(57)【要約】【課題】ラッチアップ及び無駄な電流消費を防止することができる半導体装置を提供する。【解決手段】チャージポンプ回路６と、正電源電圧とチャージポンプ回路６によって生成された負電源電圧により駆動する両電源駆動回路であるビデオ回路７と、接地電圧が印加されるラインと前記チャージポンプ回路によって生成された負電源電圧が印加されるラインとの電気的接続／遮断を切り替えるスイッチ１１と、チャージポンプ回路６がオフ状態であるときはスイッチ１１をオン状態にして基板電位ＶSUBを接地電圧に固定し、チャージポンプ回路６がオン状態であるときはスイッチ１１をオフ状態にして基板電位ＶSUBをチャージポンプ回路６によって生成された負電源電圧に固定する制御部（制御回路５及びインバータ回路１０）とを備える半導体装置。【選択図】図１
2009142008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正電源電圧である入力電圧を負昇圧して負電源電圧を生成するチャージポンプ回路と、
正電源電圧と前記チャージポンプ回路によって生成された負電源電圧により駆動する両電源駆動回路と、
接地電圧が印加されるラインと前記チャージポンプ回路によって生成された負電源電圧が印加されるラインとの電気的接続／遮断を切り替えるスイッチと、
前記チャージポンプ回路がオフ状態であるときは前記スイッチをオン状態にして基板電位を接地電圧に固定し、前記チャージポンプ回路がオン状態であるときは前記スイッチをオフ状態にして基板電位を前記チャージポンプ回路によって生成された負電源電圧に固定する制御部とを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
正電源電圧により駆動する片電源駆動回路を備える請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記両電源駆動回路と前記チャージポンプ回路とが隣接して配置されている請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びそれを備えた電子機器に関し、特に正電源電圧である入力電圧を負昇圧して負電源電圧を生成するチャージポンプ回路を有する半導体装置及びそれを備えた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
正電源電圧と負電源電圧により駆動する両電源駆動回路を備える半導体装置は、前記両電源駆動回路に負電源電圧を供給する負電源端子が低インピーダンス化されていない過渡状態のとき（例えば、負電源電圧を生成して前記負電源端子に印加するチャージポンプ回路がオフ状態であるとき）、ラッチアップするおそれがあった。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３０８８５４号公報（段落０００２乃至０００４）
【特許文献２】特開２０００−１７３２８８号公報
【特許文献３】特開２００５−１９２３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、正電源電圧と負電源電圧により駆動する両電源駆動ＩＣ回路において、負電源端子と接地端子との間に抵抗を設けることにより、ラッチアップを防止する技術が開示されている。しかしながら、当該技術では、負電源端子と接地端子との間に設けられる抵抗が常に負電源端子の付加抵抗として作用してしまうため両電圧駆動ＩＣ回路が動作しているときに無駄な電流消費が発生するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑み、ラッチアップ及び無駄な電流消費を防止することができる半導体装置及びそれを備えた電子機器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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体装置は、正電源電圧である入力電圧を負昇圧して負電源電圧を生成するチャージポンプ回路と、正電源電圧と前記チャージポンプ回路によって生成された負電源電圧により駆動する両電源駆動回路と、接地電圧が印加されるラインと前記チャージポンプ回路によって生成された負電源電圧が印加されるラインとの電気的接続／遮断を切り替えるスイッチと、前記チャージポンプ回路がオフ状態であるときは前記スイッチをオン状態にして基板電位を接地電圧に固定し、前記チャージポンプ回路がオン状態であるときは前記スイッチをオフ状態にして基板電位を前記チャージポンプ回路によって生成された負電源電圧に固定する制御部とを備えるようにする。
【０００７】
