(57)【要約】【課題】  小型化が可能で且つ高周波ノイズの発生を抑制可能なチャージポンプ駆動回路を用いたチャージポンプ回路及びそれを用いたスイッチ装置を提供する。【解決手段】  入力信号の波形を鈍らせてクロック信号ＣＬＫ、ＣＬＫＢを生成するチャージポンプ駆動ユニット１と、クロック信号の振幅に応じて昇圧した出力電圧を出力するポンプ回路１９とを備え、チャージポンプ駆動ユニット１は、縦続接続された少なくとも２つのチャージポンプ駆動回路２、３を備え、それぞれのチャージポンプ駆動回路２、３は、２段の相補型回路で構成され、前段の相補型回路を構成するＰ型トランジスタＭ１ａ、Ｍ１ｂ及びＮ型トランジスタＭ２ａ、Ｍ２ｂのそれぞれのドレイン間に抵抗Ｒ１ａ、Ｒ１ｂが接続されている。【選択図】  図１
2012182871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２値信号である入力信号の波形を鈍らせた波形のクロック信号を生成するチャージポンプ駆動ユニットと、前記クロック信号の振幅に応じて昇圧した出力電圧を出力するポンプ回路と、を備える、チャージポンプ回路。
【請求項２】
前記チャージポンプ駆動ユニットは、前記入力信号が入力される入力端子と、前記クロック信号を出力するためのクロック信号出力端子と、前記クロック信号と位相が反転したクロック信号を出力するための反転クロック信号出力端子とを有し、前記入力信号の立ち上がり時間及び立下り時間を増大させることにより当該入力信号の波形を鈍らせて前記クロック信号及び前記反転クロック信号を生成するよう構成されている、請求項１に記載のチャージポンプ回路。
【請求項３】
前記ポンプ回路は、前記クロック信号が入力されるクロック信号入力端子と、
前記反転クロック信号が入力される反転クロック信号入力端子と、
前記出力電圧を出力するための出力端子と、
前記出力端子とグランドとの間に互いに直列に且つそれぞれの順方向が一致するように接続された複数のダイオードと、
前記複数のダイオードの相互間の接続点に一端がそれぞれ接続された複数の非最終段容量と、
前記出力端子に一端が接続され且つグランドに他端が接続された最終段容量と、を備え、
前記複数の非最終段容量の他端に前記クロック信号入力端子及び前記反転クロック信号入力端子が交互に接続されている、請求項２に記載のチャージポンプ回路。
【請求項４】
前記チャージポンプ駆動ユニットは、前記入力端子に入力される入力信号の波形を鈍らせた波形のクロック信号を生成してこれを前記クロック信号出力端子及び前記反転クロック信号出力端子に出力するよう互いに縦続接続された２以上のチャージポンプ駆動回路を備え、
それぞれの前記チャージポンプ駆動回路は、第１のＰ型トランジスタと、第１のＮ型トランジスタと、前記第１のＰ型トランジスタのドレインと前記第１のＮ型トランジスタのドレインとの間に接続された抵抗と、前記第１のＰ型トランジスタのドレインにゲートが接続された第２のＰ型トランジスタと、前記第１のＮ型トランジスタのドレインにゲートが接続され前記第２のＰ型トランジスタのドレインにドレインが接続された第２のＮ型トランジスタと、を備え、前記第１のＰ型トランジスタのゲート及び前記第１のＮ型トランジスタのゲートに少なくとも前記入力信号又は前段のチャージポンプ駆動回路の抵抗の電位が入力され、前記第２のＰ型トランジスタのドレインの電位が少なくとも前記クロック信号出力端子又は前記反転クロック信号出力端子に出力されるよう構成されている、請求項３に記載のチャージポンプ回路。
【請求項５】
前記チャージポンプ駆動ユニットは、前記２以上のチャージポンプ駆動回路として、前段チャージポンプ駆動回路及び後段チャージポンプ駆動回路を備え、
前記前段チャージポンプ駆動回路において、前記第１のＰ型トランジスタのゲート及び前記第１のＮ型トランジスタのゲートが前記入力端子に接続され、且つ前記第２のＰ型トランジスタのドレインが前記クロック信号出力端子に接続され、
前記後段チャージポンプにおいて、前記第１のＰ型トランジスタのゲート及び前記第１のＮ型トランジスタのゲートに前記前段チャージポンプ駆動回路の前記抵抗の電位が入力され、且つ前記第２のＰ型トランジスタのドレインが前記反転クロック信号出力端子に接続されている、請求項４に記載のチャージポンプ回路。
【請求項６】
前記チャージポンプ駆動回路において、前記第１のＰ型トランジスタのゲート及び前記第１のＮ型トランジスタのゲートが前段の前記チャージポンプ駆動回路の前記抵抗の前記第１のＰ型トランジスタ側の端に接続されている、請求項４に記載のチャージポンプ回路。
【請求項７】
前記チャージポンプ駆動回路において、前記第１のＰ型トランジスタのゲート及び前記第１のＮ型トランジスタのゲートが前段の前記チャージポンプ駆動回路の前記抵抗の前記第１のＮ型トランジスタ側の端に接続されている、請求項４に記載のチャージポンプ回路。
【請求項８】
前記チャージポンプ駆動回路において、前記第１のＰ型トランジスタのゲートが前段の前記チャージポンプ駆動回路の前記抵抗の前記第１のＰ型トランジスタ側の端に接続され、且つ、前記第１のＮ型トランジスタのゲートが前段の前記チャージポンプ駆動回路の前記抵抗の前記第１のＮ型トランジスタ側の端に接続されている、請求項４に記載のチャージポンプ回路。
【請求項９】
前記チャージポンプ駆動回路において、前記第２のＰ型トランジスタのゲートとソースとの間に第１の容量が接続され、前記第２のＮ型トランジスタのドレインとゲートとの間に第２の容量が接続されている、請求項４乃至８のいずれかに記載のチャージポンプ回路。
【請求項１０】
前記チャージポンプ駆動回路において、前記抵抗が第３のＮ型トランジスタ及び第３のＰ型トランジスタで構成され、前記第３のＮ型トランジスタのソースが前記第３のＰ型トランジスタのドレインに接続され、前記第３のＮ型トランジスタのドレインが前記第３のＰ型トランジスタのソースに接続され、前記第３のＮ型トランジスタのゲートが前記第１のＰ型トランジスタのソースに接続され、前記第３のＰ型トランジスタのゲートが前記第１のＮ型トランジスタのソースに接続されている、請求項４乃至９のいずれかに記載のチャージポンプ回路。
【請求項１１】
シリコンオンインシュレータ構造又はシリコンオンサファイア構造の単一の基板上に集積化されている、請求項１乃至１０のいずれかに記載のチャージポンプ回路。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれかに記載のチャージポンプ回路と、
前記チャージポンプ回路の前記クロック信号入力端子及び前記反転クロック信号入力端子それぞれに入力される前記クロック信号及び前記反転クロック信号を発振により生成する発振器と、
複数のスイッチ入力端と複数のスイッチ出力端とを備え、任意のスイッチ入力端と任意のスイッチ出力端との間を導通させるように構成されたスイッチと、
前記スイッチの導通を切替えるスイッチ切替制御信号が入力され、当該スイッチ切替制御信号をデコードして得られたドライバ制御信号を出力するデコーダと、
前記チャージポンプ回路の前記出力端子から出力された前記出力電圧を電源電圧とし、前記デコーダから前記ドライバ制御信号が入力され、前記ドライバ制御信号に応じて前記スイッチの導通を制御するスイッチ制御信号を生成して出力するドライバと、を備え、
前記チャージポンプ回路、前記発振器、前記デコーダ、前記ドライバ及び前記スイッチがシリコンオンインシュレータ構造又はシリコンオンサファイア構造の単一の基板上に集積化されている、スイッチ装置。
【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及びそれを用いたスイッチ装置に関し、特に、特にＳＯＩ構造又はＳＯＳ構造の半導体基板上に半導体集積回路として構成されるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体集積回路では、複数の機能を実現するために、電圧値の異なる複数の電源（例えば、１．２Ｖ、１．８Ｖ、２．８Ｖ、−１．２Ｖ、−１．８Ｖ、−２．８Ｖなど）が必要である。従来、複数の電源電圧を外部から供給していたが、最近では、半導体集積回路の内部において複数の電源電圧を生成することが要請されている。また、半導体集積回路をバッテリーで駆動するという要求もあり、半導体集積回路の電源電圧の低電圧化が進んでいる。
【０００３】
半導体集積回路の電源電圧よりも高い正の昇圧電圧又は負の昇圧電圧を生成するための回路として、当該半導体集積回路の内部にチャージポンプ回路が搭載されている。このようなチャージポンプ回路として、例えば、特許文献１の図１２や特許文献２の図１に開示されているディクソン型のチャージポンプ回路が知られている。
【０００４】
