DE10319583B4

DE10319583B4 - Pumpschaltung und Verfahren zum Erzeugen einer erhöhten Spannung

Info

Publication number: DE10319583B4
Application number: DE10319583.1A
Authority: DE
Inventors: Hyung-Dong Kim; Chi-Sung Oh
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2014-11-20
Anticipated expiration: 2023-04-25
Also published as: KR20030094676A; CN1467748A; CN100468569C; KR100432890B1; DE10319583A1; US20030227321A1; US6724242B2

Abstract

Pumpschaltung für eine integrierte Schaltung, mit – einem Spannungsdetektor (110) für eine Stand-by-Betriebsart, der so ausgeführt ist, dass er eine hohe Spannung (VPP) in der Stand-by-Betriebsart erkennt und ein Stand-by-Betriebsart-Spannungssignal (STDMV) erzeugt, – einem Spannungsdetektor (120) für eine aktive Betriebsart, der so ausgeführt ist, dass er die hohe Spannung (VPP) in der aktiven Betriebsart erkennt und ein Spannungssignal (ACTMV) für die aktive Betriebsart erzeugt, gekennzeichnet durch – einen aktiven Pumpsignalgenerator (150), der das Spannungssignal (ACTMV) für die aktive Betriebsart und ein aktives Betriebsartsignal (ACT) empfängt und so ausgeführt ist, dass er ein aktives Pumpsignal (ACT_PUMP) in Abhängigkeit vom Spannungssignal (ACTMV) für die aktive Betriebsart setzt, wenn das aktive Betriebsartsignal (ACT) anzeigt, dass die aktive Betriebsart vorliegt, – einen ersten Oszillator (130), der in Abhängigkeit vom Stand-by-Betriebsart-Spannungssignal (STDMV) freischaltbar ist, – einen zweiten Oszillator (140), der in Abhängigkeit vom aktiven Pumpsignal (ACT_PUMP) freischaltbar ist, – einen Pumpsignalgenerator (160) für die hohe Spannung, der so ausgeführt ist, dass er eines der Ausgangssignale des ersten und des zweiten Oszillators (130, 140) in Abhängigkeit vom aktiven Betriebsartsignal (ACT) auswählt und anhand des ausgewählten Oszillatorausgangssignals ein Pumpsignal (VPPOSC) für die hohe Spannung am Ausgang bereitstellt, – einen Pulssignalgenerator (170) für die hohe Spannung, der so ausgeführt ist, dass er bei einer Pegeländerung des aktiven Pumpsignais (ACT_PUMP) ein Pulssignal (VPP_PULSE) für die hohe Spannung erzeugt, bevor das Pumpsignal (VPPOSC) für die hohe Spannung am Ausgang des Pumpsignalgenerators (160) erzeugt wird, – eine erste Ladungspumpe (180), die so ausgeführt ist, dass sie die hohe Spannung (VPP) in Abhängigkeit vom Pumpsignal (VPPOSC) für die hohe Spannung und vom Pulssignal (VPP_PULSE) für die hohe Spannung erzeugt, und – eine zweite Ladungspumpe (190), die so ausgeführt ist, dass sie die hohe Spannung (VPP) in Abhängigkeit vom aktiven Pumpsignal (ACT_PUMP) erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein zugehöriges Verfahren zum Erzeugen einer erhöhten Spannung.
Integrierte Schaltungen, wie integrierte Speicherschaltungen, sind in kommerziellen Anwendungen weit verbreitet. Es ist bekannt, dass integrierte Schaltungen eine externe Versorgungsspannung zur Spannungsversorgung von internen Schaltkreisen empfangen, die auch als VCC-Spannung bezeichnet wird. Es ist auch bekannt, dass es häufig zweckmäßig ist, in der integrierten Schaltung eine angehobene Spannung zu erzeugen, die höher ist als die externe Versorgungsspannung und auch als VPP-Spannung bezeichnet wird. Ein interner Spannungsgenerator, der oft auch als Pumpschaltung oder als Ladungspumpe bezeichnet wird, kann zur Erzeugung der VPP-Spannung benutzt werden.
