JPH04268294A - Boosting circuit - Google Patents

Boosting circuit

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JPH04268294A
JPH04268294A JP3029744A JP2974491A JPH04268294A JP H04268294 A JPH04268294 A JP H04268294A JP 3029744 A JP3029744 A JP 3029744A JP 2974491 A JP2974491 A JP 2974491A JP H04268294 A JPH04268294 A JP H04268294A
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JP
Japan
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output level
voltage
level shifter
power supply
output
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JP3029744A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihisa Suzuki
義久 鈴木
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve boosting capability by providing non-reversing output level shifters and reversing output level shifters which provide a clock to each capacitor. CONSTITUTION:Output terminals 2 output a boosted output voltage. MOS field effect type transistors C1 to Cn, to which serially connected diodes between the output terminals 2 and a power supply input terminal are connected, and capacitors whose one sides are connected to the mutual connection points, are used with a forward direction charge transfer operation to obtain a boosted voltage. The non-reversing output level shifters and reversing output level shifters, which supply a clock to these capacitors, receive their power supply from the MOS field effect type transistors located in the previous stage. By providing the non-reversing output level shifters and reversing output level shifters, which supply a clock to these capacitors, and by obtaining the power supply of these level shifters from the previous stage NMOS transistor outputs, substrate bias effect is reduced and voltage boosting capability is enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、昇圧回路に関し、特に
、MOS電界効果型トランジスタを用い、その基板バイ
アス効果を除去した昇圧回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a booster circuit, and more particularly to a booster circuit that uses MOS field effect transistors and eliminates the substrate bias effect thereof.

【0002】0002

【従来の技術】従来、CMOS集積回路などで使用され
ている昇圧回路として、図4に示すものが知られている
。この昇圧回路の回路構成は、電源1の正極端子から出
力端子2にかけてダイオード接続のn個のNチャンネル
MOSトランジスタ(以下NMOSトランジスタと記す
)N1 〜Nn を順方向に直列接続し、このMOSト
ランジスタの各接続点にn個の容量C1 〜Cn を接
続した構成となっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a booster circuit shown in FIG. 4 has been known as a booster circuit used in CMOS integrated circuits and the like. The circuit configuration of this booster circuit is that n diode-connected N-channel MOS transistors (hereinafter referred to as NMOS transistors) N1 to Nn are connected in series in the forward direction from the positive terminal of the power supply 1 to the output terminal 2. It has a configuration in which n capacitors C1 to Cn are connected to each connection point.

【0003】この回路では、容量C1 〜Cn の一方
の端子がクロック信号φ及びその反転信号で、1つおき
に、交互に「H」レベル又は「L」レベルに駆動される
ことによって、電源1により供給された入力電圧V0 
が昇圧され、出力電圧Vout として出力される。
In this circuit, one terminal of the capacitors C1 to Cn is alternately driven to the "H" level or "L" level by the clock signal φ and its inverted signal, so that the power supply 1 The input voltage V0 supplied by
is boosted and output as the output voltage Vout.

【0004】ここで、電圧の昇圧分ΔVはNMOSトラ
ンジスタの段数nによって決り、出力電圧Vout は
、Vout =V0 +ΔVとなる。
Here, the boosted voltage ΔV is determined by the number n of NMOS transistor stages, and the output voltage Vout is Vout=V0+ΔV.

【0005】尚、最終段のNMOSトランジスタNn 
と出力端子2との間に設けられたクランプ回路3は、電
源電圧V0 の変動に対して常に一定の出力電圧を得る
ために、余分な電圧をクランプする目的で設けられたも
のである。
[0005] Furthermore, the final stage NMOS transistor Nn
The clamp circuit 3 provided between the output terminal 2 and the output terminal 2 is provided for the purpose of clamping excess voltage in order to always obtain a constant output voltage despite fluctuations in the power supply voltage V0.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上述べた従来の昇圧
回路では、後述する理由により、昇圧の能力が十分では
なく、電源電圧V0 の値によっては、用途が限られて
しまうことがある。
The conventional booster circuit described above does not have sufficient boosting ability for reasons described later, and its applications may be limited depending on the value of the power supply voltage V0.

