel specific transistor having a gate for receiving the reference voltage and a drain connected to the feedback line.
  • Another power supply device includes an output voltage generator configured to generate an output voltage higher than a ground potential using a charge pump circuit, and a feedback line generating a feedback voltage corresponding to the output voltage. and a comparator configured to compare a predetermined reference voltage with the feedback voltage and output a comparison result signal corresponding to the level relationship between the reference voltage and the feedback voltage, wherein the comparison result is The output voltage is stabilized at a predetermined target voltage by activating or deactivating the charge pump circuit based on the signal, and the comparator receives the reference voltage and the feedback voltage and responds to the difference between them.
  • a differential input stage configured to generate a differential signal at a first node
  • an output stage configured to generate a binarized signal corresponding to the differential signal at a second node as the comparison result signal
  • a clamp element for limiting the amplitude of the differential signal is inserted between the first node and the second node.
  • Still another power supply device includes an output voltage generating unit configured to generate an output voltage lower than a ground potential using a charge pump circuit, and generating a feedback voltage corresponding to the output voltage on a feedback line. and a comparator configured to compare a predetermined reference voltage with the feedback voltage and output a comparison result signal corresponding to the level relationship between the reference voltage and the feedback voltage, wherein the comparison By activating or deactivating the charge pump circuit based on the result signal, the output voltage is stabilized at a predetermined target voltage, and the comparator receives the reference voltage and the feedback voltage, a differential input stage configured to generate a differential signal at a first node; an output stage configured to generate a binarized signal corresponding to the differential signal at a second node as the comparison result signal; and a clamping element that limits the amplitude of the differential signal is inserted between the first node and the second node.
  • Still another power supply device includes an output voltage generating unit configured to generate an output voltage lower than a ground potential using a charge pump circuit, and generating a feedback voltage corresponding to the output voltage on a feedback line. and a comparator configured to compare a predetermined reference voltage with the feedback voltage and output a comparison result signal corresponding to the level relationship between the reference voltage and the feedback voltage, the power supply The device stabilizes the output voltage at a predetermined target voltage by activating or deactivating the charge pump circuit based on the comparison result signal, and the feedback voltage generating section controls the output line to which the output voltage is applied. and the feedback line and configured to generate a first voltage division according to the output voltage; and between the feedback line and a power supply line to which a predetermined power supply voltage is applied.
  • the configuration further includes a feedback voltage adjustment unit configured to reduce the feedback voltage by drawing in.
  • FIG. 1 is a schematic overall block diagram of a memory device according to embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 2 is an internal configuration diagram of a power supply block provided in the memory device according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating an overview of output voltage waveforms of each power supply circuit within a power supply block, according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating an overview of output voltage waveforms of each power supply circuit within a power supply block, according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3C is a diagram illustrating an overview of output voltage waveforms of each power supply circuit within a power supply block, according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating an overview of output voltage waveforms of each power supply circuit within a power supply block, according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating an overview of output voltage waveforms of each power supply circuit within a power supply block, according to an embodiment
  • FIG. 4A is an explanatory diagram of a power supply operation period in each power supply circuit according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4B is an explanatory diagram of a power supply operation period in each power supply circuit according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4C is an explanatory diagram of a power supply operation period in each power supply circuit according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing the structure of a MOSFET, according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a circuit diagram of a power supply circuit according to example EX_1A belonging to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a circuit diagram of a power supply circuit according to Example EX_1B belonging to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8A is a waveform diagram for the power supply circuit of FIG. 6 and the power supply circuit of FIG. 7.
  • FIG. 8B is a waveform diagram for the power supply circuit of FIG. 6 and the power supply circuit of FIG. 7.
  • FIG. 9 is a circuit diagram of a power supply circuit according to Example EX_2A belonging to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a circuit diagram of a power supply circuit according to Example EX_2B belonging to the embodiment of the present disclosure.
  • 11A is a waveform diagram for the power supply circuit of FIG. 9 and the power supply circuit of FIG. 10.
  • FIG. 11B is a waveform diagram for the power supply circuit of FIG. 9 and the power supply circuit of FIG. 10.
  • FIG. 12 is a circuit diagram of a power supply circuit according to Example EX_3A belonging to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a circuit diagram of a power supply circuit according to Example EX_3B belonging to the embodiment of the present disclosure.
  • 14A is a waveform diagram for the power supply circuit of FIG. 12 and the power supply circuit of FIG. 13.
  • FIG. 14B is a waveform diagram for the power supply circuit of FIG. 12 and the power supply circuit of FIG. 13.
  • Lines refer to wires through which electrical signals are propagated or applied.
  • the ground refers to a reference conductive portion having a potential of 0 V (zero volt) as a reference, or refers to a potential of 0 V itself.
  • the reference conductive portion is made of a conductor such as metal.
  • a potential of 0 V is sometimes referred to as a ground potential.
  • voltages shown without specific reference represent potentials as seen from ground.
  • a level refers to a level of potential, and for any signal or voltage of interest, a high level has a higher potential than a low level.
  • a high level For any signal or voltage of interest, strictly speaking that the signal or voltage is at a high level means that the signal or voltage is at a high level, and strictly speaking that the signal or voltage is at a low level. It means that the signal or voltage level is at low level.
  • Levels for signals are sometimes referred to as signal levels, and levels for voltages are sometimes referred to as voltage levels. For any given signal of interest, when the signal is at a high level, the inverse of the signal assumes a low level, and when the signal is at a low level, the inverse of the signal assumes a high level.
  • the period in which the level of the signal is high is called a high level period
  • the period in which the level of the signal is low is called a low level period.
  • the same is true for any voltage that takes a high or low voltage level.
  • the ON state refers to the state in which there is conduction between the drain and source of the transistor
  • the OFF state refers to the state in which there is conduction between the drain and source of the transistor. It refers to the state in which the current between the two is non-conducting (blocking state).
  • MOSFETs are understood to be enhancement mode MOSFETs unless otherwise stated.
  • MOSFET is an abbreviation for "metal-oxide-semiconductor field-effect transistor".
  • the electrical characteristics of a MOSFET include the gate threshold voltage.
  • the gate potential of the transistor is higher than the source potential of the transistor, and the gate-source voltage of the transistor (the gate potential seen from the source potential) When the magnitude is greater than or equal to the gate threshold voltage of the transistor, the transistor is on, otherwise the transistor is off.
  • the gate potential of the transistor is lower than the source potential of the transistor, and the gate-source voltage of the transistor (gate potential seen from the source potential) When the magnitude is greater than or equal to the gate threshold voltage of the transistor, the transistor is on, otherwise the transistor is off.
  • the on state and off state of any transistor may be simply expressed as on and off. Connections between a plurality of parts forming a circuit, such as arbitrary circuit elements, wirings (lines), nodes, etc., mean electrical connections unless otherwise specified.
  • FIG. 1 is a schematic overall block diagram of a memory device 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • a memory device 1 comprises a memory block 2 , a power supply block 3 and a control block 4 .
  • Two power supply voltages VCC and VDD are externally supplied to the memory device 1 .
  • the power supply voltages VCC and VDD are positive DC voltages different from each other.
  • the memory block 2 has a plurality of memory cells arranged in a matrix along the first direction and the second direction. Each memory cell nonvolatilely stores a value of "0" or "1".
  • the memory device 1 is an MTP (Multiple Time Programmable) memory, which is a type of nonvolatile memory, so that data stored in each memory cell can be rewritten multiple times.
  • An operation of writing data "1" or “0" to a memory cell to which data is to be written is called a write operation.
  • Write operations are classified into program operations and erase operations.
  • a program operation refers to an operation of writing data "1" to a memory cell to which data is to be written.
  • the erase operation refers to an operation of writing data "0" to a memory cell to which data is to be written.
  • An operation of reading data stored in a memory cell from which data is to be read is called a read operation.
  • the plurality of write voltages include voltages VI, VP, and VM, which are generated in the power supply block 3 and will be described later (see FIG. 2). Note that each write voltage is not required in the read operation.
  • the power supply voltages VCC and VDD are supplied to the memory block 2 to realize the read operation.
  • An address signal, a data input signal, and an operation mode setting signal are input to the control block 4 from the outside.
  • the operation mode setting signal is a signal that designates which of the write operation and the read operation is to be performed in the memory block 2 .
  • a plurality of addresses are set in the memory block 2, and each memory cell is assigned to one of the plurality of addresses.
  • the address signal designates an address to which data is to be written or read from the memory block 2 .
  • the data input signal designates the data to be written to the memory cell at the address designated as the data write target.
  • the control block 4 Based on the address signal, data input signal, and operation mode setting signal, the control block 4 writes data to the memory block 2 by a program operation or an erase operation, or transfers data from the memory block 2 by a read operation. It controls the memory block 2 and the power supply block 3 so that reading is performed. When writing data to the memory block 2 , the power supply block 3 is controlled so that the plurality of write voltages are generated in the power supply block 3 .
  • a control signal for controlling the operation of the power supply block 3 including an operation mode setting signal is supplied to the power supply block 3 from the outside of the memory device 1 .
  • Fig. 2 shows an internal configuration diagram of the power supply block 3.
  • the power supply block 3 includes power supply circuits 31 to 33, a bandgap reference 34, an oscillation circuit 35, a reference voltage generation circuit 36, a reference current source 37, and a power control circuit .
  • Each of the power circuits 31 to 33 can also be called a power supply device.
  • the bandgap reference 34 generates a predetermined positive DC voltage VBGR (eg, 1.25 V) based on the power supply voltage VCC or VDD.
  • the oscillation circuit 35 uses the voltage VBGR to generate a clock signal, which is a rectangular wave signal having a predetermined clock frequency.
  • the reference voltage generation circuit 36 generates three reference voltages VREF_I, VREF_P and VREF_M based on the voltage VBGR. Each reference voltage has a predetermined positive DC voltage value.
  • the reference voltage generation circuit 36 may generate the reference voltages VREF_I, VREF_P and VREF_M by dividing the voltage VBGR.
  • the reference current source 37 provides the power supply circuits 31-33 with a constant current used in the power supply circuits 31-33.
  • the power supply control circuit 38 controls the operation of each part in the power supply block 3 in an integrated manner.
  • Power supply circuit 31 generates output voltage VI using power supply voltage VCC.
  • output voltage VI has a positive voltage value. That is, the power supply circuit 31 generates an output voltage VI higher than the ground potential.
  • the power supply circuit 31 has a charge pump circuit CP_I, and operates the charge pump circuit CP_I using the clock signal supplied from the oscillation circuit 35 at the necessary timing to raise the output voltage VI.
  • a feedback voltage corresponding to the output voltage VI is generated inside the power supply circuit 31, and feedback control is performed so that the feedback voltage and the reference voltage VREF_I match. By this feedback control, the charge pump circuit CP_I of the power supply circuit 31 is alternately activated and deactivated (switched between activation and non-activation).
  • the output voltage VI rises due to the operation of the charge pump circuit CP_I, and when the charge pump circuit CP_I is inactive, the output voltage VI gradually increases due to the leak current or the like in the circuit element receiving the output voltage VI. descend. As the output voltage VI rises and falls, the feedback voltage corresponding to the output voltage VI also rises and falls. As a result, the output voltage VI is stabilized at the target voltage VITG corresponding to the reference voltage VREF_I. Output voltage VI is stabilized at target voltage VI TG means that the average of output voltage VI is maintained substantially at or near target voltage VI TG , and output voltage VI is When stabilized at the target voltage VI TG , as shown in FIG. 3A, the output voltage VI fluctuates with the target voltage VI TG as a reference (for example, with the target voltage VI TG set as the lower limit of fluctuation).
  • the power supply circuit 32 uses the power supply voltage VCC to generate the output voltage VP.
  • output voltage VP has a positive voltage value. That is, the power supply circuit 32 generates an output voltage VP higher than the ground potential.
  • the power supply circuit 32 has a charge pump circuit CP_P, and raises the output voltage VP by operating the charge pump circuit CP_P using the clock signal supplied from the oscillation circuit 35 at the required timing.
  • a feedback voltage corresponding to the output voltage VP is generated inside the power supply circuit 32, and feedback control is performed so that the feedback voltage and the reference voltage VREF_P match. By this feedback control, the charge pump circuit CP_P of the power supply circuit 32 is alternately activated and deactivated (switched between activation and non-activation).
  • the output voltage VP rises due to the operation of the charge pump circuit CP_P, and when the charge pump circuit CP_P is not in operation, the output voltage VP gradually increases due to the leak current in the circuit element receiving the output voltage VP. descend. .
  • the feedback voltage corresponding to the output voltage VP also rises and falls.
  • the output voltage VP is stabilized at the target voltage VP TG according to the reference voltage VREF_P.
  • the expression that the output voltage VP is stabilized at the target voltage VP TG means that the average of the output voltage VP is maintained at or near the target voltage VP TG , and the output voltage VP is maintained at the target voltage VP TG .
  • the output voltage VP fluctuates based on the target voltage VP TG (for example, with the target voltage VP TG set to the lower limit of fluctuation).
  • the power supply circuit 33 uses the power supply voltage VDD to generate the output voltage VM.
  • output voltage VM has a negative voltage value. That is, the power supply circuit 33 generates an output voltage VM that is lower than the ground potential.
  • the power supply circuit 33 has a charge pump circuit CP_M, and operates the charge pump circuit CP_M using the clock signal supplied from the oscillation circuit 35 at the required timing, thereby lowering the output voltage VM.
  • a feedback voltage corresponding to the output voltage VM is generated inside the power supply circuit 33, and feedback control is performed so that the feedback voltage matches the reference voltage VREF_M.
  • the charge pump circuit CP_M of the power supply circuit 33 is alternately activated and deactivated (switched between activation and non-activation).
  • the output voltage VM drops due to the operation of the charge pump circuit CP_M, and when the charge pump circuit CP_M is inactive, the output voltage VM gradually decreases due to leakage current or the like in the circuit element receiving the output voltage VM.
  • the feedback voltage corresponding to the output voltage VM also drops and rises.
  • the output voltage VM is stabilized at the target voltage VM TG according to the reference voltage VREF_M.
  • the output voltage VM is stabilized at the target voltage VM TG means that the average of the output voltage VM is maintained at or near the target voltage VM TG , and the output voltage VM is maintained at the target voltage VM TG .
  • the output voltage VM fluctuates based on the target voltage VM TG (for example, with the target voltage VM TG as the upper limit of fluctuation).
  • the power operating period PI is defined as follows for output voltage VI.
  • the charge pump circuit CP_I of the power supply circuit 31 starts operating, so that the output voltage VI starts rising from a voltage sufficiently lower than the target voltage VI TG toward the target voltage VI TG . corresponds to the timing of After the start of the power supply operation period PI, the output voltage VI rises to the target voltage VI TG and is stabilized at the target voltage VI TG .
  • the charge pump circuit CP_I is fixed to be non-operating, so that the output voltage VI monotonously decreases from the target voltage VI TG to a voltage sufficiently lower than the target voltage VI TG .
  • the timing of switching from the state in which the output voltage VI is stabilized at the target voltage VITG to the state in which the charge pump circuit CP_I is non-operating and fixed corresponds to the end timing of the power supply operation period PI.
  • the power operating period PP is defined as follows for the output voltage VP.
  • the charge pump circuit CP_P of the power supply circuit 32 starts operating, so that the output voltage VP starts rising from a voltage sufficiently lower than the target voltage VP TG toward the target voltage VP TG . corresponds to the timing of After the start of the power supply operation period PP, the output voltage VP rises to the target voltage VP TG and is stabilized at the target voltage VP TG .
  • the charge pump circuit CP_P is fixed to be inoperative, so that the output voltage VP monotonically decreases from the target voltage VP TG to a voltage sufficiently lower than the target voltage VP TG .
  • the timing of switching from the state in which the output voltage VP is stabilized at the target voltage VPTG to the state in which the charge pump circuit CP_P is fixed to the non-operation corresponds to the end timing of the power supply operation period PP.
  • the power operating period PM is defined as follows for the output voltage VM.
  • the charge pump circuit CP_M of the power supply circuit 33 starts operating, so that the output voltage VM starts decreasing from a voltage sufficiently higher than the target voltage VM TG toward the target voltage VM TG . corresponds to the timing of After the start of the power supply operation period PM, the output voltage VM drops to the target voltage VM TG and is stabilized at the target voltage VM TG .
  • the charge pump circuit CP_M is fixed to be inoperative, so that the output voltage VM monotonically rises from the target voltage VM TG to a voltage sufficiently higher than the target voltage VM TG .
  • the timing of switching from the state in which the output voltage VM is stabilized at the target voltage VM TG to the state in which the charge pump circuit CP_M is fixed to the non-operation corresponds to the end timing of the power operating period PM.
  • the start timings of the power operation periods PI, PP, and PM may be matched with each other, and the end timings of the power operation periods PI, PP, and PM may be matched with each other.
  • any two or more of the start timings of the power operating periods PI, PP, and PM may be slightly shifted from each other.
  • the end timings of arbitrary two or more of the end timings of the power supply operation periods PI, PP, and PM may be slightly shifted from each other. In any case, there is a period in which the power operating periods PI , PP, and PM overlap with each other.
  • the voltage stabilization period During the period in which the VP TG is stabilized and the output voltage VM is stabilized at the target voltage VM TG (hereinafter referred to as the voltage stabilization period), the data transfer to each memory cell by the program operation or the erase operation. Write is performed.
  • the target voltage VP TG of the output voltage VP is higher than the target voltage VI TG of the output voltage VI.
  • the target voltage VP TG is 12V and the target voltage VI TG is 5V.
  • the target voltage VM TG of the output voltage VM is (-7V). For example, a program operation is performed using the output voltages VI, VP and VM during the voltage stabilization period, and an erase operation is performed using the output voltages VP and VM during the voltage stabilization period.
  • Each of the power supply circuits 31 to 33 is configured using a plurality of MOSFETs.
  • the gate width and gate length of a MOSFET are defined and recognized as common technical knowledge of MOSFET, the gate width and gate length will be explained.
  • FIG. 5 schematically shows the structure of a MOSFET.
  • the gate width is referenced by the symbol "W” and the gate length is referenced by the symbol “L”.
  • Each circuit element of the memory device 1 is integrated and formed on a semiconductor substrate, and the structure of any transistor formed as a MOSFET on the semiconductor substrate is characterized by a gate width W and a gate length L. Any transistor formed as a MOSFET is provided with a gate electrode GG functioning as a gate.
  • a gate width W and a gate length L represent the size of the gate electrode GG in the direction parallel to the surface (front surface and rear surface) of the semiconductor substrate.
  • the gate length L represents the distance between the drain and the source of the transistor (the length of the gate electrode GG in the direction connecting the drain and the source).
  • the gate width W is perpendicular to the direction in which the gate length L is defined (the direction connecting the drain and the source) and also perpendicular to the normal direction of the semiconductor substrate (the direction perpendicular to the front surface and the back surface of the semiconductor substrate). It represents the length of the gate electrode GG.
  • an increase in gate width W results in an increase in drain current, and the drain current is approximately proportional to the gate width W if the gate length L is correspondingly large.
  • undershoot may occur instead of overshoot. That is, when the output voltage VM drops from a voltage sufficiently higher than the target voltage VM TG and reaches the target voltage VM TG in the power supply operation period PM, an undershoot occurs in which the output voltage VM drops below the target voltage VM TG and further drops. I have something to do. After the output voltage VM reaches the target voltage VM TG in the power supply operation period PM, the output voltage VM fluctuates based on the target voltage VM TG , and this fluctuation is called ripple. Excessive undershoot or ripple in the output voltage VM interferes with normal operation of the memory cell (eg, leads to erroneous reading of data). Therefore, it is required to keep the undershoot and ripple of the output voltage VM reasonably low.
  • each memory cell is formed of a plurality of MOSFETs including a floating gate MOSFET, and when a write operation is performed, write voltages (VI, VP, VM) are supplied to the corresponding gates of each memory cell. be done.
  • a capacitance (parasitic capacitance) is added to the gate of each memory cell, and the capacitance functions as a load capacitance for the outputs of the power supply circuits 31-33.
  • the load capacity increases in proportion to the memory capacity of memory block 2 .
  • the memory capacity of the memory block 2 corresponds to the total number of memory cells included in the memory block 2, and is several kilobits or several tens of kilobits, for example.
  • the power supply circuits 31-33 be appropriately designed according to the magnitude of the load capacity. For example, if the configuration of the power supply circuit 31 properly designed for the memory block 2 having the first memory capacity is applied as it is to the memory block 2 having the second memory capacity smaller than the first memory capacity, the above-mentioned over- Shoot and ripple can be excessive. The same applies to the power supply circuits 32 and 33 as well.
  • the first and second memory capacities are, for example, 64 kilobits and 2 kilobits, respectively.
  • FIG. 6 is a circuit diagram of a power supply circuit 100A according to Example EX_1A.
  • the power supply circuit 100A is designed as the power supply circuit 31 on the premise that the memory capacity of the memory block 2 is the first memory capacity (for example, 64 kilobits).
  • the power supply circuit 100A has some room for improvement. The reason for this, as well as the configuration and characteristics of the power supply circuit 100A, will become apparent in Example EX_1B, which will be described later.
  • FIG. 7 is a circuit diagram of a power supply circuit 100B according to Example EX_1B.
  • the power supply circuit 100B is designed as the power supply circuit 31 on the premise that the memory capacity of the memory block 2 is the second memory capacity (for example, 2 kilobits).
  • the operation of the power supply circuit 100B shown in this embodiment is the operation of the power supply circuit 100B during the power supply operation period PI.
  • the power supply circuit 100B includes an output voltage generator 101, a feedback voltage generator 102, a comparator 105 and an inverter .
  • the output voltage generator 101 includes a charge pump circuit CP_I.
  • the output voltage generator 101 is connected to a power supply line 111 and an output line 112 .
  • a power supply voltage VCC is applied to the power supply line 111 as an input voltage.
  • the output voltage generator 101 operates the charge pump circuit CP_I to generate an output voltage VI higher than the ground potential on the output line 112 .
  • the output voltage generator 101 can generate the output voltage VI based on the power supply voltage VCC using the power supply voltage VCC.
  • the power supply voltage VCC can be used as a power supply voltage for a driver (not shown) that supplies a clock signal to the charge pump circuit CP_I (at this time, the amplitude of the clock signal matches the magnitude of the power supply voltage VCC).
  • the feedback voltage generator 102 is connected to the output line 112, the reference line 113, the feedback line 114 and the ground, and generates a feedback voltage b1 on the feedback line 114 corresponding to the output voltage VI.
  • a comparator 105 compares a predetermined reference voltage a1 and a feedback voltage b1, and outputs a comparison result signal according to the level relationship between them.
  • the output voltage generator 101 activates or deactivates the charge pump circuit CP_I based on the comparison result signal, thereby stabilizing the output voltage VI at the target voltage VITG .
  • the feedback voltage generator 102 is arranged between the output line 112 to which the output voltage VI is applied and the feedback line 114, and generates a first voltage division corresponding to the output voltage VI. and a second voltage dividing unit 104 arranged between and the ground to generate a second divided voltage corresponding to the output voltage VI, and a voltage lower than the output voltage VI by the first divided voltage is fed back as a feedback voltage b1. generated on line 114 .
  • a first voltage division according to the output voltage VI is generated between the output line 112 and the feedback line 114 and corresponds to the potential of the output line 112 seen from the potential of the feedback line 114 (ie, the differential voltage (VI-b1)).
  • a second voltage division according to output voltage VI is developed between feedback line 114 and ground and corresponds to the potential of feedback line 114 with respect to the potential of ground (ie, feedback voltage b1).
  • the output voltage VI corresponds to the sum of the first and second voltage divisions.
  • the first voltage dividing unit 103 includes a circuit (DC passing circuit) 121 for passing the DC component of the current between the output line 112 and the feedback line 114, and a feedback capacitive element 122 connected in parallel to the circuit 121. .
  • Circuit 121 is placed between output line 112 and feedback line 114 .
  • the circuit 121 is a series circuit of a plurality of diodes, and the forward direction of each diode in the circuit 121 is the direction from the output line 112 to the feedback line 114 .
  • Each diode in the circuit 121 is composed of a diode-connected MOSFET. That is, the circuit 121 consists of a plurality of transistors 121a, each of which is an N-channel type MOSFET, and the drain and gate of each transistor 121a are connected together (thus each transistor 121a functions as a diode). The back gate of each transistor 121a is connected to the source.
  • the drain of the first transistor 121a is connected to the output line 112, and the source of the nI -th transistor 121a is connected to the output line 112. is connected to the feedback line 114, and the source of the i-th transistor 121a and the drain of the (i+1)-th transistor 121a are connected to each other (where i satisfies "1 ⁇ i ⁇ (n I -1)"). any integer).
  • the circuit 121 allows the DC component of the current between the output line 112 and the feedback line 114 to pass through, and converts the voltage corresponding to the DC component of the current into the output line 112 and the feedback line 114 as the DC component of the first voltage division. Any circuit can be used as long as it is generated in between.
  • a feedback capacitive element 122 connected in parallel to the circuit 121 is composed of a P-channel MOSFET transistor.
  • the transistor functioning as the feedback capacitor 122 functions as a capacitor when the drain, source, and backgate are commonly connected to the output line 112 and the gate is connected to the feedback line 114 .
  • the feedback capacitive element 122 may be any type of capacitive element, for example, a capacitive element having a MOM (Metal-Oxide-Metal) structure or an MIM (Metal-Insulator-Metal) structure.
  • the second voltage dividing unit 104 includes transistors 123-125. Each of the transistors 123 to 125 is an N-channel MOSFET. Transistor 123 is particularly referred to as specific transistor 123 . The drain of the specific transistor 123 and the drain of the transistor 125 are commonly connected to the feedback line 114 . The gate of transistor 123 is connected to reference line 113 . A predetermined reference voltage a 1 is applied to the reference line 113 . The reference voltage a1 has a positive DC voltage value (eg 0.964V). A buffer 151 is provided in the power supply circuit 100B.
  • the reference voltage VREF_I is input to the input terminal of the buffer 151, and the output terminal of the buffer 151 is connected to the reference line 113, so that the reference voltage a1 having substantially the same voltage value as the reference voltage VREF_I is applied to the reference line 113.
  • the buffer 151 is included in the component of the reference voltage generating circuit 37 of FIG.
  • the reference voltages VREF_I and a1 are lower than the power supply voltage VCC.
  • the source and backgate of transistor 123 are connected to the drain of transistor 124 .
  • the source and backgate of transistor 124 are connected to ground.
  • An inverter 152 is provided in the power supply circuit 100B.
  • the inverter 152 supplies the inverted signal of the on/off control signal CNT_I from the power control circuit 38 (see FIG. 2) to the gate of the transistor 124 .
  • the power control circuit 38 controls the gate potential of the transistor 124 using the inverter 152 so that the transistor 124 is turned on during the power operation period PI and is turned off outside the power operation period PI. .
  • the gate, source and backgate are connected to ground. Therefore, the transistor 125 functions as a capacitive element inserted between the feedback line 114 and the ground.
  • a drain current flows from the output line 102 through the first voltage dividing section 103 to the specific transistor 123 .
  • the comparator 105 includes transistors 131 to 136, 141 and 142.
  • Inverter 108 includes transistors 143-146.
  • Comparator 105 comprises differential input stage 106 and output stage 107 .
  • a differential input stage 106 is composed of transistors 131 to 135
  • an output stage 107 is composed of transistors 141 and 142 .
  • Current source 138 is included in the reference current source 37 component of FIG.
  • Transistors 133, 134, 136, 141, 143 and 144 are N-channel MOSFETs, and transistors 131, 132, 135, 137, 142, 145 and 146 are P-channel MOSFETs.
  • the sources and back gates of transistors 135, 137, 142, 145 and 146 are connected to power supply line 111 and receive power supply voltage VCC.
  • the gate and drain of transistor 137 and the gates of transistors 135 and 142 are commonly connected to each other at a predetermined node.
  • the current source 138 causes a constant current I1 to flow from the predetermined node to which the gate of the transistor 137, etc. is connected, toward the ground.
  • the constant current I1 becomes the drain current of the transistor 137 .
  • a current mirror circuit is formed by transistors 137, 135 and 142, a current proportional to the drain current of transistor 137 (and thus constant current I1) flows as the drain current of transistor 135, and the drain current of transistor 137 (and thus constant current I1) flows as the drain current of transistor 135. Another proportional current flows as the drain current of transistor 142 .
  • the transistors 131 and 132 have structures and characteristics common to each other, and the transistors 131 and 132 form a differential input pair in the differential input stage 106 .
  • the gate of transistor 131 is connected to reference line 113 to receive reference voltage a1, while the gate of transistor 132 is connected to feedback line 114 to receive feedback voltage b1.
  • the sources of transistors 131 and 132 are connected to the drain of transistor 135 , and the back gates of transistors 131 and 132 are connected to power supply line 111 .
  • the drain of the transistor 131 is commonly connected to the drain and gate of the transistor 133 and the gate of the transistor 134 .
