Пристрій для пoмноження напруги з малою залежністю вихідної напруги від напруги живлення

1 Пристрій для помноження напруги з малою залежністю вихідної напруги від напруги живлення, у якому, щонайменше, два транзистори накачки з'єднані послідовно, причому перший транзистор накачки з'єднаний безпосередньо з вводом напруги на вході, а останній транзистор накачки безпосередньо або опосередковано з'єднаний з виводом напруги на виході пристрою, при цьому затвори непарних транзисторів накачки через перші ємності з'єднані з виводом першого тактового сигналу, а парні транзистори накачки через ІНШІ перші ємності з'єднані з виводом другого тактового сигналу, причому непарні сполучні вузли послідовної схеми через другі ємності з'єднані з виводом третього тактового сигналу і парні сполучні вузли послідовної схеми через ІНШІ другі ємності з'єднані з виводом четвертого тактового сигналу, який відрізняється тим, що вихід пристрою з'єднаний із регулювальним пристроєм, здатним формувати перший, другий, третій і четвертий тактові сигнали таким чином, що при ВІДПОВІДНІЙ напрузі на вході встановлюється бажане значення напруги на виході, причому до виходу пристрою підєднаний подільник напруги, вихід якого з'єднаний з виводами основ усіх транзисторів накачки 2 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що затвор кожного транзистора накачки через ВІДПОВІДНИЙ транзистор вольтодобавки з'єднаний з ВІДПОВІДНИМ вузлом з'єднання з попереднім транзистором накачки, а затвор кожного транзистора вольтодобавки з'єднаний з ВІДПОВІДНИМ вузлом з'єднання з наступним транзистором накачки або входом пристрою, причому усі виводи основ транзисторів вольтодобавки і транзисторів накачки з'єднані з виходом подільника напруги 3 Пристрій за п 1 або 2, який відрізняється тим, що подільник напруги утворений послідовно з'єднаними р-канальним МОН-транзистором і струмообмежувальним елементом, виходом подільника напруж є вузол з'єднання першого виводу рканального МОН-транзистора і першого виводу струмообмежувального елемента, інший вивід якого з'єднаний з опорним потенціалом, причому інший вивід р-канального МОН-транзистора з'єднаний з виходом пристрою, а вивід затвора рканального МОН-транзистора з'єднаний з виводом напруги живлення 4 Пристрій за будь-яким з пунктів 1-3, який відрізняється тим, що струмообмежувальний елемент утворений, двома послідовно з'єднаними МОНтранзисторами у дюдному включенні 5 Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що здатний формувати тактові імпульси накачки і вольтодобавки регулювальний пристрій містить пропорційно-диференційний регулятор Для програмування енергонезалежних пристроїв запам'ятовування, як, наприклад, ПППЗ ЕС із швидким паралельним стиранням, застосовують отримані так званими генераторами накачки "високі значення напруги" - близько 30В, причому ці генератори накачки напруги працюють за принципом ємнісного помноження напруги і містять по одному МОН-дюду й одному конденсатору на каскад накачки В разі інтегральних схем, що повинні допускати значні коливання напруги живлення, використовують регульовані генератори накачки напруги, що значною мірою забезпечують постійне номінальне значення внутрішньої напруги Ці генератори накачки заряду або напруги повинні бути о со (О ю 45463 нов усіх транзисторів накачки Завдяки цьому при ЗМІНІ напруги живлення регулятор шляхом зміни тактових імпульсів намагається підтримувати сталою вихідну напругу, а частина вихідної напруги, підведена до основ транзисторів накачки, змінює зміщення вказаних основ, яке певною мірою компенсує зміну напруги живлення Крім того, згідно з винаходом затвор кожного транзистора накачки через ВІДПОВІДНИЙ транзистор вольтодобавки з'єднаний з ВІДПОВІДНИМ вузлом з'єднання з попереднім транзистором накачки, а затвор кожного транзистора вольтодобавки з'єднаний з ВІДПОВІДНИМ вузлом з'єднання з наступним транзистором накачки або входом пристрою, причому усі виводи основ транзисторів вольтодобавки і транзисторів накачки з'єднані з виходом подільника напруги Реалізація цих ознак також сприяє зменшенню залежності вихідної напруги від напруги живлення Згідно З винаходом, подільник напруги утворений послідовно з'єднаними р-канальним МОНтранзистором і струмообмежувальним елементом, виходом подільника напруги є вузол з'єднання першого виводу р-канального МОН-транзистора і першого виводу струмообмежувального елемента, інший вивід якого з'єднаний з опорним потенціалом, причому інший вивід р-канального МОНтранзистора з'єднаний з виходом пристрою, а вивід затвора р-канального МОН-транзистора з'єднаний з виводом напруги живлення Використаний у подільнику напруги струмообмежувапьний елемент утворений двома послідовно з'єднаними МОН-транзисторами у дюдному включенні, що