【0007】例えば、電源電圧V0 が1.5〜3.0
Vの低電圧の時には、これを25V程度まで昇圧するこ
とができず、E2 PROM(エレクトリカル  イレ
ーザブルPROM;Elctrical  Erasa
ble  PROM)の書込み消去電圧として用いるこ
とができない。以下にその説明をする。
For example, when the power supply voltage V0 is 1.5 to 3.0
When the voltage is low (V), it cannot be boosted to about 25V, and E2 PROM (Electrical Eraser PROM)
It cannot be used as a write/erase voltage for BLE PROM). The explanation is below.

【0008】今、図4において、電源電圧をV0 、容
量C1 〜Cn を介して加えられる電圧の絶対値を|
Vφ|、NMOSトランジスタN1 〜Nn のしきい
値電圧をVT 、NMOSトランジスタの段数をnとす
ると、昇圧回路の出力電圧Vn は、理論的には次式で
表される。 Vn =V0 +n(|Vφ|−VT )      
                         
   (1)しかし、実際には、各段毎のNMOSトラ
ンジスタのしきい値電圧VT は一定ではない。前段か
らの入力電圧すなわちバックゲート電圧が、昇圧段数が
増加するに従って上昇していくので、基板バイアス効果
によって、各段毎に異なるのである。
Now, in FIG. 4, the power supply voltage is V0, and the absolute value of the voltage applied via the capacitors C1 to Cn is |
Vφ|, the threshold voltage of the NMOS transistors N1 to Nn is VT, and the number of NMOS transistor stages is n, the output voltage Vn of the booster circuit is theoretically expressed by the following equation. Vn =V0 +n(|Vφ|-VT)

(1) However, in reality, the threshold voltage VT of the NMOS transistor in each stage is not constant. Since the input voltage from the previous stage, that is, the back gate voltage, increases as the number of boosting stages increases, it differs from stage to stage due to the substrate bias effect.

【0009】一般に、基板効果係数をVb 、基板フェ
ルミ準位をφb 、バックゲート電圧をVbg、基板効
果指数をNとすると、NMOSトランジスタのしきい値
電圧VT は以下のように表される。 VT =Vto+Vb (φb +Vbg)N    
                         
      (2)で表される。但し、Vtoは定数で
ある。
Generally, when the substrate effect coefficient is Vb, the substrate Fermi level is φb, the back gate voltage is Vbg, and the substrate effect index is N, the threshold voltage VT of an NMOS transistor is expressed as follows. VT =Vto+Vb (φb +Vbg)N

It is expressed as (2). However, Vto is a constant.

【0010】式(1)から判るように、出力電圧はNM
OSトランジスタの段数の増加につれて上昇する。とこ
ろが、この時同時にバックゲート電圧が上昇するため、
NMOSトランジスタのしきい値電圧も高くなってしま
うことが、式(2)から理解できる。
As can be seen from equation (1), the output voltage is NM
It increases as the number of OS transistor stages increases. However, since the back gate voltage increases at the same time,
It can be understood from equation (2) that the threshold voltage of the NMOS transistor also increases.

【0011】従って、一段当りの昇圧電圧は、NMOS
トランジスタの段数が高くなるほど小さくなってしまう
のである。
[0011] Therefore, the boost voltage per stage is
The higher the number of transistor stages, the smaller the size becomes.

【0012】例として、電源電圧V0 が5.0Vの場
合と、1.5Vの場合とを比較してみる。
As an example, a case where the power supply voltage V0 is 5.0V and a case where the power supply voltage V0 is 1.5V will be compared.

【0013】先ず、電源電圧V0 =5.0Vの場合に
ついて考える。この時、例えば、Vto=0.04V、
Vb =0.79、φb =0.7eV、N=0.5で
ある。
First, consider the case where the power supply voltage V0=5.0V. At this time, for example, Vto=0.04V,
Vb =0.79, φb =0.7eV, and N=0.5.