  • the sources and back gates of transistors 133 and 134 are connected to ground.
  • the drains of transistors 132 and 134 are connected together at node 115 .
  • the gate and first electrode of the transistor 136 are also connected to the node 115, and the gate of the transistor 141 is also connected.
  • a second electrode of transistor 136 is connected to node 116 and a back gate of transistor 136 is connected to ground.
  • One of the first and second electrodes of transistor 136 is the drain and the other is the source.
  • the electrode to which the higher potential is applied functions as the drain, and the other electrode functions as the source.
  • the first electrode of the transistor 136 (the electrode connected to the node 115) functions as a drain.
  • Also connected to node 116 are the drains of transistors 141 and 142 and the gates of transistors 143 and 145 .
  • the source and backgate of transistor 141 are connected to ground.
  • the drains of transistors 145 and 146 and the drain of transistor 143 are commonly connected at node 117 .
  • the source of transistor 143 is connected to the drain of transistor 144, and the source of transistor 144 is connected to ground.
  • Each back gate of transistors 143 and 144 is connected to ground.
  • a predetermined bias voltage is supplied to the gate of transistor 144 from a circuit (not shown).
  • Another predetermined bias voltage is provided to the gate of transistor 146 from circuitry not shown.
  • Transistors 153 and 154 are also provided in the power supply circuit 100B.
  • Each of transistors 153 and 154 is an N-channel MOSFET.
  • the drain of transistor 153 is connected to output line 112 and the gate of transistor 153 is applied with voltage VP. Therefore, when voltage VP is sufficiently higher than voltage VI on output line 112, transistor 153 turns on and voltage VI on output line 112 is applied to the source of transistor 153 (at least during the voltage stabilization period, transistor 153 is on).
  • voltage VI at the source of transistor 153 is supplied to memory block 2 . Voltages VP and VI that satisfy "VP>VI" must be supplied to the memory block 2, and the transistor 153 is provided in consideration of this necessity.
  • the voltage VI of the output line 112 is directly applied to the memory block 2 by eliminating the transistor 153. you can supply.
  • transistor 154 the drain, source and backgate are connected to ground and the gate is connected to output line 112 . Therefore, the transistor 154 functions as a capacitive element inserted between the output line 112 and the ground. It is also possible to omit the transistor 154 .
  • the feedback line 114 receives the feedback voltage b1 corresponding to the output voltage VI, and the comparator 105 compares the feedback voltage b1 with the reference voltage a1.
  • a difference signal c1 is generated at node 115
  • a comparison result signal d1 is generated at node 116
  • an inverted comparison result signal e1 is generated at node 117.
  • the reference voltage VREF_I and each element in the power supply circuit 100B are designed so that the output voltage VI substantially matches the target voltage VITG when the feedback voltage b1 matches the reference voltage a1.
  • the differential input stage 106 receives the reference voltage a1 and the feedback voltage b1 at a differential input pair (131, 132) and generates at a node 115 a differential signal c1 corresponding to the difference between the reference voltage a1 and the feedback voltage b1. .
  • the level (potential) of the differential signal c1 increases as the absolute value of the difference between the voltages a1 and b1 increases.
  • the level (potential) of the difference signal c1 decreases as the absolute value of the difference between .
  • the upper limit level and lower limit level of the variation range of the difference signal c1 are a predetermined positive level lower than the power supply voltage VCC and the ground level, respectively.
  • the output stage 107 binarizes the differential signal c1 by turning on or off the transistor 141 according to the level of the differential signal c1, and converts the signal obtained by the binarization (binarized signal corresponding to the differential signal c1) to It is generated at node 116 as comparison result signal d1.
  • the comparison result signal d1 is basically a binarized signal that takes either a high level or a low level, except for the state in which the feedback voltage b1 and the reference voltage a1 are exactly balanced. When the level of the differential signal c1 rises and becomes higher than the gate threshold voltage of the transistor 141, the transistor 141 turns on and the comparison result signal d1 becomes low level.
  • the transistor 141 turns off and the comparison result signal d1 becomes high level. That is, the low-level comparison result signal d1 indicates that the feedback voltage b1 is lower than the reference voltage a1, and the high-level comparison result signal d1 indicates that the feedback voltage b1 is higher than the reference voltage a1.
  • Transistor 136 functions as a clamping element that limits the amplitude of difference signal c1. The function of transistor 136 will be detailed later.
  • the inverter 108 generates at the node 117 an inverted comparison result signal e1, which is an inverted signal of the comparison result signal d1.
  • an inverted comparison result signal e1 is at high level
  • the inverted comparison result signal e1 is at low level
  • the inverted comparison result signal e1 is at high level.
  • the high levels of the signals d1 and e1 substantially match the level of the power supply voltage VCC
  • the low levels of the signals d1 and e1 substantially match the ground level.
  • the signal d1 is considered to correspond to the output signal of the comparator 105, but the signal e1 may be considered to correspond to the output signal of the comparator 105 (in this case, the inverter 108 is a component of the comparator 105). ).
  • the inverted comparison result signal e1 is supplied to the output voltage generator 101.
  • the output voltage generator 101 activates or deactivates the charge pump circuit CP_I based on the inverted comparison result signal e1. Specifically, the charge pump circuit CP_I is activated during the high level period of the inverted comparison result signal e1, and deactivated during the low level period of the inverted comparison result signal e1.
  • the comparison result signal d1 may be supplied to the output voltage generator 101.
  • the inverter 108 can be omitted, and the charge pump circuit CP_I can be activated during the low level period of the comparison result signal d1 and deactivated during the high level period of the comparison result signal d1.
  • a period during which the charge pump circuit CP_I is operating is called an operating period of the charge pump circuit CP_I, and a period during which the charge pump circuit CP_I is not operating is called a non-operating period of the charge pump circuit CP_I.
  • the charge pump circuit CP_I can be composed of a diode charge pump circuit including a plurality of diodes and one or more capacitors, and the diode charge pump circuit can be inserted between the power supply line 111 and the output line 112 . At this time, the forward direction of each diode in the charge pump circuit CP_I coincides with the direction from the power supply line 111 to the output line 112 .
  • Each diode in the charge pump circuit CP_I may be composed of a diode-connected MOSFET. Since the configuration of the charge pump circuit itself is well known, the illustration and description of the internal configuration are omitted.
  • the clock signal from the oscillation circuit 35 (see FIG. 2) is supplied to the charge pump circuit CP_I, thereby synchronizing with the clock signal.
  • a positive charge is supplied from the power supply line 111 to the output line 112 through each diode in the charge pump circuit CP_I, thereby increasing the output voltage VI.
  • the non-operating period of the charge pump circuit CP_I the supply of positive charges to the output line 112 is stopped, and the leakage current (including the current flowing through the feedback voltage generator 102) in the circuit element receiving the output voltage VI causes the output voltage to drop. VI gradually decreases.
  • the power supply circuit 100B of the power supply circuits 100A and 100B is provided with the feedback capacitance element 122 . Due to the first difference DIF_I, changes in the output voltage VI are quickly transmitted to the feedback line 114 in the power supply circuit 100B as seen from the power supply circuit 100A. As a result, when viewed from the power supply circuit 100A, the power supply circuit 100B can reduce overshoot and ripple of the output voltage VI.
  • the gate of the specific transistor 123 is connected to the feedback line 114 in the power supply circuit 100A of FIG. 6, while it is connected to the reference line 113 in the power supply circuit 100B of FIG.
  • the power supply circuit 100A of FIG. 6 not only the DC component of the output voltage VI but also the AC component of the output voltage VI are divided by the series circuit of the plurality of transistors 121a and the series circuit of the transistors 123 and 124.
  • the AC component of the output voltage VI is directly transmitted to the feedback line 114 by changing the connection destination of the gate of the specific transistor 123 .
  • the power supply circuit 100B can reduce overshoot and ripple of the output voltage VI.
  • the transistor 136 is provided only in the power supply circuit 100B of the power supply circuits 100A and 100B.
  • the upper limit level of the fluctuation range of the differential signal c1 is limited to the level obtained by adding a minute voltage to the gate threshold voltage of the transistor 136.
  • FIG. For example, if the gate threshold voltage of transistor 136 were 1.0V, the level of differential signal c1 would only rise to about 1.1V.
  • the lower limit level in the variation range of the differential signal c1 depends on the characteristics of the differential input stage 106 and has a sufficiently small positive voltage value close to 0V.
  • transistor 136 functions as a clamping element that limits the amplitude of differential signal c1.
  • the clamping element is a rectifying element having a forward direction from the node 115 to the node 116, and is composed of a diode-connected transistor 136 in FIG.
  • any diode may be used as the clamp element.
  • the size (gate width and gate length) of the transistor 136 should be made as small as possible.
  • the fourth to eighth differences DIF_I are not clear from FIGS. 6 and 7, the fourth to eighth differences DIF_I will also be explained.
  • the gate width and gate length of the transistor 125 are reduced in the power supply circuit 100B as compared with the power supply circuit 100A. This is to reduce the transmission delay of fluctuations in the output voltage VI to the feedback line 114 .
  • the gate widths of the transistors 131 and 132 are reduced in the power supply circuit 100B in order to reduce the input capacitance of the differential input pair (131, 132).
  • the drain current of the transistor 137 is reduced by reducing the constant current I1 in the power supply circuit 100B, and the gate widths of the transistors 137, 135 and 142 are also reduced. there is Accordingly, the drain currents of the transistors 135 and 142 are also reduced in the power supply circuit 100B as compared with the power supply circuit 100A.
  • the gate width and gate length of the transistor 141 are reduced in order to increase the transconductance of the output stage 107 in the power supply circuit 100B.
  • FIG. 8A shows signal waveforms of each part of the power supply circuit 100A
  • FIG. 8B shows signal waveforms of each part of the power supply circuit 100B
  • waveforms 171, 172, 173, 174, and 175 are the waveforms of the output voltage VI, the feedback voltage b1', the difference signal c1', the comparison result signal d1', and the inverted comparison result signal e1' in the power supply circuit 100A, respectively.
  • waveforms 181, 182, 183, 184, and 185 represent waveforms of output voltage VI, feedback voltage b1, difference signal c1, comparison result signal d1, and inverted comparison result signal e1 in power supply circuit 100B, respectively.
  • Waveforms 171-175 and 181-185 were obtained by simulation under the condition that the memory capacity of the memory block 2 is the second memory capacity (for example, 2 kilobits). In this simulation, it is assumed that the power supply voltage VCC is 5V.
  • the output voltage VI rises from a sufficiently low state toward the target voltage VI TG (for example, 5 V), and at time t I1 , the output voltage VI reaches the target voltage VI TG .
  • the feedback voltage b1' also rises toward the reference voltage a1'.
  • the power supply circuit 100A has a large delay in the transmission of the variation in the output voltage VI to the feedback line 114, the feedback voltage b1' at time tI1 is much lower than the reference voltage a1', and after some time has passed, the feedback voltage b1' The feedback voltage b1' reaches the reference voltage a1' for the first time at tI2 .
  • the differential signal c1′ starts to decrease from the upper limit level c1′_UL of the variation range of the differential signal c1′ from around time tI2 , and the level of the differential signal c1′ reaches the gate threshold voltage Vth of the transistor 141 or lower.
  • the AC component of the output voltage VI is transmitted to the feedback line 114 more quickly and largely than in the power supply circuit 100A .
  • the feedback voltage b1 reaches the reference voltage a1
  • the levels of the signals c1, d1 and e1 are reversed and the charge pump circuit CP_I is activated along with the change from "a1>b1" to "a1 ⁇ b1".
  • the level inversion of the signals c1, d1 and e1 accompanying the change from "a1 ⁇ b1" to "a1>b1” and the resumption of the operation of the charge pump circuit CP_I
  • the output voltage VI reaches the target voltage. Reach VI TG . Overshoot can be kept low by such an operation.
  • the upper limit level c1_UL of the variation range of the differential signal c1 is held at a level slightly higher than the gate threshold voltage Vth of the transistor 141.
  • FIG. At least the upper limit level c1_UL (for example, 1.1 V) is lower than the upper limit level c1'_UL (for example, 2.5 V) in the power supply circuit 100A. Therefore, after switching from "a1>b1" to "a1 ⁇ b1", the time until the level of the differential signal c1 falls below the gate threshold voltage Vth is considerably shorter than that of the power supply circuit 100A. As a result, the delay time from when "a1>b1" changes to "a1 ⁇ b1" to when the charge pump circuit CP_I stops operating is short. This contributes to reducing the overshoot of the output voltage VI.
  • the ripple of the output voltage VI can be kept low.
  • FIG. 9 is a circuit diagram of a power supply circuit 200A according to Example EX_2A.
  • the power supply circuit 200A is designed as the power supply circuit 32 on the premise that the memory capacity of the memory block 2 is the first memory capacity (for example, 64 kilobits).
  • the power supply circuit 200A has some room for improvement. The reason for this, as well as the configuration and characteristics of the power supply circuit 200A, will become apparent in Example EX_2B, which will be described later.
  • FIG. 10 is a circuit diagram of a power supply circuit 200B according to Example EX_2B.
  • the power supply circuit 200B is designed as the power supply circuit 32 on the premise that the memory capacity of the memory block 2 is the second memory capacity (for example, 2 kilobits).
  • the power supply circuit 200B of FIG. 10 is obtained by applying the same change as the power supply circuit 100A of FIG. 6 to the power supply circuit 100B of FIG. 7 to the power supply circuit 200A of FIG.
  • the operation of the power supply circuit 200B shown in this embodiment is the operation of the power supply circuit 200B during the power supply operation period PP.
  • the power supply circuit 200B includes an output voltage generator 201, a feedback voltage generator 202, a comparator 205 and an inverter 208.
  • the output voltage generator 201 includes a charge pump circuit CP_P.
  • the output voltage generator 201 is connected to the power supply line 211 and the output line 212 .
  • a power supply voltage VCC is applied to the power supply line 211 as an input voltage.
  • the output voltage generator 201 operates the charge pump circuit CP_P to generate an output voltage VP higher than the ground potential on the output line 212 .
  • the output voltage generator 201 can generate the output voltage VP based on the power supply voltage VCC using the power supply voltage VCC.
  • the power supply voltage VCC can be used as a power supply voltage for a driver (not shown) that supplies a clock signal to the charge pump circuit CP_P (at this time, the amplitude of the clock signal matches the magnitude of the power supply voltage VCC).
  • the feedback voltage generator 202 is connected to the output line 212, the reference line 213, the feedback line 214, and the ground, and generates a feedback voltage b2 on the feedback line 214 according to the output voltage VP.
  • a comparator 205 compares a predetermined reference voltage a2 and a feedback voltage b2 and outputs a comparison result signal according to the level relationship between them.
  • the output voltage generation unit 201 activates or deactivates the charge pump circuit CP_P based on the comparison result signal, thereby stabilizing the output voltage VP at the target voltage VP TG .
  • the configuration of the feedback voltage generating section 202 will be described.
  • the feedback voltage generating section 202 is arranged between an output line 212 to which the output voltage VP is applied and a feedback line 214, and generates a first voltage dividing section 203 according to the output voltage VP and the feedback line 214. and a second voltage dividing unit 204 arranged between and the ground and generating a second divided voltage according to the output voltage VP, and a voltage lower than the output voltage VP by the first divided voltage as the feedback voltage b2. Generated on feedback line 214 .
  • a first voltage division according to the output voltage VP is generated between the output line 212 and the feedback line 214 and corresponds to the potential of the output line 212 seen from the potential of the feedback line 214 (ie, the differential voltage (VP-b2)).
  • a second voltage division according to the output voltage VP is developed between the feedback line 214 and ground and corresponds to the potential of the feedback line 214 with respect to the potential of ground (ie, the feedback voltage b2).
  • the output voltage VP corresponds to the sum of the first and second voltage divisions.
  • the first voltage dividing unit 203 includes a circuit (DC passing circuit) 221 for passing the DC component of the current between the output line 212 and the feedback line 214, and a feedback capacitive element 222 connected in parallel to the circuit 221. .
  • Circuit 221 is placed between output line 212 and feedback line 214 .
  • the circuit 221 is a series circuit of multiple diodes, and the forward direction of each diode in the circuit 221 is the direction from the output line 212 to the feedback line 214 .
  • Each diode in the circuit 221 is composed of a diode-connected MOSFET. That is, the circuit 221 consists of a plurality of transistors 221a, each of which is an N-channel type MOSFET, and the drain and gate of each transistor 221a are connected together (thus each transistor 221a functions as a diode). The back gate of each transistor 221a is connected to the source.
  • the drain of the first transistor 221a is connected to the output line 212, and the source of the nPth transistor 221a is connected to the output line 212. is connected to the feedback line 214, and the source of the i-th transistor 221a and the drain of the (i+1)-th transistor 221a are connected to each other (where i satisfies "1 ⁇ i ⁇ (n P -1)"). any integer). Note that the number of series connections of the transistors 221a in the circuit 221 is arbitrary.
  • circuit 221 passes the DC component of the current between the output line 212 and the feedback line 214 and converts the voltage corresponding to the DC component of the current into the output line 212 and the feedback line 214 as the DC component of the first voltage division. Any circuit can be used as long as it is generated in between.
  • a feedback capacitive element 222 connected in parallel to the circuit 221 is a capacitive element with a MOM (Metal-Oxide-Metal) structure.
  • the feedback capacitive element 222 may be any type of capacitive element, for example, a capacitive element with an MIM (Metal-Insulator-Metal) structure.
  • the feedback capacitor element 222 may be configured with a MOSFET if there is no problem in terms of withstand voltage. In this case, for example, an N-channel or P-channel MOSFET is used as the feedback capacitive element 222, and the drain, source, and back gate of the MOSFET are commonly connected to the output line 212, and the gate of the MOSFET is connected to the feedback line 214. should be connected to
  • the second voltage dividing unit 204 includes transistors 223-225. Each of the transistors 223 to 225 is an N-channel MOSFET. Transistor 223 is particularly referred to as specific transistor 223 . The drain of the specific transistor 223 and the drain of the transistor 225 are commonly connected to the feedback line 214 . The gate of transistor 223 is connected to reference line 213 . A predetermined reference voltage a2 is applied to the reference line 213 . The reference voltage a2 has a positive DC voltage value (eg 1.100V). A buffer 251 is provided in the power supply circuit 200B.
  • the reference voltage VREF_P is input to the input terminal of the buffer 251, and the output terminal of the buffer 251 is connected to the reference line 213, so that the reference voltage a2 having substantially the same voltage value as the reference voltage VREF_P is applied to the reference line 213. .
  • the buffer 251 is included in the component of the reference voltage generating circuit 37 of FIG.
  • the reference voltage VREF_P and a2 are lower than the power supply voltage VCC.
  • the source and backgate of transistor 223 are connected to the drain of transistor 224 .
  • the source and backgate of transistor 224 are connected to ground.
  • An inverter 252 is provided in the power supply circuit 200B.
  • the inverter 252 supplies the inverted signal of the on/off control signal CNT_P from the power control circuit 38 (see FIG. 2) to the gate of the transistor 224 .
  • the power control circuit 38 controls the gate potential of the transistor 224 using the inverter 252 so that the transistor 224 is turned on during the power operation period PP and turned off outside the power operation period PP. .
  • the gate, source and backgate are connected to ground. Therefore, the transistor 225 functions as a capacitive element inserted between the feedback line 214 and ground.
  • a drain current flows from the output line 202 to the specific transistor 223 through the first voltage divider 203 .
  • the comparator 205 includes transistors 231 to 236, 241 and 242.
  • Inverter 208 includes transistors 243-246.
  • Comparator 205 comprises differential input stage 206 and output stage 207 .
  • a differential input stage 206 is composed of transistors 231 to 235
  • an output stage 207 is composed of transistors 241 and 242 .
  • the transistor 237 is also included in the components of the comparator 205 .
  • Current source 238 is included in the reference current source 37 component of FIG.
  • Transistors 233, 234, 236, 241, 243 and 244 are N-channel MOSFETs, and transistors 231, 232, 235, 237, 242, 245 and 246 are P-channel MOSFETs.
  • the sources and backgates of transistors 235, 237, 242, 245 and 246 are connected to power supply line 211 and receive power supply voltage VCC.
  • the gate and drain of transistor 237 and the gates of transistors 235 and 242 are commonly connected to each other at a predetermined node.
  • the current source 238 causes a constant current I2 to flow from the predetermined node connected to the gate of the transistor 237, etc., toward the ground.
  • the constant current I2 becomes the drain current of the transistor 237 .
  • a current mirror circuit is formed by transistors 237, 235 and 242 such that a current proportional to the drain current of transistor 237 (hence constant current I2) flows as the drain current of transistor 235 and is proportional to the drain current of transistor 237 (hence constant current I2). Another proportional current flows as the drain current of transistor 242 .
  • Transistors 231 and 232 have structures and characteristics in common with each other, and transistors 231 and 232 form a differential input pair in differential input stage 206 .
  • the gate of transistor 231 is connected to reference line 213 to receive reference voltage a2, while the gate of transistor 232 is connected to feedback line 214 to receive feedback voltage b2.
  • the sources of transistors 231 and 232 are connected to the drain of transistor 235 and the back gates of transistors 231 and 232 are connected to power supply line 211 .
  • the drain of the transistor 231 is commonly connected to the drain and gate of the transistor 233 and the gate of the transistor 234 .
  • the sources and back gates of transistors 233 and 234 are connected to ground.
  • the drains of transistors 232 and 234 are connected together at node 215 .
  • the gate and first electrode of the transistor 236 are also connected to the node 215, and the gate of the transistor 241 is also connected.
  • a second electrode of transistor 236 is connected to node 216 and a back gate of transistor 236 is connected to ground.
  • One of the first and second electrodes in transistor 236 is the drain and the other is the source.
  • the electrode to which the higher potential is applied functions as the drain, and the other electrode functions as the source.
  • the first electrode of the transistor 236 (the electrode connected to the node 215) functions as a drain.
  • Also connected to node 216 are the drains of transistors 241 and 242 and the gates of transistors 243 and 245 .
  • the source and backgate of transistor 241 are connected to ground.
  • the drains of transistors 245 and 246 and the drain of transistor 243 are commonly connected at node 217 .
  • the source of transistor 243 is connected to the drain of transistor 244, and the source of transistor 244 is connected to ground.
  • Each back gate of transistors 243 and 244 is connected to ground.
  • a predetermined bias voltage is supplied to the gate of transistor 244 from a circuit not shown.
  • Another predetermined bias voltage is provided to the gate of transistor 246 from circuitry not shown.
  • a transistor that is similar to the transistor 154 in the power supply circuit 100B in FIG. 7 and that functions as a capacitive element may be inserted between the output line 212 and the ground.
  • the feedback line 214 receives the feedback voltage b2 corresponding to the output voltage VP, and the comparator 205 compares the feedback voltage b2 with the reference voltage a2.
  • a differential signal c2 is generated at a node 215
  • a comparison result signal d2 is generated at a node 216
  • an inverted comparison result signal e2 is generated at a node 217.
  • the reference voltage VREF_P and each element in the power supply circuit 200B are designed so that the output voltage VP substantially matches the target voltage VP TG when the feedback voltage b2 matches the reference voltage a2.
  • the differential input stage 206 receives a reference voltage a2 and a feedback voltage b2 at a differential input pair (231, 232) and generates at a node 215 a differential signal c2 corresponding to the difference between the reference voltage a2 and the feedback voltage b2. .
  • the level (potential) of the difference signal c2 increases as the absolute value of the difference between the voltages a2 and b2 increases.
  • the level (potential) of the differential signal c2 decreases as the absolute value of the difference between .
  • the upper limit level and lower limit level of the fluctuation range of the differential signal c2 are a predetermined positive level lower than the power supply voltage VCC and the ground level, respectively.
  • the output stage 207 binarizes the differential signal c2 by turning on or off the transistor 241 according to the level of the differential signal c2, and converts the signal obtained by the binarization (binarized signal corresponding to the differential signal c2) to It is generated at node 216 as comparison result signal d2.
  • the comparison result signal d2 is basically a binarized signal that takes either a high level or a low level, except for the state where the feedback voltage b2 and the reference voltage a2 are exactly balanced. When the level of the difference signal c2 rises above the gate threshold voltage of the transistor 241, the transistor 241 turns on and the comparison result signal d2 becomes low level.
  • Transistor 236 functions as a clamping element that limits the amplitude of difference signal c2. The function of transistor 236 will be detailed later.
  • the inverter 208 generates at the node 217 an inverted comparison result signal e2, which is an inverted signal of the comparison result signal d2.
  • an inverted comparison result signal e2 is at high level
  • the inverted comparison result signal e2 is at low level
  • the inverted comparison result signal e2 is at high level.
  • the high levels of the signals d2 and e2 substantially match the level of the power supply voltage VCC
  • the low levels of the signals d2 and e2 substantially match the ground level.
  • the signal d2 is considered to correspond to the output signal of the comparator 205, but the signal e2 may be considered to correspond to the output signal of the comparator 205 (in this case, the inverter 208 is a component of the comparator 205). ).
  • the inverted comparison result signal e2 is supplied to the output voltage generator 201.
  • the output voltage generator 201 activates or deactivates the charge pump circuit CP_P based on the inverted comparison result signal e2. Specifically, the charge pump circuit CP_P is activated during the high level period of the inverted comparison result signal e2, and deactivated during the low level period of the inverted comparison result signal e2.
  • the comparison result signal d2 may be supplied to the output voltage generator 201.
  • the inverter 208 can be omitted, and the charge pump circuit CP_P can be activated during the low level period of the comparison result signal d2 and deactivated during the high level period of the comparison result signal d2.
  • a period during which the charge pump circuit CP_P is operating is called an operating period of the charge pump circuit CP_P, and a period during which the charge pump circuit CP_P is not operating is called a non-operating period of the charge pump circuit CP_P.
  • the charge pump circuit CP_P can be composed of a diode charge pump circuit including a plurality of diodes and one or more capacitors, and the diode charge pump circuit can be inserted between the power supply line 211 and the output line 212 . At this time, the forward direction of each diode in the charge pump circuit CP_P coincides with the direction from the power supply line 211 to the output line 212 .
  • Each diode in the charge pump circuit CP_P may be composed of a diode-connected MOSFET. Since the configuration of the charge pump circuit itself is well known, the illustration and description of the internal configuration are omitted.
  • the clock signal from the oscillation circuit 35 (see FIG. 2) is supplied to the charge pump circuit CP_P, thereby synchronizing with the clock signal.
  • a positive charge is supplied from the power supply line 211 to the output line 212 through each diode in the charge pump circuit CP_P, thereby increasing the output voltage VP.
  • the supply of positive charges to the output line 212 is stopped, and the output voltage is reduced by leakage current (including current flowing through the feedback voltage generating section 202) in circuit elements receiving the output voltage VP. VP gradually decreases.
  • the power supply circuit 200B of the power supply circuits 200A and 200B is provided with the feedback capacitance element 222 . Due to the first difference DIF_P, changes in the output voltage VP are quickly transmitted to the feedback line 214 in the power supply circuit 200B as viewed from the power supply circuit 200A. As a result, when viewed from the power supply circuit 200A, the power supply circuit 200B can reduce overshoot and ripple of the output voltage VP.
  • the gate of the specific transistor 223 is connected to the feedback line 214 in the power supply circuit 200A of FIG. 9, while it is connected to the reference line 213 in the power supply circuit 200B of FIG.
  • the series circuit of the transistors 221a and the series circuit of the transistors 223 and 224 divide not only the DC component of the output voltage VP but also the AC component of the output voltage VP.
  • the AC component of the output voltage VP is directly transmitted to the feedback line 214 by changing the connection destination of the gate of the specific transistor 223 .
  • the power supply circuit 200B can reduce overshoot and ripple of the output voltage VP.
  • the power supply circuit 200B As a third point of difference DIF_P, of the power supply circuits 200A and 200B, only the power supply circuit 200B is provided with a transistor 236 .
  • the upper limit level of the fluctuation range of the differential signal c2 is limited to the level obtained by adding a minute voltage to the gate threshold voltage of the transistor 236.
  • FIG. For example, if the gate threshold voltage of transistor 236 were 1.0V, the level of difference signal c2 would only rise to about 1.1V.
  • the lower limit level in the variation range of the differential signal c2 depends on the characteristics of the differential input stage 206 and has a sufficiently small positive voltage value close to 0V.
  • transistor 236 functions as a clamping element that limits the amplitude of difference signal c2.
  • the clamping element is a rectifying element having a forward direction from the node 215 to the node 216, and is composed of a diode-connected transistor 236 in FIG.
  • any diode may be used as the clamp element.
  • the size (gate width and gate length) of the transistor 236 should be made as small as possible.
  • the fourth to eighth differences DIF_P are not clear from FIGS. 9 and 10, the fourth to eighth differences DIF_P will also be explained.
