JP2001186754A - Negative voltage generating circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、チャージポンプ回
路を用いた負電圧発生回路に関し、特にバイポーラ素子
も使用できるBi−CMOSプロセスを用いる半導体集
積回路において、チャージポンプ回路を構成するMOS
トランジスタのゲートとソース間耐圧がドレインとソー
ス間耐圧より低い製造プロセスを有するものに用いるの
に好適な負電圧発生回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a negative voltage generating circuit using a charge pump circuit, and more particularly to a MOS integrated circuit for a charge pump circuit in a semiconductor integrated circuit using a Bi-CMOS process which can use a bipolar element.
The present invention relates to a negative voltage generating circuit suitable for use in a transistor having a manufacturing process in which a withstand voltage between a gate and a source of a transistor is lower than a withstand voltage between a drain and a source.
【0002】[0002]
【従来の技術】低電流容量の負電源として、小型で簡単
な回路に構成できるチャージポンプ回路を用いた負電圧
発生回路が使用されている。チャージポンプ回路の基本
的な動作原理を図6を参照して説明する。図において、
SW1〜SW4はスイッチ、C1,C2はコンデンサで
ある。先ず、正電圧の入力電圧Vinが入力端子に供給さ
れ、スイッチSW1,SW2がオン制御、およびスイッ
チSW3,SW4がオフ制御されたとき、コンデンサC
1が充電される。次に、スイッチSW1,SW2がオフ
制御、およびスイッチSW3,SW4がオン制御された
とき、コンデンサC1に充電された電荷が放電してコン
デンサC2に充電され、出力端子に負電圧の出力電圧V
oが出力される。以下、スイッチSW1,SW2とSW
3,SW4を交互に切替えることにより、コンデンサC
2に電荷が蓄積され、出力端子に入力電圧Vinと絶対値
が略同一電圧値の負電圧Voが出力される。2. Description of the Related Art As a negative current source having a low current capacity, a negative voltage generating circuit using a charge pump circuit which can be formed into a small and simple circuit is used. The basic operation principle of the charge pump circuit will be described with reference to FIG. In the figure,
SW1 to SW4 are switches, and C1 and C2 are capacitors. First, when the input voltage Vin of the positive voltage is supplied to the input terminal and the switches SW1 and SW2 are turned on and the switches SW3 and SW4 are turned off, the capacitor C
1 is charged. Next, when the switches SW1 and SW2 are turned off and the switches SW3 and SW4 are turned on, the electric charge charged in the capacitor C1 is discharged to charge the capacitor C2, and the output terminal of the negative voltage is output to the output terminal.
o is output. Hereinafter, switches SW1, SW2 and SW
3 and SW4, the capacitor C
2, a negative voltage Vo having a voltage value substantially equal to the input voltage Vin is output to the output terminal.
【0003】上記のチャージポンプ回路のSW1〜SW
4をMOSトランジスタで構成した例を図7に示す。図
において、T1はPチャネル型MOSトランジスタ、T
2〜T4はNチャネル型MOSトランジスタである。各
MOSトランジスタのゲートはドライブ回路からの出力
により駆動され、従来例では、各MOSトランジスタの
ゲートG1,G2,G3,G4の電位を、例えば、図8
に示す波形の電位としていた。すなわち、入力電圧Vin
として正電圧Vcc1が入力端子に供給され、MOSトラ
ンジスタT1のゲートG1に接地電圧が、およびMOS
トランジスタT2のゲートG2に正電圧Vcc1が供給さ
れてMOSトランジスタT1,T2がオン制御され、M
OSトランジスタT3のゲートG3に接地電圧が、およ
びMOSトランジスタT4のゲートG4に出力端子電圧
Voが供給されてMOSトランジスタT3,T4がオフ
制御され、コンデンサC1が充電される。次に、MOS
トランジスタT1のゲートG1に正電圧Vcc1が、およ
びMOSトランジスタT2のゲートG2に出力端子電圧
Voが供給されてMOSトランジスタT1,T2がオフ
制御され、時間Δt後に、MOSトランジスタT3,T
4のゲートG3,G4に正電圧Vcc1が供給されてMO
SトランジスタT3,T4がオン制御され、コンデンサ
C1に充電された電荷が放電してコンデンサC2に充電
され、出力端子に負電圧Voが出力される。以下、MO
SトランジスタT1,T2,T3,T4の各ゲートに図
8の波形の制御信号を繰り返して印加することにより、
コンデンサC2に電荷が蓄積され、出力端子電圧Voと
して絶対値が正電圧Vcc1に略同一電圧値の負電圧Vss
が出力される。[0003] SW1 to SW of the above charge pump circuit
FIG. 7 shows an example in which 4 is constituted by MOS transistors. In the figure, T1 is a P-channel MOS transistor, T
2 to T4 are N-channel MOS transistors. The gate of each MOS transistor is driven by the output from the drive circuit. In the conventional example, the potentials of the gates G1, G2, G3, and G4 of each MOS transistor are, for example, shown in FIG.
The potential of the waveform shown in FIG. That is, the input voltage Vin
The positive voltage Vcc1 is supplied to the input terminal, the ground voltage is applied to the gate G1 of the MOS transistor T1, and the MOS
The positive voltage Vcc1 is supplied to the gate G2 of the transistor T2, and the MOS transistors T1 and T2 are turned on.
The ground voltage is supplied to the gate G3 of the OS transistor T3, and the output terminal voltage Vo is supplied to the gate G4 of the MOS transistor T4, so that the MOS transistors T3 and T4 are turned off, and the capacitor C1 is charged. Next, MOS
The positive voltage Vcc1 is supplied to the gate G1 of the transistor T1, and the output terminal voltage Vo is supplied to the gate G2 of the MOS transistor T2, and the MOS transistors T1 and T2 are turned off.
The positive voltage Vcc1 is supplied to the gates G3 and G4 of
The S transistors T3 and T4 are controlled to be turned on, the electric charge charged in the capacitor C1 is discharged and charged in the capacitor C2, and the negative voltage Vo is output to the output terminal. Below, MO
By repeatedly applying the control signal having the waveform of FIG. 8 to each gate of the S transistors T1, T2, T3, and T4,
Charge is accumulated in the capacitor C2, and the absolute value of the output terminal voltage Vo is the negative voltage Vss having substantially the same voltage value as the positive voltage Vcc1.
Is output.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、MOSトラ
ンジスタT1,T2,T3,T4の各ゲートG1,G
2,G3,G4の電位を図8の波形とする場合、図9に
示すように、MOSトランジスタT4のオン制御時にM
OSトランジスタT4のゲートとソース間には正電圧V
cc1と負電圧Voの絶対値との和の電圧が印加されるこ
とになり、出力電圧Vo=−Vcc1のときMOSトラン
ジスタT4のゲートとソース間にはVcc1+|Vo|=2
Vcc1とVcc1の2倍の電圧が印加され、MOSトランジ
スタT1,T2,T3,T4をゲートとソース間耐圧と
して正電圧Vcc1しか保証しないゲートとソース間耐圧
の低いプロセスで製造した場合、MOSトランジスタT
4のゲートとソース間耐圧を保証できず、または、MO
SトランジスタT1,T2,T3,T4をゲートとソー
ス間耐圧として正電圧Vcc1の2倍の耐圧を保証するゲ
ートとソース間耐圧の高いプロセスで製造した場合、一
般的に素子サイズが大きくなり、チップ面積増大という
問題が発生する。本発明は、上記問題を解決するために
なされたもので、MOSトランジスタT4をゲートとソ
ース間耐圧として正電圧Vcc1の2倍の耐圧を保証する
ゲートとソース間耐圧の高いプロセスで製造しなくて
も、MOSトランジスタT4のオン制御時にMOSトラ
ンジスタT4のゲートとソース間耐圧を保証できる駆動
方式を有する負電圧発生回路を提供することを目的とす
る。The gates G1 and G4 of the MOS transistors T1, T2, T3 and T4, respectively.
When the potentials of G2, G3, and G4 have the waveforms shown in FIG. 8, as shown in FIG.
A positive voltage V is applied between the gate and the source of the OS transistor T4.
A voltage equal to the sum of cc1 and the absolute value of the negative voltage Vo is applied. When the output voltage Vo = −Vcc1, the voltage between the gate and the source of the MOS transistor T4 is Vcc1 + | Vo | = 2.
