JPH07122066A - ブースト回路 - Google Patents

ブースト回路

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JPH07122066A
JPH07122066A JP5294061A JP29406193A JPH07122066A JP H07122066 A JPH07122066 A JP H07122066A JP 5294061 A JP5294061 A JP 5294061A JP 29406193 A JP29406193 A JP 29406193A JP H07122066 A JPH07122066 A JP H07122066A
Authority
JP
Japan
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boost
node
transistor
pmos transistor
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP5294061A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukihisa Tokida
幸寿 常田
Masahiro Watanabe
正浩 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH07122066A publication Critical patent/JPH07122066A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 非ブースト時のレベルを電源電圧に設定でき
るとともに、簡単な回路構成で実現できるブースト回路
を提供する。 【構成】 ブースト用キャパシタC11のプリチャージ
をPMOSトランジスタQ11を用いて行うとともに、
プリチャージ用PMOSトランジスタQ11の基板を昇
圧ノードN11と接続し、さらにスイッチング用トラン
ジスタQ13と直列に抵抗R11を接続した構成とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ブースト回路に関し、
特に電源電圧に対してプリチャージ用トランジスタのし
きい値電圧Vth分だけ信号を昇圧させるブースト回路に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の回路として、図6に示す
回路構成のものが知られている。同図において、ブース
ト用キャパシタC61は、その一方の電極が昇圧ノード
N61に接続され、他方の電極がインバータ61の出力
端に接続されている。Vcc(例えば、5V)電源と昇圧
ノードN61との間には、ゲートとドレインが共通接続
されたプリチャージ用NMOSトランジスタQ61が接
続され、さらに、昇圧レベルを調整するために、ゲート
とソースが共通接続された2つのNMOSトランジスタ
Q62,Q63が直列に接続されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように構成された
従来のブースト回路では、プリチャージ用トランジスタ
としてNMOSトランジスタQ61を使用していたた
め、非ブースト時のレベルが、電源電圧Vccよりも当該
トランジスタのしきい値電圧Vth分だけ低くなり、ブー
スト時にVcc+Vthまで昇圧するのに時間がかかるとい
う問題があった。また、昇圧ノードN61に電荷を充電
するためのNMOSトランジスタQ61と、昇圧レベル
を決めるための2つのNMOSトランジスタQ62,Q
63の計3個のトランジスタを用いる必要があったた
め、回路構成が複雑化するという問題もあった。
【0004】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、非ブースト時のレベ
ルを電源電圧に設定できるとともに、簡単な回路構成で
実現できるブースト回路を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載のブースト
回路は、一方の電極が昇圧ノードに接続されたブースト
用キャパシタと、昇圧ノードと電源との間に接続された
プリチャージ用PMOSトランジスタとを備え、プリチ
ャージ用PMOSトランジスタの基板が昇圧ノードと接
続された構成となっている。請求項2記載のブースト回
路は、ブースト用キャパシタの他方の電極と基準電位点
との間に、スイッチング用トランジスタと直列に接続さ
れた抵抗手段を有する構成となっている。
【0006】
【作用】請求項1記載のブースト回路において、ブース
ト用キャパシタのプリチャージを、PMOSトランジス
タを用いて行うことで、非ブースト時のレベルを電源電
圧にできる。したがって、ブースト時に、電源電圧から
昇圧を開始すれば良いため、短時間で昇圧レベルまで昇
圧できる。また、プリチャージ用PMOSトランジスタ
のNウェル(基板)を昇圧ノードと接続したことで、当
該トランジスタのNウェルが昇圧ノードの電圧によって
バイアスされ、ブースト時に、プリチャージ用PMOS