このような構成によると、チャージポンプ回路がオフ状態であるときは、接地電圧が印加されるラインとチャージポンプ回路によって生成された負電源電圧が印加されるラインとの電気的接続／遮断を切り替えるスイッチをオン状態にして、基板電位を接地電圧に固定しているので、ラッチアップを防止することができる。また、このような構成によると、接地電圧が印加されるラインとチャージポンプ回路によって生成された負電源電圧が印加されるラインとの間に抵抗を設けておらず、チャージポンプ回路がオン状態であるときは、接地電圧が印加されるラインとチャージポンプ回路によって生成された負電源電圧が印加されるラインとの電気的接続／遮断を切り替えるスイッチをオフ状態にして、基板電位を負電源電圧に固定しているので、無駄な電流消費を防止することができる。
【０００８】
また、上記半導体装置において、正電源電圧により駆動する片電源駆動回路を備えるようにしてもよい。これにより、半導体装置の構成や機能のバリエーションが増加する。
【０００９】
また、上記各半導体装置において、前記両電源駆動回路と前記チャージポンプ回路とを隣接して配置してもよい。これにより、効率的な回路配置を実現することができる。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る電子機器は、上記いずれかの構成の半導体装置を備えるようにする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、チャージポンプ回路がオフ状態であるときは、接地電圧が印加されるラインとチャージポンプ回路によって生成された負電源電圧が印加されるラインとの電気的接続／遮断を切り替えるスイッチをオン状態にして、基板電位を接地電圧に固定しているので、ラッチアップを防止することができる。また、本発明によると、接地電圧が印加されるラインとチャージポンプ回路によって生成された負電源電圧が印加されるラインとの間に抵抗を設けておらず、チャージポンプ回路がオン状態であるときは、接地電圧が印加されるラインとチャージポンプ回路によって生成された負電源電圧が印加されるラインとの電気的接続／遮断を切り替えるスイッチをオフ状態にして、基板電位を負電源電圧に固定しているので、無駄な電流消費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】
【００１２】
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。本発明に係る半導体装置の電源系統の一例を図１に示す。
【００１３】
図１に示す半導体装置は、マスタークロックを生成するマスタークロック回路４と、後述するチャージポンプ回路６及びスイッチ１１を制御する制御回路５と、正電源電圧である入力電圧を負昇圧して負電源電圧を生成するチャージポンプ回路６と、マスタークロック回路４に正電源電圧を供給する正電源端子ＴDVDDと、制御回路５及びチャージポンプ回路６に正電源電圧を供給する正電源端子ＴCPVDDと、マスタークロック回路４、制御回路５、及びチャージポンプ回路６に接地電圧を供給する接地端子ＴCPGNDと、チャージポンプ回路６から出力される負電源電圧を受け取る負電源端子ＴCPOUTとを備えている。
【００１４】
また、図１に示す半導体装置は、ビデオ信号を処理するビデオ回路７と、小信号のオーディオ信号を処理するオーディオ回路８と、大信号のオーディオ信号を処理するスピーカー回路９と、ビデオ回路７に正電源電圧を供給する正電源端子ＴVVCCと、オーディオ回路８に正電源電圧を供給する正電源端子ＴAVCCと、スピーカー回路９に正電源電圧を供給する正電源端子ＴSPVCCと、ビデオ回路７に接地電圧を供給する接地端子ＴVGNDと、オーディオ回路８及びスピーカー回路９に接地電圧を供給する接地端子ＴAGNDと、ビデオ回路７に負電源電圧を供給する負電源端子ＴVEEとを備えている。
【００１５】
さらに、図１に示す半導体装置は、制御回路５の出力信号を反転させた後スイッチ１１の制御端子に供給するインバータ回路１０と、接地端子ＴCPGNDと負電源端子ＴVEEとの間に設けられるスイッチ１１とを備えている。
【００１６】
正電源端子ＴDVDD、正電源端子ＴCPVDD、正電源端子ＴVVCC、正電源端子ＴAVCC、及び正電源端子ＴSPVCCは、正電源電圧ライン１に接続されており、正電源電圧ライン１から同一値の正電源電圧が印加される。なお、正電源端子ＴDVDD、正電源端子ＴCPVDD、正電源端子ＴVVCC、正電源端子ＴAVCC、及び正電源端子ＴSPVCCに印加される正電源電圧は互いに異なる値である構成にしても構わない。接地端子ＴCPGND、接地端子ＴVGND、及び接地端子ＴAGNDは、接地ライン２に接続されており、接地ライン２から接地電圧が印加される。負電源端子ＴVPOUTと負電源端子ＴVEEとは負電源電圧ライン３によって接続される。そして、負電源端子ＴVEEとスイッチ１１との接続ノード電位を図１に示す半導体装置の基板電位ＶSUBにしている。
