JPS6070965A - Voltage stepup circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(技術分野)
この発明は、デバイス構造が簡単で、回路素子数が少な
く、かつ電圧上昇効率が高く、精度良く電圧昇圧値が得
られる軽負荷用電圧回路として半導体集積回路にオンチ
ップで製作することができる電圧昇圧回路に関する。Detailed Description of the Invention (Technical Field) The present invention provides a semiconductor integrated voltage circuit as a light load voltage circuit that has a simple device structure, a small number of circuit elements, high voltage increase efficiency, and can obtain a voltage boost value with high accuracy. The present invention relates to a voltage booster circuit that can be fabricated on-chip in a circuit.
(従来技術)
従来から小型、軽量であることを必要とする各種電子装
置、たとえば、電子卓上計算機、電子腕時計などには小
型で消費電力の少ない昇圧回路として、エンハンスメン
ト型MO8)ランゾスタを用いた昇圧回路が使用されて
いる。その−例を第1図に説明する。(Prior art) Boosting using an enhancement type MO8) Lanzostar has been used as a compact and low power consumption boosting circuit for various electronic devices that require small size and light weight, such as electronic desktop calculators and electronic wristwatches. circuit is used. An example thereof is explained in FIG.
第1図は倍電圧回路になっておシ、エンハンスメント型
MO8)ランジスタのCMOS構成になっている。電圧
入力の第1.第2の開閉スイッチN14 、N15はエ
ンハンスメント動作のN−MOSで構成されている。第
1.第2の開閉スイッチN14.N15のソースはこの
トランジスタのP−ウエルとそれぞれ共通接続されてい
る。FIG. 1 shows a voltage doubler circuit with a CMOS configuration of enhancement type MO8) transistors. The first voltage input. The second open/close switches N14 and N15 are composed of N-MOSs for enhancement operation. 1st. Second open/close switch N14. The sources of N15 are commonly connected to the P-wells of this transistor.
また、第1.第2の開閉スイッチN14.N15のP−
)を制御するインバータ112,113のソースは、第
1.第2の開閉スイッチN14゜N15のソース側電極
とそれぞれ接続されている。Also, 1st. Second open/close switch N14. N15 P-
) are the sources of the inverters 112, 113 that control the first . They are connected to the source side electrodes of the second open/close switches N14 and N15, respectively.
第1の開閉スイッチN14のソース電極はコンデンサC
1lを介してコンデンサ他端の電圧を変化させるべく配
置されているCMOSインバータIllの出力点に接続
されている。The source electrode of the first open/close switch N14 is a capacitor C.
It is connected via 1l to the output point of a CMOS inverter Ill arranged to vary the voltage at the other end of the capacitor.
第1の開閉スイッチN14のソースは第2の開閉スイッ
チN15のドレインに接続され、第2の開閉スイッチN
15のソースが出力端子Voutとなっている。The source of the first on-off switch N14 is connected to the drain of the second on-off switch N15, and the source of the first on-off switch N14 is connected to the drain of the second on-off switch N15.
The source of No. 15 is the output terminal Vout.
第2の開閉スイッチN15のf−)は、電極とした第3
のインバータ113の出力点に接続されている。第3の
インバータ113のダートは第1の開閉スイッチN14
のf−)に接続されている。f-) of the second open/close switch N15 is connected to the third
is connected to the output point of the inverter 113. The dirt of the third inverter 113 is the first open/close switch N14.
f-).
第3のインバータ113のNチャネル側N13のソース
は第2の開閉スイッチN15のソースと接続されている
。第2の開閉スイッチN15のソースとこのトランジス
タのP−ウェルとは共通接続されており、いわゆる70
−ティングサブストレートとなっておシ、前記第1の開
閉スイッチN14のP−ウェルとはそれぞれ分離されて
いる。The source of the N-channel side N13 of the third inverter 113 is connected to the source of the second open/close switch N15. The source of the second open/close switch N15 and the P-well of this transistor are commonly connected, and the so-called 70
The P-well of the first on-off switch N14 is separated from the P-well of the first on-off switch N14.
なお、Nil〜N13.pH〜P13はそれぞれトラン
ジスタであ、9.C12はコンデ/す。In addition, Nil to N13. pH~P13 are transistors, respectively; 9. C12 is Conde/S.
−MINは電圧入力端子である。-MIN is a voltage input terminal.
この回路の動作は、クロック入力端子φのハイレベルH
10−レペルL の繰夛返しによシミ圧上昇を行なわせ
るものである。The operation of this circuit is as follows: the clock input terminal φ has a high level H
The stain pressure is increased by repeating 10-repel L.