【0014】上記の条件のもとで、式(2)は、Under the above conditions, equation (2) becomes

【00
15】
00
15]

【0016】のように表される。初段におけるバックゲ
ート電圧Vbgは電源電圧V0 に等しく5.0Vであ
る。 この値を式(3)に代入すると、初段のNMOSトラン
ジスタN1 のしきい値電圧VT1は、VT1≒1.9
3Vと求められる。
It is expressed as follows. The back gate voltage Vbg in the first stage is equal to the power supply voltage V0, which is 5.0V. Substituting this value into equation (3), the threshold voltage VT1 of the first stage NMOS transistor N1 is VT1≒1.9
It is required to be 3V.

【0017】この値をV1 =5.0+(5.0−VT
1)に代入して、初段のNMOSトランジスタN1 の
出力電圧V1 =8.07Vが得られる。
[0017] This value is V1 = 5.0 + (5.0 - VT
1), the output voltage V1 of the first stage NMOS transistor N1 is obtained as 8.07V.

【0018】同様にして各段の出力電圧を求め、グラフ
にして表すと、図5中に曲線Aで示す結果を得る。図5
は、NMOSトランジスタの段数と、各段毎の出力電圧
との関係を示す図である。
Similarly, when the output voltages of each stage are determined and expressed in a graph, the results shown by curve A in FIG. 5 are obtained. Figure 5
1 is a diagram showing the relationship between the number of stages of NMOS transistors and the output voltage of each stage.

【0019】図5から、NMOSトランジスタの段数が
12段の時に、出力電圧25.79Vが得られることが
判る。
From FIG. 5, it can be seen that an output voltage of 25.79V is obtained when the number of stages of NMOS transistors is 12.

【0020】次に、電源電圧V0 =1.5Vの場合を
考える。この場合は、Vto=0.50V、Vb =0
.24V、φb =0.7eV、N=0.5とされてい
る。
Next, consider the case where the power supply voltage V0=1.5V. In this case, Vto=0.50V, Vb=0
.. 24V, φb =0.7eV, and N=0.5.

【0021】これらの値を式(2)に代入すると、Substituting these values into equation (2), we get

【0
022】
0
022]

【0023】となる。これをもとに、電源電圧が5.0
Vの場合と同様にして、各段毎の出力電圧を求めてプロ
ットした結果が図5中に曲線Bで表したものである。
[0023] Based on this, the power supply voltage is 5.0
Similarly to the case of V, the output voltage of each stage was determined and plotted, and the result is shown by curve B in FIG.

【0024】電源電圧V0 が5Vの場合には、12段
目で出力電圧が25.79Vを達成したのに対して、電
源電圧が1.5Vの場合には、同じ12段目で、7.1
0Vしか得られていないことが判る。
When the power supply voltage V0 was 5V, the output voltage achieved at the 12th stage was 25.79V, whereas when the power supply voltage was 1.5V, the output voltage reached 7.79V at the 12th stage. 1
It can be seen that only 0V is obtained.

【0025】又、式(4)より、バックゲート電圧Vb
gが約16.69Vにおいて、NMOSトラジスタのし
きい値電圧VT が1.5Vに達し、|Vφ|−VT 
=0となってしまうため、その後は、NMOSトランジ
スタの段数をいくら増やしても、出力電圧としては、1
6.69Vを越えて昇圧されることはない。
[0025] Also, from equation (4), back gate voltage Vb
When g is approximately 16.69V, the threshold voltage VT of the NMOS transistor reaches 1.5V, and |Vφ|-VT
= 0, so no matter how many stages of NMOS transistors are added, the output voltage will be 1.
It will not be boosted beyond 6.69V.

【0026】従って、電源電圧が1.5Vの場合には、
25Vまで昇圧することができず、この昇圧回路は、E
2 PROMの書込み消去用の昇圧回路としては使用で
きないことになる。
Therefore, when the power supply voltage is 1.5V,
It is not possible to boost the voltage up to 25V, and this booster circuit is
2. This means that it cannot be used as a booster circuit for writing and erasing PROM.