  • the gate width and gate length of the transistor 225 are reduced in the power supply circuit 200B as compared with the power supply circuit 200A. This is to reduce the transmission delay of the fluctuation of the output voltage VP to the feedback line 214 .
  • the gate widths of the transistors 231 and 232 are reduced in the power supply circuit 200B in order to reduce the input capacitance of the differential input pair (231, 232).
  • the gate widths of the transistors 233 and 234 are reduced in accordance with the size change of the differential input pair (231, 232) in the power supply circuit 200B. length is increased. This, in conjunction with the resizing of the differential input pair (231, 232), increases the output resistance of the differential input stage 206, resulting in increased gain in the differential input stage 206.
  • the drain current of the transistor 237 is reduced through the reduction of the constant current I2, and the gate widths of the transistors 237, 235 and 242 are reduced in the power supply circuit 200B.
  • the drain currents of the transistors 235 and 242 are also reduced in the power supply circuit 200B.
  • the gate width and gate length of the transistor 241 are reduced in order to increase the transconductance of the output stage 207 in the power supply circuit 200B.
  • FIG. 11A shows signal waveforms of each part of the power supply circuit 200A
  • FIG. 11B shows signal waveforms of each part of the power supply circuit 200B
  • waveforms 271, 272, 273, 274, and 275 are the waveforms of the output voltage VP, the feedback voltage b2', the difference signal c2', the comparison result signal d2', and the inverted comparison result signal e2' in the power supply circuit 200A, respectively.
  • waveforms 281, 282, 283, 284, and 285 represent the waveforms of the output voltage VP, the feedback voltage b2, the difference signal c2, the comparison result signal d2, and the inverted comparison result signal e2 in the power supply circuit 200B, respectively.
  • Waveforms 271-275 and 281-285 were obtained by simulation under the condition that the memory capacity of the memory block 2 is the second memory capacity (eg, 2 kilobits). In this simulation, it is assumed that the power supply voltage VCC is 6V.
  • the output voltage VP rises from a sufficiently low state toward the target voltage VP TG (for example, 12 V), and at time t P1 , the output voltage rises for the first time.
  • VP reaches the target voltage VP TG .
  • the feedback voltage b2' also rises toward the reference voltage a2'.
  • the delay in transmission of the variation in the output voltage VP to the feedback line 214 is large, so the feedback voltage b2' at time tP1 is much lower than the reference voltage a2', and after a while, At tP2 , the feedback voltage b2' reaches the reference voltage a2' for the first time.
  • the differential signal c2' starts to decrease from the upper limit level c2'_UL of the fluctuation range of the differential signal c2' from around time tP2 , and the level of the differential signal c2' reaches the gate threshold voltage Vth of the transistor 241 or less.
  • the AC component of the output voltage VP is transmitted to the feedback line 214 more quickly and largely than in the power supply circuit 200A .
  • the feedback voltage b2 reaches the reference voltage a2, and thereafter the levels of the signals c2, d2 and e2 are reversed and the charge pump circuit CP_P is activated along with the change from "a2>b2" to "a2 ⁇ b2".
  • the output voltage VP reaches the target voltage. Reach VP TG . Overshoot can be kept low by such an operation.
  • the upper limit level c2_UL of the variation range of the differential signal c2 is held at a level slightly higher than the gate threshold voltage Vth of the transistor 241.
  • FIG. At least the upper limit level c2_UL (eg, 1.3 V) is lower than the upper limit level c2'_UL (eg, 3.0 V) in the power supply circuit 200A. Therefore, after switching from "a2>b2" to "a2 ⁇ b2", the time until the level of the differential signal c2 falls below the gate threshold voltage Vth is considerably shorter than that of the power supply circuit 200A. As a result, the delay time from when "a2>b2" changes to "a2 ⁇ b2" to when the charge pump circuit CP_P stops operating is short. This contributes to reducing the overshoot of the output voltage VP.
  • the ripple of the output voltage VP can be kept low.
  • FIG. 12 is a circuit diagram of a power supply circuit 300A according to Example EX_3A.
  • the power supply circuit 300A is designed as the power supply circuit 33 on the premise that the memory capacity of the memory block 2 is the first memory capacity (for example, 64 kilobits).
  • the power supply circuit 300A has some room for improvement. The reason for this, as well as the configuration and characteristics of the power supply circuit 300A, will become apparent in Example EX_3B, which will be described later.
  • FIG. 13 is a circuit diagram of a power supply circuit 300B according to Example EX_3B.
  • the power supply circuit 300B is designed as the power supply circuit 33 on the premise that the memory capacity of the memory block 2 is the second memory capacity (for example, 2 kilobits).
  • the operation of the power supply circuit 300B shown in this embodiment is the operation of the power supply circuit 300B during the power supply operation period PM.
  • the power supply circuit 300B includes an output voltage generator 301, a feedback voltage generator 302, a comparator 305 and an inverter 308.
  • the output voltage generator 301 includes a charge pump circuit CP_M.
  • the output voltage generator 301 is connected to a reference line 310 and an output line 312 .
  • a voltage VSS is applied to the reference line 310 as an input voltage.
  • the voltage VSS may be any DC voltage having a potential higher than the target voltage VM TG (here assumed to be -7V) of the output voltage VM, and may be ground.
  • the output voltage generator 301 operates the charge pump circuit CP_M to generate an output voltage VM lower than the ground potential on the output line 312 .
  • the output voltage generator 301 can generate the output voltage VM based on the voltage VSS using the power supply voltage VDD.
  • the power supply voltage VDD can be used as a power supply voltage for a driver (not shown) that supplies a clock signal to the charge pump circuit CP_M (at this time, the amplitude of the clock signal matches the magnitude of the power supply voltage VDD).
  • a power supply voltage VDD is applied to the power supply line 311 .
  • the feedback voltage generator 302 is connected to the output line 312, the reference line 313, the feedback line 314, and the power supply line 311, and causes the feedback line 314 to generate a feedback voltage b3 corresponding to the output voltage VM.
  • a comparator 305 compares a predetermined reference voltage a3 and a feedback voltage b3, and outputs a comparison result signal according to the level relationship between them.
  • the output voltage generator 301 activates or deactivates the charge pump circuit CP_M based on the comparison result signal, thereby stabilizing the output voltage VM at the target voltage VM TG .
  • the feedback voltage generation unit 302 is arranged between an output line 312 to which the output voltage VM is applied and a feedback line 314, and generates a first voltage division according to the output voltage VM. and a second voltage dividing unit 304 arranged between the power supply line 311 and generating a second divided voltage corresponding to the output voltage VM, and a voltage higher than the output voltage VM by the first divided voltage as the feedback voltage generated on feedback line 314 as b3.
  • a first voltage division according to the output voltage VM is generated between the output line 312 and the feedback line 314 and corresponds to the potential of the feedback line 314 seen from the potential of the output line 312 (ie, the differential voltage (b3-VM)). .
  • a second voltage division according to the output voltage VM is generated between the feedback line 314 and the power supply line 311, and corresponds to the potential of the power supply line 311 seen from the potential of the feedback line 314 (that is, the differential voltage (VDD-b3)). .
  • the first voltage dividing unit 303 includes a circuit (DC passing circuit) 321 for passing the DC component of the current between the output line 312 and the feedback line 314, and a feedback capacitive element 322 connected in parallel to the circuit 321. .
  • Circuit 321 is placed between output line 312 and feedback line 314 .
  • the circuit 321 is a series circuit of multiple diodes, and the forward direction of each diode in the circuit 321 is the direction from the feedback line 314 to the output line 312 .
  • Each diode in the circuit 321 is composed of a diode-connected MOSFET. That is, the circuit 321 consists of a plurality of transistors 321a, each of which is an N-channel type MOSFET, and the drain and gate of each transistor 321a are connected together (thus each transistor 321a functions as a diode). The back gate of each transistor 321a is connected to the source.
  • the source of the first transistor 321a is connected to the output line 312, and the drain of the nMth transistor 321a is connected to the output line 312. is connected to the feedback line 314, and the drain of the i-th transistor 321a and the source of the (i+1)-th transistor 321a are connected to each other (where i satisfies "1 ⁇ i ⁇ (n M -1)"). any integer).
  • the number of serially connected transistors 321a in the circuit 321 is arbitrary.
  • circuit 321 passes the DC component of the current between the output line 312 and the feedback line 314, and converts the voltage corresponding to the DC component of the current into the output line 312 and the feedback line 314 as the DC component of the first voltage division. Any circuit can be used as long as it is generated in between.
  • a feedback capacitive element 322 connected in parallel to the circuit 321 is a capacitive element with a MOM (Metal-Oxide-Metal) structure.
  • the feedback capacitive element 322 may be any type of capacitive element, for example, a capacitive element with an MIM (Metal-Insulator-Metal) structure.
  • the feedback capacitor element 322 may be configured with a MOSFET if there is no problem in terms of withstand voltage. In this case, for example, an N-channel or P-channel MOSFET is used as the feedback capacitive element 322, and the drain, source, and backgate of the MOSFET are commonly connected to the output line 312, and the gate of the MOSFET is connected to the feedback line 314.
  • MOSFET Metal-Oxide-Metal
  • the second voltage divider 304 includes transistors 323, 324 and 355-359. Among them, transistors 323, 324 and 357-359 are P-channel MOSFETs, and transistors 355 and 356 are N-channel MOSFETs.
  • a buffer 351 is provided in the power supply circuit 300B. By inputting the reference voltage VREF_M to the input terminal of the buffer 351 and connecting the output terminal of the buffer 351 to the reference line 313, the reference voltage a3 having substantially the same voltage value as the reference voltage VREF_M is applied to the reference line 313. . It may be understood that the buffer 351 is included in the component of the reference voltage generating circuit 37 of FIG.
  • the reference voltages VREF_M and a3 have a positive DC voltage value (eg, 1.001 V) lower than the power supply voltage VDD.
  • the sources and back gates of transistors 324 , 357 and 359 are connected to power supply line 311 .
  • the gate of transistor 324, the gate of transistor 329, the drain of transistor 358, and the drain of transistor 356 are commonly connected to each other.
  • the gate of the transistor 323, the gate of the transistor 358, the gate and drain of the transistor 357, and the drain of the transistor 355 are commonly connected to each other.
  • Each back gate of transistors 323 and 358 is connected to power supply line 311 .
  • the drain of transistor 324 is connected to the source of transistor 323 .
  • the drain of transistor 323 is connected to feedback line 314 .
  • the drain of transistor 359 is connected to the source of transistor 358 .
  • Each gate of transistors 355 and 356 is connected to reference line 313 .
  • the sources and backgates of transistors 355 and 356 are connected to ground.
  • a specific transistor 325 and a resistor 326 are also provided in the power supply circuit 300B.
  • the specific transistor 325 is composed of a P-channel MOSFET.
  • the specific transistor 325 has a source connected to the feedback line 314 , a gate connected to the reference line 313 , a drain connected to one end of the resistor 326 , and a backgate connected to the power supply line 311 .
  • the other end of resistor 326 is connected to ground.
  • the comparator 305 includes transistors 331 to 336, 341 and 342.
  • Inverter 308 includes transistors 343-346.
  • Comparator 305 comprises differential input stage 306 and output stage 307 .
  • a differential input stage 306 is composed of transistors 331 to 335
  • an output stage 307 is composed of transistors 341 and 342 .
  • Current source 338 is included in the reference current source 37 component of FIG.
  • Transistors 333, 334, 336, 341, 343 and 344 are N-channel MOSFETs, and transistors 331, 332, 335, 337, 342, 345 and 346 are P-channel MOSFETs.
  • the sources and back gates of the transistors 335, 337, 342, 345 and 346 are connected to the power supply line 311 and receive the power supply voltage VDD.
  • the gate and drain of transistor 337 and the gates of transistors 335 and 342 are commonly connected to each other at a predetermined node.
  • the current source 338 causes a constant current I3 to flow from the predetermined node to which the gate of the transistor 337, etc. is connected, toward the ground.
  • the constant current I3 becomes the drain current of the transistor 337 .
  • a current mirror circuit is formed by transistors 337, 335 and 342, a current proportional to the drain current of transistor 337 (and therefore constant current I3) flows as the drain current of transistor 335, and the drain current of transistor 337 (and thus constant current I3) flows as the drain current of transistor 335. Another proportional current flows as the drain current of transistor 342 .
  • Transistors 331 and 332 have structures and characteristics in common with each other, and transistors 331 and 332 form a differential input pair in differential input stage 306 .
  • the gate of transistor 331 is connected to reference line 313 to receive reference voltage a3, while the gate of transistor 332 is connected to feedback line 314 to receive feedback voltage b3.
  • the sources of transistors 331 and 332 are connected to the drain of transistor 335 , and the back gates of transistors 331 and 332 are connected to power supply line 311 .
  • the drain of transistor 332 is commonly connected to the drain and gate of transistor 334 and the gate of transistor 333 .
  • the sources and backgates of transistors 333 and 334 are connected to ground.
  • the drains of transistors 331 and 333 are connected together at node 315 .
  • the gate and first electrode of the transistor 336 are also connected to the node 315, and the gate of the transistor 341 is also connected.
  • a second electrode of transistor 336 is connected to node 316 and a back gate of transistor 336 is connected to ground.
  • One of the first and second electrodes in transistor 336 is the drain and the other is the source.
  • the electrode to which the higher potential is applied functions as the drain, and the other electrode functions as the source.
  • the first electrode of the transistor 336 (the electrode connected to the node 315) functions as a drain.
  • Also connected to node 316 are the drains of transistors 341 and 342 and the gates of transistors 343 and 345 .
  • the source and backgate of transistor 341 are connected to ground.
  • the drains of transistors 345 and 346 and the drain of transistor 343 are commonly connected at node 317 .
  • the source of transistor 343 is connected to the drain of transistor 344, and the source of transistor 344 is connected to ground.
  • Each back gate of transistors 343 and 344 is connected to ground.
  • a predetermined bias voltage is supplied to the gate of transistor 344 from a circuit not shown.
  • Another predetermined bias voltage is provided to the gate of transistor 346 from circuitry not shown.
  • a transistor that is similar to the transistor 154 in the power supply circuit 100B of FIG. 7 and that functions as a capacitive element may be inserted between the output line 312 and the ground.
  • transistors 324 and 359 form a current mirror circuit. Currents determined depending on the characteristics of the transistors 355 to 359 flow as drain currents of the transistors 356, 358 and 359, and the current mirror circuit operates so that a drain current proportional to the drain current of the transistor 359 flows through the transistor 324. do. However, depending on the level of the output voltage VM (for example, when the output voltage VM is sufficiently high), the drain current proportional to the drain current of the transistor 359 does not flow through the transistor 324 . When output voltage VM is stabilized at target voltage VM TG , a drain current proportional to the drain current of transistor 359 flows through transistor 324 .
  • the feedback line 314 receives the feedback voltage b3 corresponding to the output voltage VM, and the comparator 305 compares the feedback voltage b3 with the reference voltage a3.
  • a difference signal c3 is generated at node 315
  • a comparison result signal d3 is generated at node 316
  • an inverted comparison result signal e3 is generated at node 317.
  • the reference voltage VREF_M and each element in the power supply circuit 300B are designed so that the output voltage VM substantially matches the target voltage VM TG when the feedback voltage b3 matches the reference voltage a3.
  • the differential input stage 306 receives a reference voltage a3 and a feedback voltage b3 at a differential input pair (331, 332) and generates at a node 315 a differential signal c3 corresponding to the difference between the reference voltage a3 and the feedback voltage b3. .
  • the level (potential) of the difference signal c3 increases as the absolute value of the difference between the voltages a3 and b3 increases.
  • the level (potential) of the differential signal c3 decreases as the absolute value of the difference between .
  • the upper limit level and lower limit level of the fluctuation range of the difference signal c3 are a predetermined positive level lower than the power supply voltage VDD and the ground level, respectively.
  • the output stage 307 binarizes the differential signal c3 by turning on or off the transistor 341 according to the level of the differential signal c3, and converts the signal obtained by the binarization (binarized signal corresponding to the differential signal c3) to It is generated at node 316 as a comparison result signal d3.
  • the comparison result signal d3 is basically a binarized signal that takes either a high level or a low level, except for the state where the feedback voltage b3 and the reference voltage a3 are exactly balanced. When the level of the difference signal c3 rises above the gate threshold voltage of the transistor 341, the transistor 341 turns on and the comparison result signal d3 becomes low level.
  • the transistor 341 turns off and the comparison result signal d3 becomes high level. That is, the low-level comparison result signal d3 indicates that the feedback voltage b3 is higher than the reference voltage a3, and the high-level comparison result signal d3 indicates that the feedback voltage b3 is lower than the reference voltage a3.
  • Transistor 336 functions as a clamping element that limits the amplitude of difference signal c3. The function of transistor 336 will be detailed later.
  • the inverter 308 generates at the node 317 an inverted comparison result signal e3, which is an inverted signal of the comparison result signal d3.
  • the comparison result signal d3 is at high level
  • the inverted comparison result signal e3 is at low level
  • the inverted comparison result signal e3 is at high level.
  • the high levels of the signals d3 and e3 substantially match the level of the power supply voltage VDD
  • the low levels of the signals d3 and e3 substantially match the ground level.
  • the signal d3 is considered to correspond to the output signal of the comparator 305, but the signal e3 may be considered to correspond to the output signal of the comparator 305 (in this case, the inverter 308 is a component of the comparator 305). ).
  • the inverted comparison result signal e3 is supplied to the output voltage generator 301.
  • the output voltage generator 301 activates or deactivates the charge pump circuit CP_M based on the inverted comparison result signal e3. Specifically, the charge pump circuit CP_M is activated during the high level period of the inverted comparison result signal e3, and deactivated during the low level period of the inverted comparison result signal e3.
  • the comparison result signal d3 may be supplied to the output voltage generator 301.
  • the inverter 308 can be omitted, and the charge pump circuit CP_M can be activated during the low level period of the comparison result signal d3 and deactivated during the high level period of the comparison result signal d3.
  • a period during which the charge pump circuit CP_M is operating is called an operating period of the charge pump circuit CP_M, and a period during which the charge pump circuit CP_M is not operating is called a non-operating period of the charge pump circuit CP_M.
  • the charge pump circuit CP_M can be composed of a diode charge pump circuit including a plurality of diodes and one or more capacitors, and the diode charge pump circuit can be inserted between the reference line 310 and the output line 312 . At this time, the forward direction of each diode in the charge pump circuit CP_M coincides with the direction from the output line 312 to the reference line 310 .
  • Each diode in the charge pump circuit CP_M may be composed of a diode-connected MOSFET. Since the configuration of the charge pump circuit itself is well known, the illustration and description of the internal configuration are omitted.
  • the clock signal from the oscillation circuit 35 (see FIG. 2) is supplied to the charge pump circuit CP_M, thereby synchronizing with the clock signal.
  • Positive charges are drawn from the output line 312 toward the reference line 310 through each diode in the charge pump circuit CP_M, thereby decreasing the output voltage VM.
  • the extraction of positive charges from the output line 312 is stopped, and the leakage current (including the current flowing through the feedback voltage generating section 302) in the circuit element receiving the output voltage VM causes the output voltage to drop. VM gradually increases.
  • first difference DIF_M only the power supply circuit 300B of the power supply circuits 300A and 300B is provided with the feedback capacitance element 322 . Due to the first difference DIF_M, changes in the output voltage VM are quickly transmitted to the feedback line 314 in the power supply circuit 300B as seen from the power supply circuit 300A. As a result, when viewed from the power supply circuit 300A, the power supply circuit 300B can reduce undershoot and ripple in the output voltage VM.
  • DIF_M As a second difference DIF_M, of the power supply circuits 300A and 300B, only the power supply circuit 300B is provided with a specific transistor 325 and a resistor 326.
  • the functions of the specific transistor 325 and resistor 326 will be described later, but they also contribute to reducing undershoot and the like.
  • the power supply circuit 300B of the power supply circuits 300A and 300B is provided with a transistor 336 .
  • the upper limit level of the fluctuation range of the differential signal c3 is limited to the level obtained by adding a minute voltage to the gate threshold voltage of the transistor 336.
  • FIG. For example, if the gate threshold voltage of transistor 336 were 1.0V, the level of difference signal c3 would only rise to about 1.1V.
  • the lower limit level in the variation range of the differential signal c3 depends on the characteristics of the differential input stage 306 and has a sufficiently small positive voltage value close to 0V.
  • transistor 336 functions as a clamping element that limits the amplitude of difference signal c3.
  • the clamping element is a rectifying element having a forward direction from the node 315 to the node 316, and is composed of a diode-connected transistor 336 in FIG.
  • any diode may be used as the clamp element.
  • the size (gate width and gate length) of the transistor 336 should be made as small as possible.
  • the fourth to seventh differences DIF_M are not clear from FIGS. 12 and 13, the fourth to seventh differences DIF_M will also be explained.
  • DIF_M in comparison with the power supply circuit 300A, the gate widths of the transistors 331 and 332 are reduced in the power supply circuit 300B in order to reduce the input capacitance of the differential input pair (331, 332).
  • the gate widths of the transistors 333 and 334 are reduced in accordance with the size change of the differential input pair (331, 332) in the power supply circuit 300B. length is increased. This, in conjunction with the resizing of the differential input pair (331, 332), increases the output resistance of the differential input stage 306, resulting in increased gain in the differential input stage 306.
  • the drain current of the transistor 337 is reduced by reducing the constant current I3 in the power supply circuit 300B, and the gate widths of the transistors 337, 335 and 342 are also reduced.
  • the drain currents of the transistors 335 and 342 are also reduced in the power supply circuit 300B.
  • the gate width and gate length of the transistor 341 are reduced in order to increase the transconductance of the output stage 307 in the power supply circuit 300B.
  • FIG. 14A shows signal waveforms of each part of the power supply circuit 300A
  • FIG. 14B shows signal waveforms of each part of the power supply circuit 300B
  • waveforms 371, 372, 373, 374, and 375 are the waveforms of the output voltage VM, the feedback voltage b3', the difference signal c3', the comparison result signal d3', and the inverted comparison result signal e3' in the power supply circuit 300A, respectively. represents In FIG.
  • waveforms 381, 382, 383, 384, and 385 represent the waveforms of the output voltage VM, the feedback voltage b3, the difference signal c3, the comparison result signal d3, and the inverted comparison result signal e3 in the power supply circuit 300B, respectively.
  • Waveforms 371-375 and 381-385 were obtained by simulation under the condition that the memory capacity of the memory block 2 is the second memory capacity (for example, 2 kilobits). In this simulation, it is assumed that the power supply voltage VDD is 6V.
  • the output voltage VM drops from a sufficiently high state toward the target voltage VM TG (for example, ⁇ 7 V), and at time t M1 , the output voltage is output for the first time.
  • Voltage VM drops to target voltage VM TG .
  • the feedback voltage b3' also decreases toward the reference voltage a3'.
  • the delay in the transmission of the variation in the output voltage VM to the feedback line 314 is large.
  • the feedback voltage b3' drops to the reference voltage a3' for the first time.
  • the differential signal c3' starts to decrease from the upper limit level c3'_UL of the variation range of the differential signal c3', and the level of the differential signal c3' reaches the gate threshold voltage Vth of the transistor 341 or lower.
  • the levels of signals d3' and e3' respectively reverse and charge pump CP_M is deactivated (ie, charge pump CP_M switches from active to inactive).
  • time tM1 a large undershoot occurs because the output voltage VM continues to drop until the charge pump CP_M stops operating after time tM2 and tM3 .
  • the AC component of the output voltage VM is transmitted to the feedback line 314 more quickly and largely than in the power supply circuit 300A .
  • the feedback voltage b3 drops to the reference voltage a3 in the middle of the process of dropping.
  • the reversal of the levels of the signals c3, d3 and e3 accompanying the change from "a3>b3" to "a3 ⁇ b3" and the resumption of the operation of the charge pump circuit CP_M are alternately repeated while the output voltage VM
  • the target voltage VM TG is reached. Such an operation suppresses undershoot to a low level.
  • the upper limit level c3_UL of the variation range of the differential signal c3 is held at a level slightly higher than the gate threshold voltage Vth of the transistor 341. At least the upper limit level c3_UL is lower than the upper limit level c3'_UL in the power supply circuit 300A. Therefore, after switching from “a3 ⁇ b3" to "a3>b3", the time until the level of the differential signal c3 falls below the gate threshold voltage Vth is considerably shorter than that of the power supply circuit 300A. As a result, the delay time from when "a3 ⁇ b3" changes to "a3>b3" to when the charge pump circuit CP_M stops operating is short. This contributes to reducing the undershoot of the output voltage VM.
  • the ripple of the output voltage VM can be kept low.
  • the specific transistors 325 and 326 form a feedback voltage regulator.
  • the feedback voltage adjustment section draws a current (positive charge) corresponding to the difference between the reference voltage a3 and the feedback voltage b3 from the feedback line 314 to adjust the feedback voltage b3.
  • the The current draw from the feedback line 314 corresponds to drain current flowing through the particular transistor 325 . Therefore, the drop in the feedback voltage b3 due to this drawing occurs only when the feedback voltage b3 is high enough to allow the drain current to flow through the specific transistor 325 .
  • the feedback voltage adjustment unit draws the drain current (drain current of the specific transistor 325) from the feedback line 314 to obtain the feedback voltage b3.
  • This feedback voltage adjustment section contributes to suppression of undershoot. This is particularly noticeable when the power supply voltage VDD is relatively high.
  • the actual value of the power supply voltage VDD is equal to the upper limit voltage value VAL.
  • a state that matches or approximates MAX corresponds to a state in which the power supply voltage VDD is relatively high, and this state is referred to herein as an overcharge state. In the overcharged state, in the power supply circuit 300A of FIG.
  • the feedback voltage b3′ (that is, the initial value of the feedback voltage b3′) immediately after the start of the power supply operation period PM becomes relatively high (as shown in FIG. 14A). about 6V in the example). Therefore, although the feedback voltage b3' also decreases in conjunction with the decrease in the output voltage VM, the feedback voltage b3' does not easily decrease to the reference voltage a3' due to the high initial value of the feedback voltage b3'. do not do. This leads to the occurrence and increase of undershoot.
  • the drain current flows through the transistor 325, causing feedback.
  • Voltage b3 does not rise above a certain voltage. That is, the initial value of the feedback voltage b3 is kept low (approximately 2.5 V in the example of FIG. 14B).
  • the feedback voltage b3 quickly drops to the reference voltage a3 in conjunction with the drop in the output voltage VM, and undershoot is suppressed in comparison with the power supply circuit 300A.
  • Example EX_4 >> Example EX_4 will be described.
  • Example EX_4 applied techniques and modified techniques for the above matter will be described.
  • the power supply circuit 100A or 100B As the power supply circuit 31, use the power supply circuit 200A or 200B as the power supply circuit 32, and use the power supply circuit 300A or 300B as the power supply circuit 33.
  • the power supply circuits 100A, 200A, and 300A may be used as the power supply circuits 31, 32, and 33, and when the memory capacity of the memory block 2 is relatively small, , the power supply circuits 100B, 200B and 300B are preferably used as the power supply circuits 31, 32 and 33, respectively.
  • the power supply circuit 100B can be used as the power supply circuit 31
  • the power supply circuit 200B can be used as the power supply circuit 32
  • the power supply circuit 33 can be used.
  • 300B can also be used.
  • An electronic component containing a semiconductor integrated circuit including the memory device 1 and other functional devices in one package may be formed.
  • the electronic components are, for example, power supply components (so-called power supply ICs), motor drivers, and LED drivers.
  • power supply components so-called power supply ICs
  • motor drivers motor drivers
  • LED drivers LED drivers
  • an electronic component in which the memory device 1 alone is housed in one package may be formed.
  • the power supply block 3 may generate the necessary write voltages, and the technology according to the present disclosure can be applied to the power supply circuit for generating each write voltage.
  • the technology according to the present disclosure that contributes to reducing overshoot, undershoot, or ripple may be applied to any one or more of the power supply circuits 31, 32, and 33.
  • the configuration in which the power supply circuits 31, 32 and 33 are included in the memory device 1 is taken as an example, any one or more of the power supply circuits 31, 32 and 33 may be incorporated in any device other than the memory device 1. It should be something that can be done. Reducing overshoot or undershoot or ripple is beneficial in any device that requires a regulated voltage.
  • N-channel FETs are changed to P-channel FETs, or P-channel FETs are changed to N-channel FETs.
  • the configuration of circuits containing FETs can be varied, as can any type of FET.
  • any of the transistors described above may be any type of transistor as long as there is no inconvenience.
  • any transistor described above as a MOSFET can be replaced with a junction FET, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), or a bipolar transistor as long as no inconvenience occurs.
  • Any transistor has a first electrode, a second electrode and a control electrode.
  • a FET one of the first and second electrodes is the drain and the other is the source, and the control electrode is the gate.
  • an IGBT one of the first and second electrodes is the collector and the other is the emitter, and the control electrode is the gate.
  • a bipolar transistor not belonging to an IGBT one of the first and second electrodes is the collector and the other is the emitter and the control electrode is the base.