まず、クロック入力端子φがL レベルのときを説明す
る。り日ツク入力端子φが1L“レベルであるので、第
1の開閉スイッチN14のf−)電圧はこの第1の開閉
スイッチN14のf−)に接続しているインバータ11
2の出力がHレベルであるので、導通状態となっている
。そのため、第1の開閉スイッチN14に接続されてい
るコンデンサC1lの電位は入力電圧(−VIN )と
なる。First, the case when the clock input terminal φ is at L level will be explained. Since the input terminal φ is at the 1L level, the f-) voltage of the first on-off switch N14 is the voltage of the inverter 11 connected to the f-) of the first on-off switch N14.
Since the output of No. 2 is at H level, it is in a conductive state. Therefore, the potential of the capacitor C1l connected to the first open/close switch N14 becomes the input voltage (-VIN).
また、コンデンサC1lのもう一方の電極では、インバ
ータIllの出力がHレベルであるのでここでハ接地レ
ベルになっている。この状態で、第2の開閉スイッチN
15はオフ状態になっている。Furthermore, since the output of the inverter Ill is at the H level, the other electrode of the capacitor C1l is at the ground level. In this state, the second open/close switch N
15 is in the off state.
次に、クロック人力φがHレベルに々ると、第1の開閉
スイッチN14は、この第1の開閉スイッチN14のf
−)電圧が第2の開閉スイッチN14のソース電位と等
しくなるため、オフ状態となる。そして第1の開閉スイ
ッチN14に接続されたコンデンサC1lの他端が接続
されているインバータIllの出力がL レベルに変化
するため、−VNとなる。Next, when the clock manual power φ reaches the H level, the first open/close switch N14 changes to f of this first open/close switch N14.
-) Since the voltage becomes equal to the source potential of the second open/close switch N14, the switch is turned off. Then, the output of the inverter Ill, to which the other end of the capacitor C1l connected to the first open/close switch N14 is connected, changes to L level, and therefore becomes -VN.
その結果、コンデンサC110両電極間は2倍の(−V
N)がかかることになシ、第1の開閉スイッチN14の
ソース電位は一2VNとなる。このとき、第2の開閉ス
身ツチN15は導通状態となるため、その−2VNの電
圧が出力端子VoutK出てくる。As a result, the voltage between both electrodes of capacitor C110 is twice (-V
N), the source potential of the first open/close switch N14 becomes -2VN. At this time, the second opening/closing switch N15 becomes conductive, so the voltage of -2VN comes out from the output terminal VoutK.
したがって、接地と出力端子間の電圧は−2VNとな夛
、倍電圧を得ているものである。Therefore, the voltage between the ground and the output terminal is -2VN, which doubles the voltage.
しかし、従来回路の場合、エンハンスメント型の開閉ス
イッチN14.N15を使用するために、開閉スイッチ
のソース側、すなわち電圧上昇を行表わせる側に入力電
圧−VNを入れるためには、ソースとサブストレート電
位を共通にしたトランジスタで表ければならず、開閉ス
イッチのNチャネルトランジスタは、サブストレートを
浮かすためにP−ウェル構造あるいはそれと同等のP″
層内に製作しておかねばならなし制約が出てくる。However, in the case of the conventional circuit, the enhancement type open/close switch N14. In order to use N15, in order to input the input voltage -VN to the source side of the open/close switch, that is, the side where the voltage rise is expressed, it must be represented by a transistor whose source and substrate potential are common, and the open/close switch The N-channel transistor of the switch is placed in a P-well structure or equivalent P'' to float the substrate.
There are restrictions that must be made within the layer.
これは開閉スイッチをオフ状態にするためには、開閉ス
イッチのP−)電圧が開閉スイッチのソース電圧+しき
い値電圧以下の電圧をかけねばならなかった。In order to turn the on-off switch into an OFF state, it is necessary to apply a voltage whose P-) voltage of the on-off switch is equal to or lower than the source voltage of the on-off switch plus the threshold voltage.
このため開閉スイッチの構造はP−ウェル内にNMO8
)ランジスタを構成するよりなフ四−テイングサブスト
レート構造をとらざるを得ない欠点を持つとともに、こ
の開閉スイッチを制御するインバータの構成も、・ソー
ス電位を上昇させたときでも開閉スイッチのr−トにか
かるオフ状態の電位が前記条件を満足しなければなら々
いので、インバータのソースは開閉スイッチのソースと
共通接近をしておかざるを得なかった。Therefore, the structure of the on/off switch is that NMO8 is placed in the P-well.
) It has the disadvantage of having to use a floating substrate structure that composes a transistor, and the configuration of the inverter that controls this on/off switch also has the disadvantage that the r- Since the off-state potential applied to the inverter must satisfy the above conditions, the source of the inverter must be in common proximity with the source of the on/off switch.
このような回路構成にした場合、インバータの持つ寄生
容量によル、コンデンサでの電圧変換効率が悪く々る欠
点を有していた。Such a circuit configuration has the disadvantage that the voltage conversion efficiency of the capacitor is poor due to the parasitic capacitance of the inverter.