トランジスタのソース、Nウェル及び半導体基板の各電
位関係が良好に保たれるため、PNP接続とはならず、
ラッチアップを防止できる。
【0007】請求項2記載のブースト回路において、ス
イッチング用トランジスタと直列に抵抗手段を接続した
ことで、プリチャージ用PMOSトランジスタをオンす
るとき、スイッチング用トランジスタ及び抵抗手段の直
列接続抵抗の作用によって昇圧ノードの電圧が徐々に低
下する。これにより、昇圧ノードの電圧の急激なレベル
低下によるオーバーシュートを防止できるため、昇圧ノ
ードが電源電圧以下になることはない。したがって、プ
リチャージ用PMOSトランジスタのNウェルを昇圧ノ
ードと接続しても、当該トランジスタがオンするとき
に、PNP接続とはならず、ラッチアップを起こすこと
はない。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は、本発明の一実施例を示す回路図で
ある。図1において、昇圧ノードN11にはブースト用
キャパシタC11の一方の電極が接続されている。ま
た、Vcc(例えば、5V)電源と昇圧ノードN11との
間には、プリチャージ用PMOSトランジスタQ11が
接続されている。このプリチャージ用PMOSトランジ
スタQ11の基板(Nウェル)は、昇圧ノードN11と
接続されている。
【0009】Vcc電源と接地(基準電位点)との間に
は、スイッチング用のPMOSトランジスタQ12及び
NMOSトランジスタQ13と共に、抵抗R11が直列
に接続されている。この抵抗R11としては、拡散抵
抗、ポリシリコン抵抗、MOSトランジスタ等の抵抗手
段が用いられる。PMOSトランジスタQ12及びNM
OSトランジスタQ13の各ゲートは共通接続されてい
る。また、PMOSトランジスタQ12及びNMOSト
ランジスタQ13のドレイン共通接続点には、ブースト
用キャパシタC11の他方の電極が接続されている。
【0010】一方、高レベル(以下、“H”レベルと記
す)でアクティブとなるワード線ブースト信号と、低レ
ベル(以下、“L”レベルと記す)でアクティブとなる
チップアクティブ信号が2入力NORゲート11の各入
力となる。このNORゲート11の出力は、3入力NA
NDゲート12の1入力となる。NANDゲート12
は、“H”レベルでアクティブとなるアドレス信号
0 ,A1 を他の2入力とする。このNANDゲート1
2の出力は、インバータ13で反転されてプリチャージ
用PMOSトランジスタQ11のゲート入力となり、さ
らにインバータ14で反転されてPMOSトランジスタ
Q12及びNMOSトランジスタQ13の各ゲート入力
となる。
【0011】昇圧ノードN11とVcc電源との間には、
ゲートとソースが共通接続されたNMOSトランジスタ
Q14が接続されている。このNMOSトランジスタQ
14は、昇圧レベルを決めるためのものである。昇圧ノ
ードN11に得られるブースト信号は、例えば4Mbit
DRAMにおいて、ワード線のセルフブースト回路15
のカットオフ用NMOSトランジスタQ15のゲートに
印加される。セルフブースト回路15において、カット
オフ用NMOSトランジスタQ15のドレインは電源に
接続され、そのソースはデコード用NMOSトランジス
タQ16のゲートに接続されている。デコード用NMO
SトランジスタQ16は、ブースト電圧をドレイン入力
とし、そのソース出力をワード線ブースト電圧としてD
RAMのワード線へ供給する。
【0012】次に、上記構成の回路動作について、図2
のタイミングチャートに基づいて説明する。なお、ブー
スト信号は、“H”レベルでアクティブとなるアドレス
信号A0 ,A1 、同様に“H”レベルでアクティブとな
るワード線ブースト信号及び“L”レベルでアクティブ
となるチップアクティブ信号の3つの信号に基づいて生
成される。先ず、図2の期間では、アドレス信号
0 ,A1 が“L”レベルであることから、NANDゲ
ート12の出力が“H”レベルとなり、プリチャージ用
PMOSトランジスタQ11のゲートが“L”レベルと
なる。
【0013】これにより、プリチャージ用PMOSトラ
ンジスタQ11がオン状態になるとともに、PMOSト
ランジスタQ12がオフ状態、NMOSトランジスタQ
13がオン状態になるため、ブースト用キャパシタC1
1が充電され、昇圧ノードN11の電圧は電源電圧Vcc
となる。次に、期間では、アドレス信号A0 ,A1
“H”レベルに遷移することにより、ワード線ブースト
信号が“L”レベルであることから、NANDゲート1
2の出力が“L”レベルとなり、プリチャージ用PMO
SトランジスタQ11のゲートが“H”レベルとなる。
【0014】これにより、プリチャージ用PMOSトラ
ンジスタQ11がオフ状態になるとともに、PMOSト
ランジスタQ12がオン状態、NMOSトランジスタQ
13がオフ状態になるため、昇圧ノードN11の電圧が
昇圧される。このとき、昇圧ノードN11の電圧がプリ
チャージ用PMOSトランジスタQ11のしきい値電圧
Vth以上になると、このプリチャージ用PMOSトラン
ジスタQ11がオン状態になり、充電電荷がVcc電源に
向かって逆流するため、昇圧ノードN11の電圧はVcc