When a voltage twice as high as Vcc1 and Vcc1 is applied and the MOS transistors T1, T2, T3, and T4 are manufactured by a process with a low gate-source withstand voltage that guarantees only the positive voltage Vcc1 as the gate-source withstand voltage, the MOS transistor T
4 cannot guarantee the breakdown voltage between the gate and the source, or
When the S transistors T1, T2, T3, and T4 are manufactured by a process having a high withstand voltage between the gate and the source that guarantees a withstand voltage of twice the positive voltage Vcc1 as a withstand voltage between the gate and the source, the element size generally increases, and the chip size increases. The problem of area increase occurs. The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problem, and it is not necessary to manufacture the MOS transistor T4 in a process having a high withstand voltage between the gate and the source that guarantees a withstand voltage of twice the positive voltage Vcc1 as a withstand voltage between the gate and the source. Another object of the present invention is to provide a negative voltage generating circuit having a driving method capable of guaranteeing a withstand voltage between the gate and the source of the MOS transistor T4 when the MOS transistor T4 is turned on.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の目的に鑑み、本発
明者等は、従来、MOSトランジスタT4のオン制御時
にMOSトランジスタT4のゲートG4に正電圧Vcc1
を印加することに関し、本来的には、MOSトランジス
タT4をオン制御するには、出力端子に負電圧が発生し
ていない時点では、ソースは接地電位であり、ゲートG
4には正電圧Vcc1を印加する必要があるが、出力電圧
Voが正電圧Vcc1と絶対値が略同一の負電圧Vssとな
った時点では、ソースには負電圧Vssが印加されてお
り、ゲートG4は接地電位であればよく、出力電圧の変
化に関わらず、ゲートとソース間の印加電圧が正電圧V
cc1と略同一電圧で一定となるように、ゲートG4の電
位を出力電圧と同一変位で変位させればよい、というこ
とに目をつけ、以下の発明をした。本発明に係る負電圧
発生回路は、MOSトランジスタをスイッチング素子と
して、入力端子からの正電圧をコンデンサに充電し、こ
のコンデンサに充電された電圧を出力端子から負電圧と
して出力するチャージポンプ回路と、前記MOSトラン
ジスタを駆動するドライブ回路とを備えた負電圧発生回
路において、前記ドライブ回路は、前記正電圧から出力
端子の電位と同一変位量にて減少させた2次電圧を出力
する電圧調整回路と、クロック信号の供給により前記正
電圧を前記2次電圧にレベルシフトして出力するレベル
シフト回路とを有し、このレベルシフト回路の出力を前
記MOSトランジスタのうち前記コンデンサと前記出力
端子間に接続されるMOSトランジスタのゲートに接続
したことを特徴とする。上記手段によれば、チャージポ
ンプ回路のMOSトランジスタのゲートに、入力端子に
供給された正電圧から出力端子の電位と同一変位量にて
減少させた2次電圧を供給するので、MOSトランジス
タのゲートとソース間には入力端子に供給された正電圧
の2倍の電圧が印加されることはなく、出力電圧Voの
変化に関わらず常に正電圧Vcc1に略同一の一定電圧が
印加され、従来のようにMOSトランジスタT4のゲー
ト・ソース間に印加される電圧Vcc1+|Vo|=2Vcc1
に耐えるゲートとソース間耐圧の高いプロセスで製造す
る必要がなく、ゲートとソース間耐圧が正電圧Vcc1に
略同一電圧に耐える低いプロセスで製造できる。In view of the above-mentioned object, the present inventors have conventionally proposed that a positive voltage Vcc1 be applied to the gate G4 of the MOS transistor T4 when the MOS transistor T4 is turned on.
In order to control the ON state of the MOS transistor T4, when no negative voltage is generated at the output terminal, the source is at the ground potential and the gate G
4, it is necessary to apply the positive voltage Vcc1, but when the output voltage Vo becomes the negative voltage Vss whose absolute value is substantially the same as the positive voltage Vcc1, the negative voltage Vss is applied to the source and the gate is G4 only needs to be a ground potential, and the applied voltage between the gate and the source is a positive voltage V regardless of a change in the output voltage.
The inventor of the present invention has focused on the fact that the potential of the gate G4 may be displaced by the same displacement as the output voltage so as to be constant at substantially the same voltage as cc1. A negative voltage generation circuit according to the present invention, a charge pump circuit that charges a capacitor with a positive voltage from an input terminal using a MOS transistor as a switching element and outputs a voltage charged in the capacitor as a negative voltage from an output terminal, A negative voltage generating circuit including a drive circuit for driving the MOS transistor, wherein the drive circuit outputs a secondary voltage reduced from the positive voltage by the same displacement as the potential of an output terminal; A level shift circuit for level-shifting the positive voltage to the secondary voltage by supplying a clock signal, and outputting the level shift circuit. An output of the level shift circuit is connected between the capacitor and the output terminal of the MOS transistor. Connected to the gate of the MOS transistor. According to the above means, a secondary voltage reduced by the same displacement as the potential of the output terminal from the positive voltage supplied to the input terminal is supplied to the gate of the MOS transistor of the charge pump circuit. A voltage twice as high as the positive voltage supplied to the input terminal is not applied between the source and the source, and a constant voltage substantially equal to the positive voltage Vcc1 is always applied regardless of the change in the output voltage Vo. Vcc1 + | Vo | = 2Vcc1 applied between the gate and source of the MOS transistor T4
It is not necessary to manufacture in a process with a high withstand voltage between the gate and the source that can withstand the voltage, and a process with a low withstand voltage between the gate and the source withstands substantially the same voltage as the positive voltage Vcc1.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】以下に、本発明に基づき第1実施
例の負電圧発生回路を図1、図4および図5を参照して
説明する。尚、図7と同一のものについては同一符号を
付してその説明を省略する。図1において、負電圧発生
回路は、図7に示すチャージポンプ回路と同一回路構成
のチャージポンプ回路10と、このチャージポンプ回路
10を駆動するドライブ回路20とを備え、入力端子1
に入力電圧Vinとして正電圧Vcc1を供給し、制御端子
2に制御信号Vcとしてクロック信号を供給することに
より、出力端子3から出力電圧Voとして過渡的に変化
した後に正電圧Vcc1と絶対値が略同一電圧値の負電圧
Vssを出力する。ドライブ回路20は、チャージポンプ
回路10に含まれるスイッチ素子であるMOSトランジ
スタのゲートを駆動するためにクロック信号をレベルシ
フトして供給するためのレベルシフト回路30と、入力
端子1に接続された第1電源ライン4に正電圧Vcc1を
供給し、第2電源ライン5を介して、出力端子3の出力
電圧Voと同一変位量で正電圧Vcc1から変位させて正
電圧Vcc2をレベルシフト回路30に供給するための電
圧調整回路40とを有している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A negative voltage generating circuit according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1, 4 and 5. FIG. Note that the same components as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. 1, the negative voltage generation circuit includes a charge pump circuit 10 having the same circuit configuration as the charge pump circuit shown in FIG. 7, and a drive circuit 20 for driving the charge pump circuit 10.
Is supplied as a positive voltage Vcc1 as an input voltage Vin, and a clock signal is supplied as a control signal Vc to a control terminal 2 so that the positive voltage Vcc1 and the absolute value are substantially A negative voltage Vss having the same voltage value is output. The drive circuit 20 includes a level shift circuit 30 for level-shifting and supplying a clock signal for driving a gate of a MOS transistor, which is a switch element included in the charge pump circuit 10, and a second terminal connected to the input terminal 1. The positive voltage Vcc1 is supplied to one power supply line 4, and the positive voltage Vcc2 is supplied to the level shift circuit 30 via the second power supply line 5 by being displaced from the positive voltage Vcc1 by the same displacement as the output voltage Vo of the output terminal 3. And a voltage adjustment circuit 40 for performing the adjustment.