また、エンハンスメント型のMOS)ランソスタで開閉
した場合には、第1図の回路構成のごとく、たとえばN
チャネルMO8)ランソスタの開閉スイッチを用いた場
合には、第1図のごとく負の電圧の2倍の電圧を得れる
のみで、正の2倍電圧は得れない。In addition, when opening and closing is performed using an enhancement type MOS (MOS) run source, for example, N
Channel MO8) When using the Lansostar open/close switch, as shown in FIG. 1, it is possible to obtain only twice the negative voltage, but not twice the positive voltage.
一般的KNチャネルMO8)ランソスタで構成された半
導体集積回路は接地を基準として正の電圧を使用するこ
とが多く、従来回路では使用しにくい欠点を持っていた
。Semiconductor integrated circuits constructed with general KN channel MO8) run stars often use a positive voltage with respect to ground, which has the drawback of making it difficult to use in conventional circuits.
逆に、Nチャネルエンハンスメント型開閉スイッチを用
いて正の電圧上昇を行なわせようとした場合には、開閉
スイッチのしきい値電圧VTのために入力電圧からVT
を引いた値がこの開閉スイッチを通して入力されるのみ
なので、その電圧上昇効率は低減せざるを得ない欠点を
持っていた。Conversely, if you try to increase the positive voltage using an N-channel enhancement type switch, the threshold voltage VT of the switch will increase from the input voltage to VT.
Since only the value obtained by subtracting the voltage is input through this on/off switch, the voltage increase efficiency has to be reduced.
また、このような使い方の場合には、しきい値電圧VT
のウェハプロセス依存による値変動がそのまま電圧上昇
効率に影響を及ぼし、デバイス特性上使用電圧が一定値
を得にくく好ましくない。In addition, in such usage, the threshold voltage VT
Variations in the value due to dependence on the wafer process directly affect the voltage increase efficiency, which is undesirable because it is difficult to obtain a constant value for the voltage used due to device characteristics.
さらに、開閉スイッチのf−)電圧をよシ高い電圧で制
御すればよいという方法もあるが、一般的に電圧上昇を
させて使用する場合には電源電圧よシも高い電圧は無い
ので、さらに別の電圧昇圧回路を設けて、この開閉スイ
ッチのr−ト電圧とせざるを得ず、回路構成上の無駄を
生ずる結果となる。このように、エンハンスメント型M
O8)ランソスタを用いた電圧昇圧回路には多くの欠点
をかかえていた。Furthermore, there is a method of controlling the f-) voltage of the open/close switch with a higher voltage, but generally speaking, when increasing the voltage and using it, there is no voltage higher than the power supply voltage, so It is necessary to provide another voltage booster circuit to set the r-to voltage of this on/off switch, which results in wasteful circuit construction. In this way, enhancement type M
O8) The voltage booster circuit using the Lansostar had many drawbacks.
(発明の目的)
この発明は、上記従来の欠点を除去するためになされた
もので、単一チャンネルのトランジスタで構成でき、回
路構成素子数を低減できるとともに、電圧上昇精度を高
めることができる電圧昇圧回路を提供することを目的と
する。(Objective of the Invention) The present invention has been made to eliminate the above-mentioned drawbacks of the conventional technology. The purpose is to provide a booster circuit.
(発明の構成)
この発明の電圧昇圧回路は、デプレッション型MO8)
ランジスタによる第1の開閉スイッチに1H”レベルを
加えるときにオンにして第1.第2のインバータの駆動
トランジスタをオンにして各インバータの出力端子を接
地電位にするとともに、第1の開閉スイッチの出力側に
電源電圧を電圧入力端子の電圧と同電位にし、第1の開
閉スイッチに1L”レベルを加えるとき第1の開閉スイ
ッチをオフにするとともに第1.第2のインバータの駆
動トランジスタをオフして第1のインバータの出力端子
に電源電圧を発生させて第1の開閉スイッチの出力側に
電源電圧の2倍の電圧を発生させると同時に、デプレッ
ション型MO8)ランジスタによる第2の開閉スイッチ
をオンさせて出力端子に2倍の電源電圧を得るようにし
たものである。(Structure of the Invention) The voltage booster circuit of the present invention is a depression type MO8)
When a 1H" level is applied to the first open/close switch using a transistor, it is turned on and the drive transistors of the first and second inverters are turned on to ground the output terminal of each inverter, and the first open/close switch is turned on. When the power supply voltage on the output side is set to the same potential as the voltage at the voltage input terminal, and the 1L'' level is applied to the first on/off switch, the first on/off switch is turned off and the first on/off switch is turned off. At the same time, the drive transistor of the second inverter is turned off, a power supply voltage is generated at the output terminal of the first inverter, and a voltage twice the power supply voltage is generated at the output side of the first open/close switch. ) A second on-off switch using a transistor is turned on to obtain twice the power supply voltage at the output terminal.