In der Patentschrift US 5 929 694 A wird ein Halbleiterbauelement beschrieben, das in wenigstens zwei verschiedenen Betriebsarten, einschließlich einer ersten und einer zweiten Betriebsart, betrieben werden kann. Das Halbleiterelement umfasst einen ersten Spannungsgenerator, der in der ersten Betriebsart und in der zweiten Betriebsart betrieben wird und der ausreichend Leistung hat, einen ersten Strombetrag zum Erzeugen eines vorbestimmten Spannungspegels bereitzustellen, und einen zweiten Spannungsgenerator, der nur in der zweiten Betriebsart betrieben wird und ausreichend Leistung hat, einen zweiten Strombetrag bereitzustellen, der größer als der erste Strombetrag ist, um den vorbestimmten Spannungspegel zu erzeugen, wobei der erste Spannungsgenerator den ersten Strombetrag in der zweiten Betriebsart verglichen mit dem ersten Strombetrag in der ersten Betriebsart erhöht.
Die Patentschrift US 5 920 226 A beschreibt einen internen Spannungsgenerator, der durch eine Ladungspumpenschaltung ein erstes periodisches Pulssignal gleichrichtet, um eine erste interne Spannung zu erzeugen. Ein Pegeldetektor wird benutzt, um zu erkennen, ob die interne Spannung einen vorbestimmten Pegel erreicht hat oder nicht. Die Ladungspumpenschaltung wird von einer Steuerschaltung in Abhängigkeit von einem entsprechenden Detektionssignal gesteuert, damit die interne Spannung den vorbestimmten Spannungspegel erreicht. Ein Schaltelement, das von einem zweiten periodischen Pulssignal geschaltet wird, ist in einen Strompfad des Pegeldetektors eingeschleift. Ein Leckstrompfad ist zwischen einem Ausgangsanschluss der Ladungspumpenschaltung und einem vorbestimmten Versorgungsspannungsanschluss vorhanden, um einen niedrigeren Stromfluss als im vorgenannten Strompfad zu ermöglichen.
Die Patentschrift US 6 278 316 B1 beschreibt eine Pumpschaltung, die sowohl in der Stand-by-Betriebsart als auch in einer aktiven Betriebsart betrieben wird und eine Versorgungsspannung erhöht, um eine erhöhte Spannung zu erzeugen und an einem Ausgangsanschluss auszugeben. Eine Spannungserhöhungsschaltung für die aktive Betriebsart wird in der aktiven Betriebsart betrieben. In der Spannungserhöhungsschaltung wird ein NMOS-Transistor in Abhängigkeit von einem Rücksetzsignal, das von einem Rücksetzsignalgenerator erzeugt wird, zuerst leitend geschaltet und dann wird ein Verbindungsknoten für Kondensatoren durch den NMOS-Transistor auf den Versorgungsspannungspegel zurückgesetzt. Dann wird der Erhöhungsvorgang gestartet, um die erhöhte Spannung am Ausgangsanschluss auszugeben.
In der Offenlegungsschrift DE 196 46 672 A1 ist eine interne Spannungserhöhungsschaltung einer Halbleiterspeichervorrichtung beschrieben, die eine Hauptladungspumpe und zwei dazu parallele Hilfsladungspumpen aufweist. Die Hauptladungspumpe wird von einem Oszillator getrieben, der in Abhängigkeit vom Ausgangssignal eines Detektors zur Feststellung eines erhöhten Spannungspegels in einem Bereitschaftszustand angesteuert wird. Ein zweiter Detektor steuert den ersten Detektor und eine die Hilfsladungspumpen enthaltende Versorgungsschaltung in Reaktion auf Master-Taktimpulse der Halbleiterspeichervorrichtung und auf die erhöhte Spannung. Die Versorgungsschaltung unterstützt die Hauptladungspumpe in aktiven Betriebszyklen der Halbleiterspeichervorrichtung und weist einen an den zweiten Detektor angekoppelten Zwischenspeichersignalgenerator auf, dessen Ausgangssignal einerseits direkt zu einem Treibersignalgenerator für die erste Hilfsladungspumpe und andererseits zu einem verzögernden Treibersignalgeneratoraufbau für die zweite Hilfsladungspumpe geführt ist.