【0007】レベルシフト回路30は、Pチャネル型M
OSトランジスタT5とNチャネル型MOSトランジス
タT6とからなる第1CMOSインバータ31にNチャ
ネル型MOSトランジスタT7が接続された第1直列回
路32と、Pチャネル型MOSトランジスタT8とNチ
ャネル型MOSトランジスタT9とからなる第2CMO
Sインバータ33にNチャネル型MOSトランジスタT
10が接続された第2直列回路34と、Pチャネル型M
OSトランジスタT11とNチャネル型MOSトランジ
スタT12とからなる第3CMOSインバータ35と、
Pチャネル型MOSトランジスタT13とNチャネル型
MOSトランジスタT14とからなる第4CMOSイン
バータ36とを含んでいる。第1直列回路32と第2直
列回路34とは並列接続されて第2電源ライン5と第3
電源ライン6間に接続され、第1CMOSインバータ3
1は入力が制御端子2に、および出力がMOSトランジ
スタT10のゲートと第4CMOSインバータ36の入
力とに接続され、第2CMOSインバータ33は入力が
第3CMOSインバータ35の出力に、および出力がM
OSトランジスタT7のゲートに接続されている。第3
CMOSインバータ35は第2電源ライン5と接地間に
接続され、その入力が制御端子2に接続されている。第
4CMOSインバータ36は第2電源ライン5と第3電
源ライン6間に接続され、その出力がチャージポンプ回
路10のMOSトランジスタT4のゲートG4に接続さ
れている。The level shift circuit 30 is a P-channel type M
A first series circuit 32 in which an N-channel MOS transistor T7 is connected to a first CMOS inverter 31 including an OS transistor T5 and an N-channel MOS transistor T6, and a P-channel MOS transistor T8 and an N-channel MOS transistor T9 The 2nd CMO
An N-channel MOS transistor T is connected to the S inverter 33.
10 and a P-channel type M
A third CMOS inverter 35 including an OS transistor T11 and an N-channel MOS transistor T12;
A fourth CMOS inverter 36 including a P-channel MOS transistor T13 and an N-channel MOS transistor T14 is included. The first series circuit 32 and the second series circuit 34 are connected in parallel so that the second power supply line 5 and the third
The first CMOS inverter 3 connected between the power supply lines 6
1 has an input connected to the control terminal 2 and an output connected to the gate of the MOS transistor T10 and the input of the fourth CMOS inverter 36. The second CMOS inverter 33 has an input connected to the output of the third CMOS inverter 35 and an output connected to M.
It is connected to the gate of OS transistor T7. Third
The CMOS inverter 35 is connected between the second power supply line 5 and the ground, and the input is connected to the control terminal 2. The fourth CMOS inverter 36 is connected between the second power supply line 5 and the third power supply line 6, and its output is connected to the gate G4 of the MOS transistor T4 of the charge pump circuit 10.
【0008】上記構成のレベルシフト回路30におい
て、制御端子2にクロック信号の“H(ハイ)”レベ
ル、即ち、正電圧Vcc1が供給されると、第1CMOS
インバータ31のMOSトランジスタT5がオフ状態に
なるが、この時点においては、第1CMOSインバータ
31のMOSトランジスタT6,T7はともにオフ状態
に持続されているため、第1CMOSインバータ31の
出力は第2電源ライン5の電位Vcc2と第3電源ライン
6の電位Vo間の中間電位にある。その後、第3CMO
Sインバータ35に供給されたクロック信号の“H(ハ
イ)”レベルが第3CMOSインバータ35で反転さ
れ、第2CMOSインバータ33の入力にクロック信号
の“L(ロウ)”レベル、即ち、接地電圧が供給される
と、第2CMOSインバータ33のMOSトランジスタ
T8がオン状態になるので、第2CMOSインバータ3
3の出力は第2電源ラインの電位Vcc2になり、これに
よりMOSトランジスタT7が完全にオン状態になり、
第1CMOSインバータ31の出力は第3電源ライン6
の電位Voになる。In the level shift circuit 30 having the above configuration, when the "H (high)" level of the clock signal, that is, the positive voltage Vcc1, is supplied to the control terminal 2, the first CMOS
The MOS transistor T5 of the inverter 31 is turned off. At this time, since the MOS transistors T6 and T7 of the first CMOS inverter 31 are both kept off, the output of the first CMOS inverter 31 is output to the second power supply line. 5 and an intermediate potential between the potential Vo of the third power supply line 6. Then, the third CMO
The “H (high)” level of the clock signal supplied to the S inverter 35 is inverted by the third CMOS inverter 35, and the “L (low)” level of the clock signal, that is, the ground voltage is supplied to the input of the second CMOS inverter 33. Then, the MOS transistor T8 of the second CMOS inverter 33 is turned on, so that the second CMOS inverter 3
3 becomes the potential Vcc2 of the second power supply line, whereby the MOS transistor T7 is completely turned on.
The output of the first CMOS inverter 31 is the third power supply line 6
Potential Vo.
【0009】一方、制御端子2にクロック信号の“L
(ロウ)”レベル、即ち、接地電圧が供給されたとき
は、上述の動作と対称的な動作が行われて、第1CMO
Sインバータ31の出力は第2電源ライン5の電位Vcc
2になり、第2CMOSインバータ33の出力は第3電
源ライン6の電位Voになる。従って、制御端子2にク
ロック信号の“H(ハイ)”レベルが供給されると、第
3電源ライン6の電位Voである第1CMOSインバー
タ31の出力は第4CMOSインバータ36で反転さ
れ、チャージポンプ回路10のMOSトランジスタT4
のゲートG4に第2電源ライン5の電位Vcc2が供給さ
れ、クロック信号の“L(ロウ)”レベルが供給される
と、第2電源ライン5の電位Vcc2である第1CMOS
インバータ31の出力は第4CMOSインバータ36で
反転され、チャージポンプ回路10のMOSトランジス
タT4のゲートG4に第3電源ライン6の電位Voが供
給される。尚、本実施例では、第1CMOSインバータ
31の出力を第4CMOSインバータ36を介してチャ
ージポンプ回路10のMOSトランジスタT4のゲート
G4に接続して制御端子2のクロック信号波形に対して
MOSトランジスタT4のゲートG4の入力波形を非反
転としているが、第2CMOSインバータ33の出力を
第4CMOSインバータ36を介してMOSトランジス
タT4のゲートG4に接続して制御端子2のクロック信
号波形に対してMOSトランジスタT4のゲートG4の
入力波形を反転としてもよい。また、本実施例では第1
CMOSインバータ31とMOSトランジスタT4のゲ
ートG4間に接続するCMOSインバータとして、第4
CMOSインバータ36を1個接続しているが、必要に
応じて複数個のCMOSインバータを接続してもよい。On the other hand, "L" of the clock signal is applied to the control terminal 2.
(Low) "level, that is, when the ground voltage is supplied, an operation symmetric to the above operation is performed, and the first CMO
The output of the S inverter 31 is the potential Vcc of the second power line 5
The output of the second CMOS inverter 33 becomes the potential Vo of the third power supply line 6. Therefore, when the "H (high)" level of the clock signal is supplied to the control terminal 2, the output of the first CMOS inverter 31, which is the potential Vo of the third power supply line 6, is inverted by the fourth CMOS inverter 36, and the charge pump circuit 10 MOS transistors T4
When the potential Vcc2 of the second power supply line 5 is supplied to the gate G4 and the "L (low)" level of the clock signal is supplied, the first CMOS which is the potential Vcc2 of the second power supply line 5 is supplied.
The output of the inverter 31 is inverted by the fourth CMOS inverter 36, and the potential Vo of the third power supply line 6 is supplied to the gate G4 of the MOS transistor T4 of the charge pump circuit 10. In the present embodiment, the output of the first CMOS inverter 31 is connected to the gate G4 of the MOS transistor T4 of the charge pump circuit 10 via the fourth CMOS inverter 36 so that the output of the MOS transistor T4 Although the input waveform of the gate G4 is non-inverted, the output of the second CMOS inverter 33 is connected to the gate G4 of the MOS transistor T4 via the fourth CMOS inverter 36, and the output of the MOS transistor T4 is controlled with respect to the clock signal waveform of the control terminal 2. The input waveform of the gate G4 may be inverted. In the present embodiment, the first
As a CMOS inverter connected between the CMOS inverter 31 and the gate G4 of the MOS transistor T4,
Although one CMOS inverter 36 is connected, a plurality of CMOS inverters may be connected as necessary.