(実施例)
以下、この発明の電圧昇圧回路の実施例について図面に
基づき説明する。第2図はその一実施例の回路図である
。この実施例においては、倍電圧回路の場合を示す。図
中のII、I2はNチャネルMO8のE/l) (エン
ハンスメント/デプレッション)MO8構成のインバー
タである。D1〜D4がデプレッション型MO8)ラン
ソスタで、El。(Example) Hereinafter, an example of the voltage booster circuit of the present invention will be described based on the drawings. FIG. 2 is a circuit diagram of one embodiment. In this embodiment, a case of a voltage doubler circuit is shown. II and I2 in the figure are inverters having an N-channel MO8 E/l (enhancement/depression) MO8 configuration. D1-D4 are depression type MO8) ransosta, and El.
E2がエンハンスメント型MO8)ランソスタである。E2 is an enhancement type MO8) run star.
デプレッション型MO8)ランゾスタD1゜D2がそれ
ぞれ第1.第2の開閉スイッチになっている。Depression type MO8) Lanzosta D1 and D2 are the first. It serves as a second open/close switch.
また、CI、C2はコンデンサである。φはクロック入
力端子で、図示しないクロックトライバで動作される。Further, CI and C2 are capacitors. φ is a clock input terminal, which is operated by a clock driver (not shown).
vINは電圧入力端子である。エンハンスメントWMO
8)ランジスタEl、E2゜デプレッション型MO8)
ランジスタD1のP −ト電極はクロック人力φに接続
されている。デプレツション型MO8)ランソスタD1
のドレインが電圧入力端子VINに接続されている。デ
プレッション型MO8)ランジスタD1のソースはコン
デンサC1の一方の電極に接続されるとともに、インバ
ータ■2のデプレッション型MO8)ランジスタD4の
ドレインに接続されている。コンデンサCIの他端はイ
ンバータ■1の出力端子に接続されている。vIN is a voltage input terminal. Enhancement WMO
8) Transistor El, E2゜depression type MO8)
The P-to electrode of transistor D1 is connected to clock input φ. Depression type MO8) Lansostar D1
The drain of is connected to the voltage input terminal VIN. The source of the depletion type MO8) transistor D1 is connected to one electrode of the capacitor C1, and is also connected to the drain of the depletion type MO8) transistor D4 of the inverter (2). The other end of the capacitor CI is connected to the output terminal of the inverter 1.
デプレッション型MO8)ランジスタD2のドレインは
デプレッション型MO8)ランジスタD1のソースと接
続されておシ、デプレッション型MOSトランジスタD
2のソースが出力端子Voutになっている。コンデン
サC2は出力端子電圧保持用に付加されており、この出
力端子Voutと接地間に接続されている。The drain of the depression type MO8) transistor D2 is connected to the source of the depression type MO8) transistor D1.
The source of No. 2 is the output terminal Vout. A capacitor C2 is added to hold the output terminal voltage, and is connected between the output terminal Vout and ground.
インパータエ1において、エンハンスメント型MO8)
ランソスタE1のドレインとデプレッションWMO8)
ランソスタD3のソースは上述のインバータIIの出力
端子となっておシ、このデプレッション型MO8)ラン
ジスタD3のP−)はそのソースに接続され、ドレイン
には電源電圧VDDが印加されている。In impertae 1, enhancement type MO8)
Lansosta E1 drain and depression WMO8)
The source of the transistor D3 serves as the output terminal of the above-mentioned inverter II, and the depletion type MO transistor D3 (P-) is connected to its source, and the power supply voltage VDD is applied to its drain.
インバータI2のエンハンスメン)WMO8)ランジス
タE2のソースは接地され、ドレインはデプレッション
型MO8)ランジスタD4のソースとともに出力端子と
表っている。デプレッション型MO8)ランジスタD4
のP−)はそのソースに接続されている。The source of the enhancement transistor E2 of the inverter I2 is grounded, and the drain, together with the source of the depletion type MO8) transistor D4, appears as an output terminal. Depression type MO8) transistor D4
P-) of is connected to its source.
次に、以上のように構成されたこの発明の電圧外圧回路
の動作についてクロック入力端子φが1H”の場合(印
加電圧VDDレベル)と1L”の場合(GNDレベル)
のそれぞれの状態に分けて説明する。Next, regarding the operation of the voltage external pressure circuit of the present invention configured as described above, the case where the clock input terminal φ is 1H'' (applied voltage VDD level) and the case where it is 1L'' (GND level) will be explained.
Each state will be explained separately.
まず、クロック入力端子φかHレベルの場合、インバー
タ■1およびI2の駆動MO8)ランジスタ、すなわち
、エンハンスメント型MO8)ランヅスタEl、E2が
オン状態となり、それぞれノ出力端子はGND(グラン
ド)レベルに表っている。第1の開閉スイッチとしての
デプレッションWMO8)ランソスタD1のr−)がH
レベルであるので、このデプレッション型MO8)ラン
ジスタD1は導通状態にあシ、そのソース電位はデプレ
ッション型トランジスタであるのでVIN=VDDがそ
のtt大入力れる。First, when the clock input terminal φ is at H level, the driving MO8) transistors of inverters 1 and I2, that is, the enhancement type MO8) transistors El and E2 are turned on, and their respective output terminals are brought to the GND (ground) level. ing. Depression WMO8) as the first open/close switch
level, this depletion type MO8) transistor D1 is in a conductive state, and since its source potential is a depletion type transistor, VIN=VDD is input to its tt level.