  • a power supply device uses a charge pump circuit to generate an output voltage (eg, VI) higher than the ground potential.
  • a generator eg, 101
  • a feedback voltage generator eg, 102
  • a feedback voltage generator eg, 102
  • a feedback voltage eg, b1
  • a feedback line eg. 114
  • a predetermined reference voltage e.g. a1
  • a comparator e.g. 105 that compares the feedback voltage with the feedback voltage and outputs a comparison result signal (e.g. d1) according to their level relationship
  • the power supply device ZP operates the charge pump based on the comparison result signal.
  • the output voltage is stabilized at a predetermined target voltage, and the feedback voltage generator is provided between an output line (eg, 112) to which the output voltage is applied and the feedback line.
  • a first voltage divider e.g., 103 disposed to generate a first voltage divider responsive to the output voltage; and a second voltage divider responsive to the output voltage disposed between the feedback line and the ground. and a second voltage dividing unit (for example, 104) that generates a voltage lower than the output voltage by the first divided voltage as the feedback voltage on the feedback line.
  • the second voltage divider section comprises an N-channel specific transistor (eg 123) having a gate for receiving the reference voltage and a drain connected to the feedback line.
  • a DC passing circuit for example, 121
  • a feedback capacitance element for example, 122
  • a series circuit with another transistor eg 124 which is turned on during the period may be placed between the feedback line and the ground.
  • the comparator receives the reference voltage and the feedback voltage, and outputs a difference signal (for example, c1) corresponding to the difference between them to a first node (for example, 115).
  • a differential input stage for example 106 for generating an output stage (for example 107) for generating a binarized signal corresponding to the differential signal as the comparison result signal (for example d1) at a second node (for example 116); and inserting a clamping element (eg 136) between the first node and the second node that limits the amplitude of the differential signal.
  • the output stage comprises a transistor (for example 141) having a gate connected to the first node and a drain connected to the second node. , the transistor is turned on or off according to the level of the differential signal to generate the comparison result signal at the second node, and the clamping element is sequentially moved in the direction from the first node to the second node. It is preferable that it is composed of a rectifying element having a direction.
  • the clamping element may consist of a diode - connected transistor.
  • a power supply device uses a charge pump circuit to generate an output voltage (for example, VM) lower than the ground potential.
  • a feedback voltage generator eg, 302 for generating a feedback voltage (eg, b3) corresponding to the output voltage on a feedback line (eg, 314); and a predetermined reference voltage (eg, a3 ) and the feedback voltage, and outputs a comparison result signal (e.g., d3) according to the level relationship between them, and operates the charge pump circuit based on the comparison result signal.
  • the output voltage is stabilized at a predetermined target voltage by being deactivated, and the comparator receives the reference voltage and the feedback voltage, and outputs a difference signal (for example, c3) corresponding to the difference between them as a first voltage.
  • a differential input stage eg, 306 that generates a node (eg, 315) and an output stage that generates a binarized signal corresponding to the difference signal as the comparison result signal (eg, d3) at a second node (eg, 316).
  • a clamping element eg 315) that limits the amplitude of the differential signal was inserted between the first node and the second node.
  • the output stage comprises a transistor (eg, 341) having a gate connected to the first node and a drain connected to the second node.
  • the transistor is turned on or off according to the level of the differential signal to generate the comparison result signal at the second node, and the clamping element moves in the direction from the first node to the second node.
  • the rectifying element has a forward direction of .
  • the clamping element may consist of a diode-connected transistor.
  • the feedback voltage generating section is arranged between an output line (for example, 312) to which the output voltage is applied and the feedback line, and responds to the output voltage.
  • a first voltage dividing section (for example, 303) that generates a first divided voltage and a power supply line (for example, 311) to which the feedback line and a predetermined power supply voltage (for example, VDD) are applied are arranged according to the output voltage.
  • a second voltage dividing unit (for example, 304) that generates a second divided voltage, and generates a voltage higher than the output voltage by the first divided voltage as the feedback voltage on the feedback line, is a feedback voltage adjustment unit (for example, 325 , 326).
  • the feedback voltage adjustment unit is a specific P-channel transistor ( 325), and when the feedback voltage is high with respect to the reference voltage and a drain current flows through the specific transistor, the drain current is drawn from the feedback line to lower the feedback voltage.
  • a circuit for example, 321 for passing the DC component of the current between the output line and the feedback line is connected to the output line. and the feedback line, and a feedback capacitive element (eg 322) is preferably connected in parallel to the circuit.
  • a power supply device includes an output voltage generating unit configured to generate an output voltage higher than a ground potential using a charge pump circuit, and a feedback line configured to generate a feedback voltage corresponding to the output voltage. and a comparator configured to compare a predetermined reference voltage with the feedback voltage and output a comparison result signal according to the level relationship between the reference voltage and the feedback voltage. The output voltage is stabilized at a predetermined target voltage by activating or deactivating the charge pump circuit based on the comparison result signal. a first voltage divider disposed between a line and configured to generate a first divided voltage responsive to the output voltage; and a first voltage divider disposed between the feedback line and the ground responsive to the output voltage.
  • the second voltage dividing unit has a configuration (first configuration) having an N-channel specific transistor having a gate for receiving the reference voltage and a drain connected to the feedback line.
  • a DC passing circuit for passing a DC component of a current between the output line and the feedback line is provided between the output line and the feedback line.
  • a feedback capacitor element is connected in parallel to the direct-current passing circuit, and in the second voltage dividing unit, a series circuit of the specific transistor and another transistor that is turned on during the operation period of the power supply device is formed. , the feedback line and the ground (second configuration).
  • the comparator receives the reference voltage and the feedback voltage, and has a differential input configured to generate a differential signal corresponding to the difference between them at a first node.
  • an output stage configured to generate a binarized signal corresponding to the difference signal as the comparison result signal at a second node, and a clamping element that limits the amplitude of the difference signal. It may be a configuration (third configuration) inserted between the first node and the second node.
  • the output stage includes a transistor having a gate connected to the first node and a drain connected to the second node, and the transistor is set to the level of the differential signal.
  • the comparison result signal is generated at the second node by being turned on or off according to the clamping element, and the clamping element is formed of a rectifying element having a forward direction from the first node to the second node.
  • a configuration (fourth configuration) may be used.
  • the clamp element may be configured using a diode-connected transistor (fifth configuration).
  • Another power supply device includes an output voltage generator configured to generate an output voltage higher than a ground potential using a charge pump circuit, and a feedback line generating a feedback voltage corresponding to the output voltage. and a comparator configured to compare a predetermined reference voltage with the feedback voltage and output a comparison result signal corresponding to the level relationship between the reference voltage and the feedback voltage, wherein the comparison result is The output voltage is stabilized at a predetermined target voltage by activating or deactivating the charge pump circuit based on the signal, and the comparator receives the reference voltage and the feedback voltage and responds to the difference between them.
  • a differential input stage configured to generate a differential signal at a first node
  • an output stage configured to generate a binarized signal corresponding to the differential signal at a second node as the comparison result signal
  • a clamp element for limiting the amplitude of the differential signal is inserted between the first node and the second node (sixth configuration).
  • the comparison result signal has a first level indicating that the feedback voltage is lower than the reference voltage or indicates that the feedback voltage is higher than the reference voltage. and the output voltage generating section increases the output voltage by operating the charge pump circuit during a period in which the comparison result signal has the first level, and the comparison result signal is at the first level.
  • a configuration (seventh configuration) in which the charge pump circuit is deactivated during a period having two levels may be employed.
  • Still another power supply device includes an output voltage generating unit configured to generate an output voltage lower than a ground potential using a charge pump circuit, and generating a feedback voltage corresponding to the output voltage on a feedback line. and a comparator configured to compare a predetermined reference voltage with the feedback voltage and output a comparison result signal corresponding to the level relationship between the reference voltage and the feedback voltage, wherein the comparison By activating or deactivating the charge pump circuit based on the result signal, the output voltage is stabilized at a predetermined target voltage, and the comparator receives the reference voltage and the feedback voltage, a differential input stage configured to generate a differential signal at a first node; an output stage configured to generate a binarized signal corresponding to the differential signal at a second node as the comparison result signal; and a clamp element for limiting the amplitude of the differential signal is inserted between the first node and the second node (eighth configuration).
  • the output stage includes a transistor having a gate connected to the first node and a drain connected to the second node, and the transistor is connected to the level of the differential signal.
  • the comparison result signal is generated at the second node by turning on or off according to the clamping element, and the clamping element is a rectifying element having a forward direction from the first node to the second node.
  • a configuration may be used.
  • the clamp element may be configured using a diode-connected transistor (tenth configuration).
  • the feedback voltage generating section is arranged between an output line to which the output voltage is applied and the feedback line, and has a first voltage generating circuit according to the output voltage.
  • a first voltage dividing section configured to generate a divided voltage
  • a second voltage dividing section disposed between the feedback line and a power supply line to which a predetermined power supply voltage is applied, and configured to generate a second divided voltage according to the output voltage.
  • a second voltage dividing unit that generates a voltage that is higher than the output voltage by the first divided voltage as the feedback voltage on the feedback line, and the power supply device performs the feedback with respect to the reference voltage.
  • a configuration further comprising: a feedback voltage adjustment section configured to lower the feedback voltage by drawing a current corresponding to the difference between the reference voltage and the feedback voltage from the feedback line when the voltage is high (an eleventh configuration) ) may be
  • the feedback voltage adjustment unit has a specific P-channel transistor having a gate for receiving the reference voltage and a source connected to the feedback line, and When the feedback voltage is high and a drain current flows through the specific transistor, the drain current may be drawn from the feedback line to lower the feedback voltage (a twelfth configuration).
  • a DC passing circuit for passing a DC component of a current between the output line and the feedback line is provided in the output line and the feedback line.
  • a configuration (a thirteenth configuration) in which a feedback capacitance element is arranged between lines and connected in parallel to the DC passing circuit may be employed.
  • Still another power supply device includes an output voltage generating unit configured to generate an output voltage lower than a ground potential using a charge pump circuit, and generating a feedback voltage corresponding to the output voltage on a feedback line. and a comparator configured to compare a predetermined reference voltage with the feedback voltage and output a comparison result signal corresponding to the level relationship between the reference voltage and the feedback voltage, the power supply The device stabilizes the output voltage at a predetermined target voltage by activating or deactivating the charge pump circuit based on the comparison result signal, and the feedback voltage generating section controls the output line to which the output voltage is applied. and the feedback line and configured to generate a first voltage division according to the output voltage; and between the feedback line and a power supply line to which a predetermined power supply voltage is applied.
  • the configuration (fourteenth configuration) further includes a feedback voltage adjustment unit configured to reduce the feedback voltage by drawing.