【００１７】
マスタークロック回路４、制御回路５、チャージポンプ回路６、オーディオ回路８、及びスピーカー回路９は正電源電圧により駆動する片電源駆動回路であるのに対して、ビデオ回路７は正電源電圧と負電源電圧により駆動する両電源駆動回路である。
【００１８】
両電源駆動回路であるビデオ回路７を動作させないとき（例えばマスタークロック回路４及び制御回路５によって構成されるロジック回路のみを動作させる場合や上記ロジック回路並びにオーディオ回路８及びスピーカー回路９によって構成されるオーディオ系回路のみを動作させる場合）、制御回路５はチャージポンプ回路６をオフ状態にしスイッチ１１をオン状態にする。チャージポンプ回路６がオフ状態であるので、チャージポンプ回路６によって負電源電圧が生成されないが、スイッチ１１がオン状態になることで基板電位ＶSUBを接地電圧に固定することができる。これにより、ラッチアップを防止することができる。
【００１９】
一方、両電源駆動回路であるビデオ回路７を動作させるとき、制御回路５はチャージポンプ回路６をオン状態にしスイッチ１１をオフ状態にする。チャージポンプ回路６がオン状態であってスイッチ１１がオフ状態であるので、チャージポンプ回路６によって生成された負電源電圧が負電源端子ＴCPOUT、負電源電圧ライン３、及び負電源端子ＴVEEを介してビデオ回路７に供給されるとともに、基板電位ＶSUBをチャージポンプ回路６によって生成された負電源電圧に固定することができる。また、接地端子ＴCPGNDと負電源端子ＴVEEとの間には抵抗ではなくスイッチ１１が設けられており、そのスイッチ１１をオフ状態にしているので、両電源駆動回路であるビデオ回路７を動作させるときに無駄な電流消費が発生することを防止することができる。
【００２０】
次に、図１に示す半導体装置の概略回路配置の一例を図２に示す。なお、図２において図１と同一の端子には同一の符号を付す。図２では、図１に示す半導体装置が一つの半導体集積回路装置１２とそれに接続される外付け回路素子群とによって構成されている。
【００２１】
半導体集積回路装置１２は、正電源端子ＴDVDD、正電源端子ＴCPVDD、正電源端子ＴVVCC、正電源端子ＴAVCC、及び正電源端子ＴSPVCCと、接地端子ＴCPGND、接地端子ＴVGND、及び接地端子ＴAGNDと、負電源端子ＴCPOUT及び負電源端子ＴVEEとを有している。
【００２２】
また、半導体集積回路装置１２は、オーディオ記録信号ＲＥＣ＿ＯＵＴを出力する端子ＴREC_OUTと、Ｌチャンネル・オーディオ再生信号ＬＩＮＥ＿Ｌを入力する端子ＴLINE_Lと、Ｒチャンネル・オーディオ再生信号ＬＩＮＥ＿Ｒを入力する端子ＴLINE_Rと、クロック信号ＣＬＫを入力して内部の制御回路（図１に示す制御回路５と同一）に供給する端子ＴCLKと、信号ＸＣＳを入力して内部の制御回路（図１に示す制御回路５と同一）に供給する端子ＴXCSと、データ信号ＤＡＴＡを入力して内部の制御回路（図１に示す制御回路５と同一）に供給する端子ＴDATAと、マスタークロック信号ＭＣＬＫを入力して内部の分周回路（回路ブロックＤＩＶ）に供給する端子ＴMCLKとを有している。なお、分周回路は、分周クロックをＡＬＣ（Automatic Level Control）回路と、チャージポンプ回路の外付けコンデンサ以外の部分（回路ブロックＣＰ）とに送出している。
【００２３】
また、半導体集積回路装置１２は、チャージポンプ回路の外付けコンデンサに接続される端子ＴC1及びＴC2と、ビデオ再生信号ＶＩＤＥＯ＿ＩＮを入力する端子ＴVIDEO_INとを有している。
【００２４】
また、半導体集積回路装置１２は、ビデオ外部出力信号ＶＩＤＥＯ＿ＯＵＴを出力する端子ＴVIDEO_OUTと、ミュート時にＬチャンネル・オーディオ外部出力信号ＬＩＮＥＯＵＴ＿Ｌを出力する端子ＴMUTE_Lと、非ミュート時にＬチャンネル・オーディオ外部出力信号ＬＩＮＥＯＵＴ＿Ｌを出力する端子ＴLINEOUT_Lと、ミュート時にＲチャンネル・オーディオ外部出力信号ＬＩＮＥＯＵＴ＿Ｒを出力する端子ＴMUTE_Rと、非ミュート時にＲチャンネル・オーディオ外部出力信号ＬＩＮＥＯＵＴ＿Ｒを出力する端子ＴLINEOUT_Rと、内部の電子ボリューム回路（回路ブロックＥＶＲ）からの信号を出力し、外付けのコンデンサ及び抵抗を介して端子ＴSPINに供給する端子ＴEVR_OUTと、内部のスピーカー回路の入力端に接続される端子ＴSPINと、内部のスピーカー回路の負極側出力端に接続される端子ＴSPOUT_Nとを有している。
【００２５】