【0027】本発明は、上記のような従来の昇圧回路の
欠点を改善し、基板バイアス効果の影響を受けず、従来
のものよりも能力の大きい昇圧回路を提供することを目
的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to improve the drawbacks of the conventional booster circuit as described above, and to provide a booster circuit that is not affected by the body bias effect and has greater capacity than the conventional booster circuit.

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段】本発明の昇圧回路は、昇
圧出力電圧を出力する出力端子と電源入力端子との間に
直列に接続されたダイオード接続のMOS電界効果型ト
ランジスタと、その相互の接続点に一端を接続された容
量とによる順方向電荷転送動作によって昇圧電圧を得る
昇圧回路であって、前記容量にクロックを供給する非反
転出力レベルシフタ及び反転出力レベルシフタを有し、
この非反転出力レベルシフタ及び反転出力レベルシフタ
は、電源が前段のMOS電界効果型トランジスタの出力
から供給されることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The booster circuit of the present invention includes a diode-connected MOS field effect transistor connected in series between an output terminal for outputting a boosted output voltage and a power supply input terminal, and a mutual communication between the two. A booster circuit that obtains a boosted voltage by a forward charge transfer operation with a capacitor whose one end is connected to a connection point, the booster circuit having a non-inverting output level shifter and an inverting output level shifter that supply a clock to the capacitor,
The non-inverting output level shifter and the inverting output level shifter are characterized in that power is supplied from the output of the MOS field effect transistor in the preceding stage.

【0029】[0029]

【実施例】次に、本発明の最適な実施例について、図面
を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施例の
回路図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention.

【0030】本実施例が、図4に示す従来の昇圧回路と
異なるのは、本実施例では、昇圧の各段毎に、容量C1
 〜Cn にクロックを入力するための非反転出力レベ
ルシフタNL1 〜NLn 又は反転出力レベルシフタ
IL2 〜ILn が設けられている点である。
The difference between this embodiment and the conventional booster circuit shown in FIG. 4 is that in this embodiment, the capacitance C1 is
-Cn are provided with non-inverted output level shifters NL1 to NLn or inverted output level shifters IL2 to ILn for inputting clocks.

【0031】この非反転出力レベルシフタおよび反転出
力レベルシフタは、隣り合う各段の容量に入力されるク
ロックが互いに逆相となるように配置されており、この
クロックの位相関係は、従来の昇圧回路におけると同じ
である。
The non-inverting output level shifter and the inverting output level shifter are arranged so that the clocks input to the capacitances of adjacent stages have opposite phases to each other, and the phase relationship of these clocks is different from that in the conventional booster circuit. is the same as

【0032】しかし、本実施例においては、各段の容量
C1 〜Cn に入力されるクロックの振幅が前段のN
MOSトランジスタの出力電圧と同じ値になるように、
各非反転出力レベルシフタ及び反転出力レベルシフタの
電源を、前段のNMOSトランジスタの出力側からとっ
ている。
However, in this embodiment, the amplitude of the clock input to the capacitances C1 to Cn of each stage is equal to that of the previous stage N.
so that it has the same value as the output voltage of the MOS transistor,
The power for each non-inverting output level shifter and inverting output level shifter is taken from the output side of the NMOS transistor at the previous stage.

【0033】上述の非反転出力レベルシフタ及び反転出
力レベルシフタとしては、例えば、図2に示すような回
路構成のものが用いられる。
As the above-mentioned non-inverting output level shifter and inverting output level shifter, for example, one having a circuit configuration as shown in FIG. 2 is used.

【0034】この回路は、高位電源端子4とグランド端
子5との間に、PMOSトランジスタQP1とNMOS
トランジスタQN1とを直列に接続し、同様にPMOS
トランジスタQP2とNMOSトランジスタQN2とを
直列に接続し、これらを互いにフリップフロップ形式に
接続した構成となっている。
This circuit has a PMOS transistor QP1 and an NMOS transistor connected between the high-level power supply terminal 4 and the ground terminal 5.
Transistor QN1 is connected in series, and PMOS
The transistor QP2 and the NMOS transistor QN2 are connected in series, and are connected to each other in a flip-flop configuration.