【0010】電圧調整回路40は、検出手段として、抵
抗値が固定の第1分割手段としての第1抵抗R1と、出
力端子3の電位の検出結果に応じて抵抗値が変わる第2
分割手段としてのNPN検出トランジスタT15および
この検出トランジスタ15に直列接続された第2抵抗R
2との直列回路41が第1電源ライン4と第3電源ライ
ン6間に接続され、制御手段として、第3抵抗R3と、
PNP制御トランジスタT16との直列回路42が第1
電源ライン4と第3電源ライン6間に接続され、出力手
段として、NPN出力トランジスタT17が第1電源ラ
イン4と第2電源ライン5間に接続されて構成されてい
る。直列回路41は第1抵抗R1が第1電源ライン4
に、および第2抵抗R2が第3電源ライン6に接続さ
れ、トランジスタT15が第1抵抗R1と第2抵抗R2
間にコレクタとエミッタとで接続され、トランジスタT
15のベースは接地されている。直列回路42は抵抗R
3が第1電源ライン4に接続され、トランジスタT16
が抵抗R3と第3電源ライン6間にエミッタとコレクタ
とで接続され、トランジスタ16のベースは第1抵抗R
1とトランジスタT15との接続点に接続されている。
トランジスタT17は第1電源ライン4と第2電源ライ
ン5間にコレクタとエミッタとで接続され、トランジス
タT17のベースは第3抵抗R3とトランジスタT16
との接続点に接続されている。The voltage adjusting circuit 40 includes a first resistor R1 as a first dividing unit having a fixed resistance value as a detecting unit, and a second resistor whose resistance value changes according to the detection result of the potential of the output terminal 3.
An NPN detection transistor T15 as a dividing means and a second resistor R connected in series to the detection transistor 15
2 is connected between the first power supply line 4 and the third power supply line 6, and a third resistor R3 as control means;
The series circuit 42 with the PNP control transistor T16 is the first
An NPN output transistor T17 is connected between the power supply line 4 and the third power supply line 6, and is connected between the first power supply line 4 and the second power supply line 5 as output means. In the series circuit 41, the first resistor R1 is connected to the first power line 4
, And the second resistor R2 are connected to the third power supply line 6, and the transistor T15 is connected to the first resistor R1 and the second resistor R2.
Connected between the collector and the emitter, the transistor T
The 15 bases are grounded. The series circuit 42 has a resistor R
3 is connected to the first power supply line 4 and the transistor T16
Is connected between the resistor R3 and the third power supply line 6 by an emitter and a collector, and the base of the transistor 16 is connected to the first resistor R3.
1 and the transistor T15.
The transistor T17 is connected between the first power supply line 4 and the second power supply line 5 by a collector and an emitter. The base of the transistor T17 has a third resistor R3 and a transistor T16.
Is connected to the connection point.
【0011】上記構成の電圧調整回路40において、第
3電源ライン6の電位Voが、トランジスタT15のベ
ース・エミッタ間順方向電圧をVBEとして、Vo≧−
VBEの場合、トランジスタT15,T16はオフ状態
で、トランジスタT17のベースに抵抗R3を介して正
電圧Vcc1が印加され、トランジスタT17は飽和状態
のオン状態で、第2電源ライン5の電位Vcc2はVcc2=
Vcc1である。一方、第3電源ライン6の電位VoがV
o<−VBEの場合、トランジスタT15,T16,T
17は第3電源ライン6の電位Voに応じて飽和状態ま
たは非飽和状態の度合が変化するオン状態で、トランジ
スタT15のコレクタ電圧(T16のベース電圧)V
CT15は次式(1)に示される電位となり、第2電源ライ
ン5の電位Vcc2は次式(2)に示される電位となる。 VCT15=Vcc1-(hFE/(1+hFE))(R1/R2)(|Vo|-VBE)……(1 ) hFE:トランジスタT15の電流増幅率 VBE:トランジスタT15のベース・エミッタ間順方向
電圧 Vcc2=Vct15+VBET16-VBET17 ……(2) VBET16:トランジスタT16のベース・エミッタ間順
方向電圧 VBET17:トランジスタT17のベース・エミッタ間順
方向電圧 以下の説明において、(1),(2)式で、R1=R
2、hFE/(1+hFE)=1、VBET16=VBET17として、V
cc2を次式で近似する。 Vcc2=Vcc1-(|Vo|-VBE) ……(3) 即ち、第3電源ライン6の電位VoがVo<−VBEの場
合、(3)式で示すように電圧調整回路40に第1電源
ライン4の電位Vcc1と第3の電源ライン6の電位Vo
が供給されると、電圧調整回路40の出力としての第2
電源ライン5の電位Vcc2は第3の電源ライン6の電位
の絶対値|Vo|の増加に追随してVcc1+VBEから減少
し、従って、第2電源ライン5と第3電源ライン6間の
電位差は、次式(4)で表わされ、第3の電源ライン6
の負の電位Voの変化に関わらず、一定電圧値となる。 Vcc2+|Vo|=Vcc1-(|Vo|-VBE)+|Vo|=Vcc1+VBE ……(4) [0011] In the voltage regulating circuit 40 having the above configuration, the potential Vo of the third power supply line 6, the base-emitter forward voltage of the transistor T15 as V BE, Vo ≧ -
For V BE, transistor T15, T16 is in the off state, through the base resistor R3 of the transistor T17 positive voltage Vcc1 is applied, the transistor T17 is in the on state of saturation, the potential Vcc2 of the second power supply line 5 Vcc2 =
Vcc1. On the other hand, when the potential Vo of the third power supply line 6 is V
In the case of o <-V BE, transistor T15, T16, T
Reference numeral 17 denotes an ON state in which the degree of saturation or non-saturation changes according to the potential Vo of the third power supply line 6, and the collector voltage (base voltage of T16) V of the transistor T15
CT15 becomes the potential shown by the following equation (1), and the potential Vcc2 of the second power supply line 5 becomes the potential shown by the following equation (2). V CT15 = Vcc1- (h FE / (1 + h FE)) (R1 / R2) (| Vo | -V BE) ...... (1) h FE: current amplification factor of the transistor T15 V BE: base of the transistor T15・ Emitter forward voltage Vcc2 = Vct15 + V BET16 -V BET17 (2) V BET16 : forward voltage between base and emitter of transistor T16 V BET17 : forward voltage between base and emitter of transistor T17 , (1), (2) where R1 = R
2, h FE / (1 + h FE ) = 1, V BET16 = V BET17 and V
cc2 is approximated by the following equation. Vcc2 = Vcc1- (| Vo | -V BE) ...... (3) that is, when the potential Vo of the third power supply line 6 is Vo <-V BE, the voltage adjustment circuit 40 as shown by (3) the The potential Vcc1 of the first power supply line 4 and the potential Vo of the third power supply line 6
Is supplied, the second as the output of the voltage adjustment circuit 40
The potential Vcc2 of the power supply line 5 decreases from Vcc1 + V BE following the increase of the absolute value | Vo | of the potential of the third power supply line 6, and accordingly, the potential Vcc2 between the second power supply line 5 and the third power supply line 6 The potential difference is expressed by the following equation (4).
Is constant regardless of the change in the negative potential Vo. Vcc2 + | Vo | = Vcc1- ( | Vo | -V BE) + | Vo | = Vcc1 + V BE ...... (4)
【0012】上記構成の負電圧発生回路において、チャ
ージポンプ回路10の各MOSトランジスタのゲートは
ドライブ回路からの図4に示す波形の制御信号により駆
動され、MOSトランジスタT1,T2,T3の各ゲー
トG1,G2,G3への制御信号は図示されない従来と
同様のドライブ回路から供給され、MOSトランジスタ
T4のゲートG4への制御信号はドライブ回路20から
供給される。すなわち、入力端子1に入力電圧Vinとし
て正電圧Vcc1が供給され、MOSトランジスタT1の
ゲートG1に接地電圧が、およびMOSトランジスタT
2のゲートG2に正電圧Vcc1が供給されてMOSトラ
ンジスタT1,T2がオン制御され、MOSトランジス
タT3のゲートG3に接地電圧が、およびMOSトラン
ジスタT4のゲートG4に出力端子3の電圧Voが供給
されてMOSトランジスタT3,T4がオフ制御され、
コンデンサC1が充電される。次に、MOSトランジス
タT1のゲートG1に正電圧Vcc1が、およびMOSト
ランジスタT2のゲートG2に出力端子3の電圧Voが
供給されてMOSトランジスタT1,T2がオフ制御さ
れ、時間Δt後に、MOSトランジスタT3のゲートG
3に正電圧Vcc1が、MOSトランジスタT4のゲート
G4に正電圧Vcc2が供給されてMOSトランジスタT
3,T4がオン制御され、コンデンサC1に充電された
電荷が放電してコンデンサC2に充電され、出力端子3
に出力電圧Voが出力される。以下、MOSトランジス
タT1,T2,T3,T4の各ゲートG1,G2,G
3,G4に図4の波形の制御信号を繰り返して印加する
ことにより、コンデンサC2に電荷が蓄積され、出力電
圧Voとして後述するように過渡的に変化した後に正電
圧Vcc1に略同一電圧値の負電圧Vssが出力される。In the negative voltage generating circuit having the above configuration, the gate of each MOS transistor of the charge pump circuit 10 is driven by a control signal having the waveform shown in FIG. 4 from the drive circuit, and the gate G1 of each of the MOS transistors T1, T2, T3. , G2, and G3 are supplied from a drive circuit (not shown) similar to the conventional drive circuit, and a control signal to the gate G4 of the MOS transistor T4 is supplied from the drive circuit 20. That is, the positive voltage Vcc1 is supplied to the input terminal 1 as the input voltage Vin, the ground voltage is applied to the gate G1 of the MOS transistor T1, and the MOS transistor T
The positive voltage Vcc1 is supplied to the gate G2 of the MOS transistor T2 to turn on the MOS transistors T1 and T2, the ground voltage is supplied to the gate G3 of the MOS transistor T3, and the voltage Vo of the output terminal 3 is supplied to the gate G4 of the MOS transistor T4. As a result, the MOS transistors T3 and T4 are turned off,
The capacitor C1 is charged. Next, the positive voltage Vcc1 is supplied to the gate G1 of the MOS transistor T1, and the voltage Vo of the output terminal 3 is supplied to the gate G2 of the MOS transistor T2, so that the MOS transistors T1 and T2 are turned off. Gate G
3, the positive voltage Vcc1 is supplied to the gate G4 of the MOS transistor T4, and the positive voltage Vcc2 is supplied to the gate G4 of the MOS transistor T4.