図８は、負の昇圧電圧の生成するよう構成された従来のチャージポンプ回路を示す回路図である。図８は、特許文献１の図１２や特許文献２の図１を基に出願人が作成した図である。図８に示すように、この従来のチャージポンプ回路においては、ポンプ回路９９を構成する複数のダイオードＤ９１〜Ｄ９５が直列に接続されている。初段のダイオードＤ９１のカソードは接地端子９７を介して接地電位に維持される。複数のダイオードＤ９１〜Ｄ９５の相互間の接続点９Ａ〜９Ｄには複数の容量Ｃ９１〜Ｃ９４の一端がそれぞれ接続されている。容量Ｃ９１，Ｃ９３の他端にはクロック信号入力端子９４が接続されており、クロック信号入力端子９４は、チャージポンプ駆動回路部９０のクロック信号出力端子９２に接続される。容量Ｃ９２，Ｃ９４の他端には反転クロック信号入力端子９５が接続されており、反転クロック信号入力端子９５は、チャージポンプ駆動回路部９０の反転クロック信号出力端子９３に接続される。チャージポンプ駆動回路部９０の入力端子９１には入力信号Ｖｉｎが入力され、第１のインバータ回路９０１により矩形波として整形されて、クロック信号出力端子９２からクロック信号ＣＬＫとして出力される。第１のインバータ回路９０１の出力は第２のインバータ回路９０２に入力され、矩形波として整形されて、反転クロック信号出力端子９３から反転クロック信号ＣＬＫＢとして出力される。ダイオードＤ９５と出力端子９６との接続点９Ｅには容量Ｃ９５の一端が接続されている。容量Ｃ９５の他端は接地端子９８を介して接地電位に維持される。
【０００５】
クロック信号ＣＬＫと反転クロック信号ＣＬＫＢとは逆位相の関係にある。クロック信号ＣＬＫ及び反転クロック信号ＣＬＫＢのハイレベルの電圧は第１のインバータ回路９０１及び第２のインバータ回路９０２の電源電圧であるＶＤＤであり、クロック信号ＣＬＫ及び反転クロック信号ＣＬＫＢのローレベルの電圧は第１のインバータ回路９０１及び第２のインバータ回路９０２の接地電圧である０ボルトである。
【０００６】
よって、クロック信号入力端子９４及び反転クロック信号入力端子９５には、それぞれ互いに逆位相であるクロック信号ＣＬＫ及び反転クロック信号ＣＬＫＢのハイレベルの電圧とローレベルの電圧とが交互に印加される。これにより、容量Ｃ９１から容量Ｃ９４へと順番に電荷が転送され、最終的には容量Ｃ９５に電荷が転送される。そして、出力端子９６には出力電圧Ｖｏｕｔが出現する。ダイオードＤ９１〜Ｄ９５の閾値電圧を「ＶＴ」とすると、出力電圧Ｖｏｕｔは「−４ＶＤＤ＋５ＶＴ」である。例えば、電源電圧ＶＤＤが“２．８Ｖ”であり、閾値電圧ＶＴが“０．７Ｖ”である場合、出力電圧Ｖｏｕｔは“−７．７Ｖ”となる。
【０００７】
このように、図８に示すチャージポンプ回路は負の昇圧電圧を生成できる。なお、上記の説明では出力電圧Ｖｏｕｔとして負の昇圧電圧が生成される構成を説明したが、ダイオードＤ９１〜Ｄ９５の順方向を逆向きにすることで、正の昇圧電圧を生成することも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３４０４３６号公報
【特許文献２】特開２００９−２１８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図８のチャージポンプ回路のチャージポンプ駆動回路部９０は、クロック信号出力端子９２及び反転クロック信号出力端子９３から出力されるクロック信号ＣＬＫ、ＣＬＫＢの波形は整形された矩形波であり、クロック信号の立ち上がり部分や立ち下がり部分に含まれる高周波成分が、ダイオードＤ９１〜Ｄ９５にスイッチング電流として流れて周囲に高周波ノイズとして放射される。そのため周辺に配置される制御回路や無線回路や無線機器に影響を及ぼすという問題があった。一例として、高周波ノイズによる制御回路の誤動作や、受信回路の受信感度劣化などが挙げられる。
【００１０】
このような高周波ノイズの発生を低減する技術が特許文献１の図１に開示されている。しかしながら、特許文献１の図１に開示されるチャージポンプ駆動回路は、クロック信号の立ち上がり部分や立ち下がり部分の波形を鈍らせるためにスイッチ素子や定電流回路や容量やオペアンプ回路などが設けられている。そのため、回路規模が大きくなり、半導体基板上に形成した場合に半導体基板の面積が増大し、携帯電話などの小型機器への搭載を考えた場合に機器の小型化を阻害するという問題がある。
【００１１】
また、高周波ノイズの発生を低減する技術が特許文献２の図２に開示されている。図１０は特許文献２の図２のチャージポンプ駆動回路部１０Ａに特許文献２の図３及び図４の定電流源回路を追加したものである。図１０においてチャージポンプ駆動回路部９０は、第１のチャージポンプ駆動回路９０６と第２のチャージポンプ駆動回路９０７とインバータ回路９０３から構成される。特許文献１の図１に開示されているチャージポンプ駆動回路部の構成に比べて、構成要素は減っているものの、複数の電流源回路（Ｒ９３ａ、Ｍ９５ａ、Ｍ９３ａ、Ｒ９４ａ、Ｍ９６ａ、Ｍ９４ａ、Ｒ９３ｂ、Ｍ９５ｂ、Ｍ９３ｂ、Ｒ９４ｂ、Ｍ９６ｂ、Ｍ９４ｂ）や複数の抵抗（Ｒ９１ａ，Ｒ９１ｂ，Ｒ９２ａ，Ｒ９２ｂ）や反転クロック信号を生成するインバータ回路（９０３）が設けられており、回路規模が大きくなり、半導体基板上に形成した場合に半導体基板の面積が増大し、携帯電話などの小型機器への搭載を考えた場合に機器の小型化を阻害するという問題がある。
【００１２】
さらに、チャージポンプ駆動回路部９０が動作する際に入力端子９１には抵抗９１ａ、９１ｂからの流出電流及び、抵抗９２ａ、９２ｂへの流入電流が存在する。そのためチャージポンプ駆動回路部９０の入力端子９１に接続されてクロック信号を供給する発振器（図示せず）の出力インピーダンスは低く、さらに流出電流及び流入電流に対応するための電流供給能力が必要である。回路部を縦続接続する場合、通常は入力端子のインピーダンスを高く設定し、入力端子の流出電流及び流入電流を小さくして、前段の回路部への制約をなくするが、チャージポンプ駆動回路部９０の構成では前段の回路への制約が発生するという問題がある。
【００１３】
さらに、チャージポンプ駆動回路部９０の第１のチャージポンプ駆動回路９０６と第２のチャージポンプ駆動回路９０７とは同一回路であり、第２のチャージポンプ駆動回路９０７の出力端子にはインバータ回路９０３が接続されて、出力信号を反転させて反転クロック信号出力端子９３から反転クロック信号を出力する。しかしインバータ回路９０３は立ち上がり部分や立ち下がり部分の鈍った入力波形を矩形波に波形整形し、新たに高周波成分が発生してしまうという問題がある。
【００１４】
本発明は上記従来の問題点を解決するためになされたもので、小型化が可能で且つ高周波ノイズの発生を抑制可能なチャージポンプ駆動回路を用いたチャージポンプ回路及びそれを用いたスイッチ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明のある形態に係るチャージポンプ回路は、２値信号である入力信号の波形を鈍らせた波形のクロック信号を生成するチャージポンプ駆動ユニットと、前記クロック信号の振幅に応じて昇圧した出力電圧を出力するポンプ回路と、を備える。
【００１６】
この構成によれば、入力信号の波形を鈍らせてクロック信号を生成しているので、高周波ノイズの発生を抑制することが可能となる。
【００１７】
前記チャージポンプ駆動ユニットは、前記入力信号が入力される入力端子と、前記クロック信号を出力するためのクロック信号出力端子と、前記クロック信号と位相が反転したクロック信号を出力するための反転クロック信号出力端子とを有し、前記入力信号の立ち上がり時間及び立下り時間を増大させることにより当該入力信号の波形を鈍らせて前記クロック信号及び前記反転クロック信号を生成するよう構成されてもよい。
【００１８】
前記ポンプ回路は、前記クロック信号が入力されるクロック信号入力端子と、前記反転クロック信号が入力される反転クロック信号入力端子と、前記出力電圧を出力するための出力端子と、前記出力端子とグランドとの間に互いに直列に且つそれぞれの順方向が一致するように接続された複数のダイオードと、前記複数のダイオードの相互間の接続点に一端がそれぞれ接続された複数の非最終段容量と、前記出力端子に一端が接続され且つグランドに他端が接続された最終段容量と、を備え、前記複数の非最終段容量の他端に前記クロック信号入力端子及び前記反転クロック信号入力端子が交互に接続されていてもよい。
【００１９】
前記チャージポンプ駆動ユニットは、前記入力端子に入力される入力信号の波形を鈍らせた波形のクロック信号を生成してこれを前記クロック信号出力端子及び前記反転クロック信号出力端子に出力するよう互いに縦続接続された２以上のチャージポンプ駆動回路を備え、それぞれの前記チャージポンプ駆動回路は、第１のＰ型トランジスタと、第１のＮ型トランジスタと、前記第１のＰ型トランジスタのドレインと前記第１のＮ型トランジスタのドレインとの間に接続された抵抗と、前記第１のＰ型トランジスタのドレインにゲートが接続された第２のＰ型トランジスタと、前記第１のＮ型トランジスタのドレインにゲートが接続され前記第２のＰ型トランジスタのドレインにドレインが接続された第２のＮ型トランジスタと、を備え、前記第１のＰ型トランジスタのゲート及び前記第１のＮ型トランジスタのゲートに少なくとも前記入力信号又は前段のチャージポンプ駆動回路の抵抗の電位が入力され、前記第２のＰ型トランジスタのドレインの電位が少なくとも前記クロック信号出力端子又は前記反転クロック信号出力端子に出力されるよう構成されてもよい。
【００２０】
この構成によれば、相補型回路を多段に設けた構成であるので、小型化が可能であり、且つ前段の回路への特段の制約が発生することもない。