【0035】入力信号としては、図1中に示す信号φ0
 が入力端子6に入力される。そしてインバータ7を介
してNMOSトランジスタQN1のゲートに入力される
と共に、2段のインバータ7及び8を通してNMOSト
ランジスタQN2のゲートに入力されている。
As an input signal, the signal φ0 shown in FIG.
is input to input terminal 6. The signal is input to the gate of the NMOS transistor QN1 via the inverter 7, and is also input to the gate of the NMOS transistor QN2 via the two-stage inverters 7 and 8.

【0036】この回路の出力は、PMOSトランジスタ
QP1とNMOSトランジスタQN1の接続点またはP
MOSトランジスタQP2とNMOSトランジスタQN
2の接続点から取り出される。
The output of this circuit is the connection point between PMOS transistor QP1 and NMOS transistor QN1 or P
MOS transistor QP2 and NMOS transistor QN
It is taken out from the connection point of 2.

【0037】この回路は、出力が出力端子9から出力さ
れる時には、非反転出力レベルシフタとして動作する。 又、出力が出力端子10から出力される時には、反転出
力レベルシフタとして動作する。
This circuit operates as a non-inverting output level shifter when the output is output from the output terminal 9. Furthermore, when the output is output from the output terminal 10, it operates as an inverted output level shifter.

【0038】尚、この非反転出力レベルシフタ又は反転
出力レベルシフタにおける高位電源端子4には、前述の
ように、前段の昇圧段の出力電圧(V1 〜Vn−1 
)が与えられる。一方、インバータ7及び8の電源は、
図1中の電源1から供給される。
Note that, as described above, the output voltage (V1 to Vn-1
) is given. On the other hand, the power supply of inverters 7 and 8 is
It is supplied from the power supply 1 in FIG.

【0039】以下に本実施例の回路動作について説明す
る。本実施例は、前段のNMOSトランジスタの出力電
圧を次段の容量に供給する構成になっている。従って、
任意の第m段目における出力電圧Vm は、その段のN
MOSトランジスタのしきい値電圧をVTm、前段の出
力電圧をVm−1 とすると、 Vm =Vm−1 +(Vm−1 −VTm)    
=2Vm−1 −VTm              
                         
       (5)で表される。この時のVTmは、 VTm=Vto+Vb (φb +Vm−1 )N  
                         
      (6)である。
The circuit operation of this embodiment will be explained below. This embodiment has a configuration in which the output voltage of the NMOS transistor in the previous stage is supplied to the capacitor in the next stage. Therefore,
The output voltage Vm at any m-th stage is the N of that stage.
If the threshold voltage of the MOS transistor is VTm and the output voltage of the previous stage is Vm-1, then Vm = Vm-1 + (Vm-1 - VTm)
=2Vm-1 -VTm

It is expressed as (5). VTm at this time is VTm=Vto+Vb (φb +Vm-1)N

(6).

【0040】例えば、電源電圧V0 =1.5V、Vt
o=0.50V、Vb =0.24、φb =0.7e
V、N=0.5の時、初段のNMOSトランジスタN1
 のしきい値電圧VT1は、式(6)より、
For example, power supply voltage V0 = 1.5V, Vt
o=0.50V, Vb=0.24, φb=0.7e
When V, N = 0.5, the first stage NMOS transistor N1
From equation (6), the threshold voltage VT1 of

【0041】[0041]

【0042】であり、従って初段の出力電圧V1 は、
式(5)より、 V1 =2×1.5−0.86=2.14Vとなる。
Therefore, the output voltage V1 of the first stage is:
From equation (5), V1 = 2 x 1.5 - 0.86 = 2.14V.