  • the comparison result signal has a first level indicating that the feedback voltage is higher than the reference voltage or indicates that the feedback voltage is lower than the reference voltage. and the output voltage generator reduces the output voltage by operating the charge pump circuit during a period in which the comparison result signal has the first level, and the comparison result signal is at the first level.
  • a configuration (a fifteenth configuration) in which the charge pump circuit is inactivated in a period having two levels may be employed.

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Abstract

チャージポンプ回路を用いて出力電圧を所定の目標電圧にて安定化させる。出力電圧が加わる出力ラインと帰還ラインとの間に配置されて出力電圧に応じた第1分圧を発生させる第1分圧部と、帰還ラインとグランドとの間に配置されて出力電圧に応じた第2分圧を発生させる第2分圧部と、を備えて、出力電圧より第1分圧だけ低い電圧を帰還電圧として帰還ラインに発生させる。第2分圧部は、基準電圧を受けるゲート及び帰還ラインに接続されるドレインを有するNチャネル型の特定トランジスタを有する。

Description

電源装置
 本開示は、電源装置に関する。
 各種の集積回路や電子機器には電源装置が設けられる。電源装置は、入力電圧から所望の電圧レベルを有する安定化された出力電圧を生成する。任意の負荷は出力電圧に基づいて所望の機能を実現する。
 例えば、不揮発性メモリを含む半導体装置では、一般に複数の電圧レベルの電圧が必要とされる。この場合には、複数の電源装置が設けられて各電源装置にて必要な電圧レベルを有する出力電圧を生成し、電圧レベルの異なる複数の出力電圧をメモリブロックに供給する。
特許第3773718号公報 特許第5940691号公報
 電源装置の起動時において出力電圧が目標電圧に向けて上昇又は低下する際、所謂オーバーシュート又はアンダーシュートが発生する場合がある。また、出力電圧が目標電圧に達した後、出力電圧が目標電圧近辺で変動することになるが、この変動はリップルと称される。過大なオーバーシュート又はアンダーシュートやリップルは出力電圧を受ける任意の負荷に対し悪影響を与える。例えば、上記不揮発性メモリにおいては、過大なオーバーシュート又はアンダーシュートやリップルが、データの誤読み出しに繋がることもある。
 本開示は、オーバーシュート若しくはアンダーシュート又はリップルの抑制に寄与する電源装置を提供することを目的とする。
 本開示に係る電源装置は、チャージポンプ回路を用いてグランドの電位より高い出力電圧を生成するよう構成された出力電圧生成部と、前記出力電圧に応じた帰還電圧を帰還ラインに発生させるよう構成された帰還電圧発生部と、所定の基準電圧と前記帰還電圧とを比較して、それらの高低関係に応じた比較結果信号を出力するよう構成されたコンパレータと、を備え、当該電源装置は、前記比較結果信号に基づき前記チャージポンプ回路を作動又は非作動とすることで前記出力電圧を所定の目標電圧にて安定化させ、前記帰還電圧発生部は、前記出力電圧が加わる出力ラインと前記帰還ラインとの間に配置されて前記出力電圧に応じた第1分圧を発生させるよう構成された第1分圧部と、前記帰還ラインと前記グランドとの間に配置されて前記出力電圧に応じた第2分圧を発生させるよう構成された第2分圧部と、を備えて、前記帰還電圧発生部は、前記出力電圧より前記第1分圧だけ低い電圧を前記帰還電圧として前記帰還ラインに発生させ、前記第2分圧部は、前記基準電圧を受けるゲート及び前記帰還ラインに接続されるドレインを有するNチャネル型の特定トランジスタを有する構成である。
 本開示に係る他の電源装置は、チャージポンプ回路を用いてグランドの電位より高い出力電圧を生成するよう構成された出力電圧生成部と、前記出力電圧に応じた帰還電圧を帰還ラインに発生させるよう構成された帰還電圧発生部と、所定の基準電圧と前記帰還電圧とを比較して、それらの高低関係に応じた比較結果信号を出力するよう構成されたコンパレータと、を備え、前記比較結果信号に基づき前記チャージポンプ回路を作動又は非作動とすることで前記出力電圧を所定の目標電圧にて安定化させ、前記コンパレータは、前記基準電圧及び前記帰還電圧を受け、それらの差分に応じた差分信号を第1ノードに発生させるよう構成された差動入力段と、前記差分信号に応じた二値化信号を前記比較結果信号として第2ノードに発生させるよう構成された出力段と、有し、前記差分信号の振幅に制限を加えるクランプ素子を前記第1ノード及び前記第2ノード間に挿入した構成である。
 本開示に係る更に他の電源装置は、チャージポンプ回路を用いてグランドの電位より低い出力電圧を生成するよう構成された出力電圧生成部と、前記出力電圧に応じた帰還電圧を帰還ラインに発生させるよう構成された帰還電圧発生部と、所定の基準電圧と前記帰還電圧とを比較して、それらの高低関係に応じた比較結果信号を出力するよう構成されたコンパレータと、を備え、前記比較結果信号に基づき前記チャージポンプ回路を作動又は非作動とすることで前記出力電圧を所定の目標電圧にて安定化させ、前記コンパレータは、前記基準電圧及び前記帰還電圧を受け、それらの差分に応じた差分信号を第1ノードに発生させるよう構成された差動入力段と、前記差分信号に応じた二値化信号を前記比較結果信号として第2ノードに発生させるよう構成された出力段と、有し、前記差分信号の振幅に制限を加えるクランプ素子を前記第1ノード及び前記第2ノード間に挿入した構成である。
 本開示に係る更に他の電源装置は、チャージポンプ回路を用いてグランドの電位より低い出力電圧を生成するよう構成された出力電圧生成部と、前記出力電圧に応じた帰還電圧を帰還ラインに発生させるよう構成された帰還電圧発生部と、所定の基準電圧と前記帰還電圧とを比較して、それらの高低関係に応じた比較結果信号を出力するよう構成されたコンパレータと、を備え、当該電源装置は、前記比較結果信号に基づき前記チャージポンプ回路を作動又は非作動とすることで前記出力電圧を所定の目標電圧にて安定化させ、前記帰還電圧発生部は、前記出力電圧が加わる出力ラインと前記帰還ラインとの間に配置されて前記出力電圧に応じた第1分圧を発生させるよう構成された第1分圧部と、前記帰還ラインと所定の電源電圧が加わる電源ラインとの間に配置されて前記出力電圧に応じた第2分圧を発生させるよう構成された第2分圧部と、を備えて、前記帰還電圧発生部は、前記出力電圧より前記第1分圧だけ高い電圧を前記帰還電圧として前記帰還ラインに発生させ、当該電源装置は、前記基準電圧に対して前記帰還電圧が高いとき、前記基準電圧及び前記帰還電圧間の差に応じた電流を前記帰還ラインから引き込むことで前記帰還電圧を低下させるよう構成された帰還電圧調整部を更に備える構成である。
 本開示によれば、オーバーシュート若しくはアンダーシュート又はリップルの抑制に寄与する電源装置を提供することが可能となる。
図1は、本開示の実施形態に係るメモリ装置の概略的な全体ブロック図である。 図2は、本開示の実施形態に係るメモリ装置に設けられる電源ブロックの内部構成図である。 図3Aは、本開示の実施形態に係り、電源ブロック内の各電源回路の出力電圧波形の概要を示す図である。 図3Bは、本開示の実施形態に係り、電源ブロック内の各電源回路の出力電圧波形の概要を示す図である。 図3Cは、本開示の実施形態に係り、電源ブロック内の各電源回路の出力電圧波形の概要を示す図である。 図4Aは、本開示の実施形態に係り、各電源回路における電源動作期間の説明図である。 図4Bは、本開示の実施形態に係り、各電源回路における電源動作期間の説明図である。 図4Cは、本開示の実施形態に係り、各電源回路における電源動作期間の説明図である。 図5は、本開示の実施形態に係り、MOSFETの構造を模式的に示す図である。 図6は、本開示の実施形態に属する実施例EX_1Aに係り、電源回路の回路図である。 図7は、本開示の実施形態に属する実施例EX_1Bに係り、電源回路の回路図である。 図8Aは、図6の電源回路及び図7の電源回路に関する波形図である。 図8Bは、図6の電源回路及び図7の電源回路に関する波形図である。 図9は、本開示の実施形態に属する実施例EX_2Aに係り、電源回路の回路図である。 図10は、本開示の実施形態に属する実施例EX_2Bに係り、電源回路の回路図である。 図11Aは、図9の電源回路及び図10の電源回路に関する波形図である。 図11Bは、図9の電源回路及び図10の電源回路に関する波形図である。 図12は、本開示の実施形態に属する実施例EX_3Aに係り、電源回路の回路図である。 図13は、本開示の実施形態に属する実施例EX_3Bに係り、電源回路の回路図である。 図14Aは、図12の電源回路及び図13の電源回路に関する波形図である。 図14Bは、図12の電源回路及び図13の電源回路に関する波形図である。
 以下、本開示の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量、素子又は部位等を参照する記号又は符号を記すことによって、該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量、素子又は部位等の名称を省略又は略記することがある。例えば、後述の“c1”によって参照される差分信号は(図7及び図8B参照)、差分信号c1と表記されることもあるし、信号c1と略記されることもあり得るが、それらは全て同じものを指す。
 まず、本開示の実施形態の記述にて用いられる幾つかの用語について説明を設ける。ラインとは電気信号が伝播又は印加される配線を指す。グランドとは、基準となる0V(ゼロボルト)の電位を有する基準導電部を指す又は0Vの電位そのものを指す。基準導電部は金属等の導体にて形成される。0Vの電位をグランド電位と称することもある。本開示の実施形態において、特に基準を設けずに示される電圧は、グランドから見た電位を表す。
 レベルとは電位のレベルを指し、任意の注目した信号又は電圧についてハイレベルはローレベルよりも高い電位を有する。任意の注目した信号又は電圧について、信号又は電圧がハイレベルにあるとは厳密には信号又は電圧のレベルがハイレベルにあることを意味し、信号又は電圧がローレベルにあるとは厳密には信号又は電圧のレベルがローレベルにあることを意味する。信号についてのレベルは信号レベルと表現されることがあり、電圧についてのレベルは電圧レベルと表現されることがある。任意の注目した信号について、当該信号がハイレベルであるとき、当該信号の反転信号はローレベルをとり、当該信号がローレベルであるとき、当該信号の反転信号はハイレベルをとる。ハイレベル又はローレベルの信号レベルをとる任意の信号について、当該信号のレベルがハイレベルとなる期間をハイレベル期間と称し、当該信号のレベルがローレベルとなる期間をローレベル期間と称する。ハイレベル又はローレベルの電圧レベルをとる任意の電圧についても同様である。
 MOSFETを含むFET(電界効果トランジスタ)として構成された任意のトランジスタについて、オン状態とは、当該トランジスタのドレイン及びソース間が導通している状態を指し、オフ状態とは、当該トランジスタのドレイン及びソース間が非導通となっている状態(遮断状態)を指す。FETに分類されないトランジスタについても同様である。MOSFETは、特に記述無き限り、エンハンスメント型のMOSFETであると解される。MOSFETは“metal-oxide-semiconductor field-effect transistor”の略称である。
 MOSFETの電気的特性にはゲート閾電圧が含まれる。Nチャネル型且つエンハンスメント型のMOSFETである任意のトランジスタについて、当該トランジスタのゲート電位が当該トランジスタのソース電位よりも高く、且つ、当該トランジスタのゲート-ソース間電圧(ソース電位から見たゲート電位)の大きさが当該トランジスタのゲート閾電圧以上であるとき、当該トランジスタはオン状態となり、そうでないとき、当該トランジスタはオフ状態となる。Pチャネル型且つエンハンスメント型のMOSFETである任意のトランジスタについて、当該トランジスタのゲート電位が当該トランジスタのソース電位よりも低く、且つ、当該トランジスタのゲート-ソース間電圧(ソース電位から見たゲート電位)の大きさが当該トランジスタのゲート閾電圧以上であるとき、当該トランジスタはオン状態となり、そうでないとき、当該トランジスタはオフ状態となる。以下、任意のトランジスタについて、オン状態、オフ状態を、単に、オン、オフと表現することもある。任意の回路素子、配線(ライン)、ノードなど、回路を形成する複数の部位間についての接続とは、特に記述なき限り、電気的な接続を意味する。
 図1は本開示の実施形態に係るメモリ装置1の概略的な全体ブロック図である。メモリ装置1は、メモリブロック2、電源ブロック3及び制御ブロック4を備える。メモリ装置1に対し外部から2つの電源電圧VCC及びVDDが供給される。電源電圧VCC及びVDDは互いに異なる正の直流電圧である。
 メモリブロック2は、第1方向及び第2方向に沿ってマトリクス状に配列された複数のメモリセルを有する。各メモリセルは“0”又は“1”の値を不揮発的に記憶する。メモリ装置1は、不揮発性メモリの一種であるMTP(Multiple Time Programmable)メモリであり、故に、各メモリセルの記憶データを複数回書き換え可能である。データの書き込み対象となるメモリセルに対し“1”又は“0”のデータを書き込む動作をライト動作と称する。ライト動作はプログラム動作とイレース動作に分類される。プログラム動作は、データの書き込み対象となるメモリセルに対し“1”のデータを書き込む動作を指す。イレース動作は、データの書き込み対象となるメモリセルに対し“0”のデータを書き込む動作を指す。また、データの読み出し対象となるメモリセルの記憶データを読み出す動作をリード動作と称する。
 メモリブック2においてライト動作(プログラム動作及びイレース動作)を実現するためには、電圧レベルの異なる複数のライト用電圧が必要である。この複数のライト用電圧は、電源ブロック3にて生成される後述の電圧VI、VP及びVMを含む(図2参照)。尚、リード動作において各ライト用電圧は不要である。リード動作が行われる際には電源電圧VCC及びVDDがメモリブロック2に供給されることでリード動作が実現される。
 制御ブロック4に対し、外部からアドレス信号、データ入力信号及び動作モード設定信号が入力される。動作モード設定信号は、メモリブロック2において、ライト動作及びリード動作の内、何れの動作を行うかを指定する信号である。メモリブロック2には、複数のアドレスが設定されており、各メモリセルは当該複数のアドレスの内の何れかのアドレスに割り当てられる。アドレス信号により、メモリブロック2におけるデータの書き込み対象又は読み出し対象のアドレスが指定される。データ入力信号により、データの書き込み対象に指定されたアドレスのメモリセルに対して書き込むべきデータが指定される。
 制御ブロック4は、アドレス信号、データ入力信号及び動作モード設定信号に基づき、プログラム動作又はイレース動作によるメモリブロック2へのデータの書き込みが行われるよう、又は、リード動作によるメモリブロック2からのデータの読み出しが行われるよう、メモリブロック2及び電源ブロック3を制御する。メモリブロック2へのデータの書き込みを行う際には上記複数のライト用電圧が電源ブロック3にて生成されるよう電源ブロック3を制御する。尚、メモリ装置1の外部より、動作モード設定信号を含む、電源ブロック3の動作を制御するための制御信号が電源ブロック3に供給される。
 図2に電源ブロック3の内部構成図を示す。電源ブロック3は、電源回路31~33と、バンドギャップリファレンス34と、発振回路35と、基準電圧生成回路36と、基準電流源37と、電源制御回路38と、を備える。電源回路31~33の夫々を電源装置と称することもできる。
 バンドギャップリファレンス34は、上記電源電圧VCC又はVDDに基づいて、所定の正の直流電圧である電圧VBGR(例えば1.25V)を生成する。発振回路35は、電圧VBGRを用いて所定のクロック周波数を有した矩形波信号であるクロック信号を生成する。基準電圧生成回路36は、電圧VBGRに基づいて3つの基準電圧VREF_I、VREF_P及びVREF_Mを生成する。各基準電圧は所定の正の直流電圧値を持つ。基準電圧生成回路36は、電圧VBGRを分圧することで基準電圧VREF_I、VREF_P及びVREF_Mを生成して良い。ここでは、基準電圧VREF_I、VREF_P及びVREF_Mの値が全て互いに異なっていることを想定するが、それらの内、2以上の値が互いに一致することもあり得る。基準電流源37は、電源回路31~33で利用される定電流を電源回路31~33に提供する。電源制御回路38は、電源ブロック3内の各部の動作を統括的に制御する。
 電源回路31は電源電圧VCCを用いて出力電圧VIを生成する。電源回路31の動作時において出力電圧VIは正の電圧値を有する。即ち、電源回路31はグランドの電位よりも高い出力電圧VIを生成する。電源回路31はチャージポンプ回路CP_Iを有し、必要なタイミングにおいて、発振回路35から供給されるクロック信号を用いチャージポンプ回路CP_Iを作動させることで出力電圧VIを上昇させる。電源回路31の内部において、出力電圧VIに応じた帰還電圧が生成され、当該帰還電圧と基準電圧VREF_Iとが一致するよう帰還制御が実行される。この帰還制御により、電源回路31のチャージポンプ回路CP_Iが交互に作動、非作動とされる(作動と非作動との間で切り替えられる)。電源回路31において、チャージポンプ回路CP_Iが作動することにより出力電圧VIが上昇し、チャージポンプ回路CP_Iが非作動であるとき出力電圧VIを受ける回路素子でのリーク電流等により出力電圧VIが徐々に低下する。出力電圧VIの上昇、低下に連動して、出力電圧VIに応じた帰還電圧も上昇、低下する。結果、出力電圧VIは、基準電圧VREF_Iに応じた目標電圧VITGにて安定化される。出力電圧VIが目標電圧VITGにて安定化されるとは、出力電圧VIの平均が実質的に目標電圧VITGに又は目標電圧VPTGの近辺に保たれることを指し、出力電圧VIが目標電圧VITGにて安定化されるとき、図3Aに示す如く、出力電圧VIは目標電圧VITGを基準に(例えば目標電圧VITGを変動の下限にした状態で)変動する。
 電源回路32は電源電圧VCCを用いて出力電圧VPを生成する。電源回路32の動作時において出力電圧VPは正の電圧値を有する。即ち、電源回路32はグランドの電位よりも高い出力電圧VPを生成する。電源回路32はチャージポンプ回路CP_Pを有し、必要なタイミングにおいて、発振回路35から供給されるクロック信号を用いチャージポンプ回路CP_Pを作動させることで出力電圧VPを上昇させる。電源回路32の内部において、出力電圧VPに応じた帰還電圧が生成され、当該帰還電圧と基準電圧VREF_Pとが一致するよう帰還制御が実行される。この帰還制御により、電源回路32のチャージポンプ回路CP_Pが交互に作動、非作動とされる(作動と非作動との間で切り替えられる)。電源回路32において、チャージポンプ回路CP_Pが作動することにより出力電圧VPが上昇し、チャージポンプ回路CP_Pが非作動であるとき出力電圧VPを受ける回路素子でのリーク電流等により出力電圧VPが徐々に低下する。。出力電圧VPの上昇、低下に連動して、出力電圧VPに応じた帰還電圧も上昇、低下する。結果、出力電圧VPは、基準電圧VREF_Pに応じた目標電圧VPTGにて安定化される。出力電圧VPが目標電圧VPTGにて安定化されるとは、出力電圧VPの平均が目標電圧VPTGに又は目標電圧VPTGの近辺に保たれることを指し、出力電圧VPが目標電圧VPTGにて安定化されるとき、図3Bに示す如く、出力電圧VPは目標電圧VPTGを基準に(例えば目標電圧VPTGを変動の下限にした状態で)変動する。
 電源回路33は電源電圧VDDを用いて出力電圧VMを生成する。電源回路33の動作時において出力電圧VMは負の電圧値を有する。即ち、電源回路33はグランドの電位よりも低い出力電圧VMを生成する。電源回路33はチャージポンプ回路CP_Mを有し、必要なタイミングにおいて、発振回路35から供給されるクロック信号を用いチャージポンプ回路CP_Mを作動させることで出力電圧VMを低下させる。電源回路33の内部において、出力電圧VMに応じた帰還電圧が生成され、当該帰還電圧と基準電圧VREF_Mとが一致するよう帰還制御が実行される。この帰還制御により、電源回路33のチャージポンプ回路CP_Mが交互に作動、非作動とされる(作動と非作動との間で切り替えられる)。電源回路33において、チャージポンプ回路CP_Mが作動することにより出力電圧VMが低下し、チャージポンプ回路CP_Mが非作動であるとき出力電圧VMを受ける回路素子でのリーク電流等により出力電圧VMが徐々に上昇する。出力電圧VMの低下、上昇に連動して、出力電圧VMに応じた帰還電圧も低下、上昇する。結果、出力電圧VMは、基準電圧VREF_Mに応じた目標電圧VMTGにて安定化される。出力電圧VMが目標電圧VMTGにて安定化されるとは、出力電圧VMの平均が目標電圧VMTGに又は目標電圧VMTGの近辺に保たれることを指し、出力電圧VMが目標電圧VMTGにて安定化されるとき、図3Cに示す如く、出力電圧VMは目標電圧VMTGを基準に(例えば目標電圧VMTGを変動の上限にした状態で)変動する。
 図4Aを参照し、出力電圧VIについて電源動作期間PIを以下のように定義する。電源動作期間PIの開始タイミングは、電源回路31のチャージポンプ回路CP_Iが作動を開始することにより、出力電圧VIが目標電圧VITGよりも十分に低い電圧から目標電圧VITGに向けて上昇を開始するタイミングに相当する。電源動作期間PIの開始後、出力電圧VIが目標電圧VITGまで上昇して目標電圧VITGにて安定化される。その後、チャージポンプ回路CP_Iが非作動に固定されることにより、出力電圧VIが目標電圧VITGから目標電圧VITGよりも十分に低い電圧に向けて単調に低下してゆく。出力電圧VIが目標電圧VITGにて安定化される状態からチャージポンプ回路CP_Iが非作動で固定される状態への切り替わりタイミングが、電源動作期間PIの終了タイミングに相当する。
 図4Bを参照し、出力電圧VPについて電源動作期間PPを以下のように定義する。電源動作期間PPの開始タイミングは、電源回路32のチャージポンプ回路CP_Pが作動を開始することにより、出力電圧VPが目標電圧VPTGよりも十分に低い電圧から目標電圧VPTGに向けて上昇を開始するタイミングに相当する。電源動作期間PPの開始後、出力電圧VPが目標電圧VPTGまで上昇して目標電圧VPTGにて安定化される。その後、チャージポンプ回路CP_Pが非作動に固定されることにより、出力電圧VPが目標電圧VPTGから目標電圧VPTGよりも十分に低い電圧に向けて単調に低下してゆく。出力電圧VPが目標電圧VPTGにて安定化される状態からチャージポンプ回路CP_Pが非作動に固定される状態への切り替わりタイミングが、電源動作期間PPの終了タイミングに相当する。
 図4Cを参照し、出力電圧VMについて電源動作期間PMを以下のように定義する。電源動作期間PMの開始タイミングは、電源回路33のチャージポンプ回路CP_Mが作動を開始することにより、出力電圧VMが目標電圧VMTGよりも十分に高い電圧から目標電圧VMTGに向けて低下を開始するタイミングに相当する。電源動作期間PMの開始後、出力電圧VMが目標電圧VMTGにまで低下して目標電圧VMTGにて安定化される。その後、チャージポンプ回路CP_Mが非作動に固定されることにより、出力電圧VMが目標電圧VMTGから目標電圧VMTGよりも十分に高い電圧に向けて単調に上昇してゆく。出力電圧VMが目標電圧VMTGにて安定化される状態からチャージポンプ回路CP_Mが非作動に固定される状態への切り替わりタイミングが、電源動作期間PMの終了タイミングに相当する。
 単純には例えば、電源動作期間PI、PP及びPMの開始タイミングを互いに一致させ、電源動作期間PI、PP及びPMの終了タイミングを互いに一致させて良い。但し、電源動作期間PI、PP及びPMの開始タイミングの内、任意の2以上の開始タイミングは若干互いにずれていても良い。同様に、電源動作期間PI、PP及びPMの終了タイミングの内、任意の2以上の終了タイミングは若干互いにずれていても良い。何れにせよ、電源動作期間PI、PP及びPMが互いに重複する期間が存在し、その重複する期間の内、出力電圧VIが目標電圧VITGにて安定化され、且つ、出力電圧VPが目標電圧VPTGにて安定化され、且つ、出力電圧VMが目標電圧VMTGにて安定化される期間(以下、電圧安定化期間と称する)において、プログラム動作又はイレース動作による各メモリセルへのデータの書き込みが実行される。
 出力電圧VPの目標電圧VPTGは出力電圧VIの目標電圧VITGよりも高い。本実施形態では、目標電圧VPTGは12Vであって、目標電圧VITGは5Vであるとする。また、出力電圧VMの目標電圧VMTGは(-7V)であるとする。例えば、電圧安定化期間における出力電圧VI、VP及びVMを用いてプログラム動作が実行され、電圧安定化期間における出力電圧VP及びVMを用いてイレース動作が実行される。
 電源回路31~33の夫々は複数のMOSFETを用いて構成される。MOSFETのゲート幅及びゲート長はMOSFETの技術常識として定義及び認識されているが、ゲート幅及びゲート長について説明を加えておく。図5にMOSFETの構造を模式的に示す。図5において、ゲート幅は記号“W”により参照され、ゲート長は記号“L”により参照されている。メモリ装置1の各回路素子は半導体基板上に集積化して形成され、当該半導体基板上にMOSFETとして形成された任意のトランジスタの構造はゲート幅W及びゲート長Lにて特徴付けられる。MOSFETとして形成された任意のトランジスタにはゲートとして機能するゲート電極GGが設けられる。ゲート幅W及びゲート長Lは、半導体基板の面(表面及び裏面)に平行な方向におけるゲート電極GGの大きさを表す。この内、ゲート長Lは、当該トランジスタのドレイン及びソース間の距離(ドレイン及びソース間を結ぶ方向におけるゲート電極GGの長さ)を表す。ゲート幅Wは、ゲート長Lが定義される方向(ドレイン及びソース間を結ぶ方向)に直交し且つ半導体基板の法線方向(半導体基板の表面及び裏面に直交する方向)にも直交する方向におけるゲート電極GGの長さを表す。任意のMOSFETについて、或る一定の条件の下、ゲート幅Wが増加すればドレイン電流が増大し、ゲート長Lが相応に大きい場合にはドレイン電流は概ねゲート幅Wに比例する。
 ところで、電源動作期間PIにおいて出力電圧VIが目標電圧VITGより十分に低い電圧から上昇してきて目標電圧VITGに達する際、出力電圧VIが目標電圧VITGを上回って更に高まるオーバーシュートが発生することがある。また、電源動作期間PIにおいて出力電圧VIが目標電圧VITGに達した後、出力電圧VIは目標電圧VITGを基準に変動するが、この変動はリップルと称される。出力電圧VIにおける過剰なオーバーシュート又はリップルはメモリセルの正常な動作を妨げる(例えばデータの誤読み出しに繋がる)。このため、出力電圧VIのオーバーシュート及びリップルを相応に低く抑えることが要求される。出力電圧VP及びVMについても同様である。但し、出力電圧VMではオーバーシュートの代わりにアンダーシュートが生じうる。即ち、電源動作期間PMにおいて出力電圧VMが目標電圧VMTGより十分に高い電圧から低下してきて目標電圧VMTGに達する際、出力電圧VMが目標電圧VMTGを下回って更に低下するアンダーシュートが発生することがある。また、電源動作期間PMにおいて出力電圧VMが目標電圧VMTGに達した後、出力電圧VMは目標電圧VMTGを基準に変動するが、この変動はリップルと称される。出力電圧VMにおける過剰なアンダーシュート又はリップルはメモリセルの正常な動作を妨げる(例えばデータの誤読み出しに繋がる)。このため、出力電圧VMのアンダーシュート及びリップルを相応に低く抑えることが要求である。
 メモリブロック2において、各メモリセルは浮遊ゲートMOSFETを含む複数のMOSFETにて形成され、ライト動作が行われる際、ライト用電圧(VI、VP、VM)が、各メモリセルの対応するゲートに供給される。メモリセルごとにゲートには容量(寄生容量)が付加されており、その容量は電源回路31~33の出力に対する負荷容量として機能する。負荷容量はメモリブロック2のメモリ容量に比例して大きくなる。メモリブロック2のメモリ容量は、メモリブロック2に含まれるメモリセルの総数に相当し、例えば、数キロビット又は数10キロビットである。
 電源回路31~33は、負荷容量の大きさに応じて適正に設計されることが望ましい。例えば、第1メモリ容量のメモリブロック2に対して適正に設計された電源回路31の構成を、第1メモリ容量よりも小さな第2メモリ容量のメモリブロック2に対してそのまま適用した場合、上記オーバーシュート及びリップルが過大となり得る。電源回路32及び33についても同様である。第1、第2メモリ容量は、例えば、夫々、64キロビット、2キロビットである。
 以下、複数の実施例の中で、メモリ装置1に関する幾つかの具体的な構成例、動作例、応用技術、変形技術等を説明する。本実施形態にて上述した事項は、特に記述無き限り且つ矛盾無き限り、以下の各実施例に適用される。各実施例において、上述の事項と矛盾する事項がある場合には、各実施例での記載が優先されて良い。また矛盾無き限り、以下に示す複数の実施例の内、任意の実施例に記載した事項を、他の任意の実施例に適用することもできる(即ち複数の実施例の内の任意の2以上の実施例を組み合わせることも可能である)。
<<実施例EX_1A>>
 実施例EX_1Aを説明する。図6は実施例EX_1Aに係る電源回路100Aの回路図である。電源回路100Aは、メモリブロック2のメモリ容量が第1メモリ容量(例えば64キロビット)であることを前提に、電源回路31として設計されたものである。メモリブロック2のメモリ容量を第1メモリ容量(例えば64キロビット)から第2メモリ容量(例えば2キロビット)に低減すること考えた場合、電源回路100Aには幾つかの改良の余地がある。その理由、並びに、電源回路100Aの構成及び特性については、後述の実施例EX_1Bにて明らかとなる。
<<実施例EX_1B>>
 実施例EX_1Bを説明する。図7は実施例EX_1Bに係る電源回路100Bの回路図である。電源回路100Bは、メモリブロック2のメモリ容量が第2メモリ容量(例えば2キロビット)であることを前提に、電源回路31として設計されたものである。本実施例に示される電源回路100Bの動作は、特に記述なき限り、電源動作期間PI中の電源回路100Bの動作である。
 電源回路100Bは、出力電圧生成部101、帰還電圧発生部102、コンパレータ105及びインバータ108を備える。
 出力電圧生成部101はチャージポンプ回路CP_Iを備える。出力電圧生成部101は電源ライン111及び出力ライン112に接続される。電源ライン111には電源電圧VCCが入力電圧として加わる。
 出力電圧生成部101は、チャージポンプ回路CP_Iを作動させることで、グランドの電位よりも高い出力電圧VIを出力ライン112に発生させる。出力電圧生成部101は電源電圧VCCを用いて電源電圧VCCを基準に出力電圧VIを生成することができる。チャージポンプ回路CP_Iへクロック信号を供給するドライバ(不図示)の電源電圧として電源電圧VCCを利用できる(この際、クロック信号の振幅は電源電圧VCCの大きさと一致する)。帰還電圧発生部102は、出力ライン112、基準ライン113、帰還ライン114及びグランドに接続され、出力電圧VIに応じた帰還電圧b1を帰還ライン114に発生させる。コンパレータ105は、所定の基準電圧a1と帰還電圧b1とを比較して、それらの高低関係に応じた比較結果信号を出力する。出力電圧生成部101は、比較結果信号に基づきチャージポンプ回路CP_Iを作動又は非作動とすることで出力電圧VIを目標電圧VITGにて安定化させる。
 帰還電圧発生部102の構成について説明する。帰還電圧発生部102は、出力電圧VIが加わる出力ライン112と帰還ライン114との間に配置されて出力電圧VIに応じた第1分圧を発生させる第1分圧部103と、帰還ライン114とグランドとの間に配置されて出力電圧VIに応じた第2分圧を発生させる第2分圧部104と、を備え、出力電圧VIより第1分圧だけ低い電圧を帰還電圧b1として帰還ライン114に発生させる。出力電圧VIに応じた第1分圧は、出力ライン112及び帰還ライン114間に発生し、帰還ライン114の電位から見た出力ライン112の電位(即ち差電圧(VI-b1))に相当する。出力電圧VIに応じた第2分圧は、帰還ライン114及びグランド間に発生し、グランドの電位から見た帰還ライン114の電位(即ち帰還電圧b1)に相当する。出力電圧VIは上記第1及び第2分圧の和に相当する。
 第1分圧部103は、出力ライン112及び帰還ライン114間の電流の直流成分を通過させるための回路(直流通過回路)121と、回路121に並列接続された帰還容量素子122と、を備える。回路121は出力ライン112及び帰還ライン114間に配置される。
 図7の構成例では、回路121が複数のダイオードの直列回路であり、回路121内の各ダイオードの順方向は出力ライン112から帰還ライン114に向かう方向である。回路121における各ダイオードは、ダイオード接続されたMOSFETにて構成される。即ち、回路121は、各々がNチャネル型のMOSFETである複数のトランジスタ121aから成り、各トランジスタ121aにおいてドレイン及びゲートが互いに接続されている(故に各トランジスタ121aはダイオードとして機能する)。各トランジスタ121aにおいてバックゲートはソースに接続される。回路121が第1~第nのトランジスタ121aから成る場合(nは2以上の任意の整数)、第1のトランジスタ121aのドレインは出力ライン112に接続され、第nのトランジスタ121aのソースは帰還ライン114に接続され、第iのトランジスタ121aのソースと第(i+1)のトランジスタ121aのドレインとが互いに接続される(ここにおけるiは“1≦i≦(n-1)”を満たす任意の整数)。図7の構成例におけるトランジスタ121aの直列接続数は4である(即ち“n=4”である)が、回路121においてトランジスタ121aの直列接続数は任意である。また、回路121は、出力ライン112及び帰還ライン114間の電流の直流成分を通過させて当該電流の直流成分に応じた電圧を、第1分圧の直流成分として、出力ライン112及び帰還ライン114間に発生させる回路であれば任意である。