【００２１】
前記チャージポンプ駆動ユニットは、前記２以上のチャージポンプ駆動回路として、前段チャージポンプ駆動回路及び後段チャージポンプ駆動回路を備え、前記前段チャージポンプ駆動回路において、前記第１のＰ型トランジスタのゲート及び前記第１のＮ型トランジスタのゲートが前記入力端子に接続され、且つ前記第２のＰ型トランジスタのドレインが前記クロック信号出力端子に接続され、前記後段チャージポンプにおいて、前記第１のＰ型トランジスタのゲート及び前記第１のＮ型トランジスタのゲートに前記前段チャージポンプ駆動回路の前記抵抗の電位が入力され、且つ前記第２のＰ型トランジスタのドレインが前記反転クロック信号出力端子に接続されていてもよい。
【００２２】
前記チャージポンプ駆動回路において、前記第１のＰ型トランジスタのゲート及び前記第１のＮ型トランジスタのゲートが前段の前記チャージポンプ駆動回路の前記抵抗の前記第１のＰ型トランジスタ側の端に接続されていてもよい。
【００２３】
前記チャージポンプ駆動回路において、前記第１のＰ型トランジスタのゲート及び前記第１のＮ型トランジスタのゲートが前段の前記チャージポンプ駆動回路の前記抵抗の前記第１のＮ型トランジスタ側の端に接続されていてもよい。
【００２４】
前記チャージポンプ駆動回路において、前記第１のＰ型トランジスタのゲートが前段の前記チャージポンプ駆動回路の前記抵抗の前記第１のＰ型トランジスタ側の端に接続され、且つ、前記第１のＮ型トランジスタのゲートが前段の前記チャージポンプ駆動回路の前記抵抗の前記第１のＮ型トランジスタ側の端に接続されていてもよい。この構成によれば、より好適に高周波ノイズを抑制することができる。
【００２５】
前記チャージポンプ駆動回路において、前記第２のＰ型トランジスタのゲートとソースとの間に第１の容量が接続され、前記第２のＮ型トランジスタのドレインとゲートとの間に第２の容量が接続されていてもよい。この構成によれば、時定数が増大する分、より好適に高周波ノイズを抑制することができる。
【００２６】
前記チャージポンプ駆動回路において、前記抵抗が第３のＮ型トランジスタ及び第３のＰ型トランジスタで構成され、前記第３のＮ型トランジスタのソースが前記第３のＰ型トランジスタのドレインに接続され、前記第３のＮ型トランジスタのドレインが前記第３のＰ型トランジスタのソースに接続され、前記第３のＮ型トランジスタのゲートが前記第１のＰ型トランジスタのソースに接続され、前記第３のＰ型トランジスタのゲートが前記第１のＮ型トランジスタのソースに接続されていてもよい。この構成によれば、抵抗素子が用意されていない半導体プロセスの基板上にも高周波ノイズを抑止可能なチャージポンプ駆動ユニットを備えたチャージポンプ回路を構成することが可能である。
【００２７】
前記チャージポンプ回路は、シリコンオンインシュレータ構造又はシリコンオンサファイア構造の単一の基板上に集積化されていてもよい。この構成によれば、寄生素子の発生を抑制することができる。
【００２８】
また、本発明の他の形態に係るスイッチ装置は、いずれかの上記チャージポンプ回路と、前記チャージポンプ回路の前記クロック信号入力端子及び前記反転クロック信号入力端子それぞれに入力される前記クロック信号及び前記反転クロック信号を発振により生成する発振器と、複数のスイッチ入力端と複数のスイッチ出力端とを備え、任意のスイッチ入力端と任意のスイッチ出力端との間を導通させるように構成されたスイッチと、前記スイッチの導通を切替えるスイッチ切替制御信号が入力され、当該スイッチ切替制御信号をデコードして得られたドライバ制御信号を出力するデコーダと、前記チャージポンプ回路の前記出力端子から出力された前記出力電圧を電源電圧とし、前記デコーダから前記ドライバ制御信号が入力され、前記ドライバ制御信号に応じて前記スイッチの導通を制御するスイッチ制御信号を生成して出力するドライバと、を備え、前記チャージポンプ回路、前記発振器、前記デコーダ、前記ドライバ及び前記スイッチがシリコンオンインシュレータ構造又はシリコンオンサファイア構造の単一の基板上に集積化されている。
【００２９】
この構成によれば、高周波ノイズの発生を抑制可能なスイッチ装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、小型化が可能で且つ高周波ノイズの発生を抑制可能なチャージポンプ駆動回路を用いたチャージポンプ回路及びそれを用いたスイッチ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は本発明の実施の形態１に係るチャージポンプ回路の構成例を示した回路図である。
【図２】図２は図１のチャージポンプ回路におけるチャージポンプ駆動ユニットの入力信号、クロック信号ＣＬＫ、反転クロック信号ＣＬＫＢ等の推移を示すタイミングチャートである。
【図３】図３は本発明の実施の形態１の変形例に係るチャージポンプ駆動ユニットの構成例を示した回路図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態２に係るチャージポンプ回路におけるチャージポンプ駆動ユニットの構成例を示した回路図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態３に係るチャージポンプ回路におけるチャージポンプ駆動ユニットの構成例を示した回路図である。
【図６】図６は本発明の実施の形態４に係るチャージポンプ回路におけるチャージポンプ駆動ユニットの構成例を示した回路図である。
【図７】図７は本発明の実施の形態５に係るスイッチ装置の構成例を示した図である。
【図８】図８は従来のチャージポンプ回路の構成を示した回路図である。
【図９】図９は従来のチャージポンプ回路におけるインバータ回路の構成を示した回路図である。
【図１０】図１０は従来のチャージポンプ駆動回路部の構成を示した回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００３３】
（実施の形態１）
［チャージポンプ回路の構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係るチャージポンプ回路の構成例を示した回路図である。
【００３４】
図１を参照すると、本実施の形態１のチャージポンプ回路６は、例えば、ＳＯＩ(Silicon On Insulator)構造又はＳＯＳ(Silicon On Sapphire)構造の単一の基板上に集積化されている。但し、基板はこれに限定されるものではない。ＳＯＩ構造又はＳＯＳ構造の単一の基板上に集積化することにより、寄生素子の発生を抑制することができる。
【００３５】
チャージポンプ回路６は、２値信号である入力信号Ｖｉｎの波形を鈍らせた波形のクロック信号ＣＬＫ、ＣＬＫＢを生成するチャージポンプ駆動ユニット１と、クロック信号ＣＬＫ、反転クロック信号ＣＬＫＢの振幅に応じて昇圧した出力電圧Ｖｏｕｔを出力するポンプ回路１９と、を備える。反転クロック信号ＣＬＫＢはクロック信号ＣＬＫの位相を反転させた信号である。ここで、「昇圧する」とは、入力電圧（ここではクロック信号ＣＬＫ、反転クロック信号ＣＬＫＢの振幅の電圧）の絶対値を増大させることを意味する。従って、ポンプ回路９は、昇圧した正の出力電圧Ｖｏｕｔを出力するよう構成されてもよく、昇圧した負の出力電圧Ｖｏｕｔを出力するよう構成されてもよい。以下では、ポンプ回路１９が昇圧した負の出力電圧Ｖｏｕｔを出力するよう構成される場合を例に取って説明する。
【００３６】
＜ポンプ回路＞
ポンプ回路１９は、クロック信号ＣＬＫが入力されるクロック信号入力端子１４と、反転クロック信号が入力される反転クロック信号入力端子１５と、出力電圧を出力するための出力端子１６とを備える。
【００３７】
出力端子１６と接地端子１７との間には、互いに直列に且つそれぞれの順方向が一致するように複数のダイオードＤ１１〜Ｄ１５が接続されている。接地端子１７並びに後述する接地端子１８及び接地端子５は、グランドの例示であり、接地電位を付与する電源等の手段に置換してもよい。複数のダイオードＤ１１〜Ｄ１５は、出力端子１６から接地端子１７に向かう方向に順方向が一致するように配置されている。なお、ポンプ回路１９が正の電圧を生成する場合には、複数のダイオードＤ１１〜Ｄ１５は、接地端子１７から出力端子１６に向かう方向に順方向が一致するように配置される。
【００３８】
複数のダイオードＤ１１〜Ｄ１５の相互間の接続点１Ａ〜１Ｄには、複数の容量（非最終段容量）Ｃ１１〜Ｃ１４のそれぞれの一端がそれぞれ接続されている。これらの複数の容量Ｃ１１〜Ｃ１４の他端にはクロック信号入力端子１４及び反転クロック信号入力端子１５が交互に接続されている。すなわち、容量Ｃ１１、Ｃ１３の他端にはクロック信号入力端子１４が接続されており、容量Ｃ１２，Ｃ１４の他端には反転クロック信号入力端子１５が接続されている。出力端子１６と最終段のダイオードＤ１５との接続点１Ｅには容量（最終段容量）Ｃ１５の一端が接続され、容量Ｃ１５の他端は接地端子１８に接続されている。
【００３９】
＜チャージポンプ駆動ユニット＞