また、エンハンスメント型MO8)ランジスタE2がオ
ンで、インバータI2の出力端子はGNDレベルである
から、第2の開閉スイッチとしてのデプレッション型M
O8)ランジスタD2のy −ト電位カゝL”レベルな
のでオフ状態にある。Also, since the enhancement type MO8) transistor E2 is on and the output terminal of the inverter I2 is at the GND level, the depletion type MO8) transistor E2 as the second open/close switch is
O8) Since the y-to potential of transistor D2 is at L'' level, it is in the off state.
次にクロック入力端子φが反転し、 L レベルに匁る
と、第1開閉スイツチとしてのデプレツシ:M/WMO
8)ランソスタD1はオフ状態となる。Next, when the clock input terminal φ is inverted and reaches the L level, the depression as the first open/close switch: M/WMO
8) The run source D1 is turned off.
またインバータIl 、I2の駆動MO8)ランジスタ
、すなわち、エンハンスメント型MO8)ランジスタE
l、E2もオフ状態と々る。これにより、インパータエ
1の出力端子には電源電圧VDDが出力される。In addition, the drive MO8) transistor of the inverter Il and I2, that is, the enhancement type MO8) transistor E
1 and E2 are also turned off. As a result, the power supply voltage VDD is outputted to the output terminal of the inverter 1.
その結果、電気的に浮遊状態におるデプルツシs:zJ
MO8)ランジスタD1のソース電位は2倍のVDD電
位に持ち上げられる。As a result, the electrically floating state of depletion s:zJ
MO8) The source potential of transistor D1 is raised to twice the VDD potential.
また、インパータエ2のデプレッション型MOSトラン
ジスタD4のドレインが第1の開閉スイッチとしてのデ
プレッション型MO8)ランソスタD1のソースに接続
されているため、インパータエ2の出力電圧は2倍のV
DDが出力され、その結果第2の開閉スイッチとしての
デプレッション型MO8)ランソスタD2がオン状態に
な夛、出力端子Vo u tに2倍のVDD電圧が出て
くる。その電圧はコンデンサC2に充電され、安定化さ
れる。In addition, since the drain of the depletion type MOS transistor D4 of the impermeable MOS transistor D4 is connected to the source of the depletion type MOS transistor D1 serving as the first open/close switch, the output voltage of the imperpere 2 is twice as high as V.
DD is output, and as a result, the depression type MO8) running star D2 as the second opening/closing switch is turned on, and twice the VDD voltage appears at the output terminal Vout. The voltage is charged to capacitor C2 and stabilized.
さらに、クロック入力端子φを反転して1H′ルベルに
なると、第2の開閉スイッチとしてのデプレッション型
MO8)ランソスタD2はオフ状態となシ、2倍のVD
D電圧がコンデンサC2に保持される。Furthermore, when the clock input terminal φ is inverted and becomes 1H' level, the depression type MO8) running star D2 as the second open/close switch is not in the off state, and the VD is doubled.
D voltage is held on capacitor C2.
以上のようにクロック入力端子φにパルスを連続的に入
力すれば、出力端子Voutには2倍のVDD電圧が常
に保持されつづける。If pulses are continuously input to the clock input terminal φ as described above, twice the VDD voltage is always maintained at the output terminal Vout.
第3図はt=toで動作し始めたときの電圧上昇タイミ
ングを示したものであシ、第3図(a)はクロック入力
端子φに入力されるクロック、第3図(b)は出力端子
Voutの電圧(2VDD ) 、第3図(e)は電源
電圧VDD、第3図(d)はGND電位を示す。Figure 3 shows the voltage rise timing when the operation starts at t=to. Figure 3 (a) shows the clock input to the clock input terminal φ, and Figure 3 (b) shows the output. The voltage (2VDD) at the terminal Vout, FIG. 3(e) shows the power supply voltage VDD, and FIG. 3(d) shows the GND potential.
また、第4図はデプレッション型MO8)ランジスタの
f−)L 時とH時のこの発明に適したr−)電位の模
式図で、第4図(a)はこのデプレッション型MO8)
ランジスタの概略的構成を示し、第4図(b)は第3図
の時間t1のときの電位図で、φ=1L“のときのダー
ト下の電位ψGLはψWINよpも電位的に低くなって
いることを示し、第4図(c)は第3図の時間t2のと
きの電位図であ夛、φ=HのときにはψvINよ勺もψ
。1□の方が高くなるように選択していることを示して
いる。In addition, Fig. 4 is a schematic diagram of the r-) potential suitable for this invention at f-)L and H times of a depression type MO8) transistor, and Fig. 4(a) is a schematic diagram of the r-) potential suitable for this invention at f-)L and H times.