 回路121に並列接続される帰還容量素子122は、Pチャネル型のMOSFETであるトランジスタから成る。帰還容量素子122としてのトランジスタにおいて、ドレイン、ソース及びバックゲートが出力ライン112に共通接続され且つゲートが帰還ライン114に接続されることで、当該トランジスタが容量素子として機能する。但し、帰還容量素子122は任意の種類の容量素子であって良く、例えば、MOM(Metal-Oxide-Metal)構造又はMIM(Metal-Insulator-Metal)構造による容量素子であっても良い。
 第2分圧部104はトランジスタ123~125を備える。トランジスタ123~125は夫々にNチャネル型のMOSFETである。トランジスタ123を特に特定トランジスタ123と称する。特定トランジスタ123のドレイン及びトランジスタ125のドレインは帰還ライン114に共通接続される。トランジスタ123のゲートは基準ライン113に接続される。基準ライン113には所定の基準電圧a1が加わる。基準電圧a1は正の直流電圧値(例えば0.964V)を有する。電源回路100Bにはバッファ151が設けられている。バッファ151の入力端子に基準電圧VREF_Iが入力され、バッファ151の出力端子が基準ライン113に接続されることで、基準電圧VREF_Iと実質的に同じ電圧値を有する基準電圧a1が基準ライン113に加わる。バッファ151は図2の基準電圧生成回路37の構成要素に含まれると解しても良い。基準電圧VREF_I及びa1は電源電圧VCCよりも低い。
 トランジスタ123のソース及びバックゲートはトランジスタ124のドレインに接続される。トランジスタ124のソース及びバックゲートはグランドに接続される。電源回路100Bにはインバータ152が設けられている。インバータ152は、電源制御回路38(図2参照)からのオン/オフ制御信号CNT_Iの反転信号をトランジスタ124のゲートに供給する。電源制御回路38は、電源動作期間PI内においてトランジスタ124がオン状態となり、且つ、電源動作期間PI外においてトランジスタ124がオフ状態となるように、インバータ152を用いてトランジスタ124のゲート電位を制御する。トランジスタ125において、ゲート、ソース及びバックゲートはグランドに接続される。このため、トランジスタ125は帰還ライン114及びグランド間に挿入された容量素子として機能する。上述の如く構成された帰還電圧発生部102では、出力ライン102から第1分圧部103を通じて特定トランジスタ123にドレイン電流が流れることになる。
 コンパレータ105は、トランジスタ131~136、141及び142を備える。インバータ108は、トランジスタ143~146を備える。コンパレータ105は差動入力段106及び出力段107を備える。トランジスタ131~135により差動入力段106が構成され、トランジスタ141及び142により出力段107が構成される。トランジスタ137もコンパレータ105の構成要素に含まれると解しても良い。電流源138は図2の基準電流源37の構成要素に含まれる。トランジスタ133、134、136、141、143及び144はNチャネル型のMOSFETであり、トランジスタ131、132、135、137、142、145及び146はPチャネル型のMOSFETである。
 トランジスタ135、137、142、145及び146の各ソース及び各バックゲートは、電源ライン111に接続され、電源電圧VCCを受ける。トランジスタ137のゲート及びドレインとトランジスタ135及び142の各ゲートとは、所定ノードにて互いに共通接続される。電流源138は、トランジスタ137のゲート等が接続される当該所定ノードからグランドに向けて定電流I1を流す。定電流I1はトランジスタ137のドレイン電流となる。トランジスタ137、135及び142によりカレントミラー回路が形成され、トランジスタ137のドレイン電流(従って定電流I1)に比例する電流がトランジスタ135のドレイン電流として流れ、トランジスタ137のドレイン電流(従って定電流I1)に比例する他の電流がトランジスタ142のドレイン電流として流れる。
 トランジスタ131及び132は互いに共通の構造及び特性を有し、トランジスタ131及び132により差動入力段106における差動入力対が形成される。トランジスタ131のゲートは基準ライン113に接続されて基準電圧a1を受ける一方、トランジスタ132のゲートは帰還ライン114に接続されて帰還電圧b1を受ける。トランジスタ131及び132の各ソースはトランジスタ135のドレインに接続され、トランジスタ131及び132の各バックゲートは電源ライン111に接続される。トランジスタ131のドレインは、トランジスタ133のドレイン及びゲートとトランジスタ134のゲートに共通接続される。トランジスタ133及び134の各ソース及び各バックゲートはグランドに接続される。トランジスタ132及び134の各ドレインはノード115にて共通接続される。
 ノード115には、トランジスタ136のゲート及び第1電極も接続され、且つ、トランジスタ141のゲートも接続される。トランジスタ136の第2電極はノード116に接続され、トランジスタ136のバックゲートはグランドに接続される。トランジスタ136における第1電極及び第2電極の内、一方はドレインであり、他方はソースである。トランジスタ136における第1電極及び第2電極の内、より高い電位が加わる電極がドレインとして機能し、他方の電極がソースとして機能する。少なくともトランジスタ141がオンとなっている期間では、トランジスタ136の第1電極(ノード115に接続される電極)がドレインとして機能する。ノード116には、トランジスタ141及び142の各ドレインとトランジスタ143及び145の各ゲートも接続される。トランジスタ141のソース及びバックゲートはグランドに接続される。
 トランジスタ145及び146の各ドレインとトランジスタ143のドレインはノード117にて共通接続される。トランジスタ143のソースはトランジスタ144のドレインに接続され、トランジスタ144のソースはグランドに接続される。トランジスタ143及び144の各バックゲートはグランドに接続される。トランジスタ144のゲートに対し図示されない回路から所定のバイアス電圧が供給される。トランジスタ146のゲートに対し図示されない回路から他の所定のバイアス電圧が供給される。
 電源回路100Bにはトランジスタ153及び154も設けられている。トランジスタ153及び154の夫々はNチャネル型のMOSFETである。トランジスタ153のドレインは出力ライン112に接続され、トランジスタ153のゲートには電圧VPが印加される。従って、電圧VPが出力ライン112における電圧VIよりも十分に高いとき、トランジスタ153がオンとなって出力ライン112における電圧VIがトランジスタ153のソースに加わる(少なくとも上記電圧安定化期間では、トランジスタ153はオンとなる)。実際には、トランジスタ153のソースにおける電圧VIがメモリブロック2に供給される。メモリブロック2には“VP>VI”を満たす電圧VP及びVIが供給される必要があり、この必要性を考慮しトランジスタ153が設けられている。尚、電圧VP及びVI間の高低関係の逆転が生じるおそれ(即ち“VP<VI”となるおそれ)がないのであれば、トランジスタ153を削除して出力ライン112の電圧VIを直接メモリブロック2に供給しても良い。トランジスタ154において、ドレイン、ソース及びバックゲートはグランドに接続され、ゲートは出力ライン112に接続される。このため、トランジスタ154は出力ライン112及びグランド間に挿入された容量素子として機能する。トランジスタ154を省略することも可能である。
 電源回路100Bの動作について説明する。上述したように、帰還ライン114には出力電圧VIに応じた帰還電圧b1が加わり、コンパレータ105にて帰還電圧b1が基準電圧a1と比較される。この比較結果に応じた信号として、ノード115に差分信号c1が生じ、ノード116に比較結果信号d1が生じ、ノード117に反転比較結果信号e1が生じる。帰還電圧b1が基準電圧a1と一致する状態において、出力電圧VIが目標電圧VITGと実質的に一致するよう、基準電圧VREF_I及び電源回路100B内の各素子が設計されている。
 差動入力段106は、基準電圧a1及び帰還電圧b1を差動入力対(131、132)にて受け、基準電圧a1及び帰還電圧b1間の差分に応じた差分信号c1をノード115に発生させる。帰還電圧b1が基準電圧a1より低いときには、電圧a1及びb1間の差分絶対値の増大につれて差分信号c1のレベル(電位)が高まり、帰還電圧b1が基準電圧a1より高いときには、電圧a1及びb1間の差分絶対値の増大につれて差分信号c1のレベル(電位)が低下する。但し、差分信号c1の変動範囲の上限レベル、下限レベルは、夫々、電源電圧VCCより低い正の所定レベル、グランドのレベルである。
 出力段107は、差分信号c1のレベルに応じてトランジスタ141をオン又はオフすることで差分信号c1を二値化し、二値化により得られる信号(差分信号c1に応じた二値化信号)を比較結果信号d1としてノード116に発生させる。比較結果信号d1は、帰還電圧b1及び基準電圧a1がちょうど釣り合う状態を除けば、基本的に、ハイレベル及びローレベルの何れかのレベルをとる二値化信号である。差分信号c1のレベルの上昇により差分信号c1のレベルがトランジスタ141のゲート閾電圧よりも高くなると、トランジスタ141がオンして比較結果信号d1はローレベルとなる。差分信号c1のレベルの低下により差分信号c1のレベルがトランジスタ141のゲート閾電圧よりも低くなると、トランジスタ141がオフして比較結果信号d1はハイレベルとなる。つまり、ローレベルの比較結果信号d1は帰還電圧b1が基準電圧a1より低いことを表し、ハイレベルの比較結果信号d1は帰還電圧b1が基準電圧a1より高いことを表す。トランジスタ136は差分信号c1の振幅に制限を加えるクランプ素子として機能する。トランジスタ136の機能については後に詳説される。
 インバータ108は、比較結果信号d1の反転信号である反転比較結果信号e1をノード117に発生させる。比較結果信号d1がハイレベルであるとき、反転比較結果信号e1はローレベルとなり、比較結果信号d1がローレベルであるとき、反転比較結果信号e1はハイレベルとなる。信号d1及びe1におけるハイレベルは、実質的に電源電圧VCCのレベルと一致し、信号d1及びe1におけるローレベルは、実質的にグランドのレベルと一致する。尚、ここでは、信号d1がコンパレータ105の出力信号に相当すると考えているが、信号e1がコンパレータ105の出力信号に相当すると考えるようにしても良い(この場合、インバータ108はコンパレータ105の構成要素に含まれると解される)。
 反転比較結果信号e1は出力電圧生成部101に供給される。出力電圧生成部101は、反転比較結果信号e1に基づいてチャージポンプ回路CP_Iを作動又は非作動とする。具体的には、反転比較結果信号e1のハイレベル期間においてチャージポンプ回路CP_Iを作動させ、反転比較結果信号e1のローレベル期間においてチャージポンプ回路CP_Iを非作動とする。尚、比較結果信号d1を出力電圧生成部101に供給するようにしても良い。この場合、インバータ108を省略可能であり、比較結果信号d1のローレベル期間においてチャージポンプ回路CP_Iを作動させ、比較結果信号d1のハイレベル期間においてチャージポンプ回路CP_Iを非作動とすれば良い。
 チャージポンプ回路CP_Iが作動している期間をチャージポンプ回路CP_Iの作動期間と称し、チャージポンプ回路CP_Iが非作動である期間をチャージポンプ回路CP_Iの非作動期間と称する。チャージポンプ回路CP_Iを、複数のダイオード及び1以上のコンデンサから成るダイオードチャージポンプ回路にて構成することができ、当該ダイオードチャージポンプ回路を電源ライン111及び出力ライン112間に挿入すれば良い。この際、チャージポンプ回路CP_Iにおける各ダイオードの順方向は電源ライン111から出力ライン112に向かう方向と一致する。チャージポンプ回路CP_Iにおける各ダイオードは、ダイオード接続されたMOSFETにより構成されていて良い。チャージポンプ回路の構成自体は周知であるので、その内部構成の図示及び説明を省略する。
 比較結果信号d1のローレベル期間に相当するチャージポンプ回路CP_Iの作動期間では、発振回路35(図2参照)からのクロック信号がチャージポンプ回路CP_Iに供給されることで、クロック信号に同期して電源ライン111からチャージポンプ回路CP_I内の各ダイオードを通じ出力ライン112に正の電荷が供給され、これによって出力電圧VIが上昇してゆく。チャージポンプ回路CP_Iの非作動期間では出力ライン112への正の電荷の供給が停止され、出力電圧VIを受ける回路素子でのリーク電流(帰還電圧発生部102に流れる電流を含む)等により出力電圧VIが徐々に低下してゆく。
 ここで、図6の電源回路100Aと図7の電源回路100Bとの相違点を説明する。電源回路100A及び100B間の相違点の主だったものとして、以下の第1~第8相違点DIF_Iがある。尚、図7の電源回路100Bにおける電圧a1、b1、信号c1、d1、e1に対応する、図6の電源回路100Aにおける2つ電圧及び3つの信号を、夫々、記号a1’、b1’、c1’、d1’、e1’にて参照する。
 第1相違点DIF_Iとして、電源回路100A及び100Bの内、電源回路100Bにのみ帰還容量素子122が設けられている。第1相違点DIF_Iにより、電源回路100Aから見て電源回路100Bでは出力電圧VIの変化が素早く帰還ライン114に伝わる。これにより、電源回路100Aから見て電源回路100Bでは、出力電圧VIのオーバーシュートやリップルを低減することができる。
 第2相違点DIF_Iとして、特定トランジスタ123のゲートが、図6の電源回路100Aにおいては帰還ライン114に接続される一方、図7の電源回路100Bにおいては基準ライン113に接続されている。図6の電源回路100Aの構成では、複数のトランジスタ121aの直列回路とトランジスタ123及び124の直列回路とで、出力電圧VIの直流成分だけでなく出力電圧VIの交流成分も分圧される。これに対し、図7の電源回路100Bの構成では、特定トランジスタ123のゲートの接続先変更を通じ、出力電圧VIの交流成分が直接的に帰還ライン114に伝達される。結果、電源回路100Aから見て電源回路100Bでは、出力電圧VIのオーバーシュートやリップルを低減することができる。
 第3相違点DIF_Iとして、電源回路100A及び100Bの内、電源回路100Bにのみトランジスタ136が設けられている。電源回路100Bでは、トランジスタ136の存在により、差分信号c1の変動範囲における上限レベルが、トランジスタ136のゲート閾電圧に微小電圧を足したレベルに制限される。例えば、トランジスタ136のゲート閾電圧が1.0Vであったならば、差分信号c1のレベルは1.1V程度までしか上がらない。差分信号c1の変動範囲における下限レベルは、差動入力段106の特性に依存し、0Vに近い十分に小さな正の電圧値を持つ。このように、トランジスタ136は、差分信号c1の振幅に制限を加えるクランプ素子として機能する。当該クランプ素子は、ノード115からノード116に向かう方向に順方向を持つ整流素子であり、図7では、ダイオード接続されたトランジスタ136にて構成されている。但し、任意のダイオードにて上記クランプ素子を構成しても良い。尚、ミラー効果を極力避けるためにトランジスタ136のサイズ(ゲート幅及びゲート長)をなるだけ小さくしておくと良い。
 第4~第8相違点DIF_Iは、図6及び図7から明らかでないが、第4~第8相違点DIF_Iについても説明する。第4相違点DIF_Iとして、電源回路100Aとの比較において、電源回路100Bではトランジスタ125のゲート幅及びゲート長が低減されている。出力電圧VIの変動の帰還ライン114への伝達遅延を低減するためである。
 第5相違点DIF_Iとして、電源回路100Aとの比較において、差動入力対(131、132)の入力容量を低減するべく、電源回路100Bではトランジスタ131及び132の各ゲート幅が低減されている。
 第6相違点DIF_Iとして、電源回路100Aとの比較において、電源回路100Bでは差動入力対(131、132)のサイズ変更に合わせ、トランジスタ133及び134の各ゲート幅が低減されていると共に各ゲート長が増大されている。これにより、差動入力対(131、132)のサイズ変更と協働して、差動入力段106の出力抵抗が高まり、結果、差動入力段106におけるゲインが高まる。
 第7相違点DIF_Iとして、電源回路100Aとの比較において、電源回路100Bでは定電流I1の低減を通じトランジスタ137のドレイン電流が低減され、更に、トランジスタ137、135及び142の各ゲート幅が低減されている。これに伴い、電源回路100Aとの比較において、電源回路100Bではトランジスタ135及び142の各ドレイン電流も低減されている。
 第8相違点DIF_Iとして、電源回路100Aとの比較において、電源回路100Bでは、出力段107のトランスコンダクタンスを増大させるべく、トランジスタ141のゲート幅及びゲート長が低減されている。
 図8Aに電源回路100Aの各部の信号波形を示し、図8Bに電源回路100Bの各部の信号波形を示す。図8Aにおいて、波形171、172、173、174、175は、夫々、電源回路100Aにおける出力電圧VI、帰還電圧b1’、差分信号c1’、比較結果信号d1’、反転比較結果信号e1’の波形を表す。図8Bにおいて、波形181、182、183、184、185は、夫々、電源回路100Bにおける出力電圧VI、帰還電圧b1、差分信号c1、比較結果信号d1、反転比較結果信号e1の波形を表す。メモリブロック2のメモリ容量が第2メモリ容量(例えば2キロビット)であるという条件の下で、シミュレーションにより波形171~175及び181~185を取得した。尚、本シミュレーションでは電源電圧VCCが5Vであると仮定した。
 図8Aに注目し、電源回路100Aでは、電源動作期間PIの開始後、出力電圧VIが十分に低い状態から目標電圧VITG(例えば5V)に向けて上昇し、時刻tI1にて初めて出力電圧VIが目標電圧VITGに達する。出力電圧VIの上昇過程で帰還電圧b1’も基準電圧a1’に向けて上昇する。しかしながら、電源回路100Aでは出力電圧VIの変動の帰還ライン114への伝達遅延が大きいため、時刻tI1において帰還電圧b1’は基準電圧a1’よりも随分低く、暫くの時間が経過した後の時刻tI2にて初めて帰還電圧b1’が基準電圧a1’に達する。電源回路100Aでは、時刻tI2の近辺から差分信号c1’が差分信号c1’の変動範囲の上限レベルc1’_ULから低下し始め、差分信号c1’のレベルがトランジスタ141のゲート閾電圧Vth以下まで低下した時刻tI3の後に、信号d1’及びe1’のレベルが夫々に反転してチャージポンプCP_Iの作動が停止する(即ちチャージポンプCP_Iが作動状態から非作動状態に切り替わる)。時刻tI1の後、時刻tI2及びtI3を経てチャージポンプCP_Iの作動が停止するまで、出力電圧VIが上昇し続けるため、大きなオーバーシュートが発生する。
 これに対し、電源回路100Bでは、電源回路100Aと比べて出力電圧VIの交流成分が素早く且つ大きく帰還ライン114に伝達されるため、出力電圧VIが十分に低い状態から目標電圧VITGに向けて上昇する過程の途中において帰還電圧b1が基準電圧a1に達し、以後、“a1>b1”から“a1<b1”への変化に伴う信号c1、d1及びe1のレベル反転並びにチャージポンプ回路CP_Iの作動停止と、“a1<b1”から“a1>b1”への変化に伴う信号c1、d1及びe1のレベル反転並びにチャージポンプ回路CP_Iの作動再開と、を交互に繰り返しながら、出力電圧VIが目標電圧VITGに達する。このような動作によりオーバーシュートが低く抑えられる。
 また電源回路100Bではトランジスタ136(クランプ素子)の存在より、差分信号c1の変動範囲の上限レベルc1_ULが、トランジスタ141のゲート閾電圧Vthより微小量だけ高いレベルに留められる。少なくとも上限レベルc1_UL(例えば1.1V)は、電源回路100Aにおける上限レベルc1’_UL(例えば2.5V)よりも低い。このため、“a1>b1”から“a1<b1”への切り替わり後、差分信号c1のレベルがゲート閾電圧Vthを下回るまでの時間が、電源回路100Aとの比較において相当に短い。結果、“a1>b1”より“a1<b1”に変化してからチャージポンプ回路CP_Iが作動停止するまでの遅延時間が短い。これは、出力電圧VIのオーバーシュートの低減に寄与する。
 電源回路100Bにおいて、出力電圧VIが目標電圧VITGに達した後も、電源回路100Aと比べて出力電圧VIの交流成分が素早く且つ大きく帰還ライン114に伝達されるため、またトランジスタ136(クランプ素子)の存在より、出力電圧VIのリップルは低く抑えられる。
<<実施例EX_2A>>
 実施例EX_2Aを説明する。図9は実施例EX_2Aに係る電源回路200Aの回路図である。電源回路200Aは、メモリブロック2のメモリ容量が第1メモリ容量(例えば64キロビット)であることを前提に、電源回路32として設計されたものである。メモリブロック2のメモリ容量を第1メモリ容量(例えば64キロビット)から第2メモリ容量(例えば2キロビット)に低減すること考えた場合、電源回路200Aには幾つかの改良の余地がある。その理由、並びに、電源回路200Aの構成及び特性については、後述の実施例EX_2Bにて明らかとなる。
<<実施例EX_2B>>
 実施例EX_2Bを説明する。図10は実施例EX_2Bに係る電源回路200Bの回路図である。電源回路200Bは、メモリブロック2のメモリ容量が第2メモリ容量(例えば2キロビット)であることを前提に、電源回路32として設計されたものである。図6の電源回路100Aを図7の電源回路100Bへと変更した場合と同様の変更を、図9の電源回路200Aに適用することで図10の電源回路200Bが得られる。本実施例に示される電源回路200Bの動作は、特に記述なき限り、電源動作期間PP中の電源回路200Bの動作である。
 電源回路200Bは、出力電圧生成部201、帰還電圧発生部202、コンパレータ205及びインバータ208を備える。
 出力電圧生成部201はチャージポンプ回路CP_Pを備える。出力電圧生成部201は電源ライン211及び出力ライン212に接続される。電源ライン211には電源電圧VCCが入力電圧として加わる。
 出力電圧生成部201は、チャージポンプ回路CP_Pを作動させることで、グランドの電位よりも高い出力電圧VPを出力ライン212に発生させる。出力電圧生成部201は電源電圧VCCを用いて電源電圧VCCを基準に出力電圧VPを生成することができる。チャージポンプ回路CP_Pへクロック信号を供給するドライバ(不図示)の電源電圧として電源電圧VCCを利用できる(この際、クロック信号の振幅は電源電圧VCCの大きさと一致する)。帰還電圧発生部202は、出力ライン212、基準ライン213、帰還ライン214及びグランドに接続され、出力電圧VPに応じた帰還電圧b2を帰還ライン214に発生させる。コンパレータ205は、所定の基準電圧a2と帰還電圧b2とを比較して、それらの高低関係に応じた比較結果信号を出力する。出力電圧生成部201は、比較結果信号に基づきチャージポンプ回路CP_Pを作動又は非作動とすることで出力電圧VPを目標電圧VPTGにて安定化させる。
 帰還電圧発生部202の構成について説明する。帰還電圧発生部202は、出力電圧VPが加わる出力ライン212と帰還ライン214との間に配置されて出力電圧VPに応じた第1分圧を発生させる第1分圧部203と、帰還ライン214とグランドとの間に配置されて出力電圧VPに応じた第2分圧を発生させる第2分圧部204と、を備えて、出力電圧VPより第1分圧だけ低い電圧を帰還電圧b2として帰還ライン214に発生させる。出力電圧VPに応じた第1分圧は、出力ライン212及び帰還ライン214間に発生し、帰還ライン214の電位から見た出力ライン212の電位(即ち差電圧(VP-b2))に相当する。出力電圧VPに応じた第2分圧は、帰還ライン214及びグランド間に発生し、グランドの電位から見た帰還ライン214の電位(即ち帰還電圧b2)に相当する。出力電圧VPは上記第1及び第2分圧の和に相当する。
 第1分圧部203は、出力ライン212及び帰還ライン214間の電流の直流成分を通過させるための回路(直流通過回路)221と、回路221に並列接続された帰還容量素子222と、を備える。回路221は出力ライン212及び帰還ライン214間に配置される。
 図10の構成例では、回路221が複数のダイオードの直列回路であり、回路221内の各ダイオードの順方向は出力ライン212から帰還ライン214に向かう方向である。回路221における各ダイオードは、ダイオード接続されたMOSFETにて構成される。即ち、回路221は、各々がNチャネル型のMOSFETである複数のトランジスタ221aから成り、各トランジスタ221aにおいてドレイン及びゲートが互いに接続されている(故に各トランジスタ221aはダイオードとして機能する)。各トランジスタ221aにおいてバックゲートはソースに接続される。回路221が第1~第nのトランジスタ221aから成る場合(nは2以上の任意の整数)、第1のトランジスタ221aのドレインは出力ライン212に接続され、第nのトランジスタ221aのソースは帰還ライン214に接続され、第iのトランジスタ221aのソースと第(i+1)のトランジスタ221aのドレインとが互いに接続される(ここにおけるiは“1≦i≦(n-1)”を満たす任意の整数)。尚、回路221においてトランジスタ221aの直列接続数は任意である。また、回路221は、出力ライン212及び帰還ライン214間の電流の直流成分を通過させて当該電流の直流成分に応じた電圧を、第1分圧の直流成分として、出力ライン212及び帰還ライン214間に発生させる回路であれば任意である。
 回路221に並列接続される帰還容量素子222は、MOM(Metal-Oxide-Metal)構造による容量素子である。但し、帰還容量素子222は任意の種類の容量素子であって良く、例えば、MIM(Metal-Insulator-Metal)構造による容量素子であっても良い。また、耐圧上、問題が生じなければ、MOSFETにて帰還容量素子222を構成しても良い。この場合、例えば、Nチャネル型又はPチャネル型のMOSFETを帰還容量素子222として利用し、当該MOSFETのドレイン、ソース及びバックゲートを出力ライン212に共通接続しつつ、当該MOSFETのゲートを帰還ライン214に接続すれば良い。
 第2分圧部204はトランジスタ223~225を備える。トランジスタ223~225は夫々にNチャネル型のMOSFETである。トランジスタ223を特に特定トランジスタ223と称する。特定トランジスタ223のドレイン及びトランジスタ225のドレインは帰還ライン214に共通接続される。トランジスタ223のゲートは基準ライン213に接続される。基準ライン213には所定の基準電圧a2が加わる。基準電圧a2は正の直流電圧値(例えば1.100V)を有する。電源回路200Bにはバッファ251が設けられている。バッファ251の入力端子に基準電圧VREF_Pが入力され、バッファ251の出力端子が基準ライン213に接続されることで、基準電圧VREF_Pと実質的に同じ電圧値を有する基準電圧a2が基準ライン213に加わる。バッファ251は図2の基準電圧生成回路37の構成要素に含まれると解しても良い。基準電圧VREF_P及びa2は電源電圧VCCよりも低い。
 トランジスタ223のソース及びバックゲートはトランジスタ224のドレインに接続される。トランジスタ224のソース及びバックゲートはグランドに接続される。電源回路200Bにはインバータ252が設けられている。インバータ252は、電源制御回路38(図2参照)からのオン/オフ制御信号CNT_Pの反転信号をトランジスタ224のゲートに供給する。電源制御回路38は、電源動作期間PP内においてトランジスタ224がオン状態となり、且つ、電源動作期間PP外においてトランジスタ224がオフ状態となるように、インバータ252を用いてトランジスタ224のゲート電位を制御する。トランジスタ225において、ゲート、ソース及びバックゲートはグランドに接続される。このため、トランジスタ225は帰還ライン214及びグランド間に挿入された容量素子として機能する。上述の如く構成された帰還電圧発生部202では、出力ライン202から第1分圧部203を通じて特定トランジスタ223にドレイン電流が流れることになる。
 コンパレータ205は、トランジスタ231~236、241及び242を備える。インバータ208は、トランジスタ243~246を備える。コンパレータ205は差動入力段206及び出力段207を備える。トランジスタ231~235により差動入力段206が構成され、トランジスタ241及び242により出力段207が構成される。トランジスタ237もコンパレータ205の構成要素に含まれると解しても良い。電流源238は図2の基準電流源37の構成要素に含まれる。トランジスタ233、234、236、241、243及び244はNチャネル型のMOSFETであり、トランジスタ231、232、235、237、242、245及び246はPチャネル型のMOSFETである。
 トランジスタ235、237、242、245及び246の各ソース及び各バックゲートは、電源ライン211に接続され、電源電圧VCCを受ける。トランジスタ237のゲート及びドレインとトランジスタ235及び242の各ゲートとは、所定ノードにて互いに共通接続される。電流源238は、トランジスタ237のゲート等が接続される当該所定ノードからグランドに向けて定電流I2を流す。定電流I2はトランジスタ237のドレイン電流となる。トランジスタ237、235及び242によりカレントミラー回路が形成され、トランジスタ237のドレイン電流(従って定電流I2)に比例する電流がトランジスタ235のドレイン電流として流れ、トランジスタ237のドレイン電流(従って定電流I2)に比例する他の電流がトランジスタ242のドレイン電流として流れる。
 トランジスタ231及び232は互いに共通の構造及び特性を有し、トランジスタ231及び232により差動入力段206における差動入力対が形成される。トランジスタ231のゲートは基準ライン213に接続されて基準電圧a2を受ける一方、トランジスタ232のゲートは帰還ライン214に接続されて帰還電圧b2を受ける。トランジスタ231及び232の各ソースはトランジスタ235のドレインに接続され、トランジスタ231及び232の各バックゲートは電源ライン211に接続される。トランジスタ231のドレインは、トランジスタ233のドレイン及びゲートとトランジスタ234のゲートに共通接続される。トランジスタ233及び234の各ソース及び各バックゲートはグランドに接続される。トランジスタ232及び234の各ドレインはノード215にて共通接続される。
 ノード215には、トランジスタ236のゲート及び第1電極も接続され、且つ、トランジスタ241のゲートも接続される。トランジスタ236の第2電極はノード216に接続され、トランジスタ236のバックゲートはグランドに接続される。トランジスタ236における第1電極及び第2電極の内、一方はドレインであり、他方はソースである。トランジスタ236における第1電極及び第2電極の内、より高い電位が加わる電極がドレインとして機能し、他方の電極がソースとして機能する。少なくともトランジスタ241がオンとなっている期間では、トランジスタ236の第1電極(ノード215に接続される電極)がドレインとして機能する。ノード216には、トランジスタ241及び242の各ドレインとトランジスタ243及び245の各ゲートも接続される。トランジスタ241のソース及びバックゲートはグランドに接続される。
 トランジスタ245及び246の各ドレインとトランジスタ243のドレインはノード217にて共通接続される。トランジスタ243のソースはトランジスタ244のドレインに接続され、トランジスタ244のソースはグランドに接続される。トランジスタ243及び244の各バックゲートはグランドに接続される。トランジスタ244のゲートに対し図示されない回路から所定のバイアス電圧が供給される。トランジスタ246のゲートに対し図示されない回路から他の所定のバイアス電圧が供給される。
 尚、電源回路200Bにおいて、図7の電源回路100Bにおけるトランジスタ154と同様のトランジスタであって且つ容量素子として機能するトランジスタを、出力ライン212及びグランド間に挿入しても良い。
 電源回路200Bの動作について説明する。上述したように、帰還ライン214には出力電圧VPに応じた帰還電圧b2が加わり、コンパレータ205にて帰還電圧b2が基準電圧a2と比較される。この比較結果に応じた信号として、ノード215に差分信号c2が生じ、ノード216に比較結果信号d2が生じ、ノード217に反転比較結果信号e2が生じる。帰還電圧b2が基準電圧a2と一致する状態において、出力電圧VPが目標電圧VPTGと実質的に一致するよう、基準電圧VREF_P及び電源回路200B内の各素子が設計されている。
 差動入力段206は、基準電圧a2及び帰還電圧b2を差動入力対(231、232)にて受け、基準電圧a2及び帰還電圧b2間の差分に応じた差分信号c2をノード215に発生させる。帰還電圧b2が基準電圧a2より低いときには、電圧a2及びb2間の差分絶対値の増大につれて差分信号c2のレベル(電位)が高まり、帰還電圧b2が基準電圧a2より高いときには、電圧a2及びb2間の差分絶対値の増大につれて差分信号c2のレベル(電位)が低下する。但し、差分信号c2の変動範囲の上限レベル、下限レベルは、夫々、電源電圧VCCより低い正の所定レベル、グランドのレベルである。