3, T4 is turned on, and the electric charge charged in the capacitor C1 is discharged and charged in the capacitor C2.
Outputs the output voltage Vo. Hereinafter, the gates G1, G2, G of the MOS transistors T1, T2, T3, T4
3, a charge is accumulated in the capacitor C2 by repeatedly applying the control signal having the waveform of FIG. 4 to the G4, and after a transient change as described later as the output voltage Vo, a voltage having substantially the same voltage value as the positive voltage Vcc1. The negative voltage Vss is output.
【0013】図4に示すMOSトランジスタT4のゲー
トG4のオン制御時のゲート電位Vcc2は、図5に示す
ように、出力端子3の電位Voの変化に追随して変化す
る。具体的には、入力端子1に入力電圧Vinとして正電
圧Vcc1が供給され、制御端子2にクロック信号が印加
され始め、出力端子3の電位VoがVo≧−VBEのと
き、入力端子1から第1電源ライン4を介して正電圧V
cc1が、および、出力端子3から第3電源ライン6を介
して出力電圧Voが電圧調整回路40に供給され、電圧
調整回路40の出力としての第2電源ライン5の電位V
cc2が正電圧Vcc1に略同一の電位レベル(以下、Vcc2
=Vcc1で示す)となる。このとき、制御端子2にクロ
ック信号の“H(ハイ)”レベルが供給されると、レベ
ルシフト回路30で、クロック信号の“H(ハイ)”レ
ベル、即ち、正電圧Vcc1の電位レベルが第2電源ライ
ン5の電位Vcc2=Vcc1にレベルシフト(この場合は同
じ電位のまま)され、チャージポンプ回路10のMOS
トランジスタT4のゲートG4の電位は第2電源ライン
6の電位レベルVcc2=Vcc1となり、MOSトランジス
タT4のゲート・ソース間にVcc2-Vo≦Vcc1+VBE
の電圧が印加されて、MOSトランジスタT4はオン制
御され、クロック信号の“L(ロウ)”レベルが供給さ
れると、レベルシフト回路30で、クロック信号の“L
(ロウ)”レベル、即ち、接地電位が第3電源ライン6
の電位、即ち、出力端子3の電位Voにレベルシフトさ
れ、チャージポンプ回路10のMOSトランジスタT4
のゲートG4の電位は出力端子3の電位Voとなり、M
OSトランジスタT4のゲート・ソース間にVo−Vo
=0Vの電圧が印加されて、MOSトランジスタT4は
オフ制御される。The gate potential Vcc2 at the time of ON control of the gate G4 of the MOS transistor T4 shown in FIG. 4 changes following the change in the potential Vo of the output terminal 3, as shown in FIG. Specifically, the positive voltage Vcc1 is supplied as an input voltage Vin to the input terminal 1, the control terminal 2 clock signal is started to be applied to, when the potential Vo at the output terminal 3 is Vo ≧ -V BE, from the input terminal 1 Positive voltage V via first power supply line 4
cc1 and the output voltage Vo from the output terminal 3 via the third power supply line 6 to the voltage adjustment circuit 40, and the potential V of the second power supply line 5 as an output of the voltage adjustment circuit 40.
cc2 has substantially the same potential level as the positive voltage Vcc1 (hereinafter, Vcc2
= Vcc1). At this time, when the “H (high)” level of the clock signal is supplied to the control terminal 2, the “H (high)” level of the clock signal, that is, the potential level of the positive voltage Vcc 1 is changed by the level shift circuit 30. 2 The level of the potential of the power supply line 5 is shifted to Vcc2 = Vcc1 (in this case, the same potential remains), and the MOS of the charge pump circuit 10 is
The potential of the gate G4 of the transistor T4 becomes the potential level Vcc2 = Vcc1 of the second power supply line 6, between the gate and source of the MOS transistor T4 Vcc2-Vo ≦ Vcc1 + V BE
Is applied, the MOS transistor T4 is turned on, and the "L (low)" level of the clock signal is supplied.
(Low) "level, that is, the ground potential is
, That is, the potential Vo of the output terminal 3, and the MOS transistor T4 of the charge pump circuit 10
The potential of the gate G4 becomes the potential Vo of the output terminal 3 and the potential of M
Vo-Vo between the gate and source of the OS transistor T4
= 0V is applied, and the MOS transistor T4 is turned off.
【0014】次に、上記の状態から制御端子2にクロッ
ク信号がさらに供給され、出力端子3の電位VoがVo
<−VBEになると、電圧調整回路40の出力としての
第2電源ライン5の電位Vcc2が、上記(3)式で示さ
れる電位となる。このとき、制御端子2にクロック信号
の“H(ハイ)”レベルが供給されると、レベルシフト
回路30で、クロック信号の“H(ハイ)”レベル、即
ち、正電圧Vcc1の電位レベルが上記(3)式で示され
る電位の第2電源ライン5の電位Vcc2にレベルシフト
され、チャージポンプ回路10のMOSトランジスタT
4のゲートG4の電位は第2電源ライン5の電位レベル
Vcc2としての(3)式で示される電位となり、MOS
トランジスタT4のゲート・ソース間にVcc2+|Vo|=
Vcc1-(|Vo|-VBE)+|Vo|=Vcc1+VBEの電圧が
印加されて、MOSトランジスタT4はオン制御され、
クロック信号の“L(ロウ)”レベルが供給されると、
レベルシフト回路30で、クロック信号の“L(ロ
ウ)”レベル、即ち、接地電位が第3電源ライン6の電
位、即ち、出力端子3の電位Voにレベルシフトされ、
チャージポンプ回路10のMOSトランジスタT4のゲ
ートG4の電位は出力端子3の電位Voとなり、MOS
トランジスタT4のゲート・ソース間にVo−Vo=0
Vの電圧が印加されて、MOSトランジスタT4はオフ
制御される。Next, a clock signal is further supplied to the control terminal 2 from the above state, and the potential Vo of the output terminal 3 becomes Vo.
When <−V BE , the potential Vcc2 of the second power supply line 5 as the output of the voltage adjustment circuit 40 becomes the potential represented by the above equation (3). At this time, when the “H (high)” level of the clock signal is supplied to the control terminal 2, the “H (high)” level of the clock signal, that is, the potential level of the positive voltage Vcc 1 is changed by the level shift circuit 30. The level of the MOS transistor T of the charge pump circuit 10 is shifted to the level Vcc2 of the second power supply line 5 having the potential expressed by the equation (3).
The potential of the gate G4 of No. 4 becomes the potential shown by the equation (3) as the potential level Vcc2 of the second power supply line 5,
Vcc2 + | Vo | = between the gate and source of the transistor T4
Vcc1- (| Vo | -V BE) + | Vo | = voltage Vcc1 + V BE is applied, MOS transistor T4 is on-controlled,
When the “L (low)” level of the clock signal is supplied,
The level shift circuit 30 shifts the “L (low)” level of the clock signal, that is, the ground potential, to the potential of the third power supply line 6, that is, the potential Vo of the output terminal 3,
The potential of the gate G4 of the MOS transistor T4 of the charge pump circuit 10 becomes the potential Vo of the output terminal 3,
Vo−Vo = 0 between the gate and the source of the transistor T4
When the voltage of V is applied, the MOS transistor T4 is turned off.