【0043】この値は、従来の昇圧回路における初段の
NMOSトランジスタの出力電圧と同じである。ところ
が、本実施例では、次段の容量C2 には、この初段の
出力電圧、すなわち2.14Vが印加されるため、第2
段のNMOSトランジスタN2 の出力電圧V2 は、
式(5)及び式(6)より、
This value is the same as the output voltage of the first stage NMOS transistor in a conventional booster circuit. However, in this embodiment, since the output voltage of the first stage, that is, 2.14V, is applied to the capacitor C2 of the next stage, the second stage
The output voltage V2 of the NMOS transistor N2 in the stage is
From equations (5) and (6),

【0044】[0044]

【0045】となる。[0045]

【0046】同様にして各段の出力電圧を求めてプロッ
トした結果を図5に曲線Cで示す。電源電圧V0 が1
.5Vでありながら、6段で出力電圧25V以上を達成
している。これは、従来の昇圧回路では、同等の出力電
圧を得るためには12段で昇圧する必要があったのに対
して半分の段数であり、本実施例の昇圧能力が非常に大
きいことが判る。
Similarly, the output voltages of each stage were determined and plotted, and the results are shown by curve C in FIG. Power supply voltage V0 is 1
.. Even though the output voltage is 5V, an output voltage of 25V or more is achieved in 6 stages. This is half the number of stages compared to the conventional booster circuit, which required boosting in 12 stages to obtain the same output voltage, and it can be seen that the boosting capability of this embodiment is extremely large. .

【0047】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。図3は、本実施例の回路図である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a circuit diagram of this embodiment.

【0048】本実施例が、図1に示す第1の実施例と異
なるのは、昇圧段を2つの昇圧ブロックに分割している
点である。
This embodiment differs from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the boost stage is divided into two boost blocks.

【0049】前半の昇圧ブロック(第1段目から第k段
目)では、第1の実施例と同様に、非反転出力レベルシ
フタ及び反転出力レベルシフタの電源を、前段のNMO
Sトランジスタの出力端から取っている。これは、前述
のように、この昇圧ブロックに属する容量C1 〜Ck
 に入力されるクロックの振幅が前段のNMOSトラン
ジスタの出力電圧と同じ値になるようにするためである
In the first half of the boosting block (first stage to kth stage), as in the first embodiment, the power supply of the non-inverting output level shifter and the inverting output level shifter is connected to the NMO of the previous stage.
It is taken from the output terminal of the S transistor. As mentioned above, this is the capacitance C1 to Ck belonging to this boost block.
This is to ensure that the amplitude of the clock input to the circuit has the same value as the output voltage of the NMOS transistor at the previous stage.

【0050】一方、後半の昇圧ブロック(第(k+1)
段目から第n段目)では、非反転出力レベルシフタ及び
反転出力レベルシフタの電源は共通であって、前半の昇
圧ブロックの出力端、すなわち、前半の昇圧ブロックの
最終段のNMOSトランジスタNk の出力端から取ら
れている。
On the other hand, the second half boosting block ((k+1)th
(from the stage to the nth stage), the power supply for the non-inverting output level shifter and the inverting output level shifter is common, and the power supply is the output terminal of the first half boosting block, that is, the output terminal of the NMOS transistor Nk of the last stage of the first half boosting block. It is taken from.

【0051】以下に本実施例の動作について述べる。本
実施例においては、前半の昇圧ブロックは、第1の実施
例と同様に、前段のNMOSトランジスタの出力電圧が
次段の容量に供給される構成になっていて、第1の実施
例で説明した如く昇圧が行なわれる。そして、後半の昇
圧ブロックでは、この前半の昇圧ブロックで得られた電
圧をもとに昇圧が行なわれる。
The operation of this embodiment will be described below. In this embodiment, the first half of the boost block has a configuration in which the output voltage of the NMOS transistor in the previous stage is supplied to the capacitor in the next stage, as in the first embodiment, and is explained in the first embodiment. The pressure is increased as described above. Then, in the second half boosting block, boosting is performed based on the voltage obtained in the first half boosting block.