チャージポンプ駆動ユニット１は、入力信号Ｖｉｎが入力される入力端子１１と、クロック信号ＣＬＫを出力するためのクロック信号出力端子１２と、反転クロック信号ＣＬＫＢを出力するための反転クロック信号出力端子１３とを有し、入力信号Ｖｉｎの立ち上がり時間及び立下り時間を増大させることにより当該入力信号の波形を鈍らせてクロック信号ＣＬＫ及び反転クロック信号ＣＬＫＢを生成するよう構成されている。
【００４０】
具体的には、チャージポンプ駆動ユニット１は、入力信号Ｖｉｎの波形を鈍らせた波形のクロック信号ＣＬＫ及び反転クロック信号ＣＬＫＢを生成するよう互いに縦続接続された複数のチャージポンプ駆動回路を備える。それぞれのチャージポンプ駆動回路は、２段の相補型回路に構成され、互いに同じ構成を有し、且つ縦続接続が可能に構成されている。ここで、「縦続接続」とは、前段のチャージポンプ駆動回路の出力が後段のチャージポンプ駆動回路に入力される接続態様を意味し、後段に入力される前段の出力の態様は特に限定されない。以下では、２つのチャージポンプ駆動回路が縦続接続された構成を例示し、２以上のチャージポンプ駆動回路が縦続接続される構成を実施の形態６で説明する。
【００４１】
ここでは、前段チャージポンプ駆動回路２に後段チャージポンプ駆動回路３が縦続接続されている。前段チャージポンプ駆動回路２及び後段チャージポンプ駆動回路３において、互いに対応する回路要素には、前者において「前段」の文言を付し且つ後者において「後段」の文言を付して、それぞれの回路要素を区別する。前段チャージポンプ駆動回路２及び後段チャージポンプ駆動回路３には電源端子４より電源電圧ＶＤＤが印加され、接地端子５を介して接地電位に維持されている。
【００４２】
前段チャージポンプ駆動回路２は、前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａと、前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａと、前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａのドレインと前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａのドレインとの間に接続された前段抵抗Ｒ１ａと、前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａのドレインにゲートが接続された前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａと、前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａのドレインにゲートが接続され前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのドレインにドレインが接続された前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａと、を備えている。そして、前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａのゲート及び前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａのゲートが入力端子１１に接続されている。また、前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのドレインがクロック信号出力端子１２に接続されている。前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａのソース及び前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのソースは電源端子４に接続されている。前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａのソース及び前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのソースは接地端子５に接続されている。
【００４３】
後段チャージポンプ駆動回路３は、後段第１のＰ型トランジスタＭ１ｂと、後段第１のＮ型トランジスタＭ２ｂと、後段第１のＰ型トランジスタＭ１ｂのドレインと後段第１のＮ型トランジスタＭ２ｂのドレインとの間に接続された後段抵抗Ｒ１ｂと、後段第１のＰ型トランジスタＭ１ｂのドレインにゲートが接続された後段第２のＰ型トランジスタＭ３ｂと、後段第１のＮ型トランジスタＭ２ｂのドレインにゲートが接続され後段第２のＰ型トランジスタＭ３ｂのドレインにドレインが接続された後段第２のＮ型トランジスタＭ４ｂと、を備えている。そして、後段第１のＰ型トランジスタＭ１ｂのゲート及び後段第１のＮ型トランジスタＭ２ｂのゲートに前段チャージポンプ駆動回路２の前段抵抗Ｒ１ａの電位が入力されるよう構成されている。「前段抵抗Ｒ１ａの電位が入力される」態様には、「前段抵抗Ｒ１ａの一端の電位が入力される」態様と「前段抵抗Ｒ１ａの他端の電位が入力される」態様と「前段抵抗Ｒ１ａの両端の電位が入力される」態様とがある。ここでは、「前段抵抗Ｒ１ａの前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａ側の端の電位が入力される」態様を例示し、その他の態様は変形例及び実施の形態２で説明する。すなわち、後段第１のＰ型トランジスタＭ１ｂのゲート及び後段第１のＮ型トランジスタＭ２ｂのゲートは前段チャージポンプ駆動回路２の前段抵抗Ｒ１ａの前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａ側の端（前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａのドレイン）に接続されている。ここで、前段抵抗Ｒ１ａ及び後段抵抗Ｒ１ｂは、配線の抵抗とは区別し得る所定の抵抗値を有する回路要素で構成される。このような回路要素として、抵抗素子、後述するトランジスタ等を利用した等価抵抗等が例示される。また、後段第２のＰ型トランジスタＭ３ｂのドレインが反転クロック信号出力端子１３に接続されている。後段第１のＰ型トランジスタＭ１ｂのソース及び後段第２のＰ型トランジスタＭ３ｂのソースは電源端子４に接続されている。後段第１のＮ型トランジスタＭ２ｂのソース及び後段第２のＮ型トランジスタＭ４ｂのソースは接地端子５に接続されている。
【００４４】
［チャージポンプ回路の動作］
チャージポンプ回路６の動作の概要を説明する。
【００４５】
ポンプ回路１９の容量Ｃ１１、Ｃ１３の他端にはチャージポンプ駆動ユニット１のクロック信号出力端子１２から出力されるクロック信号ＣＬＫがクロック信号入力端子１４を介して印加されるとともに、容量Ｃ２、Ｃ４の他方の端子にはチャージポンプ駆動ユニット１の反転クロック信号出力端子１３から出力される反転クロック信号ＣＬＫＢが反転クロック信号入力端子１５を介して印加される。これにより、ポンプ回路１９は、クロック信号ＣＬＫ及び反転クロック信号ＣＬＫＢのクロック周期毎に容量Ｃ１〜Ｃ４の充放電を繰り返し、クロック信号ＣＬＫ及び反転クロック信号ＣＬＫＢの振幅の電圧にダイオード及び容量の段数に相当する数を乗じて得られた電圧を出力端子１６から出力する。
【００４６】
具体的には、ポンプ回路１９を構成するダイオード及び容量の段数を「Ｍ」とし、各容量の他端に印加されるクロック信号ＣＬＫ及び反転クロック信号ＣＬＫＢの振幅の電圧を「ＶＤＤ」とし、各ダイオードの順方向の閾値電圧を「ＶＴ」とすると、出力電圧Ｖｏｕｔは次式で表される。
【００４７】
Ｖｏｕｔ＝−（Ｍ−１）×ＶＤＤ＋Ｍ×ＶＴ  ・・・（式１）
例えば、ＶＤＤを“２．８Ｖ”、ＶＴを“０．７Ｖ”、Ｍを“５”と仮定すると、出力電圧Ｖｏｕｔとしては“−７．７Ｖ”を得ることができる。
【００４８】
［チャージポンプ駆動ユニットの動作］
チャージポンプ駆動ユニット１の動作の詳細を説明する。
【００４９】
＜前段チャージポンプ駆動回路２の動作＞
初めに、前段チャージポンプ駆動回路２の動作を図２のタイミングチャート用いて説明する。図２（ａ）は、入力信号Ｖｉｎの推移を示す。図２（ｂ）は、前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのゲート電圧Ｇ３ａ及び前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのゲート電圧Ｇ４ａの推移を示す。図２（ｃ）は、前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのドレインと前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのドレインとが接続されたクロック信号出力端子１２のクロック信号ＣＬＫの推移を示す。
【００５０】
｛ゲート電圧Ｇ３ａ、Ｇ４ａの推移｝