Bei einer in der Patentschrift US 6 020 781 A offenbarten Schaltung kann eine Ladungspumpe wahlweise vom Ausgangssignal eines von zwei parallel vorgeschalteten Oszillatoren unterschiedlicher Frequenz angesteuert werden, um die Pumpfrequenz an das Versorgungsspannungsniveau anzupassen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Pumpschaltung, die eine stabile erhöhte Spannung zur Verfügung stellt, sowie ein zugehöriges Verfahren zum Erhöhen einer Spannung anzugeben.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Pumpschaltung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Erzeugen einer erhöhten Spannung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine mögliche Ausführungsform der Erfindung ist so ausgelegt, dass eine anzuhebende Anfangsspannung in Abhängigkeit von einem Spannungsabfall der Anfangsspannung auf einen ersten erhöhten Spannungspegel angehoben wird. Anschließend wird der erste erhöhte Spannungspegel in Abhängigkeit von einem Pulssignal auf einen zweiten Spannungspegel angehoben. Dann wird der zweite erhöhte Spannungspegel in Abhängigkeit von einem oszillierenden Signal wiederholend angehoben, um einen erhöhten Anfangsspannungspegel zu erreichen. Dadurch wird ein stabiler Spannungspegel erzeugt.
Vorteilhafte, nachfolgend beschriebene Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild einer Pumpschaltung,
2 ein Schaltbild einer schaltungstechnischen Realisierung der in 1 dargestellten Pumpschaltung und
3 einen Signalverlauf einer z. B. mit der Pumpschaltung der 1 bzw. 2 erzeugten Pumpspannung.
1 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Pumpschaltung 100. Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Pumpschaltung 100 einen Spannungsdetektor 110 für eine Stand-by-Betriebsart, einen Spannungsdetektor 120 für eine aktive Betriebsart, einen ersten Oszillator 130, einen zweiten Oszillator 140, einen aktiven Pumpsignalgenerator 150, einen VPP-Pumpsignalgenerator 170, eine erste Ladungspumpe 180 und eine zweite Ladungspumpe 190.
Der Spannungsdetektor 110 für die Stand-by-Betriebsart erkennt in der Stand-by-Betriebsart eine VPP-Spannung und erzeugt ein Stand-by-Betriebsart-Spannungssignal STDMV und der Spannungsdetektor 120 für die aktive Betriebsart erkennt in einer aktiven Betriebsart die VPP-Spannung und erzeugt ein Spannungssignal ACTMV für die aktive Betriebsart. Der erste Oszillator 130 wird in Abhängigkeit vom Stand-by-Betriebsart-Spannungssignal STDMV freigeschaltet und der zweite Oszillator 140 wird in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des aktiven Pumpsignalgenerators 150 freigeschaltet. Der aktive Pumpsignalgenerator 150 erzeugt ein aktives Pumpsignal ACT_PUMP in Abhängigkeit vom Spannungssignal ACTMV für die aktive Betriebsart und von einem aktiven Betriebsartsignal ACT. Der VPP-Pumpsignalgenerator 160 empfängt die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Oszillators 130 und 140, um ein VPP-Pumpsignal VPPOSC in Abhängigkeit vom aktiven Betriebsartsignal ACT und einem invertierten aktiven Betriebsartsignal ACTB zu erzeugen. Der VPP-Pumpsignalgenerator 170 erzeugt ein VPP-Pulssignal VPP_PULSE in Abhängigkeit vom aktiven Betriebsartsignal ACT und dem aktiven Pumpsignal ACT_PUMP. Die erste Ladungspumpe 180 beginnt mit einem Erzeugen der VPP-Spannung in Abhängigkeit vom VPP-Pulssignal VPP_PULSE und führt in Abhängigkeit vom VPP-Pumpsignal VPPOSC eine Ladungspumpenfunktion aus, um die VPP-Spannung zu erzeugen. Die zweite Ladungspumpe 190 führt in Abhängigkeit vom aktiven Pumpsignal ACT_PUMP eine Ladungspumpenfunktion aus, um die VPP-Spannung zu erzeugen.
