(57)【要約】【課題】電荷転送用ＭＯＳトランジスタの逆電流の発生を防止したチャージポンプ回路を提供する。【解決手段】第１乃至第４電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，Ｍ１４を全てオフさせた状態で、クロックドライバーからのクロックＣＬＫ、＊ＣＬＫを変化させ、次に第２の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１２をオンさせて第１のポンピングコンデンサＣＡを放電し、第３のＭＯＳトランジスタＭ１３をオンさせて第２のポンピングコンデンサＣＢを充電する。次に、第１乃至第４電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，Ｍ１４を再び全てオフさせた状態で、クロックＣＬＫ、＊ＣＬＫを変化させ、次に、第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１４をオンさせて第２のポンピングコンデンサＣＢを放電し、第１のＭＯＳトランジスタＭ１１をオンさせて第１のポンピングコンデンサＣＡを充電する。【選択図】図４
2005278378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された第１及び第２の電荷転送用スイッチング素子と、
前記第１の電荷転送用スイッチング素子と前記第２の電荷転送用スイッチング素子の接続点に一方の端子が接続された第１のコンデンサと、
直列に接続された第３及び第４の電荷転送用スイッチング素子と、
前記第３の電荷転送用スイッチング素子と前記第４の電荷転送用スイッチング素子の接続点に一方の端子が接続された第２のコンデンサと、
前記第１のコンデンサの他方の端子と前記第２のコンデンサの他方に端子に相補的なクロックを供給するクロックドライバーと、
前記第１及び第３の電荷転送用スイッチング素子が接続された入力端子に入力電圧を供給する電圧源と、前記第１乃至第４の電荷転送用スイッチング素子を全てオフさせた状態で前記クロックドライバーのクロックの電圧レベルを反転させ、その後、前記第２及び第３の電荷転送用スイッチング素子をオンさせ、その後、前記第１乃至第４の電荷転送用スイッチング素子を全てオフさせた状態で前記クロックドライバーのクロックの電圧レベルを更に反転させ、その後、前記第１及び第４の電荷転送用スイッチング素子をオンさせるように制御する制御回路と、を備え、前記第２及び第４の電荷転送用スイッチング素子が接続された出力端子から前記入力電圧が昇圧された出力電圧を得ることを特徴とするチャージポンプ回路。
【請求項２】
前記第１、第２、第３及び第４の電荷転送用スイッチング素子が、それぞれ前記第１、第２、第３及び第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項１に記載のチャージポンプ回路。
【請求項３】
前記制御回路は、第１の電荷転送用ＭＯＳトランジスタのゲートに第１の結合コンデンサを介して第１のクロックを供給する第１のクロック供給手段と、
前記第１の電荷転送用ＭＯＳトランジスタのゲートに前記入力電圧を供給する第１のバイアス用ＭＯＳトランジスタと、
第３の電荷転送用ＭＯＳトランジスタのゲートに第３の結合コンデンサを介して第２のクロックを供給する第３のクロック供給手段と、前記第３の電荷転送用ＭＯＳトランジスタのゲートに前記入力電圧を供給する第３のバイアス用ＭＯＳトランジスタと、を備え、
前記第１のクロックが第１のレベルから第２のレベルに変化すると前記第１の電荷転送用ＭＯＳトランジスタ及び前記第３のバイアス用ＭＯＳトランジスタがオンし、前記第３の電荷転送用ＭＯＳトランジスタがオフし、
次に、前記第３のクロックが第１のレベルから第２のレベルに変化すると前記第３の電荷転送用ＭＯＳトランジスタ及び前記第１のバイアス用ＭＯＳトランジスタがオンし、前記第１の電荷転送用ＭＯＳトランジスタがオフするように制御することを特徴とする請求項２に記載のチャージポンプ回路。
【請求項４】
前記第１の電荷転送用ＭＯＳトランジスタ及び前記第３の電荷転送用ＭＯＳトランジスタのゲートの電圧の初期値が所定値以上にならないように電圧設定する初期電圧設定回路を設けたことを特徴とする請求項３に記載のチャージポンプ回路。
【請求項５】