【0015】さらに、上記の状態から制御端子2にクロ
ック信号が印加され、出力端子3の電位Voが−Vcc1
に略同一の負電圧Vssの電位レベル(以下、Vo=Vss
=−Vcc1で示す)になると、電圧調整回路40の出力
としての第2電源ライン5の電位Vcc2が、Vcc2=Vcc
1-(|Vo|-VBE)=Vcc1-(Vcc1-VBE)=VBEと
なる。このとき、制御端子2にクロック信号の“H(ハ
イ)”レベルが供給されると、レベルシフト回路30
で、クロック信号の“H(ハイ)”レベル、即ち、正電
圧Vcc1の電位レベルがVcc2=VBEの第2電源ライン
5の電位Vcc2にレベルシフトされ、チャージポンプ回
路10のMOSトランジスタT4のゲートG4の電位は
第2電源ライン6の電位レベルVcc2=VBEになり、
MOSトランジスタT4のゲート・ソース間にVcc2+|
Vo|=VBE+Vcc1の電圧が印加されて、MOSトラ
ンジスタT4はオン制御され、クロック信号の“L(ロ
ウ)”レベルが供給されると、レベルシフト回路30
で、クロック信号の“L(ロウ)”レベル、即ち、接地
電位が第3電源ライン6の電位、即ち、出力端子3の電
位Vo=Vss=−Vcc1にレベルシフトされ、チャージ
ポンプ回路10のMOSトランジスタT4のゲートG4
の電位は出力端子3の電位Vo=Vss=−Vcc1とな
り、MOSトランジスタT4のゲート・ソース間にVo
−Vo=0Vの電圧が印加されて、MOSトランジスタ
T4はオフ制御される。Further, a clock signal is applied to the control terminal 2 from the above state, and the potential Vo of the output terminal 3 becomes -Vcc1.
, The potential level of the substantially same negative voltage Vss (hereinafter, Vo = Vss
= -Vcc1), the potential Vcc2 of the second power supply line 5 as the output of the voltage adjusting circuit 40 becomes Vcc2 = Vcc2.
1-a (| | Vo -V BE) = Vcc1- (Vcc1-V BE) = V BE. At this time, when the "H (high)" level of the clock signal is supplied to the control terminal 2, the level shift circuit 30
In, "H (high)" level of the clock signal, i.e., the potential level of the positive voltage Vcc1 is the second level shift to the potential Vcc2 power supply line 5 of Vcc2 = V BE, the gate of the MOS transistor T4 of the charge pump circuit 10 G4 potential becomes the potential level Vcc2 = V bE of the second power supply line 6,
Vcc2 + | between the gate and source of the MOS transistor T4.
The voltage Vo | = VBE + Vcc1 is applied, the MOS transistor T4 is turned on, and when the "L (low)" level of the clock signal is supplied, the level shift circuit 30
Then, the "L (low)" level of the clock signal, that is, the ground potential is level-shifted to the potential of the third power supply line 6, that is, the potential Vo = Vss = -Vcc1 of the output terminal 3, and the MOS of the charge pump circuit 10 Gate G4 of transistor T4
Becomes the potential Vo = Vss = −Vcc1 of the output terminal 3, and Vo is applied between the gate and source of the MOS transistor T4.
A voltage of -Vo = 0 V is applied, and the MOS transistor T4 is turned off.
【0016】以上のように、本発明の負電圧発生回路
は、MOSトランジスタT4がオン制御されるときのゲ
ートG4の電位を常に正電圧Vcc1の電位レベルとする
のではなく、電圧調整回路40に正電圧Vcc1を供給し
て、第2電源ライン5の電位Vcc2を、出力電圧Vo≧
−VBEのとき、正電圧Vcc1の電位レベル、Vo<−
VBEのとき、Vcc2=Vcc1-(|Vo|-VBE)で示され
る電位、Vo=−Vcc1のとき、VBEの電位レベル
と、出力電圧Voと同一変位量で変位させているので、
チャージポンプ回路10のMOSトランジスタT4のゲ
ート・ソース間のオン制御電圧はVcc2+|Vo|=VBE
+Vcc1と、出力電圧Voの変化に関わらず一定となる。
出力電圧Vo≧−VBEのとき、正電圧Vcc1の電位レ
ベル、Vo<−VBEのとき、(3)式で示される電
位、Vo=Vss=−Vcc1のとき、VBEの電位レベル
と、出力電圧Voの変化に追随してゲートG4の電位を
変化させ、MOSトランジスタT4のゲート・ソース間
の印加電圧をVcc2+|Vo|=VBE+Vcc1と、出力電圧
Voの変化に関わらず一定としたので、従来のようにM
OSトランジスタT4がオン制御されるときのゲートG
4の電位を常に正電圧Vcc1の電位レベルとしたとき、
Vo=Vss=−Vcc1のときのMOSトランジスタT4
のゲート・ソース間に印加される電圧Vcc1+|Vo|=
2Vcc1に耐えるゲートとソース間耐圧の高いプロセス
で製造する必要がなく、ゲートとソース間耐圧がVBE
+Vcc1と低いプロセスで製造できる。As described above, the negative voltage generating circuit according to the present invention does not always set the potential of the gate G4 when the MOS transistor T4 is ON-controlled to the potential level of the positive voltage Vcc1, but the voltage adjusting circuit 40 The positive voltage Vcc1 is supplied to change the potential Vcc2 of the second power supply line 5 to the output voltage Vo ≧
At −V BE , the potential level of the positive voltage Vcc1, Vo <−
At V BE , Vcc 2 = Vcc 1-(| Vo−V BE ), and at Vo = −Vcc 1, V BE is displaced by the same level as the potential level of V BE and the output voltage Vo.
The ON control voltage between the gate and the source of the MOS transistor T4 of the charge pump circuit 10 is Vcc2 + | Vo | = VBE
+ Vcc1 and becomes constant regardless of changes in the output voltage Vo.
When the output voltage Vo ≧ -V BE, the potential level of the positive voltage Vcc1, when Vo <-V BE, (3) the potential of formula, when Vo = Vss = -Vcc1, the potential level of the VBE, the output The potential of the gate G4 is changed following the change of the voltage Vo, and the applied voltage between the gate and the source of the MOS transistor T4 is kept constant regardless of the change of the output voltage Vo, that is, Vcc2 + | Vo | = VBE + Vcc1. So, M
Gate G when OS transistor T4 is ON-controlled
4 is always the potential level of the positive voltage Vcc1,
MOS transistor T4 when Vo = Vss = -Vcc1
Vcc1 + | Vo | applied between the gate and source of
It is not necessary to produce the gate and high source voltage process to withstand 2Vcc1, gate-source breakdown voltage V BE
It can be manufactured by a process as low as + Vcc1.