2 zeigt ein Schaltbild einer schaltungstechnisch vorteilhaften Realisierung der in 1 dargestellten Pumpschaltung. Wie aus 2 ersichtlich ist, umfasst der Spannungsdetektor 110 zum Erkennen der VPP-Spannung in der Stand-by-Betriebsart und zum Erzeugen des Stand-by-Betriebsart-Spannungssignals STDMV einen ersten Spannungsteiler 210, einen zweiten Spannungsteiler 213 und einen ersten Komparator 216. Der erste Spannungsteiler 210 teilt eine VCC-Spannung auf einen ersten Spannungspegel herunter und umfasst als Diode verschaltete erste und zweite PMOS-Transistoren 211 und 212, die in Reihe zwischen der VCC-Spannung und einer Massespannung eingeschleift sind. Der zweite Spannungsteiler 213 teilt die VPP-Spannung auf einen zweiten Spannungspegel herunter und umfasst als Diode verschaltete dritte und vierte PMOS-Transistoren 214 und 215, die in Reihe zwischen der VCC-Spannung und einer Massespannung eingeschleift sind. Der erste Komparator 216 vergleicht ein Ausgangssignal des ersten Spannungsteilers 210 mit einem Ausgangssignal des zweiten Spannungsteilers 213, um das Stand-by-Betriebsart-Spannungssignal STDMV zu erzeugen.
Bei möglichen Ausführungsformen der Erfindung hat der erste Spannungsteiler 210 den gleichen Ausgangsspannungspegel wie der zweite Spannungsteiler 213. Deshalb wird die Ausgangsspannung des zweiten Spannungsteilers 213 niedriger als die Ausgangsspannung des ersten Spannungsteilers 210, wenn die VPP-Spannung niedrig ist, und das Ausgangssignal des ersten Komparators 216, d. h. das Stand-by-Betriebsart-Spannungssignal STDMV, nimmt einen hohen Pegel an, so dass der erste Oszillator 130 freigeschaltet wird. Das Ausgangssignal des ersten Oszillators 130 wird dem VPP-Pumpsignalgenerator 160 zur Verfügung gestellt, der nachfolgend beschrieben wird, um die VPP-Spannung zu erzeugen. Wenn die VPP-Spannung hoch ist, wird die Ausgangsspannung des zweiten Spannungsteilers 213 höher als die Ausgangsspannung des ersten Spannungsteilers 210 und das Stand-by-Betriebsart-Spannungssignal STDMV nimmt einen niedrigen Pegel an, so dass der erste Oszillator 130 gesperrt wird.
Der Spannungsdetektor 120 zur Erkennung der VPP-Spannung in der aktiven Betriebsart und zur Erzeugung des Spannungssignals ACTMV für die aktive Betriebsart umfasst einen dritten Spannungsteiler 220, einen vierten Spannungsteiler 230 und einen zweiten Komparator 227. Der dritte Spannungsteiler 220 teilt die VCC-Spannung in zwei gleich große Spannungspegel und umfasst als Diode verschaltete fünfte und sechste PMOS-Transistoren 221 und 222, die in Reihe zwischen die VCC-Spannung und die Massespannung eingeschleift sind. Der vierte Spannungsteiler 230 umfasst siebte bis neunte PMOS-Transistoren 223, 224 und 225 und einen ersten NMOS-Transistor 226, die in Reihe zwischen der VPP-Spannung und der Massespannung eingeschleift sind. Der siebte PMOS-Transistor 223 empfängt an seinem Gate-Anschluß das invertierte aktive Betriebsartsignal ACTB und der erste NMOS-Transistor 226 empfängt an seinem Gate-Anschluß das aktive Betriebsartsignal ACT. Der achte und der neunte PMOS-Transistor 224 und 225 sind als Diode verschaltet.