前記初期電圧設定回路は、前記第１の電荷転送用ＭＯＳトランジスタのゲート及び前記第２の電荷転送用ＭＯＳトランジスタのゲートと前記出力端子との間に設けられた一対のダイオード素子で構成されることを特徴とする請求項４に記載のチャージポンプ回路。
【請求項６】
前記制御回路は、第２の電荷転送用ＭＯＳトランジスタのゲートに第２の結合コンデンサを介して第２のクロックを供給する第２のクロック供給手段と、
前記第２の電荷転送用ＭＯＳトランジスタのゲートに前記出力電圧を供給する第２のバイアス用ＭＯＳトランジスタと、
第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタのゲートに第４の結合コンデンサを介して第４のクロックを供給する第４のクロック供給手段と、前記第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタのゲートに前記出力電圧を供給する第４のバイアス用ＭＯＳトランジスタと、を備え、
前記第２のクロックが第１のレベルから第２のレベルに変化すると前記第２の電荷転送用ＭＯＳトランジスタ及び前記第４のバイアス用ＭＯＳトランジスタがオンし、前記第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタがオフし、
次に、前記第４のクロックが第１のレベルから第２のレベルに変化すると前記第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタ及び前記第２のバイアス用ＭＯＳトランジスタがオンし、前記第２の電荷転送用ＭＯＳトランジスタがオフするように制御することを特徴とする請求項２に記載のチャージポンプ回路。
【請求項７】
前記第２の電荷転送用ＭＯＳトランジスタ及び前記第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタのゲートの電圧の初期値が所定値以下にならないように電圧設定する初期電圧設定回路を設けたことを特徴とする請求項６に記載のチャージポンプ回路。
【請求項８】
前記初期電圧設定回路は、前記第３の電荷転送用ＭＯＳトランジスタのゲート及び前記第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタのゲートと前記入力端子との間に設けられた一対のダイオード素子で構成されることを特徴とする請求項７に記載のチャージポンプ回路。
【請求項９】
前記出力電圧をコンデンサマイクの電源電圧として用いることを特徴とする請求項１乃至請求項８に記載のチャージポンプ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャージポンプ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）やフラッシュメモリ(Flash Memory)の書き込み／消去システム、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)システム、アナログスイッチを駆動するシステム等においては、電源電圧Ｖｄｄより高い電圧を供給する必要がある。
【０００３】
そこで、これらのシステムにおいてはチャージポンプ回路を内蔵するものが広く用いられている。チャージポンプ回路は簡単な回路で電源電圧を昇圧できる回路であり、システム内の単一電源を用いて、その電源電圧よりも高い電圧を提供することができる。
【０００４】
一般的なチャージポンプ回路では、電荷転送用ＭＯＳトランジスタを直列接続して複数段のポンピングパケットを構成して入力電圧を昇圧する。Ｖｄｄを入力電圧、Ｖｄをトランジスタの閾値電圧、Ｖｏｕｔを昇圧電圧とすると、Ｎ段のチャージポンプ回路において昇圧電圧Ｖｏｕｔは、次式で表される。
Ｖｏｕｔ＝（Ｎ＋１）（Ｖｄｄ−Ｖｄ）
なお、先行技術文献として以下の特許文献１、非特許文献１がある。
【特許文献１】特開２００１−２１１６３７号公報