 出力段207は、差分信号c2のレベルに応じてトランジスタ241をオン又はオフすることで差分信号c2を二値化し、二値化により得られる信号(差分信号c2に応じた二値化信号)を比較結果信号d2としてノード216に発生させる。比較結果信号d2は、帰還電圧b2及び基準電圧a2がちょうど釣り合う状態を除けば、基本的に、ハイレベル及びローレベルの何れかのレベルをとる二値化信号である。差分信号c2のレベルの上昇により差分信号c2のレベルがトランジスタ241のゲート閾電圧よりも高くなると、トランジスタ241がオンして比較結果信号d2はローレベルとなる。差分信号c2のレベルの低下により差分信号c2のレベルがトランジスタ241のゲート閾電圧よりも低くなると、トランジスタ241がオフして比較結果信号d2はハイレベルとなる。つまり、ローレベルの比較結果信号d2は帰還電圧b2が基準電圧a2より低いことを表し、ハイレベルの比較結果信号d2は帰還電圧b2が基準電圧a2より高いことを表す。トランジスタ236は差分信号c2の振幅に制限を加えるクランプ素子として機能する。トランジスタ236の機能については後に詳説される。
 インバータ208は、比較結果信号d2の反転信号である反転比較結果信号e2をノード217に発生させる。比較結果信号d2がハイレベルであるとき、反転比較結果信号e2はローレベルとなり、比較結果信号d2がローレベルであるとき、反転比較結果信号e2はハイレベルとなる。信号d2及びe2におけるハイレベルは、実質的に電源電圧VCCのレベルと一致し、信号d2及びe2におけるローレベルは、実質的にグランドのレベルと一致する。尚、ここでは、信号d2がコンパレータ205の出力信号に相当すると考えているが、信号e2がコンパレータ205の出力信号に相当すると考えるようにしても良い(この場合、インバータ208はコンパレータ205の構成要素に含まれると解される)。
 反転比較結果信号e2は出力電圧生成部201に供給される。出力電圧生成部201は、反転比較結果信号e2に基づいてチャージポンプ回路CP_Pを作動又は非作動とする。具体的には、反転比較結果信号e2のハイレベル期間においてチャージポンプ回路CP_Pを作動させ、反転比較結果信号e2のローレベル期間においてチャージポンプ回路CP_Pを非作動とする。尚、比較結果信号d2を出力電圧生成部201に供給するようにしても良い。この場合、インバータ208を省略可能であり、比較結果信号d2のローレベル期間においてチャージポンプ回路CP_Pを作動させ、比較結果信号d2のハイレベル期間においてチャージポンプ回路CP_Pを非作動とすれば良い。
 チャージポンプ回路CP_Pが作動している期間をチャージポンプ回路CP_Pの作動期間と称し、チャージポンプ回路CP_Pが非作動である期間をチャージポンプ回路CP_Pの非作動期間と称する。チャージポンプ回路CP_Pを、複数のダイオード及び1以上のコンデンサから成るダイオードチャージポンプ回路にて構成することができ、当該ダイオードチャージポンプ回路を電源ライン211及び出力ライン212間に挿入すれば良い。この際、チャージポンプ回路CP_Pにおける各ダイオードの順方向は電源ライン211から出力ライン212に向かう方向と一致する。チャージポンプ回路CP_Pにおける各ダイオードは、ダイオード接続されたMOSFETにより構成されていて良い。チャージポンプ回路の構成自体は周知であるので、その内部構成の図示及び説明を省略する。
 比較結果信号d2のローレベル期間に相当するチャージポンプ回路CP_Pの作動期間では、発振回路35(図2参照)からのクロック信号がチャージポンプ回路CP_Pに供給されることで、クロック信号に同期して電源ライン211からチャージポンプ回路CP_P内の各ダイオードを通じ出力ライン212に正の電荷が供給され、これによって出力電圧VPが上昇してゆく。チャージポンプ回路CP_Pの非作動期間では出力ライン212への正の電荷の供給が停止され、出力電圧VPを受ける回路素子でのリーク電流(帰還電圧発生部202に流れる電流を含む)等により出力電圧VPが徐々に低下してゆく。
 ここで、図9の電源回路200Aと図10の電源回路200Bとの相違点を説明する。電源回路200A及び200B間の相違点の主だったものとして、以下の第1~第8相違点DIF_Pがある。尚、図10の電源回路200Bにおける電圧a2、b2、信号c2、d2、e2に対応する、図9の電源回路200Aにおける2つ電圧及び3つの信号を、夫々、記号a2’、b2’、c2’、d2’、e2’にて参照する。
 第1相違点DIF_Pとして、電源回路200A及び200Bの内、電源回路200Bにのみ帰還容量素子222が設けられている。第1相違点DIF_Pにより、電源回路200Aから見て電源回路200Bでは出力電圧VPの変化が素早く帰還ライン214に伝わる。これにより、電源回路200Aから見て電源回路200Bでは、出力電圧VPのオーバーシュートやリップルを低減することができる。
 第2相違点DIF_Pとして、特定トランジスタ223のゲートが、図9の電源回路200Aにおいては帰還ライン214に接続される一方、図10の電源回路200Bにおいては基準ライン213に接続されている。図9の電源回路200Aの構成では、複数のトランジスタ221aの直列回路とトランジスタ223及び224の直列回路とで、出力電圧VPの直流成分だけでなく出力電圧VPの交流成分も分圧される。これに対し、図10の電源回路200Bの構成では、特定トランジスタ223のゲートの接続先変更を通じ、出力電圧VPの交流成分が直接的に帰還ライン214に伝達される。結果、電源回路200Aから見て電源回路200Bでは、出力電圧VPのオーバーシュートやリップルを低減することができる。
 第3相違点DIF_Pとして、電源回路200A及び200Bの内、電源回路200Bにのみトランジスタ236が設けられている。電源回路200Bでは、トランジスタ236の存在により、差分信号c2の変動範囲における上限レベルが、トランジスタ236のゲート閾電圧に微小電圧を足したレベルに制限される。例えば、トランジスタ236のゲート閾電圧が1.0Vであったならば、差分信号c2のレベルは1.1V程度までしか上がらない。差分信号c2の変動範囲における下限レベルは、差動入力段206の特性に依存し、0Vに近い十分に小さな正の電圧値を持つ。このように、トランジスタ236は、差分信号c2の振幅に制限を加えるクランプ素子として機能する。当該クランプ素子は、ノード215からノード216に向かう方向に順方向を持つ整流素子であり、図10では、ダイオード接続されたトランジスタ236にて構成されている。但し、任意のダイオードにて上記クランプ素子を構成しても良い。尚、ミラー効果を極力避けるためにトランジスタ236のサイズ(ゲート幅及びゲート長)をなるだけ小さくしておくと良い。
 第4~第8相違点DIF_Pは、図9及び図10から明らかでないが、第4~第8相違点DIF_Pについても説明する。第4相違点DIF_Pとして、電源回路200Aとの比較において、電源回路200Bではトランジスタ225のゲート幅及びゲート長が低減されている。出力電圧VPの変動の帰還ライン214への伝達遅延を低減するためである。
 第5相違点DIF_Pとして、電源回路200Aとの比較において、差動入力対(231、232)の入力容量を低減するべく、電源回路200Bではトランジスタ231及び232の各ゲート幅が低減されている。
 第6相違点DIF_Pとして、電源回路200Aとの比較において、電源回路200Bでは差動入力対(231、232)のサイズ変更に合わせ、トランジスタ233及び234の各ゲート幅が低減されていると共に各ゲート長が増大されている。これにより、差動入力対(231、232)のサイズ変更と協働して、差動入力段206の出力抵抗が高まり、結果、差動入力段206におけるゲインが高まる。
 第7相違点DIF_Pとして、電源回路200Aとの比較において、電源回路200Bでは定電流I2の低減を通じトランジスタ237のドレイン電流が低減され、更に、トランジスタ237、235及び242の各ゲート幅が低減されている。これに伴い、電源回路200Aとの比較において、電源回路200Bではトランジスタ235及び242の各ドレイン電流も低減されている。
 第8相違点DIF_Pとして、電源回路200Aとの比較において、電源回路200Bでは、出力段207のトランスコンダクタンスを増大させるべく、トランジスタ241のゲート幅及びゲート長が低減されている。
 図11Aに電源回路200Aの各部の信号波形を示し、図11Bに電源回路200Bの各部の信号波形を示す。図11Aにおいて、波形271、272、273、274、275は、夫々、電源回路200Aにおける出力電圧VP、帰還電圧b2’、差分信号c2’、比較結果信号d2’、反転比較結果信号e2’の波形を表す。図11Bにおいて、波形281、282、283、284、285は、夫々、電源回路200Bにおける出力電圧VP、帰還電圧b2、差分信号c2、比較結果信号d2、反転比較結果信号e2の波形を表す。メモリブロック2のメモリ容量が第2メモリ容量(例えば2キロビット)であるという条件の下で、シミュレーションにより波形271~275及び281~285を取得した。尚、本シミュレーションでは電源電圧VCCが6Vであると仮定した。
 図11Aに注目し、電源回路200Aでは、電源動作期間PPの開始後、出力電圧VPが十分に低い状態から目標電圧VPTG(例えば12V)に向けて上昇し、時刻tP1にて初めて出力電圧VPが目標電圧VPTGに達する。出力電圧VPの上昇過程で帰還電圧b2’も基準電圧a2’に向けて上昇する。しかしながら、電源回路200Aでは出力電圧VPの変動の帰還ライン214への伝達遅延が大きいため、時刻tP1において帰還電圧b2’は基準電圧a2’よりも随分低く、暫くの時間が経過した後の時刻tP2にて初めて帰還電圧b2’が基準電圧a2’に達する。電源回路200Aでは、時刻tP2の近辺から差分信号c2’が差分信号c2’の変動範囲の上限レベルc2’_ULから低下し始め、差分信号c2’のレベルがトランジスタ241のゲート閾電圧Vth以下まで低下した時刻tP3の後に、信号d2’及びe2’のレベルが夫々に反転してチャージポンプCP_Pの作動が停止する(即ちチャージポンプCP_Pが作動状態から非作動状態に切り替わる)。時刻tP1の後、時刻tP2及びtP3を経てチャージポンプCP_Pの作動が停止するまで、出力電圧VPが上昇し続けるため、大きなオーバーシュートが発生する。
 これに対し、電源回路200Bでは、電源回路200Aと比べて出力電圧VPの交流成分が素早く且つ大きく帰還ライン214に伝達されるため、出力電圧VPが十分に低い状態から目標電圧VPTGに向けて上昇する過程の途中において帰還電圧b2が基準電圧a2に達し、以後、“a2>b2”から“a2<b2”への変化に伴う信号c2、d2及びe2のレベル反転並びにチャージポンプ回路CP_Pの作動停止と、“a2<b2”から“a2>b2”への変化に伴う信号c2、d2及びe2のレベル反転並びにチャージポンプ回路CP_Pの作動再開と、を交互に繰り返しながら、出力電圧VPが目標電圧VPTGに達する。このような動作によりオーバーシュートが低く抑えられる。
 また電源回路200Bではトランジスタ236(クランプ素子)の存在より、差分信号c2の変動範囲の上限レベルc2_ULが、トランジスタ241のゲート閾電圧Vthより微小量だけ高いレベルに留められる。少なくとも上限レベルc2_UL(例えば1.3V)は、電源回路200Aにおける上限レベルc2’_UL(例えば3.0V)よりも低い。このため、“a2>b2”から“a2<b2”への切り替わり後、差分信号c2のレベルがゲート閾電圧Vthを下回るまでの時間が、電源回路200Aとの比較において相当に短い。結果、“a2>b2”より“a2<b2”に変化してからチャージポンプ回路CP_Pが作動停止するまでの遅延時間が短い。これは、出力電圧VPのオーバーシュートの低減に寄与する。
 電源回路200Bにおいて、出力電圧VPが目標電圧VPTGに達した後も、電源回路200Aと比べて出力電圧VPの交流成分が素早く且つ大きく帰還ライン214に伝達されるため、またトランジスタ236(クランプ素子)の存在より、出力電圧VPのリップルは低く抑えられる。
<<実施例EX_3A>>
 実施例EX_3Aを説明する。図12は実施例EX_3Aに係る電源回路300Aの回路図である。電源回路300Aは、メモリブロック2のメモリ容量が第1メモリ容量(例えば64キロビット)であることを前提に、電源回路33として設計されたものである。メモリブロック2のメモリ容量を第1メモリ容量(例えば64キロビット)から第2メモリ容量(例えば2キロビット)に低減すること考えた場合、電源回路300Aには幾つかの改良の余地がある。その理由、並びに、電源回路300Aの構成及び特性については、後述の実施例EX_3Bにて明らかとなる。
<<実施例EX_3B>>
 実施例EX_3Bを説明する。図13は実施例EX_3Bに係る電源回路300Bの回路図である。電源回路300Bは、メモリブロック2のメモリ容量が第2メモリ容量(例えば2キロビット)であることを前提に、電源回路33として設計されたものである。本実施例に示される電源回路300Bの動作は、特に記述なき限り、電源動作期間PM中の電源回路300Bの動作である。
 電源回路300Bは、出力電圧生成部301、帰還電圧発生部302、コンパレータ305及びインバータ308を備える。
 出力電圧生成部301はチャージポンプ回路CP_Mを備える。出力電圧生成部301は基準ライン310及び出力ライン312に接続される。基準ライン310には電圧VSSが入力電圧として加わる。電圧VSSは、出力電圧VMの目標電圧VMTG(ここでは-7Vを想定)よりも高い電位を有する任意の直流電圧であって良く、グランドであっても良い。
 出力電圧生成部301は、チャージポンプ回路CP_Mを作動させることで、グランドの電位よりも低い出力電圧VMを出力ライン312に発生させる。出力電圧生成部301は電源電圧VDDを用いて電圧VSSを基準に出力電圧VMを生成することができる。チャージポンプ回路CP_Mへクロック信号を供給するドライバ(不図示)の電源電圧として電源電圧VDDを利用できる(この際、クロック信号の振幅は電源電圧VDDの大きさと一致する)。電源電圧VDDは電源ライン311に印加される。帰還電圧発生部302は、出力ライン312、基準ライン313、帰還ライン314及び電源ライン311に接続され、出力電圧VMに応じた帰還電圧b3を帰還ライン314に発生させる。コンパレータ305は、所定の基準電圧a3と帰還電圧b3とを比較して、それらの高低関係に応じた比較結果信号を出力する。出力電圧生成部301は、比較結果信号に基づきチャージポンプ回路CP_Mを作動又は非作動とすることで出力電圧VMを目標電圧VMTGにて安定化させる。
 帰還電圧発生部302の構成について説明する。帰還電圧発生部302は、出力電圧VMが加わる出力ライン312と帰還ライン314との間に配置されて出力電圧VMに応じた第1分圧を発生させる第1分圧部303と、帰還ライン314と電源ライン311との間に配置されて出力電圧VMに応じた第2分圧を発生させる第2分圧部304と、を備えて、出力電圧VMより第1分圧だけ高い電圧を帰還電圧b3として帰還ライン314に発生させる。出力電圧VMに応じた第1分圧は、出力ライン312及び帰還ライン314間に発生し、出力ライン312の電位から見た帰還ライン314の電位(即ち差電圧(b3-VM))に相当する。出力電圧VMに応じた第2分圧は、帰還ライン314及び電源ライン311間に発生し、帰還ライン314の電位から見た電源ライン311の電位(即ち差電圧(VDD-b3))に相当する。
 第1分圧部303は、出力ライン312及び帰還ライン314間の電流の直流成分を通過させるための回路(直流通過回路)321と、回路321に並列接続された帰還容量素子322と、を備える。回路321は出力ライン312及び帰還ライン314間に配置される。
 図13の構成例では、回路321が複数のダイオードの直列回路であり、回路321内の各ダイオードの順方向は帰還ライン314から出力ライン312に向かう方向である。回路321における各ダイオードは、ダイオード接続されたMOSFETにて構成される。即ち、回路321は、各々がNチャネル型のMOSFETである複数のトランジスタ321aから成り、各トランジスタ321aにおいてドレイン及びゲートが互いに接続されている(故に各トランジスタ321aはダイオードとして機能する)。各トランジスタ321aにおいてバックゲートはソースに接続される。回路321が第1~第nのトランジスタ321aから成る場合(nは2以上の任意の整数)、第1のトランジスタ321aのソースは出力ライン312に接続され、第nのトランジスタ321aのドレインは帰還ライン314に接続され、第iのトランジスタ321aのドレインと第(i+1)のトランジスタ321aのソースとが互いに接続される(ここにおけるiは“1≦i≦(n-1)”を満たす任意の整数)。尚、回路321においてトランジスタ321aの直列接続数は任意である。また、回路321は、出力ライン312及び帰還ライン314間の電流の直流成分を通過させて当該電流の直流成分に応じた電圧を、第1分圧の直流成分として、出力ライン312及び帰還ライン314間に発生させる回路であれば任意である。
 回路321に並列接続される帰還容量素子322は、MOM(Metal-Oxide-Metal)構造による容量素子である。但し、帰還容量素子322は任意の種類の容量素子であって良く、例えば、MIM(Metal-Insulator-Metal)構造による容量素子であっても良い。また、耐圧上、問題が生じなければ、MOSFETにて帰還容量素子322を構成しても良い。この場合、例えば、Nチャネル型又はPチャネル型のMOSFETを帰還容量素子322として利用し、当該MOSFETのドレイン、ソース及びバックゲートを出力ライン312に共通接続しつつ、当該MOSFETのゲートを帰還ライン314に接続すれば良い。
 第2分圧部304はトランジスタ323、324及び355~359を備える。それらの内、トラジスタ323、324及び357~359はPチャネル型のMOSFETであり、トランジスタ355及び356はNチャネル型のMOSFETである。電源回路300Bにはバッファ351が設けられている。バッファ351の入力端子に基準電圧VREF_Mが入力され、バッファ351の出力端子が基準ライン313に接続されることで、基準電圧VREF_Mと実質的に同じ電圧値を有する基準電圧a3が基準ライン313に加わる。バッファ351は図2の基準電圧生成回路37の構成要素に含まれると解しても良い。基準電圧VREF_M及びa3は、電源電圧VDDよりも低い正の直流電圧値(例えば1.001V)を有する。
 トランジスタ324、357及び359の各ソース及び各バックゲートは電源ライン311に接続される。トランジスタ324のゲートと、トランジスタ329のゲートと、トランジスタ358のドレインと、トランジスタ356のドレインは、互いに共通接続される。トランジスタ323のゲートと、トランジスタ358のゲートと、トランジスタ357のゲート及びドレインと、トランジスタ355のドレインは、互いに共通接続される。トランジスタ323及び358の各バックゲートは電源ライン311に接続される。トランジスタ324のドレインはトランジスタ323のソースに接続される。トランジスタ323のドレインは帰還ライン314に接続される。トランジスタ359のドレインはトランジスタ358のソースに接続される。トランジスタ355及び356の各ゲートは基準ライン313に接続される。トランジスタ355及び356の各ソース及び各バックゲートはグランドに接続される。
 電源回路300Bには特定トランジスタ325及び抵抗326も設けられる。特定トランジスタ325はPチャネル型のMOSFETにて構成される。特定トランジスタ325において、ソースは帰還ライン314に接続され、ゲートは基準ライン313に接続され、ドレインは抵抗326の一端に接続され、バックゲートは電源ライン311に接続される。抵抗326の他端はグランドに接続される。
 コンパレータ305は、トランジスタ331~336、341及び342を備える。インバータ308は、トランジスタ343~346を備える。コンパレータ305は差動入力段306及び出力段307を備える。トランジスタ331~335により差動入力段306が構成され、トランジスタ341及び342により出力段307が構成される。トランジスタ337もコンパレータ305の構成要素に含まれると解しても良い。電流源338は図2の基準電流源37の構成要素に含まれる。トランジスタ333、334、336、341、343及び344はNチャネル型のMOSFETであり、トランジスタ331、332、335、337、342、345及び346はPチャネル型のMOSFETである。
 トランジスタ335、337、342、345及び346の各ソース及び各バックゲートは、電源ライン311に接続され、電源電圧VDDを受ける。トランジスタ337のゲート及びドレインとトランジスタ335及び342の各ゲートとは、所定ノードにて互いに共通接続される。電流源338は、トランジスタ337のゲート等が接続される当該所定ノードからグランドに向けて定電流I3を流す。定電流I3はトランジスタ337のドレイン電流となる。トランジスタ337、335及び342によりカレントミラー回路が形成され、トランジスタ337のドレイン電流(従って定電流I3)に比例する電流がトランジスタ335のドレイン電流として流れ、トランジスタ337のドレイン電流(従って定電流I3)に比例する他の電流がトランジスタ342のドレイン電流として流れる。
 トランジスタ331及び332は互いに共通の構造及び特性を有し、トランジスタ331及び332により差動入力段306における差動入力対が形成される。トランジスタ331のゲートは基準ライン313に接続されて基準電圧a3を受ける一方、トランジスタ332のゲートは帰還ライン314に接続されて帰還電圧b3を受ける。トランジスタ331及び332の各ソースはトランジスタ335のドレインに接続され、トランジスタ331及び332の各バックゲートは電源ライン311に接続される。トランジスタ332のドレインは、トランジスタ334のドレイン及びゲートとトランジスタ333のゲートに共通接続される。トランジスタ333及び334の各ソース及び各バックゲートはグランドに接続される。トランジスタ331及び333の各ドレインはノード315にて共通接続される。
 ノード315には、トランジスタ336のゲート及び第1電極も接続され、且つ、トランジスタ341のゲートも接続される。トランジスタ336の第2電極はノード316に接続され、トランジスタ336のバックゲートはグランドに接続される。トランジスタ336における第1電極及び第2電極の内、一方はドレインであり、他方はソースである。トランジスタ336における第1電極及び第2電極の内、より高い電位が加わる電極がドレインとして機能し、他方の電極がソースとして機能する。少なくともトランジスタ341がオンとなっている期間では、トランジスタ336の第1電極(ノード315に接続される電極)がドレインとして機能する。ノード316には、トランジスタ341及び342の各ドレインとトランジスタ343及び345の各ゲートも接続される。トランジスタ341のソース及びバックゲートはグランドに接続される。
 トランジスタ345及び346の各ドレインとトランジスタ343のドレインはノード317にて共通接続される。トランジスタ343のソースはトランジスタ344のドレインに接続され、トランジスタ344のソースはグランドに接続される。トランジスタ343及び344の各バックゲートはグランドに接続される。トランジスタ344のゲートに対し図示されない回路から所定のバイアス電圧が供給される。トランジスタ346のゲートに対し図示されない回路から他の所定のバイアス電圧が供給される。
 尚、電源回路300Bにおいて、図7の電源回路100Bにおけるトランジスタ154と同様のトランジスタであって且つ容量素子として機能するトランジスタを、出力ライン312及びグランド間に挿入しても良い。
 電源回路300Bの動作について説明する。第2分圧部304において、トランジスタ324及び359によりカレントミラー回路が形成される。トランジスタ355~359の特性等に依存して定まる電流がトランジスタ356、358及び359の各ドレイン電流として流れ、上記カレントミラー回路は、トランジスタ359のドレイン電流に比例したドレイン電流がトランジスタ324に流れるよう動作する。但し、出力電圧VMのレベルによっては(例えば出力電圧VMが十分に高い場合)、トランジスタ359のドレイン電流に比例したドレイン電流はトランジスタ324に流れない。出力電圧VMが目標電圧VMTGにて安定化しているときには、トランジスタ359のドレイン電流に比例したドレイン電流がトランジスタ324に流れる。
 上述したように、帰還ライン314には出力電圧VMに応じた帰還電圧b3が加わり、コンパレータ305にて帰還電圧b3が基準電圧a3と比較される。この比較結果に応じた信号として、ノード315に差分信号c3が生じ、ノード316に比較結果信号d3が生じ、ノード317に反転比較結果信号e3が生じる。帰還電圧b3が基準電圧a3と一致する状態において、出力電圧VMが目標電圧VMTGと実質的に一致するよう、基準電圧VREF_M及び電源回路300B内の各素子が設計されている。
 差動入力段306は、基準電圧a3及び帰還電圧b3を差動入力対(331、332)にて受け、基準電圧a3及び帰還電圧b3間の差分に応じた差分信号c3をノード315に発生させる。帰還電圧b3が基準電圧a3より高いときには、電圧a3及びb3間の差分絶対値の増大につれて差分信号c3のレベル(電位)が高まり、帰還電圧b3が基準電圧a3より低いときには、電圧a3及びb3間の差分絶対値の増大につれて差分信号c3のレベル(電位)が低下する。但し、差分信号c3の変動範囲の上限レベル、下限レベルは、夫々、電源電圧VDDより低い正の所定レベル、グランドのレベルである。
 出力段307は、差分信号c3のレベルに応じてトランジスタ341をオン又はオフすることで差分信号c3を二値化し、二値化により得られる信号(差分信号c3に応じた二値化信号)を比較結果信号d3としてノード316に発生させる。比較結果信号d3は、帰還電圧b3及び基準電圧a3がちょうど釣り合う状態を除けば、基本的に、ハイレベル及びローレベルの何れかのレベルをとる二値化信号である。差分信号c3のレベルの上昇により差分信号c3のレベルがトランジスタ341のゲート閾電圧よりも高くなると、トランジスタ341がオンして比較結果信号d3はローレベルとなる。差分信号c3のレベルの低下により差分信号c3のレベルがトランジスタ341のゲート閾電圧よりも低くなると、トランジスタ341がオフして比較結果信号d3はハイレベルとなる。つまり、ローレベルの比較結果信号d3は帰還電圧b3が基準電圧a3より高いことを表し、ハイレベルの比較結果信号d3は帰還電圧b3が基準電圧a3より低いことを表す。トランジスタ336は差分信号c3の振幅に制限を加えるクランプ素子として機能する。トランジスタ336の機能については後に詳説される。
 インバータ308は、比較結果信号d3の反転信号である反転比較結果信号e3をノード317に発生させる。比較結果信号d3がハイレベルであるとき、反転比較結果信号e3はローレベルとなり、比較結果信号d3がローレベルであるとき、反転比較結果信号e3はハイレベルとなる。信号d3及びe3におけるハイレベルは、実質的に電源電圧VDDのレベルと一致し、信号d3及びe3におけるローレベルは、実質的にグランドのレベルと一致する。尚、ここでは、信号d3がコンパレータ305の出力信号に相当すると考えているが、信号e3がコンパレータ305の出力信号に相当すると考えるようにしても良い(この場合、インバータ308はコンパレータ305の構成要素に含まれると解される)。
 反転比較結果信号e3は出力電圧生成部301に供給される。出力電圧生成部301は、反転比較結果信号e3に基づいてチャージポンプ回路CP_Mを作動又は非作動とする。具体的には、反転比較結果信号e3のハイレベル期間においてチャージポンプ回路CP_Mを作動させ、反転比較結果信号e3のローレベル期間においてチャージポンプ回路CP_Mを非作動とする。尚、比較結果信号d3を出力電圧生成部301に供給するようにしても良い。この場合、インバータ308を省略可能であり、比較結果信号d3のローレベル期間においてチャージポンプ回路CP_Mを作動させ、比較結果信号d3のハイレベル期間においてチャージポンプ回路CP_Mを非作動とすれば良い。
 チャージポンプ回路CP_Mが作動している期間をチャージポンプ回路CP_Mの作動期間と称し、チャージポンプ回路CP_Mが非作動である期間をチャージポンプ回路CP_Mの非作動期間と称する。チャージポンプ回路CP_Mを、複数のダイオード及び1以上のコンデンサから成るダイオードチャージポンプ回路にて構成することができ、当該ダイオードチャージポンプ回路を基準ライン310及び出力ライン312間に挿入すれば良い。この際、チャージポンプ回路CP_Mにおける各ダイオードの順方向は出力ライン312から基準ライン310に向かう方向と一致する。チャージポンプ回路CP_Mにおける各ダイオードは、ダイオード接続されたMOSFETにより構成されていて良い。チャージポンプ回路の構成自体は周知であるので、その内部構成の図示及び説明を省略する。
 比較結果信号d3のローレベル期間に相当するチャージポンプ回路CP_Mの作動期間では、発振回路35(図2参照)からのクロック信号がチャージポンプ回路CP_Mに供給されることで、クロック信号に同期して出力ライン312からチャージポンプ回路CP_M内の各ダイオードを通じ基準ライン310に向けて正の電荷が引き抜かれ、これによって出力電圧VMが低下してゆく。チャージポンプ回路CP_Mの非作動期間では出力ライン312からの正の電荷の引き抜きが停止され、出力電圧VMを受ける回路素子でのリーク電流(帰還電圧発生部302に流れる電流を含む)等により出力電圧VMが徐々に上昇してゆく。
 ここで、図12の電源回路300Aと図13の電源回路300Bとの相違点を説明する。電源回路300A及び300B間の相違点の主だったものとして、以下の第1~第7相違点DIF_Mがある。尚、図13の電源回路300Bにおける電圧a3、b3、信号c3、d3、e3に対応する、図12の電源回路300Aにおける2つ電圧及び3つの信号を、夫々、記号a3’、b3’、c3’、d3’、e3’にて参照する。
 第1相違点DIF_Mとして、電源回路300A及び300Bの内、電源回路300Bにのみ帰還容量素子322が設けられている。第1相違点DIF_Mにより、電源回路300Aから見て電源回路300Bでは出力電圧VMの変化が素早く帰還ライン314に伝わる。これにより、電源回路300Aから見て電源回路300Bでは、出力電圧VMのアンダーシュートやリップルを低減することができる。
 第2相違点DIF_Mとして、電源回路300A及び300Bの内、電源回路300Bにのみ、特定トランジスタ325及び抵抗326が設けられている。特定トランジスタ325及び抵抗326の機能については後述されるが、それらもアンダーシュート等の低減に寄与する。
 第3相違点DIF_Mとして、電源回路300A及び300Bの内、電源回路300Bにのみトランジスタ336が設けられている。電源回路300Bでは、トランジスタ336の存在により、差分信号c3の変動範囲における上限レベルが、トランジスタ336のゲート閾電圧に微小電圧を足したレベルに制限される。例えば、トランジスタ336のゲート閾電圧が1.0Vであったならば、差分信号c3のレベルは1.1V程度までしか上がらない。差分信号c3の変動範囲における下限レベルは、差動入力段306の特性に依存し、0Vに近い十分に小さな正の電圧値を持つ。このように、トランジスタ336は、差分信号c3の振幅に制限を加えるクランプ素子として機能する。当該クランプ素子は、ノード315からノード316に向かう方向に順方向を持つ整流素子であり、図13では、ダイオード接続されたトランジスタ336にて構成されている。但し、任意のダイオードにて上記クランプ素子を構成しても良い。尚、ミラー効果を極力避けるためにトランジスタ336のサイズ(ゲート幅及びゲート長)をなるだけ小さくしておくと良い。
 第4~第7相違点DIF_Mは、図12及び図13から明らかでないが、第4~第7相違点DIF_Mについても説明する。第4相違点DIF_Mとして、電源回路300Aとの比較において、差動入力対(331、332)の入力容量を低減するべく、電源回路300Bではトランジスタ331及び332の各ゲート幅が低減されている。
 第5相違点DIF_Mとして、電源回路300Aとの比較において、電源回路300Bでは差動入力対(331、332)のサイズ変更に合わせ、トランジスタ333及び334の各ゲート幅が低減されていると共に各ゲート長が増大されている。これにより、差動入力対(331、332)のサイズ変更と協働して、差動入力段306の出力抵抗が高まり、結果、差動入力段306におけるゲインが高まる。
 第6相違点DIF_Mとして、電源回路300Aとの比較において、電源回路300Bでは定電流I3の低減を通じトランジスタ337のドレイン電流が低減され、更に、トランジスタ337、335及び342の各ゲート幅が低減されている。これに伴い、電源回路300Aとの比較において、電源回路300Bではトランジスタ335及び342の各ドレイン電流も低減されている。
 第7相違点DIF_Mとして、電源回路300Aとの比較において、電源回路300Bでは、出力段307のトランスコンダクタンスを増大させるべく、トランジスタ341のゲート幅及びゲート長が低減されている。
 図14Aに電源回路300Aの各部の信号波形を示し、図14Bに電源回路300Bの各部の信号波形を示す。図14Aにおいて、波形371、372、373、374、375は、夫々、電源回路300Aにおける出力電圧VM、帰還電圧b3’、差分信号c3’、比較結果信号d3’、反転比較結果信号e3’の波形を表す。図14Bにおいて、波形381、382、383、384、385は、夫々、電源回路300Bにおける出力電圧VM、帰還電圧b3、差分信号c3、比較結果信号d3、反転比較結果信号e3の波形を表す。メモリブロック2のメモリ容量が第2メモリ容量(例えば2キロビット)であるという条件の下で、シミュレーションにより波形371~375及び381~385を取得した。尚、本シミュレーションでは電源電圧VDDが6Vであると仮定した。