Der zweite Komparator 227 vergleicht ein Ausgangssignal des dritten Spannungsteilers 220, d. h. einen dritten Spannungspegel, mit dem Ausgangssignal des vierten Spannungsteilers 230, d. h. einem vierten Spannungspegel. In der Stand-by-Betriebsart sind das aktive Betriebsartsignal ACT bzw. das invertierte aktive Betriebsartsignal ACTB auf einem niedrigen bzw. auf einem hohen Logikpegel, so dass der Ausgang des vierten Spannungsteilers 230 auf eine hohe Impedanz gelegt ist.
In der aktiven Betriebsart sind das aktive Betriebsartsignal ACT und das invertierte aktive Betriebsartsignal ACTB auf einem hohen bzw. auf einem niedrigen Logikpegel, so dass der vierte Spannungsteiler 230 die VPP-Spannung auf den vierten Spannungspegel herunterteilt. Ist der Ausgangsspannungspegel des vierten Spannungsteilers 230 niedriger als der Ausgangsspannungspegel des dritten Spannungsteilers 220, dann gibt der zweite Komparator 227 das aktive Betriebsartspannungssignal ACTMV mit hohem Logikpegel aus. Das aktive Betriebsartspannungssignal ACTMV mit hohem Logikpegel schaltet den zweiten Oszillator 140 und die zweite Ladungspumpe 190 frei und wird über den VPP-Pulssignalgenerator 170 als VPP-Pulssignal VPP_PULSE ausgegeben. Ist der Ausgangsspannungspegel des vierten Spannungsteilers 230 hoher als der Ausgangsspannungspegel des dritten Spannungsteilers 220, dann gibt der zweite Komparator 227 das aktive Betriebsartspannungssignal ACTMV mit niedrigem Logikpegel aus, wodurch der zweite Oszillator 140, die zweite Ladungspumpe 190 und der VPP-Pulssignalgenerator 170 gesperrt werden.
Der erste Oszillator 130 umfasst in möglichen Ausführungsformen eine Inverterkette mit einer Mehrzahl von Invertern 231 bis 235 und kann eine Schwingungsperiodendauer von ungefähr 60 ns haben. Der erste Inverter 231 wird in Abhängigkeit vom Spannungssignal STDMV für die Stand-by-Betriebsart freigeschaltet oder dann, wenn ein Ausgang des ersten Inverters 231 auf hohen Logikpegel gesetzt wird. Ist der erste Inverter 231 freigeschaltet, dann ist der erste Oszillator 130 freigeschaltet. Wird der Ausgang des ersten Inverters 231 auf hohen Logikpegel gesetzt, dann ist der erste Oszillator 130 gesperrt.
Der zweite Oszillator 140 umfasst in möglichen Ausführungsformen eine Inverterkette mit einer Mehrzahl von Invertern 241 bis 243 und kann eine Schwingungsperiodendauer von ungefähr 40 ns haben. Der erste Inverter 241 wird in Abhängigkeit vom aktiven Pumpsignal ACT_PUMP freigeschaltet oder dann, wenn ein Ausgang des ersten Inverters 241 auf hohen Logikpegel gesetzt wird. Ist der erste Inverter 241 freigeschaltet, dann ist der zweite Oszillator 140 freigeschaltet. Wird der Ausgang des ersten Inverters 241 auf hohen Logikpegel gesetzt, dann ist der zweite Oszillator 140 gesperrt.
Der aktive Pumpsignalgenerator 150 umfasst ein NAND-Gatter 252, welches das Spannungssignal ACTMV für die aktive Betriebsart und das aktive Betriebsartsignal ACT empfängt, und einen Inverter 254 zum Invertieren des Ausgangssignals des NAND-Gatters 252. In der aktiven Betriebsart erzeugt der aktive Pumpsignalgenerator 150 das aktive Pumpsignal ACT_PUMP in Abhängigkeit vom Spannungssignal ACTMV für die aktive Betriebsart, das empfangen wird, wenn das aktive Betriebsartsignal ACT auf hohem Logikpegel ist. Weil das aktive Betriebsartsignal ACT in der Stand-by-Betriebsart auf niedrigem Logikpegel ist, wird das aktive Pumpsignal ACT_PUMP mit niedrigem Logikpegel erzeugt, um den zweiten Oszillator 140 und die zweite Ladungspumpe 190 zu sperren. Zudem erzeugt der VPP-Pulssignalgenerator 170 das VPP-Pulssignal VPP_PULSE mit niedrigem Pegel.