【非特許文献１】「改良された電圧増幅回路技術を用いたＮＭＯＳ集積回路におけるオンチップ高電圧の発生」“On-chip High-Voltage Generation in NMOS Integrated Circuits Using an Improved Voltage Multiplier Technique” アイ・イー・イー・イー  ジャーナル・オブ・ソリッドステート  サーキット  ＳＣ−１１巻  ＮＯ．３  ３７４−３７８頁  １９７６年６月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、チャージポンプ回路の応用分野の中でも、微少な出力電流と低消費電力の仕様が要求される応用分野、例えばコンデンサマイクの電源回路に適したチャージポンプ回路を提供するものである。特に、そのようなチャージポンプ回路において、電荷転送用ＭＯＳトランジスタの逆電流により生じる電圧損失を防止するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明のチャージポンプ回路は、直列に接続された第１及び第２の電荷転送用スイッチング素子と、
前記第１の電荷転送用スイッチング素子と前記第２の電荷転送用スイッチング素子の接続点に一方の端子が接続された第１のコンデンサと、
直列に接続された第３及び第４の電荷転送用スイッチング素子と、
前記第３の電荷転送用スイッチング素子と前記第４の電荷転送用スイッチング素子の接続点に一方の端子が接続された第２のコンデンサと、
前記第１のコンデンサの他方の端子と前記第２のコンデンサの他方に端子に相補的なクロックを供給するクロックドライバーと、
前記第１及び第３の電荷転送用スイッチング素子が接続された入力端子に入力電圧を供給する電圧源と、前記第１乃至第４の電荷転送用スイッチング素子を全てオフさせた状態で前記クロックドライバーのクロックの電圧レベルを反転させ、その後、前記第２及び第３の電荷転送用スイッチング素子をオンさせ、その後、前記第１乃至第４の電荷転送用スイッチング素子を全てオフさせた状態で前記クロックドライバーのクロックの電圧レベルを更に反転させ、その後、前記第１及び第４の電荷転送用スイッチング素子をオンさせるように制御する制御回路と、を備え、前記第２及び第４の電荷転送用スイッチング素子が接続された出力端子から前記入力電圧が昇圧された出力電圧を得ることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のチャージポンプ回路によれば、電荷転送用ＭＯＳトランジスタの逆電流の発生を防止し、それにより生じる電圧損失を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に本発明の実施形態に係るチャージポンプ回路について図面を参照しながら説明する。図１は、このチャージポンプ回路が応用されるコンデンサマイクシステムの回路図である。半導体チップ上に一対の容量電極とそれらの容量電極間に容量誘電体が介在されてなるコンデンサマイク１０が形成され、一対の容量電極間にバイアス用電源２０が抵抗３０を介して接続される。一対の容量電極は外部からの音声（音圧）によって微少振動することでコンデンサマイクの容量値が微少変化する。するとコンデンサマイク１０の出力信号Ｖもそれに応じて微少変化し、その出力信号Ｖをマイクアンプで増幅することで音声出力信号を得ることができる。このバイアス用電源２０としてチャージポンプ回路が用いられる。
【０００９】
図２は、バイアス用電源２０の回路図である。この回路は、Ｎ個の２倍昇圧回路（１）〜（Ｎ）を直列接続し、初段の２倍昇圧回路（１）に入力電圧Ｖｉｎを印加し、最終段の２倍昇圧回路（Ｎ）からＶｏｕｔ＝Ｖｉｎ＋Ｎ×Ｖｄｄという電圧を得る。２倍昇圧回路（１）〜（Ｎ）は、入力電圧Ｖｉｎに２倍昇圧回路（１）〜（Ｎ）の電源電圧Ｖｄｄを加算する回路である。図２の例では、Ｖｉｎ＝Ｖｄｄに設定され、Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ×（Ｎ＋１）となる。
【００１０】
次に、図２の２倍昇圧回路（１）〜（Ｎ）回路、即ち、チャージポンプ回路の具体的な回路について説明する。図３は、そのようなチャージポンプ回路の一例を示す回路図である。第１及び第２の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２は直列接続され、それらの接続ノードに第１のポンプアップコンデンサＣ１の一方の端子が接続され、第１のポンプアップコンデンサＣ１の他方の端子にクロックドライバー（不図示）からのクロックＣＬＫが印加されている。第１の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１のソースには入力端子Ｐｉｎから入力電圧Ｖｉｎが印加され、第２の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ２のソースは出力端子Ｐｏｕｔに接続されている。