+Vthとなる。
【0015】期間では、ワード線ブースト信号が
“L”レベルから“H”レベルに遷移することから、ア
ドレス信号A0 ,A1 が“H”レベルであっても、NA
NDゲート12の出力が“H”レベルとなり、プリチャ
ージ用PMOSトランジスタQ11のゲートが“L”レ
ベルとなる。これにより、プリチャージ用PMOSトラ
ンジスタQ11がオン状態になるとともに、PMOSト
ランジスタQ12がオフ状態、NMOSトランジスタQ
13がオン状態になるため、昇圧ノードN11の電圧は
電源電圧Vccまで下がる。
【0016】ここで、プリチャージ用PMOSトランジ
スタQ11の基板(Nウェル)を、昇圧ノードN11と
接続した理由について説明する。先ず、プリチャージ用
PMOSトランジスタQ11のNウェルを昇圧ノードN
11と接続しない場合を考える。この場合、図3(A)
に示すように、ブースト時にはソース(非ブースト時に
はドレイン)が7Vになり、Nウェルが電源電圧Vcc
(本例の場合、5V)、DRAMの場合は半導体基板
(Psub )が−3Vであることから、ソース‐Nウェル
‐半導体基板間がPNP接続となり、ラッチアップを起
こすことになる。
【0017】ところが、本実施例のように、プリチャー
ジ用PMOSトランジスタQ11のNウェルを昇圧ノー
ドN11と接続した場合は、図3(B)に示すように、
Nウェルが昇圧ノードN11の電圧となるソース電圧に
よってバイアスされるため、PNP接続とはならず、ラ
ッチアップは起こさない。一方、プリチャージ用PMO
SトランジスタQ11をオンするときに、昇圧ノードN
11の電圧を急激に下げると、オーバーシュートによっ
て昇圧ノードN11の電圧が電源電圧Vcc以下になる場
合がある。
【0018】このとき、プリチャージ用PMOSトラン
ジスタQ11のNウェルを昇圧ノードN11と接続して
いるため、ドレイン(ブースト時にはソース)がオーバ
ーシュートによって電源電圧Vcc以下、例えば4Vにな
ると、図4に示すように、プリチャージ用PMOSトラ
ンジスタQ11のNウェルを昇圧ノードN11と接続し
ない場合と同様に、ソース‐Nウェル‐半導体基板間が
PNP接続となり、ラッチアップを起こすことになる。
これに対し、本実施例では、スイッチング用NMOSト
ランジスタQ13に直列に抵抗R11を接続し、当該M
OSトランジスタQ13及び抵抗R11の直列抵抗の作
用によって昇圧ノードN11の電圧を急激に下げないよ
うにし、オーバーシュートを防止している。
【0019】次に、セルフブースト回路15の動作につ
いて、図5の波形図に基づいて説明する。上述したよう
にして昇圧ノードN11に得られたブースト信号を、カ
ットオフ用NMOSトランジスタQ15のゲートに印加
すると、このカットオフ用NMOSトランジスタQ15
のゲート電圧が、プリチャージ用PMOSトランジスタ
Q11のしきい値電圧Vth分だけ持ち上げられる。
【0020】これにより、非セルフブースト時のデコー
ド用NMOSトランジスタQ16のゲート電圧が電源電
圧Vccとなり、ワード線ブースト電圧のレベルは、ノー
ドN12とデコード用NMOSトランジスタQ16のゲ
ート容量で容量分割する分だけブースト電圧よりも下が
る。すなわち、昇圧ノードN11に得られたブースト信
号を、カットオフ用NMOSトランジスタQ15のゲー
トに印加し、当該NMOSトランジスタQ15のゲート
電圧をプリチャージ用PMOSトランジスタQ11のし
きい値電圧Vth分だけ持ち上げてやることにより、セル
フブースト時の容量分配によるワード線ブーストレベル
の低下をより小さく抑えることができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、ブースト用キャパシタのプリチャージをP
MOSトランジスタを用いて行うとともに、プリチャー
ジ用PMOSトランジスタの基板を昇圧ノードと接続し
た構成としたことにより、簡単な回路構成にて、非ブー
スト時のレベルを電源電圧にでき、ブースト時に、電源
電圧から昇圧を開始すれば良いことから、短時間で昇圧
レベルまで昇圧でき、しかもプリチャージ用PMOSト
ランジスタのソース、Nウェル及び半導体基板の各電位
関係を良好に保てるため、ラッチアップを防止できるこ
とになる。
【0022】請求項2記載の発明によれば、スイッチン
グ用トランジスタと直列に抵抗手段を接続した構成とし
たことにより、プリチャージ用PMOSトランジスタを
オンするとき、スイッチング用トランジスタ及び抵抗手
段の直列接続抵抗の作用によって昇圧ノードの電圧が徐
々に低下することから、昇圧ノードの電圧の急激なレベ
ル低下によるオーバーシュートを防止できるため、昇圧
ノードが電源電圧以下になることはなく、よってプリチ
ャージ用PMOSトランジスタのNウェルを昇圧ノード
と接続しても、ラッチアップを起こすことはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図2】本発明に係る回路動作を説明するためのタイミ
ングチャートである。
【図3】ブースト時のラッチアップの説明図である。
【図4】非ブースト時のラッチアップの説明図である。