4(b) is a potential diagram at time t1 in FIG. 3, where the potential ψGL under the dirt when φ=1L" is lower than ψWIN in terms of potential. Figure 4(c) shows the potential diagram at time t2 in Figure 3. When φ=H, ψvIN and ψ
. 1□ indicates that the selection is made to be higher.
一方、15図(a)はデプレッション型MO8)ランジ
スタのP−)電位ψGI、がψ7□、よシも大のとき(
ψvIN <ψGL )の概略的構成を示し、第5図(
b)はφ= LのときにψWIN <ψG、となってい
ると、ψWINがソース側にその壕ま入ってしまい電圧
上昇をすることができなくなってしまうことを示してい
る。On the other hand, in Fig. 15(a), when the P−) potential ψGI of the depletion type MO8) transistor is ψ7□, which is also large (
The schematic structure of ψvIN <ψGL) is shown in FIG.
b) shows that if ψWIN <ψG when φ=L, ψWIN will enter the hole on the source side and the voltage will not be able to rise.
そこで、この実施例の開閉スイッチに使用できるデプレ
ッション型MO8)ランソスタのしきい値電圧条件は、
第4図(b)に示すごとく、開閉スイッチのダート電位
がLのときに入力電圧よシもこの開閉スイッチのダート
電位が低くなるような値以下のデプレッション型トラン
ジスタとなる。Therefore, the threshold voltage conditions for the depletion type MO8) runster that can be used for the open/close switch of this embodiment are as follows:
As shown in FIG. 4(b), when the dart potential of the open/close switch is L, the input voltage becomes a depletion type transistor whose voltage is below a value such that the dart potential of the open/close switch becomes low.
以上、説明したように、上記実施例には従来回路のごと
きフローテインダサブストレート層は不要で同一基板上
に作成できる。As explained above, the above embodiment does not require a floater substrate layer like the conventional circuit, and can be formed on the same substrate.
また、開閉スイッチがデプレッション型MOSトランジ
スタで構成されているため、第1のll’1スイッチと
してのデプレッション型MO8)ランジスタD1のダー
ト電圧は、特に電圧変換されたパルスにする必要が々く
、入力電圧を有効にソース側に転送できるので、従来の
回路構成に比較し、開閉スイッチ制御用のインバータを
1個削除できる。In addition, since the open/close switch is composed of a depletion type MOS transistor, the dart voltage of the depletion type MO8) transistor D1 as the first ll'1 switch needs to be a voltage-converted pulse. Since the voltage can be effectively transferred to the source side, one inverter for controlling the open/close switch can be removed compared to the conventional circuit configuration.
さらに、たとえば、第1の開閉スイッチがエンハンスメ
ント型素子の場合にはそのソース側電位はMOS)ラン
ソスタの電圧分だけ降下してしまい、電圧上昇効率が低
下してしまう。Furthermore, for example, if the first open/close switch is an enhancement type element, its source side potential drops by the voltage of the MOS transistor, resulting in a decrease in voltage raising efficiency.
また、MOS)ランソスタのスレッショルドレベルはウ
ェハプロセス依存が強く、素子製作後の電圧上昇値がウ
ェハプロセス毎に異なってくるため、デバイス特性の低
下を来たすことに々る。それらの欠点をデプレッション
型MO8)ランソスタにすることによシ解決している。Furthermore, the threshold level of a MOS transistor is strongly dependent on the wafer process, and the voltage increase value after device fabrication varies depending on the wafer process, which often results in deterioration of device characteristics. These drawbacks have been solved by using a depression type MO8) run star.
加えて、その利点もさることガから、電圧上昇過程を考
えれば理解できるように、電圧上昇される電極(ここで
はデプレッション型MO8)ランジスタD1のソース側
)の容量に電荷を蓄わえて電圧上昇させるものであるか
ら、電圧上昇用のコンデンサCIK接続されているイン
バータの浮遊容量は電荷を四スさせるもので、電圧上昇
効率を下けるものである。したがって、従来の回路のご
とく、インバータを2段使用して倍電圧を得る場合に比
較し、この実施例では1段のみで倍電圧を得れるので、
電圧上昇効率を上げることができる第6図は、この発明
の他の実施例であって、CMOS構成で回路を組んだ例
である。PI、P2はP−MOS)ランソスタで、Nl
、N2はエンハンスメント型N−MO8)ランジスタ
、DI 、D2がデプレッション型NMO8)ランジス
タで開閉スイッチになっている。回路動作は第1の実施
例と同様である。In addition, the advantage of this is that, as can be understood by considering the voltage increase process, the voltage increases by storing charge in the capacitance of the electrode (here, the source side of the depletion type MO8 transistor D1) where the voltage is being increased. Therefore, the stray capacitance of the inverter connected to the voltage-increasing capacitor CIK displaces the electric charge and reduces the voltage-increasing efficiency. Therefore, compared to a conventional circuit that uses two stages of inverters to obtain a doubled voltage, this embodiment can obtain a doubled voltage with only one stage.