 図14Aに注目し、電源回路300Aでは、電源動作期間PMの開始後、出力電圧VMが十分に高い状態から目標電圧VMTG(例えば-7V)に向けて低下し、時刻tM1にて初めて出力電圧VMが目標電圧VMTGにまで低下する。出力電圧VMの低下過程で帰還電圧b3’も基準電圧a3’に向けて低下する。しかしながら、電源回路300Aでは出力電圧VMの変動の帰還ライン314への伝達遅延が大きいため、時刻tM1において帰還電圧b3’は基準電圧a3’よりも随分高く、暫くの時間が経過した後の時刻tM2にて初めて帰還電圧b3’が基準電圧a3’にまで低下する。電源回路300Aでは、時刻tM2以前より、差分信号c3’が差分信号c3’の変動範囲の上限レベルc3’_ULから低下し始め、差分信号c3’のレベルがトランジスタ341のゲート閾電圧Vth以下まで低下した時刻tM3の後に、信号d3’及びe3’のレベルが夫々に反転してチャージポンプCP_Mの作動が停止する(即ちチャージポンプCP_Mが作動状態から非作動状態に切り替わる)。時刻tM1の後、時刻tM2及びtM3を経てチャージポンプCP_Mの作動が停止するまで、出力電圧VMが低下し続けるため、大きなアンダーシュートが発生する。
 これに対し、電源回路300Bでは、電源回路300Aと比べて出力電圧VMの交流成分が素早く且つ大きく帰還ライン314に伝達されるため、出力電圧VMが十分に高い状態から目標電圧VMTGに向けて低下する過程の途中において帰還電圧b3が基準電圧a3にまで低下し、以後、“a3<b3”から“a3>b3”への変化に伴う信号c3、d3及びe3のレベル反転並びにチャージポンプ回路CP_Mの作動停止と、“a3>b3”から“a3<b3”への変化に伴う信号c3、d3及びe3のレベル反転並びにチャージポンプ回路CP_Mの作動再開と、を交互に繰り返しながら、出力電圧VMが目標電圧VMTGに達する。このような動作によりアンダーシュートが低く抑えられる。
 また電源回路300Bではトランジスタ336(クランプ素子)の存在より、差分信号c3の変動範囲の上限レベルc3_ULが、トランジスタ341のゲート閾電圧Vthより微小量だけ高いレベルに留められる。少なくとも上限レベルc3_ULは、電源回路300Aにおける上限レベルc3’_ULよりも低い。このため、“a3<b3”から“a3>b3” への切り替わり後、差分信号c3のレベルがゲート閾電圧Vthを下回るまでの時間が、電源回路300Aとの比較において相当に短い。結果、“a3<b3”より“a3>b3”に変化してからチャージポンプ回路CP_Mが作動停止するまでの遅延時間が短い。これは、出力電圧VMのアンダーシュートの低減に寄与する。
 電源回路300Bにおいて、出力電圧VMが目標電圧VMTGに達した後も、電源回路300Aと比べて出力電圧VMの交流成分が素早く且つ大きく帰還ライン314に伝達されるため、またトランジスタ336(クランプ素子)の存在より、出力電圧VMのリップルは低く抑えられる。
 次に、電源回路300Bにおける特定トランジスタ325及び326の機能について説明する。特定トランジスタ325及び326により帰還電圧調整部が形成される。この帰還電圧調整部は、基準電圧a3に対し帰還電圧b3が高い場合において、基準電圧a3及び帰還電圧b3間の差に応じた電流(正の電荷)を帰還ライン314から引き込むことにより帰還電圧b3を低下させる。帰還ライン314からの電流の引き込みは、特定トランジスタ325にドレイン電流が流れることに相当する。従って、この引き込みによる帰還電圧b3の低下は、特定トランジスタ325にドレイン電流が流れる程度に帰還電圧b3が高いときに限り発生する。つまり、帰還電圧調整部は、基準電圧a3に対し帰還電圧b3が高く且つ特定トランジスタ325にドレイン電流が流れるとき、帰還ライン314からドレイン電流(特定トランジスタ325のドレイン電流)を引き込むことで帰還電圧b3を低下させる。
 この帰還電圧調整部はアンダーシュートの抑制に寄与する。これは特に、電源電圧VDDが比較的高い場合に顕著である。メモリ装置1の仕様において、電源電圧VDDの値が下限電圧値VALMINから上限電圧値VALMAXまでの範囲でばらつく場合(VALMIN<VALMAX)、実際の電源電圧VDDの値が上限電圧値VALMAXと一致又は近似する状態が、電源電圧VDDが比較的高い状態に相当し、この状態を、ここでは、過電状態と称する。過電状態において、帰還電圧調整部が無い図12の電源回路300Aでは、電源動作期間PMの開始直後における帰還電圧b3’(即ち帰還電圧b3’の初期値)が比較的高くなる(図14Aの例では約6V)。このため、出力電圧VMの低下に連動して帰還電圧b3’も低下するものの、帰還電圧b3’の初期値が高いことに起因して、帰還電圧b3’が、なかなか基準電圧a3’にまで低下しない。これは、アンダーシュートの発生及び増大に繋がる。
 これに対し、帰還電圧調整部を有する図13の電源回路300Bでは、電源動作期間PMの開始直後、出力電圧VMが実質的に0Vである状況においても、トランジスタ325にドレイン電流が流れることで帰還電圧b3が一定電圧以上に高まらない。即ち、帰還電圧b3の初期値が低く抑えられる(図14Bの例では約2.5V)。結果、電源動作期間PMの開始後、出力電圧VMの低下に連動して帰還電圧b3が速やかに基準電圧a3にまで低下し、電源回路300Aとの比較においてアンダーシュートの抑制が図られる。
<<実施例EX_4>>
 実施例EX_4を説明する。実施例EX_4では、上述した事項に対する応用技術や変形技術を説明する。
 メモリブロック2のメモリ容量に応じ、電源回路100A又は100Bを電源回路31として用い、電源回路200A又は200Bを電源回路32として用い、且つ、電源回路300A又は300Bを電源回路33として用いると良い。例えば、メモリブロック2のメモリ容量が相対的に大きい場合には、電源回路31、32及び33として電源回路100A、200A及び300Aを用いて良く、メモリブロック2のメモリ容量が相対的に小さい場合には、電源回路31、32及び33として電源回路100B、200B及び300Bを用いると良い。但し、メモリブロック2のメモリ容量に依らず、電源回路31として電源回路100Bを用いることも可能であるし、電源回路32として電源回路200Bを用いることも可能であるし、電源回路33として電源回路300Bを用いることも可能である。
 メモリ装置1と他の機能装置とを含む半導体集積回路を1パッケージに収めた電子部品(半導体装置)を形成して良い。当該電子部品は、例えば、電源用部品(いわゆる電源IC)、モータドライバ、LEDドライバである。但し、メモリ装置1単体を1パッケージに収めた電子部品(半導体装置)を形成しても構わない。
 本実施形態では、ライト用電圧として3つの電圧VI、VP及びVMが必要とされることを想定したが、メモリブロック2の構成によっては、必要なライト用電圧の総数は3未満又は4以上となりうる。この場合には、電源ブロック3において、必要な分のライト用電圧を生成すれば良く、各ライト用電圧の生成用の電源回路において本開示に係る技術を適用できる。
 オーバーシュート若しくはアンダーシュート又はリップルの低減に寄与する本開示に係る技術は、電源回路31、32及び33の内、任意の1以上の電源回路に対して適用されて良い。電源回路31、32及び33をメモリ装置1に含める構成を例に挙げたが、電源回路31、32及び33の内、任意の1以上の電源回路は、メモリ装置1以外の任意の装置に組み込まれるものであって良い。安定化された電圧を必要とする任意の装置において、オーバーシュート若しくはアンダーシュート又はリップルの低減は有益である。
 任意の信号又は電圧に関して、上述の主旨を損なわない形で、それらのハイレベルとローレベルの関係は上述したものの逆とされ得る。
 各実施形態に示されたFET(電界効果トランジスタ)のチャネルの種類は例示であり、Nチャネル型のFETがPチャネル型のFETに変更されるように、或いは、Pチャネル型のFETがNチャネル型のFETに変更されるように、FETを含む回路の構成は変形され得る。
 不都合が生じない限り、上述の任意のトランジスタは、任意の種類のトランジスタであって良い。例えば、MOSFETとして上述された任意のトランジスタを、不都合が生じない限り、接合型FET、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)又はバイポーラトランジスタに置き換えることも可能である。任意のトランジスタは第1電極、第2電極及び制御電極を有する。FETにおいては、第1及び第2電極の内の一方がドレインで他方がソースであり且つ制御電極がゲートである。IGBTにおいては、第1及び第2電極の内の一方がコレクタで他方がエミッタであり且つ制御電極がゲートである。IGBTに属さないバイポーラトランジスタにおいては、第1及び第2電極の内の一方がコレクタで他方がエミッタであり且つ制御電極がベースである。
<<本開示に係る技術の考察>>
 本開示に係る技術について付記を設ける。
 本開示の一側面に係る電源装置(以下、便宜上、電源装置Zと称する;例えば図7参照)は、チャージポンプ回路を用いてグランドの電位より高い出力電圧(例えばVI)を生成する出力電圧生成部(例えば101)と、前記出力電圧に応じた帰還電圧(例えばb1)を帰還ライン(例えば114)に発生させる帰還電圧発生部(例えば102)と、所定の基準電圧(例えばa1)と前記帰還電圧とを比較して、それらの高低関係に応じた比較結果信号(例えばd1)を出力するコンパレータ(例えば105)と、を備え、電源装置Zは、前記比較結果信号に基づき前記チャージポンプ回路を作動又は非作動とすることで前記出力電圧を所定の目標電圧にて安定化させ、前記帰還電圧発生部は、前記出力電圧が加わる出力ライン(例えば112)と前記帰還ラインとの間に配置されて前記出力電圧に応じた第1分圧を発生させる第1分圧部(例えば103)と、前記帰還ラインと前記グランドとの間に配置されて前記出力電圧に応じた第2分圧を発生させる第2分圧部(例えば104)と、を備えて、前記帰還電圧発生部は、前記出力電圧より前記第1分圧だけ低い電圧を前記帰還電圧として前記帰還ラインに発生させ、前記第2分圧部は、前記基準電圧を受けるゲート及び前記帰還ラインに接続されるドレインを有するNチャネル型の特定トランジスタ(例えば123)を有する。
 具体的には例えば、電源装置Zに関し(例えば図7参照)、前記第1分圧部において、前記出力ライン及び前記帰還ライン間の電流の直流成分を通過させるための直流通過回路(例えば121)が前記出力ライン及び前記帰還ライン間に配置され、前記直流通過回路に対して帰還容量素子(例えば122)が並列接続され、前記第2分圧部において、前記特定トランジスタと当該電源装置の動作期間においてオン状態とされる他のトランジスタ(例えば124)との直列回路が、前記帰還ライン及び前記グランド間に配置されると良い。
 また例えば、電源装置Zに関し(例えば図7参照)、前記コンパレータは、前記基準電圧及び前記帰還電圧を受け、それらの差分に応じた差分信号(例えばc1)を第1ノード(例えば115)に発生させる差動入力段(例えば106)と、前記差分信号に応じた二値化信号を前記比較結果信号(例えばd1)として第2ノード(例えば116)に発生させる出力段(例えば107)と、有し、前記差分信号の振幅に制限を加えるクランプ素子(例えば136)を前記第1ノード及び前記第2ノード間に挿入すると良い。
 この際、例えば、電源装置Zに関し(例えば図7参照)、前記出力段は、前記第1ノードに接続されるゲート及び前記第2ノードに接続されるドレインを有するトランジスタ(例えば141)を備え、当該トランジスタを前記差分信号のレベルに応じてオン又はオフさせることで前記第2ノードに前記比較結果信号を発生させ、前記クランプ素子は、前記第1ノードから前記第2ノードに向かう方向に順方向を持つ整流素子にて構成されると良い。
 電源装置Zに関し(例えば図7参照)、前記クランプ素子は、ダイオード接続されたトランジスタにより構成されて良い。
 本開示の更に他の一側面に係る電源装置(以下、便宜上、電源装置Zと称する;例えば図13参照)は、チャージポンプ回路を用いてグランドの電位より低い出力電圧(例えばVM)を生成する出力電圧生成部(例えば301)と、前記出力電圧に応じた帰還電圧(例えばb3)を帰還ライン(例えば314)に発生させる帰還電圧発生部(例えば302)と、所定の基準電圧(例えばa3)と前記帰還電圧とを比較して、それらの高低関係に応じた比較結果信号(例えばd3)を出力するコンパレータ(例えば305)と、を備え、前記比較結果信号に基づき前記チャージポンプ回路を作動又は非作動とすることで前記出力電圧を所定の目標電圧にて安定化させ、前記コンパレータは、前記基準電圧及び前記帰還電圧を受け、それらの差分に応じた差分信号(例えばc3)を第1ノード(例えば315)に発生させる差動入力段(例えば306)と、前記差分信号に応じた二値化信号を前記比較結果信号(例えばd3)として第2ノード(例えば316)に発生させる出力段(例えば307)と、有し、前記差分信号の振幅に制限を加えるクランプ素子(例えば315)を前記第1ノード及び前記第2ノード間に挿入した。
 具体的には例えば、電源装置Zに関し(例えば図13参照)、前記出力段は、前記第1ノードに接続されるゲート及び前記第2ノードに接続されるドレインを有するトランジスタ(例えば341)を備えて、当該トランジスタを前記差分信号のレベルに応じてオン又はオフさせることで前記第2ノードに前記比較結果信号を発生させ、前記クランプ素子は、前記第1ノードから前記第2ノードに向かう方向に順方向を持つ整流素子にて構成されると良い。
 電源装置Zに関し(例えば図13参照)、前記クランプ素子は、ダイオード接続されたトランジスタにより構成されて良い。
 また例えば、電源装置Zに関し(例えば図13参照)、前記帰還電圧発生部は、前記出力電圧が加わる出力ライン(例えば312)と前記帰還ラインとの間に配置されて前記出力電圧に応じた第1分圧を発生させる第1分圧部(例えば303)と、前記帰還ラインと所定の電源電圧(例えばVDD)が加わる電源ライン(例えば311)との間に配置されて前記出力電圧に応じた第2分圧を発生させる第2分圧部(例えば304)と、を備えて、前記出力電圧より前記第1分圧だけ高い電圧を前記帰還電圧として前記帰還ラインに発生させ、当該電源装置は、前記基準電圧に対して前記帰還電圧が高いとき、前記基準電圧及び前記帰還電圧間の差に応じた電流を前記帰還ラインから引き込むことで前記帰還電圧を低下させる帰還電圧調整部(例えば325、326)を更に備えると良い。
 より具体的には例えば、電源装置Zに関し(例えば図13参照)、前記帰還電圧調整部は、前記基準電圧を受けるゲート及び前記帰還ラインに接続されるソースを有するPチャネル型の特定トランジスタ(例えば325)を有し、前記基準電圧に対して前記帰還電圧が高く且つ前記特定トランジスタにドレイン電流が流れるとき、前記帰還ラインから前記ドレイン電流を引き込むことで前記帰還電圧を低下させると良い。
 また例えば、電源装置Zに関し(例えば図13参照)、前記第1分圧部において、前記出力ライン及び前記帰還ライン間の電流の直流成分を通過させるための回路(例えば321)が前記出力ライン及び前記帰還ライン間に配置され、その回路に対して帰還容量素子(例えば322)が並列接続されると良い。
 本開示の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本開示の実施形態の例であって、本開示ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。
<<付記>>
 上述の実施形態にて具体化された技術的思想について考察する。
 本開示に係る電源装置は、チャージポンプ回路を用いてグランドの電位より高い出力電圧を生成するよう構成された出力電圧生成部と、前記出力電圧に応じた帰還電圧を帰還ラインに発生させるよう構成された帰還電圧発生部と、所定の基準電圧と前記帰還電圧とを比較して、それらの高低関係に応じた比較結果信号を出力するよう構成されたコンパレータと、を備え、当該電源装置は、前記比較結果信号に基づき前記チャージポンプ回路を作動又は非作動とすることで前記出力電圧を所定の目標電圧にて安定化させ、前記帰還電圧発生部は、前記出力電圧が加わる出力ラインと前記帰還ラインとの間に配置されて前記出力電圧に応じた第1分圧を発生させるよう構成された第1分圧部と、前記帰還ラインと前記グランドとの間に配置されて前記出力電圧に応じた第2分圧を発生させるよう構成された第2分圧部と、を備えて、前記帰還電圧発生部は、前記出力電圧より前記第1分圧だけ低い電圧を前記帰還電圧として前記帰還ラインに発生させ、前記第2分圧部は、前記基準電圧を受けるゲート及び前記帰還ラインに接続されるドレインを有するNチャネル型の特定トランジスタを有する構成(第1の構成)である。
 上記第1の構成に係る電源装置に関し、前記第1分圧部において、前記出力ライン及び前記帰還ライン間の電流の直流成分を通過させるための直流通過回路が前記出力ライン及び前記帰還ライン間に配置され、前記直流通過回路に対して帰還容量素子が並列接続され、前記第2分圧部において、前記特定トランジスタと当該電源装置の動作期間においてオン状態とされる他のトランジスタとの直列回路が、前記帰還ライン及び前記グランド間に配置される構成(第2の構成)であっても良い。
 上記第1又は第2の構成に係る電源装置において、前記コンパレータは、前記基準電圧及び前記帰還電圧を受け、それらの差分に応じた差分信号を第1ノードに発生させるよう構成された差動入力段と、前記差分信号に応じた二値化信号を前記比較結果信号として第2ノードに発生させるよう構成された出力段と、有し、前記差分信号の振幅に制限を加えるクランプ素子を前記第1ノード及び前記第2ノード間に挿入した構成(第3の構成)であっても良い。
 上記第3の構成に係る電源装置において、前記出力段は、前記第1ノードに接続されるゲート及び前記第2ノードに接続されるドレインを有するトランジスタを備え、当該トランジスタを前記差分信号のレベルに応じてオン又はオフさせることで前記第2ノードに前記比較結果信号を発生させ、前記クランプ素子は、前記第1ノードから前記第2ノードに向かう方向に順方向を持つ整流素子にて構成される構成(第4の構成)であっても良い。
 上記第4の構成に係る電源装置において、前記クランプ素子は、ダイオード接続されたトランジスタを用いて形成される構成(第5の構成)であっても良い。
 本開示に係る他の電源装置は、チャージポンプ回路を用いてグランドの電位より高い出力電圧を生成するよう構成された出力電圧生成部と、前記出力電圧に応じた帰還電圧を帰還ラインに発生させるよう構成された帰還電圧発生部と、所定の基準電圧と前記帰還電圧とを比較して、それらの高低関係に応じた比較結果信号を出力するよう構成されたコンパレータと、を備え、前記比較結果信号に基づき前記チャージポンプ回路を作動又は非作動とすることで前記出力電圧を所定の目標電圧にて安定化させ、前記コンパレータは、前記基準電圧及び前記帰還電圧を受け、それらの差分に応じた差分信号を第1ノードに発生させるよう構成された差動入力段と、前記差分信号に応じた二値化信号を前記比較結果信号として第2ノードに発生させるよう構成された出力段と、有し、前記差分信号の振幅に制限を加えるクランプ素子を前記第1ノード及び前記第2ノード間に挿入した構成(第6の構成)である。
 上記第1~第6の構成の何れかに係る電源装置において、前記比較結果信号は、前記帰還電圧が前記基準電圧より低いことを示す第1レベル又は前記帰還電圧が前記基準電圧より高いことを示す第2レベルをとり、前記出力電圧生成部は、前記比較結果信号が前記第1レベルを有する期間において前記チャージポンプ回路を作動させることにより前記出力電圧を上昇させ、前記比較結果信号が前記第2レベルを有する期間において前記チャージポンプ回路を非作動とする構成(第7の構成)であっても良い。
 本開示に係る更に他の電源装置は、チャージポンプ回路を用いてグランドの電位より低い出力電圧を生成するよう構成された出力電圧生成部と、前記出力電圧に応じた帰還電圧を帰還ラインに発生させるよう構成された帰還電圧発生部と、所定の基準電圧と前記帰還電圧とを比較して、それらの高低関係に応じた比較結果信号を出力するよう構成されたコンパレータと、を備え、前記比較結果信号に基づき前記チャージポンプ回路を作動又は非作動とすることで前記出力電圧を所定の目標電圧にて安定化させ、前記コンパレータは、前記基準電圧及び前記帰還電圧を受け、それらの差分に応じた差分信号を第1ノードに発生させるよう構成された差動入力段と、前記差分信号に応じた二値化信号を前記比較結果信号として第2ノードに発生させるよう構成された出力段と、有し、前記差分信号の振幅に制限を加えるクランプ素子を前記第1ノード及び前記第2ノード間に挿入した構成(第8の構成)である。
 上記第8の構成に係る電源装置において、前記出力段は、前記第1ノードに接続されるゲート及び前記第2ノードに接続されるドレインを有するトランジスタを備えて、当該トランジスタを前記差分信号のレベルに応じてオン又はオフさせることで前記第2ノードに前記比較結果信号を発生させ、前記クランプ素子は、前記第1ノードから前記第2ノードに向かう方向に順方向を持つ整流素子にて構成される構成(第9の構成)であっても良い。
 上記第9の構成に係る電源装置において、前記クランプ素子は、ダイオード接続されたトランジスタを用いて形成される構成(第10の構成)であっても良い。
 上記第8~第10の構成の何れかに係る電源装置において、前記帰還電圧発生部は、前記出力電圧が加わる出力ラインと前記帰還ラインとの間に配置されて前記出力電圧に応じた第1分圧を発生させるよう構成された第1分圧部と、前記帰還ラインと所定の電源電圧が加わる電源ラインとの間に配置されて前記出力電圧に応じた第2分圧を発生させるよう構成された第2分圧部と、を備えて、前記出力電圧より前記第1分圧だけ高い電圧を前記帰還電圧として前記帰還ラインに発生させ、当該電源装置は、前記基準電圧に対して前記帰還電圧が高いとき、前記基準電圧及び前記帰還電圧間の差に応じた電流を前記帰還ラインから引き込むことで前記帰還電圧を低下させるよう構成された帰還電圧調整部を更に備える構成(第11の構成)であっても良い。
 上記第11の構成に係る電源装置において、前記帰還電圧調整部は、前記基準電圧を受けるゲート及び前記帰還ラインに接続されるソースを有するPチャネル型の特定トランジスタを有し、前記基準電圧に対して前記帰還電圧が高く且つ前記特定トランジスタにドレイン電流が流れるとき、前記帰還ラインから前記ドレイン電流を引き込むことで前記帰還電圧を低下させる構成(第12の構成)であっても良い。
 上記第11又は第12の構成に係る電源装置に関し、前記第1分圧部において、前記出力ライン及び前記帰還ライン間の電流の直流成分を通過させるための直流通過回路が前記出力ライン及び前記帰還ライン間に配置され、前記直流通過回路に対して帰還容量素子が並列接続される構成(第13の構成)であっても良い。
 本開示に係る更に他の電源装置は、チャージポンプ回路を用いてグランドの電位より低い出力電圧を生成するよう構成された出力電圧生成部と、前記出力電圧に応じた帰還電圧を帰還ラインに発生させるよう構成された帰還電圧発生部と、所定の基準電圧と前記帰還電圧とを比較して、それらの高低関係に応じた比較結果信号を出力するよう構成されたコンパレータと、を備え、当該電源装置は、前記比較結果信号に基づき前記チャージポンプ回路を作動又は非作動とすることで前記出力電圧を所定の目標電圧にて安定化させ、前記帰還電圧発生部は、前記出力電圧が加わる出力ラインと前記帰還ラインとの間に配置されて前記出力電圧に応じた第1分圧を発生させるよう構成された第1分圧部と、前記帰還ラインと所定の電源電圧が加わる電源ラインとの間に配置されて前記出力電圧に応じた第2分圧を発生させるよう構成された第2分圧部と、を備えて、前記帰還電圧発生部は、前記出力電圧より前記第1分圧だけ高い電圧を前記帰還電圧として前記帰還ラインに発生させ、当該電源装置は、前記基準電圧に対して前記帰還電圧が高いとき、前記基準電圧及び前記帰還電圧間の差に応じた電流を前記帰還ラインから引き込むことで前記帰還電圧を低下させるよう構成された帰還電圧調整部を更に備える構成(第14の構成)である。
 上記第8~第14の構成の何れかに係る電源装置において、前記比較結果信号は、前記帰還電圧が前記基準電圧より高いことを示す第1レベル又は前記帰還電圧が前記基準電圧より低いことを示す第2レベルをとり、前記出力電圧生成部は、前記比較結果信号が前記第1レベルを有する期間において前記チャージポンプ回路を作動させることにより前記出力電圧を低下させ、前記比較結果信号が前記第2レベルを有する期間において前記チャージポンプ回路を非作動とする構成(第15の構成)であっても良い。
  1 メモリ装置
  2 メモリブロック
  3 電源ブロック
  4 制御ブロック
 31、32、33 電源回路
 100A、100B、200A、200B、300A、300B 電源回路
 101、201、301 出力電圧生成部
 102、202、302 帰還電圧発生部
 103、203、303 第1分圧部
 104、204、304 第2分圧部
 105、205、305 コンパレータ
 106、206、306 差動入力段
 107、207、307 出力段
 108、208、308 インバータ
 111、211、311 電源ライン
 112、212、312 出力ライン
 113、213、313 基準ライン
 114、214、314 帰還ライン
 a1、a2、a3 基準電圧
 b1、b2、b3 帰還電圧
 c1、c2、c3 差分信号
 d1、d2、d3 比較結果信号
 e1、e2、e3 反転比較結果信号

Claims (15)

  1.  電源装置において、
     チャージポンプ回路を用いてグランドの電位より高い出力電圧を生成するよう構成された出力電圧生成部と、
     前記出力電圧に応じた帰還電圧を帰還ラインに発生させるよう構成された帰還電圧発生部と、
     所定の基準電圧と前記帰還電圧とを比較して、それらの高低関係に応じた比較結果信号を出力するよう構成されたコンパレータと、を備え、当該電源装置は、前記比較結果信号に基づき前記チャージポンプ回路を作動又は非作動とすることで前記出力電圧を所定の目標電圧にて安定化させ、
     前記帰還電圧発生部は、前記出力電圧が加わる出力ラインと前記帰還ラインとの間に配置されて前記出力電圧に応じた第1分圧を発生させるよう構成された第1分圧部と、前記帰還ラインと前記グランドとの間に配置されて前記出力電圧に応じた第2分圧を発生させるよう構成された第2分圧部と、を備えて、前記帰還電圧発生部は、前記出力電圧より前記第1分圧だけ低い電圧を前記帰還電圧として前記帰還ラインに発生させ、
     前記第2分圧部は、前記基準電圧を受けるゲート及び前記帰還ラインに接続されるドレインを有するNチャネル型の特定トランジスタを有する
    、電源装置。
  2.  前記第1分圧部において、前記出力ライン及び前記帰還ライン間の電流の直流成分を通過させるための直流通過回路が前記出力ライン及び前記帰還ライン間に配置され、前記直流通過回路に対して帰還容量素子が並列接続され、
     前記第2分圧部において、前記特定トランジスタと当該電源装置の動作期間においてオン状態とされる他のトランジスタとの直列回路が、前記帰還ライン及び前記グランド間に配置される
    、請求項1に記載の電源装置。
  3.  前記コンパレータは、前記基準電圧及び前記帰還電圧を受け、それらの差分に応じた差分信号を第1ノードに発生させるよう構成された差動入力段と、前記差分信号に応じた二値化信号を前記比較結果信号として第2ノードに発生させるよう構成された出力段と、有し、
     前記差分信号の振幅に制限を加えるクランプ素子を前記第1ノード及び前記第2ノード間に挿入した
    、請求項1又は2に記載の電源装置。
  4.  前記出力段は、前記第1ノードに接続されるゲート及び前記第2ノードに接続されるドレインを有するトランジスタを備え、当該トランジスタを前記差分信号のレベルに応じてオン又はオフさせることで前記第2ノードに前記比較結果信号を発生させ、
     前記クランプ素子は、前記第1ノードから前記第2ノードに向かう方向に順方向を持つ整流素子にて構成される
    、請求項3に記載の電源装置。
  5.  前記クランプ素子は、ダイオード接続されたトランジスタを用いて形成される
    、請求項4に記載の電源装置。
  6.  チャージポンプ回路を用いてグランドの電位より高い出力電圧を生成するよう構成された出力電圧生成部と、
     前記出力電圧に応じた帰還電圧を帰還ラインに発生させるよう構成された帰還電圧発生部と、
     所定の基準電圧と前記帰還電圧とを比較して、それらの高低関係に応じた比較結果信号を出力するよう構成されたコンパレータと、を備え、前記比較結果信号に基づき前記チャージポンプ回路を作動又は非作動とすることで前記出力電圧を所定の目標電圧にて安定化させ、
     前記コンパレータは、前記基準電圧及び前記帰還電圧を受け、それらの差分に応じた差分信号を第1ノードに発生させるよう構成された差動入力段と、前記差分信号に応じた二値化信号を前記比較結果信号として第2ノードに発生させるよう構成された出力段と、有し、
     前記差分信号の振幅に制限を加えるクランプ素子を前記第1ノード及び前記第2ノード間に挿入した
    、電源装置。
  7.  前記比較結果信号は、前記帰還電圧が前記基準電圧より低いことを示す第1レベル又は前記帰還電圧が前記基準電圧より高いことを示す第2レベルをとり、
     前記出力電圧生成部は、前記比較結果信号が前記第1レベルを有する期間において前記チャージポンプ回路を作動させることにより前記出力電圧を上昇させ、前記比較結果信号が前記第2レベルを有する期間において前記チャージポンプ回路を非作動とする
    、請求項1~6の何れかに記載の電源装置。
  8.  チャージポンプ回路を用いてグランドの電位より低い出力電圧を生成するよう構成された出力電圧生成部と、
     前記出力電圧に応じた帰還電圧を帰還ラインに発生させるよう構成された帰還電圧発生部と、
     所定の基準電圧と前記帰還電圧とを比較して、それらの高低関係に応じた比較結果信号を出力するよう構成されたコンパレータと、を備え、前記比較結果信号に基づき前記チャージポンプ回路を作動又は非作動とすることで前記出力電圧を所定の目標電圧にて安定化させ、
     前記コンパレータは、前記基準電圧及び前記帰還電圧を受け、それらの差分に応じた差分信号を第1ノードに発生させるよう構成された差動入力段と、前記差分信号に応じた二値化信号を前記比較結果信号として第2ノードに発生させるよう構成された出力段と、有し、
     前記差分信号の振幅に制限を加えるクランプ素子を前記第1ノード及び前記第2ノード間に挿入した
    、電源装置。
  9.  前記出力段は、前記第1ノードに接続されるゲート及び前記第2ノードに接続されるドレインを有するトランジスタを備えて、当該トランジスタを前記差分信号のレベルに応じてオン又はオフさせることで前記第2ノードに前記比較結果信号を発生させ、
     前記クランプ素子は、前記第1ノードから前記第2ノードに向かう方向に順方向を持つ整流素子にて構成される
    、請求項8に記載の電源装置。
  10.  前記クランプ素子は、ダイオード接続されたトランジスタを用いて形成される
    、請求項9に記載の電源装置。
  11.  前記帰還電圧発生部は、前記出力電圧が加わる出力ラインと前記帰還ラインとの間に配置されて前記出力電圧に応じた第1分圧を発生させるよう構成された第1分圧部と、前記帰還ラインと所定の電源電圧が加わる電源ラインとの間に配置されて前記出力電圧に応じた第2分圧を発生させるよう構成された第2分圧部と、を備えて、前記出力電圧より前記第1分圧だけ高い電圧を前記帰還電圧として前記帰還ラインに発生させ、
     当該電源装置は、前記基準電圧に対して前記帰還電圧が高いとき、前記基準電圧及び前記帰還電圧間の差に応じた電流を前記帰還ラインから引き込むことで前記帰還電圧を低下させるよう構成された帰還電圧調整部を更に備える
    、請求項8~10の何れかに記載の電源装置。
  12.  前記帰還電圧調整部は、前記基準電圧を受けるゲート及び前記帰還ラインに接続されるソースを有するPチャネル型の特定トランジスタを有し、前記基準電圧に対して前記帰還電圧が高く且つ前記特定トランジスタにドレイン電流が流れるとき、前記帰還ラインから前記ドレイン電流を引き込むことで前記帰還電圧を低下させる
    、請求項11に記載の電源装置。
  13.  前記第1分圧部において、前記出力ライン及び前記帰還ライン間の電流の直流成分を通過させるための直流通過回路が前記出力ライン及び前記帰還ライン間に配置され、前記直流通過回路に対して帰還容量素子が並列接続される
    、請求項11又は12に記載の電源装置。
  14.  電源装置において、
     チャージポンプ回路を用いてグランドの電位より低い出力電圧を生成するよう構成された出力電圧生成部と、
     前記出力電圧に応じた帰還電圧を帰還ラインに発生させるよう構成された帰還電圧発生部と、
     所定の基準電圧と前記帰還電圧とを比較して、それらの高低関係に応じた比較結果信号を出力するよう構成されたコンパレータと、を備え、当該電源装置は、前記比較結果信号に基づき前記チャージポンプ回路を作動又は非作動とすることで前記出力電圧を所定の目標電圧にて安定化させ、
     前記帰還電圧発生部は、前記出力電圧が加わる出力ラインと前記帰還ラインとの間に配置されて前記出力電圧に応じた第1分圧を発生させるよう構成された第1分圧部と、前記帰還ラインと所定の電源電圧が加わる電源ラインとの間に配置されて前記出力電圧に応じた第2分圧を発生させるよう構成された第2分圧部と、を備えて、前記帰還電圧発生部は、前記出力電圧より前記第1分圧だけ高い電圧を前記帰還電圧として前記帰還ラインに発生させ、
     当該電源装置は、前記基準電圧に対して前記帰還電圧が高いとき、前記基準電圧及び前記帰還電圧間の差に応じた電流を前記帰還ラインから引き込むことで前記帰還電圧を低下させるよう構成された帰還電圧調整部を更に備える
    、電源装置。
  15.  前記比較結果信号は、前記帰還電圧が前記基準電圧より高いことを示す第1レベル又は前記帰還電圧が前記基準電圧より低いことを示す第2レベルをとり、
     前記出力電圧生成部は、前記比較結果信号が前記第1レベルを有する期間において前記チャージポンプ回路を作動させることにより前記出力電圧を低下させ、前記比較結果信号が前記第2レベルを有する期間において前記チャージポンプ回路を非作動とする
    、請求項8~14の何れかに記載の電源装置。
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