сприяє спрощенню технології виготовлення чіпа, оскільки в такому разі немає потреби у збільшенні типів напівпровідникових елементів Здатний формувати тактові імпульси накачки і вольтодобавки регулювальний пристрій містить Задачею винаходу є створення пристрою для пропорційно-диференційний регулятор, який попомноження напруги, що має малу залежність накращує динамічні характеристики регулювального пруги на виході від напруги накачки або, ВІДПОВІДпристрою НО, ВІД напруги живлення і є придатним для якомога ширшого діапазону змін напруги живлення Далі винахід пояснюється за допомогою кресЦя задача вирішена у пристрої для помноженлень, на яких показано фіг 1 - блок-схема приня напруги, що містить, щонайменше, два транзистрою, що відповідає винаходу, і фіг 2 - діаграма стори накачки з'єднані послідовно, причому пернапруги на виході в залежності від напруги накачки ший транзистор накачки з'єднаний безпосередньо для відомого пристрою для помноження напруги і з вводом напруги на вході, а останній транзистор пристрою, що відповідає даному винаходу накачки безпосередньо або опосередковано з'єдНа фіг1, як приклад, показано виконаний ВІДнаний з виводом напруги на виході пристрою, при ПОВІДНО до винаходу чотирикаскадний пристрій цьому затвори непарних транзисторів накачки чедля одержання напруги на виході Vpmp, причому рез перші ємності з'єднані з виводом першого такперший каскад містить МОН-транзистор Х1 і птового сигналу, а парні транзистори накачки через МОН-транзистор Y1, а також конденсатор 11 і конІНШІ перші ємності з'єднані з виводом другого такденсатор 12, другий каскад містить п-МОНтового сигналу, причому непарні сполучні вузли транзистори Х1, Y2, а також конденсатори 21, 22, послідовної схеми через другі ємності з'єднані з третій каскад містить п-МОН-транзистори ХЗ, Y3, а входом третього тактового сигналу і парні сполучні також конденсатори 31, 32 і четвертий каскад місвузли послідовної схеми через ІНШІ другі ємності тить п-МОН-транзистори Х4, Y4, а також конденз'єднані з входом четвертого тактового сигналу, в сатори 41 і 42 Напругу на вході Vin у відповідноякому згідно з винаходом вихід пристрою з'єднаму винаходові пристрої відведено до виводу ний із регулятором, здатним формувати перший, транзистора Х1, причому цей вивід з'єднаний із другий, третій і четвертий тактові сигнали таким виводом затвора транзистора Y1 і є входом перчином, що при ВІДПОВІДНІЙ напрузі на вході встаношого каскаду Затвор транзистора Х1 з'єднаний із влюється бажане значення напруги на виході, виводом транзистора Y1 і через конденсатор 11 з причому на виході пристрою встановлений подільтактовим виводом F4 Вихід першого каскаду з'єдник напруги, вихід якого з'єднаний з виводами оснаний із другим виводом транзистора Y1 і другим розраховані таким чином, щоб і при малих значеннях напруги живлення, наприклад, 2,5В, ще забезпечувалося номінальне значення внутрішньої напруги, наприклад, 5В Це призводить, однак, до того, що при високих напругах живлення, наприклад, 5В або 6В, за дуже короткий час досягається порівняно дуже висока напруга (20 або 30В), що призводить до значних проблем при регулюванні В європейській заявці 0 350 462 описана схема регулювання напруги на виході помножувача напруги, в якій тактові сигнали подаються від кільцевого генератора, частота котрого залежить від напруги на виході В європейській заявці 0 135 889 описано схему помноження напруги, у котрій основи р-канальних транзисторів жорстко з'єднані з напругою живлення, а основи п-канальних транзисторів жорстко з'єднані з опорним потенціалом В європейській заявці 0 678 970 описано схему помноження напруги, в котрій передбачені декілька однакових каскадів, які містять кожен два транзистори і два конденсатори, причому виводи основи усіх транзисторів мають спільний рівень напруги Найближчим до винаходу є описаний в статті A Umezawa et al "A 5-V-Only Operation 0,6|jm Flash EEPROM with Row Decoder Scheme in TripleWell Structure", IEEE Jomal of Solid State Circuits, том 27, № 11 (1992) пристрій для помноження напруги, що містить послідовно з'єднані високовольтні р-МОН-транзистори накачки і додаткові транзистори вольтодобавки Недоліком такої схеми є те, що внаслідок ефекту помноження напруги при незначних змінах напруги живлення вихідна напруга може коливатися у значних межах Тому цей пристрій не придатний для інтегральних схем, що повинні припускати значні коливання напруги живлення 45463 транзистора МЗ Другий вивід і вивід затвора транзистора МЗ з'єднані з опорним потенціалом gnd У даному винаході наявний ефект керування основою високовольтних КМОН-транзисторів цілеспрямовано використовують для того, щоб зробити більшим вплив генератора напруги накачки при малих напругах живлення