【0052】例えば、電源電圧V0 =1.5Vから昇
圧を始めると、k=3段目で昇圧電圧が5.78Vに達
する。そして、k=4段目以降を後半の昇圧ブロックで
あるとすると、k=4段目以降では、容量を介して加え
られる電圧の絶対値|Vφ|は|Vφ|=5.78Vと
一定の値となるので、第1の実施例に比べて出力電圧の
上昇率は低下する。この様子を図5中の曲線Dで示す。
For example, when boosting is started from the power supply voltage V0 = 1.5V, the boosted voltage reaches 5.78V at k=3rd stage. Then, assuming that the stage k = 4th and subsequent stages are the boost blocks in the latter half, the absolute value |Vφ| of the voltage applied via the capacitor is constant at |Vφ| Therefore, the rate of increase in the output voltage is lower than in the first embodiment. This situation is shown by curve D in FIG.

【0053】本実施例では、前半の昇圧ブロックによっ
て、クロック電圧|Vφ|を、基板バイアス効果の影響
を大きく受ける範囲から解離するレベルにまで高めてお
いてから、後半の昇圧ブロックに引き継ぐことによって
、昇圧が過剰に行われることを防いでいる。
In this embodiment, the first half of the boost block raises the clock voltage |Vφ| to a level where it is dissociated from the range that is largely affected by the body bias effect, and then the clock voltage |Vφ| is taken over to the second half of the boost block. , which prevents excessive pressurization.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
順方向電荷転送動作によって昇圧電圧を得る昇圧回路に
おいて、各容量にクロックを供給する非反転出力レベル
シフタ及び反転出力レベルシフタを設け、これらのレベ
ルシフタの電源を前段のNMOSトランジスタの出力か
らとることにより、基板バイアス効果の影響を減少させ
ることができるので、昇圧能力を従来のものよりも大き
すくすることができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention,
In a booster circuit that obtains a boosted voltage through a forward charge transfer operation, a non-inverting output level shifter and an inverting output level shifter that supply clocks to each capacitor are provided, and the power supply for these level shifters is taken from the output of the NMOS transistor in the previous stage, so that the substrate Since the influence of the bias effect can be reduced, the boosting capability can be made larger than in the conventional case.

【0055】従って、本発明の昇圧回路は、例えば、電
源電圧1.5〜3.0Vの低電圧であっても、25V程
度の出力電圧を十分に発生することができるので、従来
の昇圧回路を使用することができなかったE2 PRO
Mに用いることができるなど、広い範囲の用途に応用で
きる。
Therefore, the booster circuit of the present invention can sufficiently generate an output voltage of about 25V even when the power supply voltage is as low as 1.5 to 3.0V. E2 PRO that could not be used
It can be applied to a wide range of applications, such as being used for M.

【0056】また、本発明の昇圧回路は、従来の昇圧回
路に比べて昇圧効率が非常に高いので、従来に比べて昇
圧ブロックの段数を大幅に減少させることが可能であり
、従って、回路の素子数、特に容量を減少させることが
できる。このことは、LSI化に当って、チップサイズ
を縮小するのに大きな効果をもたらす。
Furthermore, since the booster circuit of the present invention has much higher boosting efficiency than conventional booster circuits, it is possible to significantly reduce the number of stages in the booster block compared to the conventional one, and therefore, the circuit efficiency is reduced. The number of elements, especially the capacitance, can be reduced. This has a great effect on reducing the chip size when integrated into an LSI.

【0057】更に、請求項1記載の発明による昇圧回路
は、段数が増加する毎に一段当りの昇圧電圧が増加する
ので、段数が多くなると設計が難しくなることがあるが
、この場合には、請求項2記載の発明によって、昇圧段
をいくつかの昇圧ブロックに分割し、必要最低限の昇圧
電圧を得た後はこれを一定のクロック電圧として使用す
ることが対策として有効である。
Furthermore, in the booster circuit according to the invention as claimed in claim 1, the boosted voltage per stage increases as the number of stages increases, so the design may become difficult as the number of stages increases. According to the second aspect of the invention, it is effective to divide the boost stage into several boost blocks, and after obtaining the minimum required boost voltage, use this as a constant clock voltage.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の第1の実施例の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施例に用いられる非反転出力レベルシ
フタ及び反転出力レベルシフタの一例の回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of an example of a non-inverting output level shifter and an inverting output level shifter used in the first embodiment.