Der VPP-Pumpsignalgenerator 160 umfasst ein erstes NAND-Gatter 271, welches das Ausgangssignal des ersten Oszillators 130 und das invertierte aktive Betriebsartsignal ACTB empfängt, ein zweites NAND-Gatter 272, welches das Ausgangssignal des zweiten Oszillators 140 und das aktive Betriebsartsignal ACT empfängt, und ein drittes NAND-Gatter 273, welches die Ausgangssignale des ersten und des zweiten NAND-Gatters 271 und 272 empfängt und das VPP-Pumpsignal VPPOSC ausgibt. In der Stand-by-Betriebsart erzeugt der VPP-Pumpsignalgenerator 160 das VPP-Pumpsignal VPPOSC in Abhängigkeit des Ausgangssignals des ersten Oszillators 130, das empfangen wird, wenn das invertierte aktive Betriebsartsignal ACTB auf hohem Logikpegel ist. Die erste Ladungspumpe 180 führt eine Ladungspumpenfunktion in Abhängigkeit vom VPP-Pumpsignal VPPOSC aus, um die VPP-Spannung zu erzeugen.
Der VPP-Pulssignalgenerator 170 umfasst erste bis fünfte in Reihe geschaltete Inverter 261 bis 265, die das aktive Pumpsignal ACT_PUMP empfangen, ein erstes NAND-Gatter 266, welches ein Ausgangssignal des fünften Inverters 265 und das aktive Pumpsignal ACT_PUMP empfängt, und ein zweites NAND-Gatter 267, welches ein Ausgangssignal des ersten NAND-Gatters 266 und das aktive Betriebsartsignal ACT empfängt und das VPP-Pulssignal VPP_PULSE ausgibt. In der aktiven Betriebsart erzeugt der VPP-Pulsgenerator 170 das VPP-Pulssignal VPP_PULSE mit hohem Logikpegel in Abhängigkeit vom aktiven Pumpsignal ACT_PUMP. Das VPP-Pulssignal VPP_PULSE mit hohem Logikpegel wird der ersten Ladungspumpe 180 zum Erzeugen der VPP-Spannung zur Verfügung gestellt, bevor ein Ausgang des VPP-Pumpsignalgenerators 160 gesetzt ist.
Die erste und die zweite Ladungspumpe 180 und 190 können als herkömmliche Schaltungen ausgeführt sein, die eine Ladungspumpenfunktion ausführen, um die VPP-Spannung auf einen vorbestimmten Spannungspegel anzuheben, siehe z. B. die Patentschriften US 6 023 188 A , US 4 922 402 A , US 6 278 316 B1 und US 5 986 947 A . Deshalb werden sie hier nicht im Detail beschrieben.
3 zeigt einen Signalverlauf einer Pumpspannung, die beispielsweise vom in den 1 und 2 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel erzeugt werden kann. Wie aus 3 ersichtlich ist, wird ein absinkender Pegel der VPP-Spannung in der aktiven Betriebsart durch die zweite Ladungspumpe 190, die in Abhängigkeit vom aktiven Pumpsignal ACT_PUMP angesteuert wird, wieder erhöht, wie durch den Pfeil (a) angedeutet ist. Dann wird die erste Ladungspumpe 180 in Abhängigkeit vom VPP-Pulssignal VPP_PULSE angesteuert, wodurch der VPP-Spannungspegel erhöht wird, wie durch den Pfeil (b) angedeutet wird, und der VPP-Spannungsabfall wird vollständig oder beinahe vollständig über das Ansteuern der ersten Ladungspumpe 180 durch das VPP-Pumpsignal VPPOSC kompensiert, wie durch den Pfeil (c) dargestellt.