Vdd і зменшити його при високих напругах живлення Vdd, що значно спрощує регулювання Регулювання спрощується, бо, як показано на Фіг 2, розмах напруги Vpmp, що підлягає регулюванню, при розмаху напруги Vdd, в даному випадку, від 2,5В до 5,5В, знижується від 12,6В аж до 4,5В Щоб задіяв ефект керування основою, амплітуда сигналу вольтрдобавки в генераторі накачки зарядів повинна знижуватися приблизно до 1 В Подільник напруги на транзисторах М1 МЗ забезпечує, завдяки розв'язці напруги живлення Vdd Транзистори вольтодобавки Y1 Y4 хоча і підчерез затвор транзистора М1, більш низьке знавищують ефективність генератора напруги накаччення напруги Vw на виводах основ транзисторів ки, однак, не є обов'язково необхідними для винаХ1 Х4 й, при необхідності, транзисторів Y1 Y4 ходу при високій напрузі живлення Vdd, що відповідає З напруги живлення Vdd, що може коливатися, низькому коефіцієнту керування через основу наприклад, між 2,5 і 5В, одержують тактові сигнали накачки F1 і F3 і тактові сигнали вольтодобавки F2 При напрузі живлення Vdd, наприклад, 2,5В і F4, наприклад, за допомогою генератора і настунапруга Vw на кишені становить, наприклад, 4,3В і пної тригерної логіки Значення напруги тактових при значеннях напруги живлення від близько 4,7В сигналів F1 F4 при цьому коливаються в тому ж досягає постійного значення близько 0,7В При діапазоні, що і напруга живлення За допомогою значенні напруги живлення Vdd менше або рівноблока регулювання, наприклад, пропорційному 3,1В паразитний струм витікання тече через диференціального блока регулювання PD, викозміщені в прямому напрямку діоди між джерелом і наного так, що при відповідному значенні напруги р-кишенею транзисторів Х1 Х4 і, при необхідносна вході Vin встановлюється бажане значення наті, й транзисторів Y1 Y4, за рахунок чого напруга пруги на виході Vpmp навіть без спеціального під'Vw на кишені знижується Для ЛІНІЙНО регульоваєднання виводів основи, якщо тільки є ВІДПОВІДНИЙ ного діапазону подільника напруги на транзисторегулятор напруги рах М1 МЗ, тобто для напруг живлення між 3,1В і 4,7В, досягається значення AVpmp/AVdd близько Як блок регулювання може використовуватися 0.9В/1В порівняно з 4.4В/1В - для пристрою без також простий пропорційний регулятор або більш подільника напруги на транзисторах М1 МЗ Заефективний, але й більш складний, пропорційновдяки цій меншій залежності вихідної напруги гештегрально-диференційний (ПІД-) регулятор нератора накачки від напруги живлення Vdd регуКрім того пристрій, що відповідає даному вилювання значно спрощується находу, містить регульований подільник напруги, виводом транзистора Х1, а також через конденсатор 12 із тактовим виводом РІ Вхід другого каскаду з'єднаний із виходом першого каскаду, а вихід другого каскаду з'єднаний з входом третього каскаду Структура другого каскаду відповідає структурі першого каскаду, причому конденсатор 21 з'єднаний не як конденсатор 11 - з тактовим виводом F4, а з виводом тактового сигналу F2, а конденсатор 22 не як конденсатор 12 - з виводом тактового сигналу F1, а з виводом тактового сигналу F3 Третій і четвертий каскади за своєю структурою і за управлінням тактовими сигналами відповідають двом першим каскадам і під'єднані після другого каскаду На виході четвертого каскаду передбачений включений у прямому напрямку діод D, з виводу катода якого знімають вихідну напругу Vpmp що містить р-канальні транзистори М1, М2 і МЗ, причому ці транзистори М1 МЗ з'єднані послідовно і два транзистори М2 і МЗ з'єднані як струмообмежувальні діоди Замість струмообмежувальних ДІОДІВ можливими є також ІНШІ струмообмежувальні елементи, як, наприклад, один або декілька резисторів На перший вивід транзистора М1 подається напруга виходу Vpmp, а другий вивід транзистора М1, на затвор якого подається напруга Vdd, з'єднаний з першим виводом транзистора М2, причому вузол сполучення подає напругу Vw на усі виводи основ транзисторів Х1 Х4, а також Y1 Y4 Другий вивід і вивід затвора транзистора М2 з'єднані з виводом основи і першим виводом На фіг 2 показана діаграма, на котрій значення напруги на виході Vpmp подано через амплітуду імпульсів вольтодобавки/накачки F1 F4 для ВІДПОВІДНОГО даному винаходові пристрою у вигляді графа 1, а для ВІДПОВІДНОГО пристрою без подільника напруги на транзисторах М1 МЗ - у вигляді графа 2 Амплітуда імпульсів накачки F1 і F3 відповідає при цьому напрузі живлення Vdd, і показана на фіг 2 діаграма, отже, відбиває якісно також меншу залежність, у випадку ВІДПОВІДНОГО винаходу пристрою, напруги накачки Vpmp від напруги живлення Vdd Бажано щоб імпульси вольтодобавки переважно мали амплітуду 1В 45463 № ut MI Фіг. 1 0 25 3 3.5 4.5 5 5.5 6 Vdd, Fl, F3 Фіг. 2 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71