【図3】本発明の第2の実施例の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a second embodiment of the invention.

【図4】従来の昇圧回路の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional booster circuit.

【図5】本発明の第1の実施例および第2の実施例なら
びに従来の昇圧回路の、昇圧段数と出力電圧との関係を
示す理論曲線である。
FIG. 5 is a theoretical curve showing the relationship between the number of boosting stages and the output voltage of the first and second embodiments of the present invention and the conventional boosting circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1    電源 2,9,10    出力端子 3    クランプ回路 4    高位電源端子 5    グランド端子 6    入力端子 7,8    インバータ 1 Power supply 2, 9, 10 Output terminal 3 Clamp circuit 4 High-level power supply terminal 5 Ground terminal 6 Input terminal 7, 8 Inverter

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  昇圧出力電圧を出力する出力端子と電
源入力端子との間に直列に接続されたダイオード接続の
MOS電界効果型トランジスタと、その相互の接続点に
一端を接続された容量とによる順方向電荷転送動作によ
って昇圧電圧を得る昇圧回路であって、前記容量にクロ
ックを供給する非反転出力レベルシフタ及び反転出力レ
ベルシフタを有し、この非反転出力レベルシフタ及び反
転出力レベルシフタは、電源が前段のMOS電界効果型
トランジスタの出力から供給されることを特徴とする昇
圧回路。
[Claim 1] A diode-connected MOS field effect transistor connected in series between an output terminal that outputs a boosted output voltage and a power supply input terminal, and a capacitor that has one end connected to the mutual connection point. The booster circuit obtains a boosted voltage through a forward charge transfer operation, and includes a non-inverting output level shifter and an inverting output level shifter that supply a clock to the capacitor, and the non-inverting output level shifter and the inverting output level shifter are configured such that the power supply is connected to the previous stage. A booster circuit characterized in that it is supplied from the output of a MOS field effect transistor.
【請求項2】  昇圧出力電圧を出力する出力端子と電
源入力端子との間に直列に接続されたダイオード接続の
MOS電界効果型トランジスタと、その相互の接続点に
一端を接続された容量と、この容量にクロックを供給す
る非反転出力レベルシフタ及び反転出力レベルシフタと
を含み、順方向電荷転送動作によって昇圧電圧を得る昇
圧回路であって、前記MOS電界効果型トランジスタ及
び容量の直列回路が複数の昇圧ブロックに分割され、前
記電源入力端子に接続される昇圧ブロックに含まれる非
反転出力レベルシフタ及び反転出力レベルシフタは、電
源が前段のMOS電界効果型トランジスタの出力から供
給され、それ以外の昇圧ブロックに含まれる非反転出力
レベルシフタ及び反転出力レベルシフタは、電源がそれ
ぞれの昇圧ブロックの前段の昇圧ブロックの出力から供
給されることを特徴とする昇圧回路。
2. A diode-connected MOS field effect transistor connected in series between an output terminal that outputs a boosted output voltage and a power supply input terminal, and a capacitor that has one end connected to a mutual connection point thereof; The booster circuit includes a non-inverting output level shifter and an inverting output level shifter that supply a clock to the capacitor, and obtains a boosted voltage by a forward charge transfer operation, wherein the series circuit of the MOS field effect transistor and the capacitor is connected to a plurality of booster voltages. The non-inverting output level shifter and the inverting output level shifter included in the boosting block that are divided into blocks and connected to the power supply input terminal are supplied with power from the output of the MOS field effect transistor in the previous stage, and are included in the other boosting blocks. A booster circuit characterized in that the non-inverting output level shifter and the inverting output level shifter are supplied with power from the output of a boosting block preceding each boosting block.
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