【００１１】
一方、第３及び第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ３，Ｍ４も直列接続され、それらの接続ノードに第２のポンプアップコンデンサＣ２の一方の端子が接続され、第２のポンプアップコンデンサＣ２の他方の端子にクロックドライバー（不図示）からの反転クロック＊ＣＬＫ（＊ＣＬＫはＣＬＫの反転クロック）が印加されている。第３の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ３のソースには入力端子Ｐｉｎから入力電圧Ｖｉｎが印加され、第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ４のソースは、出力端子Ｐｏｕｔに接続されている。
【００１２】
また、出力端子Ｐｏｕｔには平滑用コンデンサＣｏｕｔが接続されている。第１及び第３の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ３はＮチャネル型、第２及び第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ２，Ｍ４はＰチャネル型である。クロックドライバーの電源電圧をＶｄｄとし、クロックＣＬＫ、反転クロック＊ＣＬＫの振幅もそれぞれＶｄｄであるとする。
【００１３】
このチャージポンプ回路の動作は以下の通りである。クロックＣＬＫが「ハイ」の期間は、Ｍ２、Ｍ３はオンし、Ｍ１，Ｍ４はオフする。これにより、第１のポンピングコンデンサＣ１が放電され、第２のポンピングコンデンサＣ２が充電される。第１のポンピングコンデンサＣ１の放電電流はＭ２を通して流れ、出力電圧Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ＋Ｖｄｄが得られる。一方、クロックＣＬＫが「ロウ」の期間は、Ｍ１、Ｍ４はオンし、Ｍ２，Ｍ３はオフする。これにより、第２のポンピングコンデンサＣ２が放電され、第１のポンピングコンデンサＣ１が充電される。第２のポンピングコンデンサＣ２の放電電流はＭ４を通して流れ、出力電圧Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ＋Ｖｄｄが得られる。こうして、全クロック期間を通してＭ２，Ｍ４のいずれかを通してポンピングコンデンサの放電電流が流れることで効率的な昇圧動作が行われる。
【００１４】
しかしながら、このチャージポンプ回路では、電荷転送用ＭＯＳトランジスタのオンオフが同時に行われるために、実際には、電荷転送用ＭＯＳトランジスタのスイッチング時に逆電流Ｉ１，Ｉ２が流れ、チャージポンプ回路の電圧損失ΔＶが生じてしまう。即ち、出力電圧Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ＋Ｖｄｄ−ΔＶとなる。
【００１５】
例えば、クロックＣＬＫが「ハイ」から「ロウ」に変化するときを考えると、Ｍ２はオンからオフに、Ｍ１はオフからオンにスイッチングする。しかしながら、ＭＯＳトランジスタのスイッチングはある時間を必要とするため、過渡的には、Ｍ１とＭ２が同時にオンする期間が生じることは避けられない。すると、Ｍ１とＭ２が同時にオンしている期間に、昇圧電圧が生じている出力端子Ｐｏｕｔから、Ｍ２、Ｍ１を通して、入力端子Ｐｉｎに逆電流Ｉ１が流れてしまう。同様にして、クロックＣＬＫが「ロウ」から「ハイ」に変化するときにも、出力端子Ｐｏｕｔから、Ｍ４、Ｍ３を通して、入力端子Ｐｉｎに逆電流Ｉ２が流れてしまう。
【００１６】
そこで、そのような逆電流の発生を防止したチャージポンプ回路について以下で説明する。図４は係るチャージポンプ回路の回路図である。第１及び第２の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１１，Ｍ１２は直列接続され、それらの接続ノードに第１のポンプアップコンデンサＣＡの一方の端子が接続され、第１のポンプアップコンデンサＣＡの他方の端子にクロックドライバー（不図示）からのクロックＣＬＫが印加されている。第１の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１１のソースには入力端子Ｐｉｎから入力電圧Ｖｉｎが印加され、第２の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１２のソースは出力端子Ｐｏｕｔに接続されている。