FIG. 6 shows another embodiment of the present invention in which the voltage increase efficiency can be increased, and is an example in which the circuit is constructed using a CMOS configuration. PI, P2 are P-MOS) run stars, Nl
, N2 are enhancement type NMO8) transistors, and DI and D2 are depletion type NMO8) transistors, which serve as open/close switches. The circuit operation is similar to the first embodiment.
(発明の効果)
以上のように、この発明の電圧昇圧回路によれば、クロ
ック入力端子がHレベルのとき第1の開閉スイッチをオ
ンにして第1および第2のインバータの駆動トランジス
タをオンにして各インバータの出力端子を接地電位にす
るとともに、第1の開閉スイッチの出力側に電源電圧と
電圧入力端子の電圧と同電位にし、クロック入力端子が
1L11/ベルのとき第1の開閉スイッチをオフにする
とともに、第1.第2のイン・々−夕の駆動トランジス
タをオフにして第1のインバータの出力端子に電源電圧
を発生させて、第1の開閉スイッチの出力側に電源電圧
の2倍の電圧を発生させると同時に、第2の開閉スイッ
チをオンさせて出力端子に2倍の電源電圧を得るように
したので、少ない回路構成素子を単一チャネルで構成で
き、かつ、電圧上昇効率が高く、また、上昇精度がよい
。(Effects of the Invention) As described above, according to the voltage booster circuit of the present invention, when the clock input terminal is at H level, the first open/close switch is turned on and the driving transistors of the first and second inverters are turned on. to set the output terminal of each inverter to ground potential, and set the output side of the first open/close switch to the same potential as the power supply voltage and the voltage of the voltage input terminal, and when the clock input terminal is 1L11/bell, the first open/close switch is set to ground potential. At the same time as turning off the first. When the drive transistor of the second inverter is turned off and a power supply voltage is generated at the output terminal of the first inverter, a voltage twice the power supply voltage is generated at the output side of the first open/close switch. At the same time, the second on/off switch is turned on to obtain twice the power supply voltage at the output terminal, so fewer circuit elements can be configured in a single channel, the voltage increase efficiency is high, and the increase accuracy is high. Good.
これにともない軽負荷の半導体集積回路にオンチップで
集積できるので、小型、軽量、低電圧動作のCODセン
サやその他の集積回路の電圧昇圧回路として使用できる
。Accordingly, since it can be integrated on-chip in a light-load semiconductor integrated circuit, it can be used as a voltage booster circuit for small, lightweight, low-voltage COD sensors and other integrated circuits.
第1図は従来の電圧昇圧回路の回路図、第2図はこの発
明の電圧昇圧回路の一実施例の回路図、第3図は第2図
の電圧昇圧回路の動作を説明するためのタイムチャート
、第4図(a)ないし第4図(c)および第5図(a)
および第5図(b)はそれぞれ同上電圧昇圧回路に適用
されるデプレッション型MOSトランジスタの L レ
ベルと Hレベルの模式図、第6図はこの発明の電、圧
昇圧回路の他の実施例を示す回路図である。
工1・・・第1のインバータ、I2・・・第2のインバ
ータ、El、E2・・・エンハンスメン)WMO8)ラ
ンジスタ、D1〜D4・・・デプレッション型MOSト
ランジスタ、CI、C2・・・コンデンサ、VIN・・
・電圧入力端子、φ・・・クロック入力端子、Vout
・・・出力端子。
特許出願人 沖電気工業株式会社
第6図
手続補正書
昭和 5師 6月12日
特許庁長官若杉 和 夫殿
1、事件の表示
昭和58年 特 許 願第176242 号2、発明の
名称
電圧昇圧回路
3、補正をする者
事件との関係 特 詐 出願人
(029)沖電気工業株式会社
4、代理人
5、補正命令の日付 昭和 年 月 日(自発)6、補
正の対象
明細書の発明の詳細な説明の欄および図面7、補正の内
容
別紙の通り
7、 補正の内容
1)明細書7頁8行「接近」ヲ「接続」と訂正する。
2)図面第2図中、符号rc4i別紙朱書で示すように
「C1」と訂正する。
第 E 区
第2図FIG. 1 is a circuit diagram of a conventional voltage booster circuit, FIG. 2 is a circuit diagram of an embodiment of the voltage booster circuit of the present invention, and FIG. 3 is a timing diagram for explaining the operation of the voltage booster circuit of FIG. 2. Charts, Figures 4(a) to 4(c) and 5(a)
and FIG. 5(b) are schematic diagrams of L level and H level of a depletion type MOS transistor applied to the above voltage booster circuit, respectively, and FIG. 6 shows another embodiment of the voltage booster circuit of the present invention. It is a circuit diagram. Engineering 1...first inverter, I2...second inverter, El, E2...enhancement) WMO8) transistor, D1-D4...depression type MOS transistor, CI, C2...capacitor , VIN...