また、半導体集積回路装置１２は、内部のスピーカー回路の負極側出力端に接続される端子ＴSPOUT_Pと、内部のスピーカー回路用のバイアス電圧を生成するスピーカー・バイアス回路（回路ブロックＳＰＢＩＡＳ）に接続される端子ＴSPBIASと、内部のオーディオ回路用のバイアス電圧を生成するオーディオ・バイアス回路（回路ブロックＡＢＩＡＳ）に接続される端子ＴABIASと、マイク入力信号ＭＩＣ＿ＩＮを入力する端子ＴMIC_INと、内部のレギュレータ（回路ブロックＭＲＥＧ）から出力される定電圧を端子ＴMIC_INに印加するための端子ＴMICBIASと、内部のアンプにより増幅されたマイク入力信号端子を外付けコンデンサを介して端子ＴAGC_INに供給するための端子ＴMIC_OUTと、内部のＡＬＣ回路及び可変利得増幅器によって構成されるＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路の入力端に接続される端子ＴAGC_INとを有している。
【００２６】
図２に示すように、負電源電圧を生成するチャージポンプ回路６と両電源駆動回路であるビデオ回路７とを隣接させると、効率的な回路配置となる。
【００２７】
次に、図２に示す回路配置の半導体装置が備えるチャージポンプ回路の一構成例を図３に示す。なお、図３において図２と同一の部分には同一の符号を付す。
【００２８】
チャージポンプ回路は、Ｐチャネル型ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタＭ１と、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ２〜Ｍ４と、コンデンサ１３と、外付けコンデンサ１４及び１５とを備えている。Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ１のソースはコンデンサ１３の一端及び正電源端子ＴCPVDDに接続され、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ１のドレイン及びＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ２のドレインは端子ＴC1に接続され、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ２のソース及びＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ３のドレインは抵抗１６の一端、コンデンサ１３の他端、及び端子ＴCPGNDに接続され、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ３のソース及びＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ４のドレインは端子ＴC2に接続され、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ４のソースは負電源端子ＴCP_OUTに接続される。また、外付けコンデンサ１４の一端が端子ＴC1に接続され、外付けコンデンサ１４の他端が端子ＴC2に接続され、また、外付けコンデンサ１５の一端が端子ＴCPGND及び接地ラインに接続され、外付けコンデンサ１５の他端が負電源端子ＴCP_OUT及びＴVEEに接続される。
【００２９】
抵抗１６の他端は、スイッチ１１（図１参照）に相当するＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ５のドレインに接続され、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ５のソースは負電源端子ＴVEEに接続される。
【００３０】
チャージポンプ回路は、オン状態において、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ１がオン、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ２がオフ、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ３がオン、及びＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ４がオフである第１の状態と、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ１がオフ、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ２がオン、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ３がオフ、及びＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ４がオンである第２の状態とを交互に繰り返すことで、正電源端子ＴCPVDDに入力される正電源電圧を負昇圧して負電源電圧を生成し負電源端子ＴCP_OUTから出力する。チャージポンプ回路がオン状態であるとき、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ５は常時オフになっている。