【００１７】
一方、第３及び第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１３，Ｍ１４も直列接続され、それらの接続ノードに第２のポンプアップコンデンサＣＢの一方の端子が接続され、第２のポンプアップコンデンサＣＢの他方の端子にクロックドライバー（不図示）からの反転クロック＊ＣＬＫ（＊ＣＬＫはＣＬＫの反転クロック）が印加されている。第３の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１３のソースには入力端子Ｐｉｎから入力電圧Ｖｉｎが印加され、第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１４のソースは出力端子Ｐｏｕｔに接続されている。
【００１８】
また、出力端子Ｐｏｕｔには平滑用コンデンサＣｏｕｔが接続されている。第１及び第３の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１１，Ｍ１３はＮチャネル型、第２及び第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１２，Ｍ１４はＰチャネル型である。
【００１９】
第１の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１１のゲートには第１の結合コンデンサＣ１１を介して第１のクロックＣＬＫ（Ｂ）が供給される。また、入力端子Ｐｉｎと第１の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１１のゲートの間には第１のバイアス用ＭＯＳトランジスタＭ１５が接続されている。一方、第３の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１３のゲートには第３の結合コンデンサＣ１３を介して第３のクロックＣＬＫ（Ｃ）が供給される。
【００２０】
また、入力端子Ｐｉｎと第３の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１３のゲートの間には第３のバイアス用ＭＯＳトランジスタＭ１７が接続されている。そして、第１のバイアス用ＭＯＳトランジスタＭ１５のゲートと第３の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１３のゲートとが互いに接続され、そして、第３のバイアス用ＭＯＳトランジスタＭ１７のゲートと第１の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１１のゲートとが互いに接続されている。
【００２１】
同様に、第２の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１２のゲートには第２の結合コンデンサＣ１２を介して第２のクロックＣＬＫ（Ａ）が供給される。また、出力端子Ｐｏｕｔと第２の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１２のゲートの間には第２のバイアス用ＭＯＳトランジスタＭ１６が接続されている。一方、第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１４のゲートには第４の結合コンデンサＣ１４を介して第４のクロックＣＬＫ（Ｄ）が供給される。また、出力端子Ｐｏｕｔと第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１４のゲートの間には第４のバイアス用ＭＯＳトランジスタＭ１８が接続されている。
【００２２】
そして、第２のバイアス用ＭＯＳトランジスタＭ１６のゲートと第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１４のゲートとが互いに接続され、そして、第４のバイアス用ＭＯＳトランジスタＭ１８のゲートと第２の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１２のゲートとが互いに接続されている。
【００２３】