図２（ａ）及び図２（ｂ）を用いて、入力信号Ｖｉｎの変化に伴う前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのゲート電圧Ｇ３ａ及び前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのゲート電圧Ｇ４ａの推移を説明する。入力信号Ｖｉｎは、ハイレベルが電圧ＶＤＤで、ローレベルが０Ｖの電圧の矩形波の繰り返し信号であり、入力端子１１を介して前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａ及び前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａに印加される。
【００５１】
入力信号Ｖｉｎが時間（時刻）Ｔ１において電圧ＶＤＤから０Ｖに立ち下がると、前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａは遮断状態から導通状態へ移行し、これと同時に前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａは導通状態から遮断状態へ移行する。
【００５２】
前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａと前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａとが両方とも導通状態にある僅かな時間では、前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａのソースから前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａのソースへ流れる電流を前段抵抗Ｒ１ａが制限すると共に、前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａのドレインから前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのゲート容量に電荷が充電されて前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのゲート電圧Ｇ３ａは、０Ｖから上昇し、最終的に電圧ＶＤＤに達する。
【００５３】
また、前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａと前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａとが両方とも導通状態にある僅かな時間では、前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａのドレインから前段抵抗Ｒ１ａを介して前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのゲート容量に電荷が充電されて、前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのゲート電圧Ｇ４ａは、前段抵抗Ｒ１ａと前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのゲート容量との時定数により緩やかに上昇を始め、最終的に電圧ＶＤＤに達する。
【００５４】
ゲート電圧Ｇ３ａ及びゲート電圧Ｇ４ａが電圧ＶＤＤに達すると、前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａのドレイン電流は流れなくなる。
【００５５】
以上のように、前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａのドレインと前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａのドレインとの間に前段抵抗Ｒ１ａが挿入されているので、前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａのドレイン電流が流れている時には前段抵抗Ｒ１ａの両端間に電位差が発生し、前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのゲート電圧Ｇ３ａと前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのゲート電圧Ｇ４ａと間には電位差が生じる。
【００５６】
入力信号Ｖｉｎが時間Ｔ４において０Ｖから電圧ＶＤＤに立ち上がると、前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａは遮断状態から導通状態へ移行し、これと同時に前段第１のＰ型トランジスタＭ２ａは導通状態から遮断状態へ移行する。
【００５７】
前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａと前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａとが両方とも導通状態にある僅かな時間では、前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａのソースから前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａのソースへ流れる電流を前段抵抗Ｒ１ａが制限すると共に、前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａのドレインから前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのゲート容量に充電された電荷が引き抜かれて、前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのゲート電圧Ｇ４ａは、電圧ＶＤＤから下降し、最終的に０Ｖに達する。
【００５８】
また、前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａと前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａとが両方とも導通状態にある僅かな時間では、前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａのドレインから前段抵抗Ｒ１ａを介して前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのゲート容量に充電された電荷が引き抜かれて、前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのゲート電圧Ｇ３ａは、前段抵抗Ｒ１ａと前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのゲート容量との時定数により緩やかに下降を始め、最終的に０Ｖに達する。
【００５９】
ゲート電圧Ｇ４ａ及びゲート電圧Ｇ３ａが０Ｖに達すると、前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａのドレイン電流は流れなくなる。
【００６０】
以上のように前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａのドレインと前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａのドレインとの間に前段抵抗Ｒ１ａが挿入されているので、前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａのドレイン電流が流れている時には前段抵抗Ｒ１ａの両端間に電位差が発生し、前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのゲート電圧Ｇ４ａと前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのゲート電圧Ｇ３ａとの間には電位差が生じる。
【００６１】
｛クロック信号ＣＬＫ、ＣＬＫＢの推移｝
次に図２（ｂ）、図２（ｃ）を用いて、前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのゲート電圧Ｇ３ａ及び前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのゲート電圧Ｇ４ａの変化に伴うクロック信号ＣＬＫの推移を説明する。
【００６２】
時間０〜Ｔ１では、前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのゲート電圧Ｇ３ａ及び前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのゲート電圧Ｇ４ａは０Ｖであり、前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａは導通状態であり、前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａは遮断状態であり、クロック信号ＣＬＫはＶＤＤとなる。