【0017】次に、本発明の第2実施例の負電圧発生回
路を図2を参照して説明する。尚、図1と同一のものに
ついては同一符号を付してその説明を省略する。図にお
いて、図1との違いはドライブ回路50としてレベルシ
フト回路30に電圧調整回路40に替わる電圧調整回路
60を接続した点である。電圧調整回路60は、検出手
段として、抵抗値が固定の第1分割手段としての第1抵
抗R11と、出力端子3の電位の検出結果に応じて抵抗
値が変わる第2分割手段としてのNPN検出トランジス
タT18およびこのトランジスタT18に直列接続され
た第2抵抗R12との直列回路61が第1電源ライン4
と第3電源ライン6間に接続され、制御手段として、第
3抵抗R13および第4抵抗R14と、この第3抵抗R
13および第4抵抗R14にそれぞれ直列接続されたN
PN第1および第2制御トランジスタT19およびT2
0と、トランジスタT19およびT20のエミッタに共
通接続された第5抵抗R15との直並列回路62が第1
電源ライン4と第3電源ライン6間に接続され、出力手
段として、NPN出力トランジスタT21が第1電源ラ
イン4と第2電源ライン5間に接続されて構成されてい
る。直列回路61は第1抵抗R11が第1電源ライン4
に、および第2抵抗R12が第3電源ライン6に接続さ
れ、トランジスタT18が第1抵抗R11と第2抵抗R
12間にコレクタとエミッタとで接続され、トランジス
タT18のベースは接地されている。直列回路62は第
3抵抗R13および第4抵抗R14が第1電源ライン4
に接続され、第5抵抗R15が第3電源ライン6に接続
され、トランジスタT19が第3抵抗R13と第5抵抗
R15間にコレクタとエミッタとで接続され、トランジ
スタT19のベースは第1抵抗R11と検出トランジス
タT18との接続点に接続され、トランジスタT20が
第4抵抗R14と第5抵抗R15間にコレクタとエミッ
タとで接続され、トランジスタT20のベースはトラン
ジスタT21のエミッタに接続されている。トランジス
タT21は第1電源ライン4と第2電源ライン5間にコ
レクタとエミッタとで接続され、トランジスタT21の
ベースは第4抵抗R14と第2制御トランジスタ20と
の接続点に接続されている。Next, a negative voltage generating circuit according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the figure, the difference from FIG. 1 is that a voltage adjustment circuit 60 instead of the voltage adjustment circuit 40 is connected to the level shift circuit 30 as the drive circuit 50. The voltage adjustment circuit 60 includes a first resistor R11 as a first dividing unit having a fixed resistance value as a detecting unit, and an NPN detecting unit as a second dividing unit whose resistance value changes according to a detection result of the potential of the output terminal 3. A series circuit 61 including a transistor T18 and a second resistor R12 connected in series to the transistor T18 forms a first power supply line 4
And the third power supply line 6, and as control means, a third resistor R13 and a fourth resistor R14, and the third resistor R13
13 and the fourth resistor R14 connected in series to each other.
PN first and second control transistors T19 and T2
0 and a fifth parallel resistor 62 connected in common to the emitters of the transistors T19 and T20.
An NPN output transistor T21 is connected between the first power supply line 4 and the second power supply line 5 as an output means. In the series circuit 61, the first resistor R11 is connected to the first power line 4
And the second resistor R12 are connected to the third power supply line 6, and the transistor T18 is connected to the first resistor R11 and the second resistor R12.
A collector and an emitter are connected between the transistors 12, and the base of the transistor T18 is grounded. In the series circuit 62, the third resistor R13 and the fourth resistor R14 are connected to the first power line 4
, The fifth resistor R15 is connected to the third power supply line 6, the transistor T19 is connected between the third resistor R13 and the fifth resistor R15 by a collector and an emitter, and the base of the transistor T19 is connected to the first resistor R11. The transistor T20 is connected to a connection point with the detection transistor T18, the transistor T20 is connected between the fourth resistor R14 and the fifth resistor R15 by a collector and an emitter, and the base of the transistor T20 is connected to the emitter of the transistor T21. The transistor T21 is connected between the first power supply line 4 and the second power supply line 5 by a collector and an emitter, and the base of the transistor T21 is connected to a connection point between the fourth resistor R14 and the second control transistor 20.
【0018】上記構成の電圧調整回路60において、ト
ランジスタT19,T20,T21はボルテージフォロ
ワの差動増幅回路を形成しており、トランジスタT19
のベース電位がトランジスタT20のベース電位(トラ
ンジスタT21のエミッタ電位)となるように動作す
る。すなわち、第2電源ラインの電位Vcc2はトランジ
スタT18のコレクタ電位と同じ電位となる。従って、
第3電源ライン6の電位Voが、トランジスタT18の
ベース・エミッタ間順方向電圧をVBEとして、Vo≧
−VBEの場合、トランジスタT18はオフ状態で、ト
ランジスタT18のコレクタ電位は正電圧Vcc1とな
り、第2電源ライン5の電位Vcc2はVcc2=Vcc1であ
る。一方、第3電源ライン6の電位VoがVo<−V
BEの場合、トランジスタT18のコレクタ電圧(T1
9のベース電圧)VCT18、すなわち、第2電源ライ
ンの電位Vcc2は次式(5)に示される電位となる。 Vcc2=Vcc1-(hFE/(1+hFE))(R11/R12)(|Vo|-VBE)……( 5) hFE:トランジスタT18の電流増幅率 VBE:トランジスタT18のベース・エミッタ間順方
向電圧 以下の説明において、(5)式で、R11=R12、hFE
/(1+hFE)=1として、Vcc2を次式で近似する。 Vcc2=Vcc1-(|Vo|-VBE) ……(6) 以下、第1実施例と同様であるので、説明を省略する。In the voltage adjustment circuit 60 having the above configuration, the transistors T19, T20, and T21 form a voltage follower differential amplifier circuit.
Operate so that the base potential of the transistor T20 becomes the base potential of the transistor T20 (emitter potential of the transistor T21). That is, the potential Vcc2 of the second power supply line becomes the same potential as the collector potential of the transistor T18. Therefore,
Potential Vo of the third power supply line 6, the base-emitter forward voltage of the transistor T18 as V BE, Vo ≧
For -V BE, transistor T18 is turned off, the collector potential of the transistor T18 is next to a positive voltage Vcc1, the potential Vcc2 of the second power supply line 5 is Vcc2 = Vcc1. On the other hand, when the potential Vo of the third power supply line 6 is Vo <−V
In the case of BE , the collector voltage of the transistor T18 (T1
9 (base voltage) V CT18 , that is, the potential Vcc2 of the second power supply line is a potential represented by the following equation (5). Vcc2 = Vcc1- (h FE / ( 1 + h FE)) (R11 / R12) (| Vo | -V BE) ...... (5) h FE: current amplification factor of the transistor T18 V BE: base of the transistor T18 · Emitter forward voltage In the following description, in equation (5), R11 = R12, hFE
Assuming that / (1 + h FE ) = 1, Vcc2 is approximated by the following equation. Vcc2 = Vcc1- (| Vo | -V BE) ...... (6) below, is the same as the first embodiment, the description thereof is omitted.
【0019】尚上記第1および第2実施例において、ド
ライブ回路20,50のレベルシフト回路30に含まれ
るMOSトランジスタは導電型を逆にして回路を構成す
ることもできる。即ち、Pチャネル型MOSトランジス
タをNチャネル型MOSトランジスタ、Nチャネル型M
OSトランジスタをPチャネル型MOSトランジスタと
して回路構成することもでき、例えば、図1に示す回路
は図3に示す回路とすることができる。In the first and second embodiments, the MOS transistors included in the level shift circuits 30 of the drive circuits 20 and 50 can be formed by reversing the conductivity types. That is, an N-channel MOS transistor and an N-channel M transistor
The OS transistor may be configured as a P-channel MOS transistor, for example, the circuit shown in FIG. 1 may be the circuit shown in FIG.
【0020】[0020]
【発明の効果】本発明によれば、MOSトランジスタT
4がオン制御されるときのゲートG4の電位を、出力電
圧Vo≧−VBEのとき、正電圧Vcc1の電位レベル、
Vo<−VBEのとき、(3)式および(6)式で示さ
れる電位、Vo=Vss=−Vcc1のとき、VBEの電位
レベルと、出力電圧Voの変化に追随してゲートG4の
電位を変化させ、MOSトランジスタT4のゲート・ソ
ース間の印加電圧を入力電圧と略同一として、出力電圧
Voの変化に関わらず一定としたので、MOSトランジ
スタT4のゲート・ソース間に入力電圧の2倍の電圧が
印加されることはなくこの入力電圧の2倍の電圧に耐え
るゲートとソース間耐圧の高いプロセスで製造する必要
がなく、ゲートとソース間耐圧が入力電圧と略同一レベ
ルを保証する低いプロセスで製造できる。According to the present invention, the MOS transistor T
4 the potential of the gate G4 when it is on-controlled, when the output voltage Vo ≧ -V BE, the potential level of the positive voltage Vcc1,
When Vo <-V BE, (3) and Equation (6) the potential of formula, when Vo = Vss = -Vcc1, the potential level of V BE, of the gate G4 to follow the change in the output voltage Vo Since the potential is changed and the applied voltage between the gate and the source of the MOS transistor T4 is made substantially the same as the input voltage and kept constant regardless of the change in the output voltage Vo, the input voltage between the gate and the source of the MOS transistor T4 becomes 2 A double voltage is not applied, and there is no need to manufacture by a process having a high withstand voltage between the gate and the source that withstands a voltage twice as high as the input voltage, and the withstand voltage between the gate and the source is almost equal to the input voltage. Can be manufactured with a low process.