さらに、第１の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１１のゲートと出力端子Ｐｏｕｔとの間には第１の初期電圧設定用ダイオードＤ１が接続されている。即ち、第１の初期電圧設定用ダイオードＤ１のアノードが第１の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１１のゲートに接続され、第１の初期電圧設定用ダイオードＤ１のカソードが出力端子Ｐｏｕｔに接続されている。同様に、第３の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１３のゲートと出力端子Ｐｏｕｔとの間には第３の初期電圧設定用ダイオードＤ３が接続されている。
【００２４】
即ち、第３の初期電圧設定用ダイオードＤ３のアノードが第３の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１３のゲートに接続され、第３の初期電圧設定用ダイオードＤ３のカソードが出力端子Ｐｏｕｔに接続されている。
【００２５】
また、第２の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１２のゲートと入力端子Ｐｉｎとの間には第２の初期電圧設定用ダイオードＤ２が接続されている。即ち、第２の初期電圧設定用ダイオードＤ２のカソードが第２の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１２のゲートに接続され、第２の初期電圧設定用ダイオードＤ２のアノードが入力端子Ｐｉｎに接続されている。同様に、第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１４のゲートと入力端子Ｐｉｎとの間には第４の初期電圧設定用ダイオードＤ４が接続されている。
【００２６】
即ち、第４の初期電圧設定用ダイオードＤ４のカソードが第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１４のゲートに接続され、第４の初期電圧設定用ダイオードＤ４のアノードが入力端子Ｐｉｎに接続されている。
【００２７】
次に上述した図４のチャージポンプ回路の動作について図面を参照しながら説明する。図５はこのチャージポンプ回路のクロックタイミング図、図６は、図５の状態Ａ（Ｍ１２，Ｍ１３がオンの状態）における動作を説明する回路図、図７は図５の状態Ｂ（Ｍ１１，Ｍ１４がオンの状態）における動作を説明する回路図である。
【００２８】
このチャージポンプ回路の動作の要点は、図５に示す如く、第１乃至第４電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，Ｍ１４を全てオフさせた状態で、クロックドライバーからのクロックＣＬＫ、＊ＣＬＫをロウからハイへ、もしくはハイからロウへ変化させ、その後、第２の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１２をオンさせて第１のポンピングコンデンサＣＡを放電し、第３のＭＯＳトランジスタＭ１３をオンさせて第２のポンピングコンデンサＣＢを充電する（状態Ａ）。
【００２９】
次に、第１乃至第４電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，Ｍ１４を再び全てオフさせた状態で、クロックドライバーからのクロックＣＬＫ、＊ＣＬＫをロウからハイへ、もしくはハイからロウへ変化させ、その後、第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１４をオンさせて第２のポンピングコンデンサＣＢを放電し、第１のＭＯＳトランジスタＭ１１をオンさせて第１のポンピングコンデンサＣＡを充電する（状態Ｂ）。
【００３０】
こうすることで、第１の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１１と第２の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１２が同時にオンすることがなく、同様に、第３の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１３と第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１３が同時にオンすることがなくなるので、逆電流の発生を完全に防止することができる。