【００３１】
一方、チャージポンプ回路は、オフ状態において、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ１がオン、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ２がオフ、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ３がオン、及びＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ４がオフである第１の状態を維持する。チャージポンプ回路がオフ状態であるとき、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＭ５は常時オンになっている。
【００３２】
次に、本発明に係る電子機器としてデジタル・スチル・カメラを例に挙げて説明を行う。本発明に係るデジタル・スチル・カメラの概略構成例を図４に示す。なお、図４において図２と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
【００３３】
図４に示す本発明に係るデジタル・スチル・カメラは、静止画撮影機能に加えて動画撮影機能も有しているデジタル・スチル・カメラであって、半導体集積回路装置１２とそれに接続される外付け回路素子群とによって構成される半導体装置と、デジタル・スチル・カメラ全体を制御し、オーディオ記録信号ＲＥＣ＿ＯＵＴを入力し、Ｌチャンネル・オーディオ再生信号ＬＩＮＥ＿Ｌ、Ｒチャンネル・オーディオ再生信号ＬＩＮＥ＿Ｒ、クロック信号ＣＬＫ、信号ＸＣＳ、データ信号ＤＡＴＡ、及びビデオ再生信号ＶＩＤＥＯ＿ＩＮを出力するメインＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１７と、カメラ部１８と、メモリカードへのデータ書き込み又はメモリカードからのデータ読み出しを行うメモリカードインターフェース１９と、マスタークロック信号ＭＣＬＫを出力するＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路２０と、マイク入力信号ＭＩＣ＿ＩＮを出力するマイク２１と、スピーカ２２と、ビデオ外部出力信号ＶＩＤＥＯ＿ＯＵＴ、Ｌチャンネル・オーディオ外部出力信号ＬＩＮＥＯＵＴ＿Ｌ、及びＲチャンネル・オーディオ外部出力信号ＬＩＮＥＯＵＴ＿Ｒを外部出力するための外部出力用ジャック２３とを備えている。
【００３４】
なお、上記の実施形態では、本発明に係る電子機器としてデジタル・スチル・カメラを例に挙げて説明を行ったが、本発明に係る電子機器はこれに限定されるものではなく、例えばカムコーダやポータブル・マルチメディア・プレーヤーなどにも広く適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】は、本発明に係る半導体装置の電源系統の一例を示す図である。
【図２】は、本発明に係る半導体装置の概略回路配置の一例を示す図である。
【図３】は、本発明に係る半導体装置が備えるチャージポンプ回路の一構成例を示す図である。
【図４】は、本発明に係るデジタル・スチル・カメラの概略構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    正電源電圧ライン
２    接地ライン
３    負電源電圧ライン
４    マスタークロック回路
５    制御回路
６    チャージポンプ回路
７    ビデオ回路
８    オーディオ回路
９    スピーカー回路
１０    インバータ回路
１１    スイッチ
１２    半導体集積回路装置
１３    コンデンサ
１４、１５    外付けコンデンサ
１６    抵抗
１７    メインＡＳＩＣ
１８    カメラ部
１９    メモリカードインターフェース
２０    ＰＬＬ回路
２１    マイク
２２    スピーカ
２３    外部出力用ジャック
Ｍ１〜Ｍ５    ＭＯＳトランジスタ
【図１】
2009142008.tif 000003
【図２】
2009142008.tif 000004
【図３】
2009142008.tif 000005
【図４】
2009142008.tif 000006