時間Ｔ１〜Ｔ３では、前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのゲート電圧Ｇ３ａと前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのゲート電圧Ｇ４ａは緩やかに上昇するため、前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａと前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのドレイン−ソース間の抵抗値が緩やかに変化すると共に、前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのゲート電圧Ｇ３ａが前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのゲート電圧Ｇ４ａよりも早くＶＤＤに到達することにより、前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａが遮断状態に達した後に前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａは導通状態になる。
従って時間Ｔ１〜Ｔ３では、前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのソースからドレインに流れる電流を低減させながらクロック信号ＣＬＫはＶＤＤから０Ｖに向けて少しずつ低下して、最終的には０Ｖとなる。
時間Ｔ４〜Ｔ６では、前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのゲート電圧Ｇ３ａと前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのゲート電圧Ｇ４ａは緩やかに下降するため、前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａと前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのドレイン−ソース間の抵抗値が緩やかに変化すると共に、前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのゲート電圧Ｇ４ａが前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのゲート電圧Ｇ３ａよりも早く０Ｖに到達することにより、前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａが遮断状態に達した後に前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａは導通状態になる。
従って時間Ｔ４〜Ｔ６では、前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのドレインからソースに流れる電流を低減させながらクロック信号ＣＬＫは０ＶからＶＤＤに向けて少しずつ向上して、最終的にはＶＤＤとなる。
パルス幅が、「時間Ｔ４−時間Ｔ１」の矩形波をチャージポンプ駆動ユニット１の入力端子１１に入力した場合、立ち下がり時間がＴ１からＴ３まで遅延され、立ち上がり時間がＴ４からＴ６まで遅延された矩形波のクロック信号ＣＬＫをクロック出力端子１２から得ることができる。
【００６３】
＜後段チャージポンプ駆動回路３の動作＞
次に、後段チャージポンプ駆動回路３の動作を図２のタイミングチャート用いて説明する。図２（ｅ）は、後段第４のＰ型トランジスタＭ３ｂのゲート電圧Ｇ３ｂ及び後段第４のＮ型トランジスタＭ４ｂのゲート電圧Ｇ４ｂの推移を示す。図２（ｆ）は、後段第４のＰ型トランジスタＭ３ｂのドレインと後段第４のＮ型トランジスタＭ４ｂのドレインとが接続された反転クロック信号出力端子１３の反転クロック信号ＣＬＫＢの推移を示す。後段チャージポンプ駆動回路３は、前段チャージポンプ駆動回路２の構成と同一であり、前段チャージポンプ駆動回路２の動作と同じである。前段チャージポンプ駆動回路２の入力信号は図２（ａ）の入力信号Ｖｉｎであったのに対して、後段チャージポンプ駆動回路３の入力信号は図２（ｂ）の前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのゲート電圧Ｇ３ａである点が異なる。後段チャージポンプ駆動回路３は、前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのゲート電圧Ｇ３ａが入力されて、後段第４のＰ型トランジスタＭ３ｂのゲート電圧Ｇ３ｂ及び後段第４のＮ型トランジスタＭ４ｂのゲート電圧Ｇ４ｂが生成され、反転クロック信号ＣＬＫＢを出力する。入力信号である前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのゲート電圧Ｇ３ａの位相が、入力信号Ｖｉｎの位相に対して反転しているため、出力信号である反転クロック信号ＣＬＫＢはクロック信号ＣＬＫの逆相の波形となる。
【００６４】
パルス幅が、「時間Ｔ４−時間Ｔ１」の矩形波をチャージポンプ駆動ユニット１の入力端子１１に入力した場合、位相が反転して、立ち上がり時間が時間Ｔ１から時間Ｔ３Ｂまで遅延され、立ち下がり時間が時間Ｔ４から時間Ｔ６Ｂまで遅延された矩形波の反転クロック信号ＣＬＫＢを反転クロック出力端子１３から得ることができる。
【００６５】
［作用効果］
図９は、図８に示す従来のチャージポンプ駆動回路部９０を構成する第１及び第２のインバータ回路９０１、９０２の構成例を示す回路図である。
【００６６】
Ｐ型トランジスタＭ９１１のゲートとＮ型トランジスタＭ９２１のゲートとは共通接続されて当該インバータ回路の入力端子９１１と接続される。Ｐ型トランジスタＭ９１１のドレインとＮ型トランジスタＭ９２１のドレインとは共通接続されて当該インバータ回路の出力端子９２１と接続される。Ｐ型トランジスタＭ９１１のゲートとＮ型トランジスタＭ９２１のゲートとは共通接続されて両者間には電位差が無いため、入力されるクロック信号は、立ち上がり及び立下りが急峻な矩形波に整形されて出力される。
【００６７】
これに対して、本実施の形態１（図１）のチャージポンプ駆動ユニット１を構成する前段チャージポンプ駆動回路２では、２段目の相補型回路の前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのゲートと前段第４のＮ型トランジスタＭ４ａのゲートとの間には前段抵抗Ｒ１ａが接続されていて、両者には電位差がある。また、後段チャージポンプ駆動回路３では、２段目の相補型回路の後段第２のＰ型トランジスタＭ３ｂのゲートと後段第４のＮ型トランジスタＭ４ｂのゲートとの間には後段抵抗Ｒ１ｂが接続されていて、両者間には電位差がある。このため、前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａと前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａとが同時に導通状態となる入力信号の電圧範囲が狭くなり、さらに後段第２のＰ型トランジスタＭ３ｂと後段第２のＮ型トランジスタＭ４ｂとが同時に導通状態となる入力信号の電圧範囲が狭くなる。
【００６８】
すなわち、電源端子４から前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのソース及びドレインと前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのドレイン及びソースとを経由して接地端子５に流れる貫通電流が存在する入力信号の電圧範囲が狭くなる。且つ、電源端子４から後段第２のＰ型トランジスタＭ３ｂのソース及びドレインと後段第２のＮ型トランジスタＭ４ｂのドレイン及びソースとを経由して接地端子５に流れる貫通電流が存在する入力信号の電圧範囲が狭くなる。
【００６９】
このため、前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのソース及びドレインと前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのドレイン及びソースとを経由して流れる貫通電流、及び後段第２のＰ型トランジスタＭ３ｂのソース及びドレインと後段第２のＮ型トランジスタＭ４ｂのドレイン及びソースとを経由して流れる貫通電流のそれぞれの最大値は、図９に示すインバータ回路に比べて顕著に小さく、さらに出力波形の立ち上がり及び立下りは図９に示すインバータ回路に比べて顕著に緩やかになる。
【００７０】
以上のように、チャージポンプ駆動ユニット１は、入力信号Ｖｉｎの立ち上がり及び立下りの遷移時間に比べて、遅く遷移するクロック信号ＣＬＫ及び反転クロック信号ＣＬＫＢを出力することが可能である。このため、クロック信号ＣＬＫと反転クロック信号ＣＬＫＢを入力してポンプ回路１９を駆動するチャージポンプ回路６は、クロック信号ＣＬＫ及び反転クロック信号ＣＬＫＢの立ち上がり及び立下りにおける高調波成分の発生を抑制することができるので、ダイオードＤ１１〜Ｄ１５で発生する高周波ノイズを低減することができる。