【００３１】
次に、チャージポンプ回路の動作について詳しく説明する。以下の説明では、第１乃至第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，Ｍ１４を単に、Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，Ｍ１４と、第１乃至第４のバイアス用ＭＯＳトランジスタＭ１５，Ｍ１６，Ｍ１７，Ｍ１８を単に、Ｍ１５，Ｍ１６，Ｍ１７，Ｍ１８と記載する。
【００３２】
また、クロックドライバーの電源電圧をＶｄｄとし、クロックＣＬＫ、＊ＣＬＫのハイレベルはＶｄｄ、ロウレベルはＶｓｓ（接地電圧）であるとする。また、同様に、第１乃至第４のクロックＣＬＫ（Ｂ），ＣＬＫ（Ａ），ＣＬＫ（Ｃ），ＣＬＫ（Ｄ）のハイレベルはＶｄｄ、ロウレベルはＶｓｓ（接地電圧）であるとする。また、入力端子Ｐｉｎには入力電圧Ｖｉｎが印加されている。
【００３３】
まず、Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，Ｍ１４を全てオフさせた状態で、クロックドライバーからのクロックＣＬＫをロウからハイへ、反転クロック＊ＣＬＫをハイからロウへ変化させる。すると、Ｍ１１とＭ１２の接続ノードの電圧はＶｉｎからＶｉｎ＋Ｖｄｄに変化し、Ｍ１３とＭ１４の接続ノードの電圧はＶｉｎ＋ＶｄｄからＶｉｎに変化する。
【００３４】
次に、第２のクロックＣＬＫ（Ａ）をハイからロウへ変化させ、これと同時に第３のクロックＣＬＫ（Ｃ）をロウからハイへ変化させる。すると、チャージポンプ回路は、図５の状態Ａとなる。この状態の回路動作を、図６を参照して説明する。
【００３５】
第２のクロックＣＬＫ（Ａ）をハイからロウへ変化させると、Ｍ１２，Ｍ１８のゲート電圧はＶｉｎになり、Ｍ１２及びＭ１８がオンする。Ｍ１２がオンすることで第１のポンピングコンデンサＣＡの電荷が出力端子Ｐｏｕｔへ放電される。これにより、出力端子Ｐｉｎに出力電圧Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ＋Ｖｏｕｔが得られる。また、Ｍ１８がオンすることでＭ１４のゲート電圧は出力電圧Ｖｏｕｔと同じＶｉｎ＋Ｖｏｕｔになるので、Ｍ１４はオフする。
【００３６】
一方、第３のクロックＣＬＫ（Ｃ）をロウからハイへ変化させると、Ｍ１３，Ｍ１５のゲート電圧はＶｉｎ＋Ｖｄｄになり、Ｍ１３及びＭ１５がオンする。Ｍ１３がオンすることで第２のポンピングコンデンサＣＢが充電される。また、Ｍ１５がオンすることでＭ１１のゲート電圧はＶｉｎになるので、Ｍ１１はオフする。
【００３７】
次に、再び、Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，Ｍ１４を全てオフさせた状態で、クロックドライバーからのクロックＣＬＫをハイからロウへ、反転クロック＊ＣＬＫをロウからハイへ変化させる。すると、Ｍ１１とＭ１２の接続ノードの電圧はＶｉｎ＋ＶｄｄからＶｉｎに変化し、Ｍ３とＭ４の接続ノードの電圧はＶｉｎからＶｉｎ＋Ｖｄｄに変化する。
【００３８】
次に、第１のクロックＣＬＫ（Ｂ）をロウからハイへ変化させ、これと同時に第４のクロックＣＬＫ（Ｄ）をハイからロウへ変化させる。すると、チャージポンプ回路は、図５の状態Ｂとなる。この状態の回路動作を、図７を参照して説明する。
第１のクロックＣＬＫ（Ｂ）をロウからハイへ変化させると、Ｍ１１，Ｍ１７のゲート電圧はＶｉｎ＋Ｖｄｄになり、Ｍ１１及びＭ１７がオンする。Ｍ１１がオンすることで第１のポンピングコンデンサＣＡが充電される。また、Ｍ１７がオンすることでＭ１３のゲート電圧は入力電圧Ｖｉｎになるので、Ｍ１３はオフする。
【００３９】
一方、第４のクロックＣＬＫ（Ｄ）をハイからロウへ変化させると、Ｍ１４，Ｍ１６のゲート電圧はＶｉｎになり、Ｍ１４及びＭ１６がオンする。Ｍ１４がオンすることで第２のポンピングコンデンサＣＢの電荷が出力端子Ｐｏｕｔへ放電される。これにより、出力端子Ｐｉｎに出力電圧Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ＋Ｖｏｕｔが得られる。また、Ｍ１６がオンすることでＭ１２のゲート電圧は出力電圧Ｖｏｕｔと同じＶｉｎ＋Ｖｏｕｔになるので、Ｍ１２はオフする。
【００４０】