・Voltage input terminal, φ...Clock input terminal, Vout
...Output terminal. Patent Applicant Oki Electric Industry Co., Ltd. Figure 6 Procedural Amendments Showa 5 Rev. June 12th Kazuo Wakasugi, Commissioner of the Japan Patent Office 1. Indication of the case 1982 Patent Application No. 176242 2. Name of the invention Voltage booster circuit 3. Relationship with the case of the person making the amendment Special fraud Applicant (029) Oki Electric Industry Co., Ltd. 4. Agent 5. Date of amendment order Showa 1999, month, day (spontaneous) 6. Details of the invention in the specification to be amended. As shown in the explanation column, Drawing 7, and Attachment 7, Contents of the amendment 1) "Approach" in line 8 on page 7 of the specification is corrected to "connection." 2) In Figure 2 of the drawing, the code rc4i is corrected to "C1" as shown in red on the attached sheet. Ward E Map 2
Claims (2)
加わるクロック信号がHレベルのときオンにな多出力側
に入力電圧を出力しかつこのクロック信号が1L”レベ
ルのときオフとなる第1の開閉スイッチと、この第1の
開閉スイッチのオン時に接地電位を出力しかつ第1の開
閉スイッチのオフ時に電源電圧を出力して第1の開閉ス
イッチの出力側を2倍の電源電圧にする第1のインバー
タと、第1の開閉スイッチのオン時に接地電位を出力し
かつ第1の開閉スイッチのオフ時に第1の開閉スイッチ
の出力側の2倍の電源電圧が出力側に印加される第2の
イン・々−夕と、第1の開閉スイッチのオン時にオフと
々シ第1の開閉スイッチのオフ時にオンとなって上記2
倍の電源電圧を出力端子に発生させるデプレッション型
MOSトランジスタによる第2の開閉スイッチと、上記
出力端子の2倍の電源電圧を保持するコンデンサとより
なる電圧昇圧回路。(1) Depletion type MO8) The first opening/closing which is turned on when the clock signal applied to the r-t of the transistor is at H level, outputs the input voltage to the multi-output side, and is turned off when this clock signal is at 1L'' level. a switch, and a first switch that outputs a ground potential when the first on-off switch is on and outputs a power supply voltage when the first on-off switch is off, thereby doubling the power supply voltage on the output side of the first on-off switch. an inverter, and a second inverter that outputs a ground potential when the first on-off switch is on and a power supply voltage twice as high as that on the output side of the first on-off switch is applied to the output side when the first on-off switch is off. When the first opening/closing switch is turned on, it is turned off, and when the first opening/closing switch is turned off, it is turned on.
A voltage booster circuit comprising a second open/close switch using a depletion type MOS transistor that generates twice the power supply voltage at the output terminal, and a capacitor that maintains the power supply voltage twice that of the output terminal.
力電圧がオフレベルのときのこのf−ト直下の電位が入
力端子電位よシも低くなるようにしたことを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の電圧昇圧回路。(2) When the dirt input voltage of the depletion MO8 type transistor is at an off level, the potential immediately below this f-t is lower than the input terminal potential. Voltage boost circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58176242A JPS6070965A (en) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | Voltage stepup circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58176242A JPS6070965A (en) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | Voltage stepup circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6070965A true JPS6070965A (en) | 1985-04-22 |
| JPH0531381B2 JPH0531381B2 (en) | 1993-05-12 |
Family
ID=16010125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58176242A Granted JPS6070965A (en) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | Voltage stepup circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6070965A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6244068A (en) * | 1985-08-21 | 1987-02-26 | Oki Electric Ind Co Ltd | Voltage booster circuit |
| JPH10243636A (en) * | 1997-02-26 | 1998-09-11 | Toshiba Corp | Boost circuit and semiconductor memory device |
| JP2011062006A (en) * | 2009-09-11 | 2011-03-24 | Murata Mfg Co Ltd | Step-up circuit |
| JP2017042009A (en) * | 2015-08-21 | 2017-02-23 | 新日本無線株式会社 | Charge pump circuit |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49120122A (en) * | 1973-03-22 | 1974-11-16 |
-
1983
- 1983-09-26 JP JP58176242A patent/JPS6070965A/en active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49120122A (en) * | 1973-03-22 | 1974-11-16 |
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| JP2011062006A (en) * | 2009-09-11 | 2011-03-24 | Murata Mfg Co Ltd | Step-up circuit |
| JP2017042009A (en) * | 2015-08-21 | 2017-02-23 | 新日本無線株式会社 | Charge pump circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0531381B2 (en) | 1993-05-12 |
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