【００７１】
さらに、図２（ｆ）に示すように、チャージポンプ駆動ユニット１から出力されるクロック信号ＣＬＫ及び反転クロック信号ＣＬＫＢには、０Ｖから電圧ＶＤＤにあるいは電圧ＶＤＤから０Ｖに遷移する時に、両方の信号が同時にローレベルになる状態ＤＴ１が存在する。あるいは、両方の信号が同時にハイレベルになる状態ＤＴ２が存在する。このためポンプ回路１９では、接続点１Ａ〜１Ｄが同電位となり、ダイオードＤ１２〜Ｄ１４は遮断状態を作り出すことが出来る。
【００７２】
よって、チャージポンプ回路６ではポンプ回路１９の充放電のタイミングをずらすことにより、ダイオードＤ１１〜Ｄ１５に流れるスイッチング電流の最大値を低減することができて、周囲に放射される高周波ノイズを低減することができる。
【００７３】
また、チャージポンプ駆動ユニット１は、相補型回路を多段に設けたのみの構成であるので、小型化が可能であり、且つ前段の回路への特段の制約が発生することもない。
【００７４】
［変形例］
図３は、実施の形態１の変形例のチャージポンプ駆動ユニット１の構成例を示す回路図である。
【００７５】
図３に示すように、本変形例のチャージポンプ駆動ユニット１が図１のチャージポンプ駆動ユニット１と異なる点は、後段チャージポンプ駆動回路３の入力信号として、前段チャージポンプ駆動回路２の前段抵抗Ｒ１ａの前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａ側の端の電位が入力される点である。これ以外は、図１のチャージポンプ駆動ユニット１と同じである。本変形例では、後段第１のＰ型トランジスタＭ１ｂのゲート及び後段第１のＮ型トランジスタＭ２ｂのゲートは前段チャージポンプ駆動回路２の前段抵抗Ｒ１ａの前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａ側の端（前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａのドレイン）に接続されている。この構成であっても図１の構成と同等の効果が得られる。
【００７６】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係るチャージポンプ回路６のチャージポンプ駆動ユニット１の構成例を示した回路図である。
【００７７】
図４に示すように、本実施の形態２のチャージポンプ駆動ユニット１が実施の形態１（図１）のチャージポンプ駆動ユニット１と異なる点は、後段チャージポンプ駆動回路３の入力信号として、前段チャージポンプ駆動回路２の前段抵抗Ｒ１ａの両端の電位が入力される点である。これ以外は、実施の形態１のチャージポンプ駆動ユニット１と同じである。
【００７８】
本実施の形態２では、後段第１のＰ型トランジスタＭ１ｂのゲートは前段チャージポンプ駆動回路２の前段抵抗Ｒ１ａの前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａ側の端（前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａのドレイン）に接続されている。また、後段第１のＮ型トランジスタＭ２ｂのゲートは前段チャージポンプ駆動回路２の前段抵抗Ｒ１ａの前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａ側の端（前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａのドレイン）に接続されている。
【００７９】
実施の形態１における後段チャージポンプ駆動回路３の１段目の相補型回路のゲートを共通接続した構成から、後段チャージポンプ駆動回路３の１段目の相補型回路のゲート間に電位差を持たせた構成に変えたことにより、後段チャージポンプ駆動回路３の出力である反転クロック信号ＣＬＫＢの立ち上がり及び立下りの遅延がより大きくなっている。このため、電源端子４から後段第２のＰ型トランジスタＭ３ｂのソース及びドレインと後段第２のＮ型トランジスタＭ４ｂのドレイン及びソースとを経由して接地端子５に流れる貫通電流が存在する入力信号の電圧範囲が、実施の形態１（図１）の構成よりもさらに狭くなる。よって、より好適に高周波ノイズを低減することができる。
【００８０】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３に係るチャージポンプ回路６のチャージポンプ駆動ユニット１の構成例を示した回路図である。
【００８１】
図５に示すように、本実施の形態３のチャージポンプ駆動ユニット１が実施の形態１（図１）のチャージポンプ駆動ユニット１とは、以下の点で異なる。すなわち、前段チャージポンプ駆動回路２において、前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのゲートとソースとの間に前段第１の容量Ｃ１ａが接続され、前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのゲートとソースとの間に前段第２の容量Ｃ２ａが接続されている。また、後段チャージポンプ駆動回路３において、前段第２のＰ型トランジスタＭ３ｂのゲートとソースとの間に後段第１の容量Ｃ１ｂが接続され、後段第２のＮ型トランジスタＭ４ｂのゲートとソースとの間に後段第２の容量Ｃ２ｂが接続されている。これ以外は、実施の形態１のチャージポンプ駆動ユニット１と同じである。
【００８２】
この構成によれば、容量を追加することで、それぞれのチャージポンプ駆動回路２、３において、第２のＰ型トランジスタＭ３ａ、Ｍ３ｂ及び第２のＮ型トランジスタＭ４ａ、Ｍ４ｂのゲートのゲート容量が増加したことになり、各ゲート電圧Ｇ３ａ、Ｇ３ｂ、Ｇ４ａ、Ｇ４ｂの立ち上がり及び立下りの遅延時間が大きなる。このため、電源端子４から前段第２のＰ型トランジスタＭ３ａのソース及びドレインと前段第２のＮ型トランジスタＭ４ａのドレイン及びソースとを経由して接地端子５に流れる貫通電流が存在する入力信号の電圧範囲が、実施の形態１（図１）の構成よりもさらに狭くなる。また、電源端子４から後段第２のＰ型トランジスタＭ３ｂのソース及びドレインと後段第２のＮ型トランジスタＭ４ｂのドレイン及びソースとを経由して接地端子５に流れる貫通電流が存在する入力信号の電圧範囲が、実施の形態１（図１）の構成よりもさらに狭くなる。よって、より好適に高周波ノイズを低減することができる。
【００８３】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４に係るチャージポンプ回路６のチャージポンプ駆動ユニット１の構成例を示した回路図である。
【００８４】
図６に示すように、本実施の形態４のチャージポンプ駆動ユニット１は、前段抵抗Ｒ１ａ及び後段抵抗Ｒ１ｂが、トランジスタのオン抵抗を利用した等価抵抗で構成されている点で実施の形態１（図１）のチャージポンプ駆動ユニット１と異なり、その他は実施の形態１のチャージポンプ駆動ユニット１と同じである。
【００８５】
具体的には、本実施の形態４では、前段チャージポンプ駆動回路２において、前段抵抗が前段第３のＮ型トランジスタＭ５ａ及び前段第３のＰ型トランジスタＭ６ａで構成されている。前段第３のＮ型トランジスタＭ５ａのソースが前段第３のＰ型トランジスタＭ６ａのドレインに接続され、前段第３のＮ型トランジスタＭ５ａのドレインが前段第３のＰ型トランジスタＭ６ａのソースに接続されている。前段第３のＮ型トランジスタＭ５ａのゲートが前段第１のＰ型トランジスタＭ１ａのソース（電源端子４）に接続され、前段第３のＰ型トランジスタＭ６ａのゲートが前段第１のＮ型トランジスタＭ２ａのソース（接地端子５）に接続されている。
【００８６】
また、後段チャージポンプ駆動回路３において、後段抵抗が後段第３のＮ型トランジスタＭ５ｂ及び後段第３のＰ型トランジスタＭ６ｂで構成されている。後段第３のＮ型トランジスタＭ５ｂのソースが後段第３のＰ型トランジスタＭ６ｂのドレインに接続され、後段第３のＮ型トランジスタＭ５ｂのドレインが後段第３のＰ型トランジスタＭ６ｂのソースに接続されている。後段第３のＮ型トランジスタＭ５ｂのゲートが後段第１のＰ型トランジスタＭ１ｂのソース（電源端子４）に接続され、後段第３のＰ型トランジスタＭ６ｂのゲートが後段第１のＮ型トランジスタＭ２ｂのソース（接地端子５）に接続されている。
【００８７】
この構成によれば、チャージポンプ駆動ユニット１の動作時に、前段チャージポンプ駆動回路２において、前段第３のＮ型トランジスタＭ５ａ及び前段第３のＰ型トランジスタＭ６ａがそれぞれオンして、互いに並列なそれらのオン抵抗が前段抵抗として機能する。また、後段チャージポンプ駆動回路３において、後段第３のＮ型トランジスタＭ５ｂ及び後段第３のＰ型トランジスタＭ６ｂがそれぞれオンして、互いに並列なそれらのオン抵抗が後段抵抗として機能する。
【００８８】
このように前段抵抗及び後段抵抗として、抵抗素子ではなく、トランジスタを用いることにより、抵抗素子が用意されていない半導体プロセスの基板上にも高周波ノイズを抑止可能なチャージポンプ駆動ユニット１を備えたチャージポンプ回路６を構成することができる。たとえば、抵抗素子が用意されていないデジタル回路用の半導体プロセスを用いてもチャージポンプ回路６を構成することが可能である。