次に、第１乃至第４の初期電圧設定用ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の動作について図８を参照して説明する。第１及び第２の初期電圧設定用ダイオードＤ１，Ｄ３がない場合、図中のノードＡ又はＡ’の初期値がＶｏｕｔ＋Ｖｔｎ以上であると、Ｍ１５，Ｍ１７のいずれか一方が常にオンし、他方が常にオフするため回路が動作しない。ＶｔｎはＭ１５，Ｍ１７のしきい値電圧である。
【００４１】
例えばノードＡの初期値がＶｏｕｔ＋Ｖｔｎ以上であるとする。すると、Ｍ１５のゲート電圧もＶｏｕｔ＋Ｖｔｎ以上であり、常にオン状態である。また、ノードＡ’は常にＶｉｎとなるため、Ｍ１７のゲート電圧も常にＶｉｎであり、Ｍ１７は常にオフ状態である。そこで、第１及び第２の初期電圧設定用ダイオードＤ１，Ｄ２を設けることで、ノードＡ，Ａ’がＶｏｕｔ以上である場合には、ダイオードの順方向電流が流れ、ノードＡ，Ａ’の電圧を下げるようにした。
【００４２】
一方、第３及び第４の初期電圧設定用ダイオードＤ２，Ｄ４がない場合、図中のノードＢ又はＢ’の初期値がＶｏｕｔ＋Ｖｔｐ以下であると、Ｍ１６，Ｍ１８のいずれか一方が常にオンし、他方が常にオフするため回路が動作しない。ＶｔｐはＭ１６，Ｍ１８のしきい値電圧である。例えばノードＢの初期値がＶｏｕｔ＋Ｖｔｐ以下であるとする。すると、Ｍ１８のゲート電圧もＶｏｕｔ＋Ｖｔｐ以下であり、常にオン状態である。
【００４３】
また、ノードＢ’は常にＶｏｕｔとなるため、Ｍ１６のゲート電圧も常にＶｏｕｔであり、Ｍ１６は常にオフ状態である。そこで、第３及び第４の初期電圧設定用ダイオードＤ３，Ｄ４を設けることで、ノードＢ，Ｂ’がＶｏｕｔ以下である場合には、ダイオードの順方向電流が流れ、ノードＢ，Ｂ’の電圧を上げるようにした。
【００４４】
図９は、本実施形態のチャージポンプ回路の出力電圧Ｖｏｕｔの回路シミュレーション結果を示す図である。逆電流対策なしの回路（図３の回路）では、逆電流による電圧損失が生じるが、逆電流対策ありの回路（図４の回路）ではそのような電圧損失が防止されていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態に係るチャージポンプ回路が応用されるコンデンサマイクシステムの回路図である。
【図２】図１のコンデンサマイクシステムのバイアス用電源の回路図である。
【図３】本発明の実施形態に係るチャージポンプ回路の回路図である。
【図４】本発明の実施形態に係るチャージポンプ回路の回路図である。
【図５】本発明の実施形態に係るチャージポンプ回路の動作タイミング図である。
【図６】本発明の実施形態に係るチャージポンプ回路の動作を説明する回路図である。
【図７】本発明の実施形態に係るチャージポンプ回路の動作を説明する回路図である。
【図８】本発明の実施形態に係るチャージポンプ回路の動作を説明する回路図である。
【図９】本発明の実施形態に係るチャージポンプ回路のシュミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  コンデンサマイク    ２０  バイアス用電源    ３０  抵抗
Ｍ１  第１の電荷転送用ＭＯＳトランジスタ
Ｍ２  第２の電荷転送用ＭＯＳトランジスタ
Ｍ３  第３の電荷転送用ＭＯＳトランジスタ
Ｍ４  第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタ
Ｃ１  第１のポンピングコンデンサ
Ｃ２  第２のポンピングコンデンサ
Ｍ１１  第１の電荷転送用ＭＯＳトランジスタ
Ｍ１２  第２の電荷転送用ＭＯＳトランジスタ
Ｍ１３  第３の電荷転送用ＭＯＳトランジスタ
Ｍ１４  第４の電荷転送用ＭＯＳトランジスタ
ＣＡ  第１のポンピングコンデンサ
ＣＢ  第２のポンピングコンデンサ
Ｍ１５  第１のバイアス用ＭＯＳトランジスタ
Ｍ１６  第２のバイアス用ＭＯＳトランジスタ
Ｍ１７  第３のバイアス用ＭＯＳトランジスタ
Ｍ１８  第４のバイアス用ＭＯＳトランジスタ
Ｃ１１  第１のカップリングコンデンサ
Ｃ１２  第２のカップリングコンデンサ
Ｃ１３  第３のカップリングコンデンサ
Ｃ１４  第４のカップリングコンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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