【図1】 本発明の第1実施例である負電圧発生回路の
回路図。FIG. 1 is a circuit diagram of a negative voltage generating circuit according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の第2実施例である負電圧発生回路の
回路図。FIG. 2 is a circuit diagram of a negative voltage generating circuit according to a second embodiment of the present invention.
【図3】 図1に示す負電圧発生回路の変形例の回路
図。FIG. 3 is a circuit diagram of a modified example of the negative voltage generation circuit shown in FIG.
【図4】 図1の回路に使用されるチャージポンプ回路
の各トランジスタのゲートの電位を示す波形図。FIG. 4 is a waveform chart showing the potential of the gate of each transistor of the charge pump circuit used in the circuit of FIG.
【図5】 図1の回路に使用されるチャージポンプ回路
のトランジスタT4のゲートG4の電位の変化を示す波
形図。FIG. 5 is a waveform chart showing a change in potential of a gate G4 of a transistor T4 of the charge pump circuit used in the circuit of FIG.
【図6】 チャージポンプ回路の動作原理を説明するた
めの回路図。FIG. 6 is a circuit diagram illustrating the operation principle of a charge pump circuit.
【図7】 一般的なチャージポンプ回路の回路図。FIG. 7 is a circuit diagram of a general charge pump circuit.
【図8】 図7のチャージポンプ回路を駆動するための
各トランジスタの従来のゲートの電位を示す波形図。FIG. 8 is a waveform chart showing a conventional gate potential of each transistor for driving the charge pump circuit of FIG. 7;
【図9】 図7のチャージポンプ回路を駆動するための
各トランジスタの従来のゲート・ソース間の印加電圧を
示す波形図。FIG. 9 is a waveform diagram showing a conventional gate-source applied voltage of each transistor for driving the charge pump circuit of FIG. 7;
1 入力端子 3 出力端子 10 チャージポンプ回路 20、50 ドライブ回路 30 レベルシフト回路 40、60 電圧調整回路 41、61 検出手段(直列回路) 42 制御手段(直列回路) 62 制御手段(直並列回路) T1、T2、T3、T4 MOSトランジスタ T15、T18 NPN検出トランジスタ T16、T19、T20 制御トランジスタ T17、T21 出力手段(NPN出力トランジスタ) C1 コンデンサ Reference Signs List 1 input terminal 3 output terminal 10 charge pump circuit 20, 50 drive circuit 30 level shift circuit 40, 60 voltage adjustment circuit 41, 61 detection means (series circuit) 42 control means (series circuit) 62 control means (series-parallel circuit) T1 , T2, T3, T4 MOS transistor T15, T18 NPN detection transistor T16, T19, T20 Control transistor T17, T21 Output means (NPN output transistor) C1 capacitor
Claims (7)
して、入力端子からの正電圧をコンデンサに充電し、こ
のコンデンサに充電された電圧を出力端子から負電圧と
して出力するチャージポンプ回路と、前記MOSトラン
ジスタを駆動するドライブ回路とを備えた負電圧発生回
路において、 前記ドライブ回路は、前記正電圧から出力端子の電位と
同一変位量にて減少させた2次電圧を出力する電圧調整
回路と、クロック信号の供給により前記正電圧を前記2
次電圧にレベルシフトして出力するレベルシフト回路と
を有し、このレベルシフト回路の出力を前記MOSトラ
ンジスタのうち前記コンデンサと前記出力端子間に接続
されるMOSトランジスタのゲートに接続したことを特
徴とする負電圧発生回路。A charge pump circuit for charging a capacitor with a positive voltage from an input terminal using a MOS transistor as a switching element and outputting the voltage charged in the capacitor as a negative voltage from an output terminal, and driving the MOS transistor A voltage adjustment circuit that outputs a secondary voltage reduced from the positive voltage by the same displacement as the potential of an output terminal; and a clock signal supply circuit. The positive voltage is
A level shift circuit for level-shifting to the next voltage and outputting the voltage, and an output of the level shift circuit is connected to a gate of a MOS transistor connected between the capacitor and the output terminal among the MOS transistors. And a negative voltage generating circuit.
を検出する検出手段と、この検出手段の検出結果に基づ
いて前記2次電圧を出力するための制御電圧を生成する
制御手段と、この制御電圧に基づいて前記2次電圧を出
力する出力手段とを含むことを特徴とする請求項1記載
の負電圧発生回路。2. The voltage adjustment circuit according to claim 1, wherein said voltage adjustment circuit detects a potential of said output terminal, and control means generates a control voltage for outputting said secondary voltage based on a detection result of said detection means. 2. The negative voltage generating circuit according to claim 1, further comprising an output unit that outputs the secondary voltage based on the control voltage.
抵抗値が固定の第1分割手段と、前記出力端子に接続さ
れ出力端子の電位の検出結果に応じて抵抗値が変わる第
2分割手段との直列回路からなることを特徴とする請求
項2記載の負電圧発生回路。3. The first dividing means, wherein the detecting means is connected to the input terminal and has a fixed resistance value, and the second dividing means is connected to the output terminal and changes the resistance value in accordance with the detection result of the potential of the output terminal. 3. A negative voltage generating circuit according to claim 2, wherein said negative voltage generating circuit comprises a series circuit with said means.
前記第2分割手段が、前記第1抵抗にコレクタが接続さ
れベースが接地されたNPN検出トランジスタとこの検
出トランジスタのエミッタと前記出力端子間に接続され
た第2抵抗とからなり、 前記出力手段が、前記入力端子と前記レベルシフト回路
間に接続されたNPN出力トランジスタからなることを
特徴とする請求項3記載の負電圧発生回路。4. The first dividing means comprises a first resistor,
The second dividing means includes an NPN detecting transistor having a collector connected to the first resistor and a base grounded, and a second resistor connected between the emitter of the detecting transistor and the output terminal. 4. The negative voltage generating circuit according to claim 3, further comprising an NPN output transistor connected between said input terminal and said level shift circuit.
た第3抵抗と、この第3抵抗と前記出力端子間に接続さ
れたPNP制御トランジスタとの直列回路からなり、こ
の直列回路の直列接続点が前記出力トランジスタのベー
スに接続され、前記制御トランジスタのベースが前記検
出手段の直列接続点に接続されたことを特徴とする請求
項4記載の負電圧発生回路。5. The control means comprises a series circuit of a third resistor connected to the input terminal, and a PNP control transistor connected between the third resistor and the output terminal. 5. The negative voltage generation circuit according to claim 4, wherein a connection point is connected to a base of said output transistor, and a base of said control transistor is connected to a series connection point of said detection means.
た第3抵抗および第4抵抗と、前記出力端子に接続され
た第5抵抗と、前記第3抵抗と前記第5抵抗間に接続さ
れたNPN第1制御トランジスタと、前記第4抵抗と前
記第5抵抗間に接続されたNPN第2制御トランジスタ
との直並列回路からなり、前記第1制御トランジスタの
ベースが前記検出手段の前記直列接続点に接続され、前
記第2制御トランジスタのベースが前記出力トランジス
タのエミッタに接続され、および前記第2制御トランジ
スタと前記第4抵抗との直列接続点が前記出力トランジ
スタのベースに接続されたことを特徴とする請求項4記
載の負電圧発生回路。6. The control means includes a third resistor and a fourth resistor connected to the input terminal, a fifth resistor connected to the output terminal, and a connection between the third resistor and the fifth resistor. And a series-parallel circuit of an NPN first control transistor and an NPN second control transistor connected between the fourth resistor and the fifth resistor, the base of the first control transistor being connected to the series of the detection means. Connected to a connection point, a base of the second control transistor is connected to an emitter of the output transistor, and a series connection point of the second control transistor and the fourth resistor is connected to a base of the output transistor. The negative voltage generating circuit according to claim 4, wherein:
スタのうち前記コンデンサと前記出力端子間に接続され
るMOSトランジスタのゲートとソース間に前記ドライ
ブ回路から印加されるオン制御電圧が前記正電圧と前記
検出トランジスタの順方向電圧VBEとの和であることを
特徴とする請求項4記載の負電圧発生回路。7. An on-control voltage applied from said drive circuit between a gate and a source of a MOS transistor connected between said capacitor and said output terminal among said MOS transistors of said charge pump circuit is said positive voltage and said detection voltage. 5. The negative voltage generation circuit according to claim 4, wherein the sum is a sum of the forward voltage VBE of the transistor.
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JP37201899A JP2001186754A (en) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | Negative voltage generating circuit |
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- 1999-12-28 JP JP37201899A patent/JP2001186754A/en active Pending
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