【００８９】
（実施の形態５）
図７は、本発明の実施の形態５に係るスイッチ装置の構成例を示したブロック図である。
本実施の形態４は、上記の実施の形態１（変形例を含む）乃至４のいずれかのチャージポンプ回路５を、高周波信号の切り替えを行うスイッチ装置の昇圧電源に適用した例を示すものである。
【００９０】
図７に示すように、制御信号入力端子１００には外部からスイッチ切替制御信号が入力される。デコーダ部１１１は、制御信号入力端子１００に入力されたスイッチ切替制御信号をデコードしてドライバ制御信号１０１を生成する。ドライバ部１１２はドライバ制御信号１０１に応じてスイッチ制御信号１０２を生成する。スイッチ部１１３はスイッチ制御信号１０２に応じてスイッチ入力端１０３とスイッチ出力端１０４ａ〜１０４ｆのうちのいずれか一つとの間を導通させる。つまり、スイッチ入力端１０３に入力された信号は、スイッチ制御信号１０２に基づいて、スイッチ出力端１０４ａ〜１０４ｆのうちのいずれか一つから出力される。
【００９１】
昇圧電源１１４は、発振器１１０とチャージポンプ回路６とを備える。
【００９２】
発振器１１０は、チャージポンプ回路６を駆動するための入力信号Ｖｉｎを発振により生成して、当該入力信号Ｖｉｎをチャージポンプ回路６の信号入力端子１１に出力する。
【００９３】
チャージポンプ回路６は、上記実施の形態１乃至４のとおり、出力端子１６に正又は負の出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。
【００９４】
ドライバ部１１２はチャージポンプ回路６から供給される出力電圧Ｖｏｕｔを電源電圧とし、この出力電圧Ｖｏｕｔによってスイッチ制御信号１０２を生成する。なお、出力電圧Ｖｏｕｔは、スイッチ装置全体の電源（図示なし）として印加される電源電圧よりも大きいため、ドライバ部１１２から出力されるスイッチ制御信号１０２の電圧は、スイッチ装置全体の電源電圧よりも大きくなる。この結果として、スイッチ部１１３の特性向上（低ひずみ、低損失、及び高アイソレーション）が図られる。また、出力電圧Ｖｏｕｔが負の電圧の場合は、スイッチ装置全体の電源（図示なし）として印加される電源電圧は正であるため、ドライバ部１１２から出力されるスイッチ制御信号１０２の電圧は正又は負の出力が可能となり、正の電圧と負の電圧の電位差はスイッチ装置全体の電源電圧よりも大きくなる。この結果として、スイッチ部１１３の特性向上（低ひずみ、低損失、及び高アイソレーション）が図られる。
【００９５】
さらに、図７のスイッチ装置は、ＳＯＩ構造又はＳＯＳ構造の単一の基板上に集積化されている。つまり、図７のスイッチ装置を構成する発振器１１０、チャージポンプ回路６、デコーダ部１１１、ドライバ部１１２及びスイッチ部１１３は、ＳＯＩ構造又はＳＯＳ構造の単一の基板上に集積化されている。
【００９６】
このように、スイッチ装置の昇圧電源として高周波ノイズの発生を抑制可能なチャージポンプ回路６が用いられることにより、周辺に配置される制御回路部や無線回路部や無線機器に対して及ぼす高周波ノイズの影響が小さく、制御部の誤動作や受信回路部の受信感度劣化などをおこす可能性の低いスイッチ装置を実現できる。さらにチャージポンプ回路６に搭載されるチャージポンプ駆動ユニット１は素子数が少なく簡素な構成であるため、機器の小型化などの妨げになることは少ない。
【００９７】
なお、スイッチ部１１３のスイッチ入力端数は“１”であり、かつスイッチ出力端数は“６”であることに限定されるものではない。また、昇圧電源１１４の出力電圧Ｖｏｕｔは負の昇圧電圧に限定されるものではなく、正の昇圧電圧、あるいは正の昇圧電圧と負の昇圧電圧との両方であってもよい。換言すると、昇圧電源１１４を構成するチャージポンプ回路４の出力電圧Ｖｏｕｔは負の昇圧電圧に限定されるものではなく、正の昇圧電圧、あるいは正の昇圧電圧と負の昇圧電圧との両方であってもよい。
【００９８】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６は、実施の形態１（変形例を含む）乃至４において、チャージポンプ駆動ユニット１が、互いに縦続接続された３以上のチャージポンプ駆動回路を備える形態を例示するものである。
【００９９】
本実施の形態においては、互いに縦続接続された３以上のチャージポンプ駆動回路のうち、初段のチャージポンプ駆動回路及び最終段のチャージポンプ駆動回路は、例えば、実施の形態１の前段チャージポンプ駆動回路２及び後段チャージポンプ駆動回路３と同様にそれぞれ構成される。
【０１００】
中間段のチャージポンプ駆動回路の構成として、例えば、以下の２つの構成例が挙げられる。
【０１０１】
［構成例１］
本構成例１では、前段のチャージポンプ駆動回路の第２のＰ型トランジスタのドレインの電位が後段のチャージポンプ駆動回路の第１のＰ型トランジスタのゲート及び第１のＮ型トランジスタのゲートに入力される。
【０１０２】
［構成例２］
本構成例２では、例えば、実施の形態１において、ポンプ回路１９のクロック信号入力端子１４及び反転クロック信号入力端子１５がそれぞれ複数形成されている。クロック信号入力端子１４には奇数段の容量Ｃ１１、Ｃ１３の他端がそれぞれ接続され、反転クロック信号入力端子１５には偶数段の容量Ｃ１２、Ｃ１４の他端がそれぞれ接続されている。そして、前段のチャージポンプ駆動回路の抵抗の電位が後段のチャージポンプ駆動回路の第１のＰ型トランジスタのゲート及び第１のＮ型トランジスタのゲートに入力される。また、それぞれの段のチャージポンプ駆動回路の第２のＰ型トランジスタのドレインの電位が、その位相の正逆に応じて、クロック信号入力端子１４又は反転クロック信号入力端子１５に出力される。
【０１０３】
このような構成としても、実施の形態１（変形例を含む）乃至４と同様の効果を得ることができる。
【０１０４】
（その他の実施の形態）
実施の形態１（変形例を含む）乃至６を、互いに相手を排除しない限り、適宜組合わせてもよい。
【０１０５】
例えば、実施の形態３の構成を、実施の形態１、２、４、６のいずれかに適用してもよい。また、実施の形態４の構成を、実施の形態１、２、３、６のいずれかに適用してもよい。
【０１０６】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明のチャージポンプ回路及びスイッチ装置は、高周波ノイズの発生を抑制可能なチャージポンプ回路及びスイッチ装置等として有用である。
【符号の説明】
【０１０８】
１  チャージポンプ駆動ユニット
２  前段チャージポンプ駆動回路
３  後段チャージポンプ駆動回路
４  電源端子
５、１７、１８、９７、９８  接地端子
６  チャージポンプ回路
１１、９１、９１１  入力端子
１２、９２  クロック出力端子
１３、９３  反転クロック出力端子
１４、９４  クロック入力端子
１５、９５  反転クロック入力端子
１６、９６、９２１  出力端子
１９、９９  ポンプ回路
９０  チャージポンプ駆動回路部
９０６、９０７  チャージポンプ駆動回路
１００  制御信号入力端子
１０１  ドライバ制御信号
１０２  スイッチ制御信号
１０３  スイッチ入力端
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ、１０４ｅ、１０４ｆ  スイッチ出力端
１１０  発振器
１１１  デコーダ
１１２  ドライバ
１１３  スイッチ
１１４  昇圧電源
９０１、９０２、９０３  インバータ回路
Ｃ１１〜Ｃ１５、Ｃ９１〜Ｃ９５、Ｃ１ａ、Ｃ１ｂ、Ｃ２ａ、Ｃ２ｂ  容量
Ｄ１１〜Ｄ１５、Ｄ９１〜Ｄ９５  ダイオード
Ｇ３ａ、Ｇ３ｂ、Ｇ４ａ、Ｇ４ｂ  ゲート電圧
Ｍ１ａ、Ｍ１ｂ、Ｍ２ａ、Ｍ２ｂ、Ｍ３ａ、Ｍ３ｂ、Ｍ４ａ、Ｍ４ｂ、Ｍ５ａ、Ｍ５ｂ、Ｍ６ａ、Ｍ６ｂ、Ｍ９１ａ、Ｍ９１ｂ、Ｍ９２ａ、Ｍ９２ｂ、Ｍ９３ａ、Ｍ９３ｂ、Ｍ９４ａ、Ｍ９４ｂ、Ｍ９５ａ、Ｍ９５ｂ、Ｍ９６ａ、Ｍ９６ｂ、Ｍ９１１、Ｍ９２１  ＭＯＳトランジスタ
Ｒ１ａ  前段抵抗
Ｒ１ｂ  後段抵抗
Ｒ９１ａ、Ｒ９１ｂ、Ｒ９２ａ、Ｒ９２ｂ、Ｒ９３ａ、Ｒ９３ｂ、Ｒ９４ａ、Ｒ９４ｂ  抵抗
Ｖｏｕｔ  出力電圧
ＣＬＫ  クロック信号
ＣＬＫＢ  反転クロック信号
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ、９Ｅ  接続点
ＶＤＤ  電源電圧
【図１】
2012182871.tif 000003
【図２】
2012182871.tif 000004
【図３】
2012182871.tif 000005
【図４】
2012182871.tif 000006
【図５】
2012182871.tif 000007
【図６】
2012182871.tif 000008
【図７】
2012182871.tif 000009
【図８】
2012182871.tif 000010
【図９】
2012182871.tif 000011
【図１０】
2012182871.tif 000012