【図5】セルフブースト回路の回路動作を説明するため
の各部の波形図である。
【図6】従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
11 NORゲート 12 NANDゲート 15 セルフブースト回路 C11 ブースト用キャパシタ N11 昇圧ノード Q11 プリチャージ用PMOSトランジスタ Q13 スイッチング用NMOSトランジスタ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年1月14日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】昇圧ノードN11とVcc電源との間に
は、ゲートとソースが共通接続されたNMOSトランジ
スタQ14が接続されている。このNMOSトランジス
タQ14は、過昇圧を防止するためのものである。昇圧
ノードN11に得られるブースト信号は、例えば4Mb
it DRAMにおいて、ワード線のセルフブースト回
路15のカットオフ用NMOSトランジスタQ15のゲ
ートに印加される。セルフブースト回路15において、
カットオフ用NMOSトランジスタQ15のドレインは
電源に接続され、そのソースはデコード用NMOSトラ
ンジスタQ16のゲートに接続されている。デコード用
NMOSトランジスタQ16は、ブースト電圧をドレイ
ン入力とし、そのソース出力をワード線ブースト電圧と
してDRAMのワード線へ供給する。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】次に、セルフブースト回路15の動作につ
いて、図5の波形図に基づいて説明する。上述したよう
にして昇圧ノードN11に得られたブースト信号を、カ
ットオフ用NMOSトランジスタQ15のゲートに印加
すると、このカットオフ用NMOSトランジスタQ15
のゲート電圧が、電源電圧Vccからプリチャージ用P
MOSトランジスタQ11のしきい値電圧Vth分だけ
持ち上げられる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】変更
【補正内容】
【0020】これにより、非セルフブースト時のデコー
ド用NMOSトランジスタQ16のゲート電圧が電源電
圧Vcc近くになる。ワード線ブースト電圧のレベル
は、非セルフブースト時のノードN12の電圧を初期電
圧としてノードN12とデコード用NMOSトランジス
タQ16のゲート容量で容量分割する分だけブースト電
圧よりも下がる。すなわち、昇圧ノードN11に得られ
たブースト信号を、カットオフ用NMOSトランジスタ
Q15のゲートに印加し、当該NMOSトランジスタQ
15のゲート電圧を電源電圧Vccからプリチャージ用
PMOSトランジスタQ11のしきい値電圧Vth分だ
け持ち上げて結果的に非セルフブースト時のノードN1
2の初期電位を持ち上げることにより、セルフブースト
時の容量分配によるワード線ブーストレベルの低下をよ
り小さく抑えることができる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方の電極が昇圧ノードに接続されたブ
    ースト用キャパシタと、 前記昇圧ノードと電源との間に接続されたプリチャージ
    用PMOSトランジスタとを備え、 前記プリチャージ用PMOSトランジスタの基板が前記
    昇圧ノードと接続されていることを特徴とするブースト
    回路。
  2. 【請求項2】 前記ブースト用キャパシタの他方の電極
    と基準電位点との間に、スイッチング用トランジスタと
    直列に接続された抵抗手段を有することを特徴とする請
    求項1記載のブースト回路。
JP5294061A 1993-10-28 1993-10-28 ブースト回路 Pending JPH07122066A (ja)

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JP5294061A JPH07122066A (ja) 1993-10-28 1993-10-28 ブースト回路

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0752759A3 (de) * 1995-07-06 1998-03-18 Siemens Aktiengesellschaft Bootstrapschaltung
KR100347355B1 (ko) * 1996-05-28 2002-10-25 오끼 덴끼 고오교 가부시끼가이샤 승압회로및그구동방법
US6864738B2 (en) * 2003-01-06 2005-03-08 Texas Instruments Incorporated CMOS voltage booster circuits
JP2007279957A (ja) * 2006-04-05 2007-10-25 Seiko Epson Corp 電流源回路、およびこれを含むコンパレータ

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