Entsprechend dem dargestellten Ausführungsbeispiel erzeugt die erfindungsgemäße Pumpschaltung oder das erfindungsgemäße Verfahren die VPP-Spannung, indem der erste Oszillator 130 in der Stand-by-Betriebsart freigeschaltet wird, um die Ladungspumpenfunktion mit einer Schwingungsperiodendauer von 60 ns durchzuführen. Des weiteren erzeugt der VPP-Spannungsgenerator 100 die VPP-Spannung in der aktiven Betriebsart durch Freischalten des zweiten Oszillators 140, um die Ladungspumpenfunktion mit einer Schwingungsperiodendauer von 40 ns durchzuführen. Zusätzlich wird der abgesunkene VPP-Spannungspegel schnell wieder erhöht, weil die erste Ladungspumpe 180 angesteuert wird, bevor der zweite Oszillator 140 in Abhängigkeit vom VPP-Pulssignal VPP_PULSE gesetzt wird. Entsprechend kann der VPP-Spannungspegel schnell wieder erhöht und stabil erzeugt werden, weil die Ladungspumpenperiode in der aktiven Betriebsart kürzer sein kann als in der Stand-by-Betriebsart.
Wie aus 3 ersichtlich ist, wird ein anfänglich angehobener Spannungspegel zum Zeitpunkt (a) in Abhängigkeit von der Detektion eines Abfallens des anfänglich angehobenen Spannungspegels auf einen ersten angehobenen Spannungspegel erhöht. Dann wird die erste angehobene Spannung zum Zeitpunkt (b) in Abhängigkeit vom Pulssignal VPP_PULSE auf einen zweiten angehobenen Spannungspegel erhöht. Abschließend wird die zweite angehobene Spannung ab dem Zeitpunkt (c) wiederholend erhöht, um den anfänglich angehobenen Spannungspegel in Abhängigkeit vom Oszillatorsignal VPPOSC wieder zu erreichen.
Wie oben ausgeführt wurde, kann die Ladungspumpenperiode in der Stand-by-Betriebsart unterschiedlich von der Ladungspumpenperiode in der aktiven Betriebsart sein. Da die Ladungspumpenperiode in der aktiven Betriebsart kürzer ist, kann der VPP-Spannungspegel schneller wieder erhöht und die VPP-Spannung stabil erzeugt werden.

Claims

Pumpschaltung für eine integrierte Schaltung, mit – einem Spannungsdetektor (110) für eine Stand-by-Betriebsart, der so ausgeführt ist, dass er eine hohe Spannung (VPP) in der Stand-by-Betriebsart erkennt und ein Stand-by-Betriebsart-Spannungssignal (STDMV) erzeugt, – einem Spannungsdetektor (120) für eine aktive Betriebsart, der so ausgeführt ist, dass er die hohe Spannung (VPP) in der aktiven Betriebsart erkennt und ein Spannungssignal (ACTMV) für die aktive Betriebsart erzeugt, gekennzeichnet durch – einen aktiven Pumpsignalgenerator (150), der das Spannungssignal (ACTMV) für die aktive Betriebsart und ein aktives Betriebsartsignal (ACT) empfängt und so ausgeführt ist, dass er ein aktives Pumpsignal (ACT_PUMP) in Abhängigkeit vom Spannungssignal (ACTMV) für die aktive Betriebsart setzt, wenn das aktive Betriebsartsignal (ACT) anzeigt, dass die aktive Betriebsart vorliegt, – einen ersten Oszillator (130), der in Abhängigkeit vom Stand-by-Betriebsart-Spannungssignal (STDMV) freischaltbar ist, – einen zweiten Oszillator (140), der in Abhängigkeit vom aktiven Pumpsignal (ACT_PUMP) freischaltbar ist, – einen Pumpsignalgenerator (160) für die hohe Spannung, der so ausgeführt ist, dass er eines der Ausgangssignale des ersten und des zweiten Oszillators (130, 140) in Abhängigkeit vom aktiven Betriebsartsignal (ACT) auswählt und anhand des ausgewählten Oszillatorausgangssignals ein Pumpsignal (VPPOSC) für die hohe Spannung am Ausgang bereitstellt, – einen Pulssignalgenerator (170) für die hohe Spannung, der so ausgeführt ist, dass er bei einer Pegeländerung des aktiven Pumpsignais (ACT_PUMP) ein Pulssignal (VPP_PULSE) für die hohe Spannung erzeugt, bevor das Pumpsignal (VPPOSC) für die hohe Spannung am Ausgang des Pumpsignalgenerators (160) erzeugt wird, – eine erste Ladungspumpe (180), die so ausgeführt ist, dass sie die hohe Spannung (VPP) in Abhängigkeit vom Pumpsignal (VPPOSC) für die hohe Spannung und vom Pulssignal (VPP_PULSE) für die hohe Spannung erzeugt, und – eine zweite Ladungspumpe (190), die so ausgeführt ist, dass sie die hohe Spannung (VPP) in Abhängigkeit vom aktiven Pumpsignal (ACT_PUMP) erzeugt.
Pumpschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsdetektor (110) für die Stand-by-Betriebsart folgende Elemente umfasst: – einen ersten Spannungsteiler (210), der so ausgeführt ist, dass er eine Versorgungsspannung (VCC) auf einen ersten Spannungspegel herunter teilt, – einen zweiten Spannungsteiler (213), der so ausgeführt ist, dass er die hohe Spannung (VPP) auf einen zweiten Spannungspegel herunterteilt, und – einen Komparator (216), der so ausgeführt ist, dass er die beiden Spannungspegel vergleicht und das Stand-by-Betriebsart-Spannungssignal (STDMV) erzeugt.
Pumpschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsdetektor (120) für die aktive Betriebsart folgende Elemente umfasst: – einen dritten Spannungsteiler (220), der so ausgeführt ist, dass er die Versorgungsspannung (VCC) auf einen dritten Spannungspegel herunter teilt, – einen vierten Spannungsteiler (230), der so ausgeführt ist, dass er die hohe Spannung (VPP) in Abhängigkeit vom aktiven Betriebsartsignal (ACT) und von einem invertierten aktiven Betriebsartsignal (ACTB) auf einen vierten Spannungspegel herunterteilt, und – einen Komparator (227), der so ausgeführt ist, dass er die beiden Spannungspegel vergleicht und das Spannungssignal (ACTMV) für die aktive Betriebsart erzeugt.
Pumpschaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulssignalgenerator (170) für die hohe Spannung folgende Elemente umfasst: – eine Inverterkette (261 bis 265) mit einer ungeraden Anzahl von in Reihe geschalteten Invertern (261 bis 265) zum Empfangen des aktiven Pumpsignals (ACT_PUMP), – ein erstes NAND-Gatter (266), das so ausgeführt ist, dass es ein Ausgangssignal der Inverterkette (261 bis 265) und das aktive Pumpsignal (ACT_PUMP) empfängt, und – ein zweites NAND-Gatter (267), das so ausgeführt ist, dass es das aktive Betriebsartsignal (ACT) und ein Ausgangssignal des ersten NAND-Gatters (266) empfängt, um das Pumpsignal für die hohe Spannung zu erzeugen.
Pumpschaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Oszillator (190) eine kürzere Schwingungsperiodendauer als der erste Oszillator (180) hat.
Verfahren zum Erzeugen einer erhöhten Spannung für eine integrierte Schaltung mit den Schritten: – Erkennen einer hohen Spannung in einer Stand-by-Betriebsart, um ein Stand-by-Betriebsart-Spannungssignal (STDMV) zu erzeugen, und – Erkennen der hohen Spannung in einer aktiven Betriebsart, um ein Spannungssignal (ACTMV) für die aktive Betriebsart zu erzeugen, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Setzen eines aktiven Pumpsignals (ACT_PUMP) in Abhängigkeit vom Spannungssignal (ACTMV) für die aktive Betriebsart, wenn ein aktives Betriebsartsignal (ACT) anzeigt, dass die aktive Betriebsart vorliegt, – Erzeugen eines ersten Oszillationssignals mit einer ersten Schwingungsperiodendauer in Abhängigkeit vom Stand-by-Betriebsart-Spannungssignal (STDMV), – Erzeugen eines zweiten Oszillationssignals mit einer zweiten Schwingungsperiodendauer in Abhängigkeit vom aktiven Pumpsignal (ACT_PUMP), – Erzeugen eines Pumpsignals (VPPOSC) für die hohe Spannung durch Auswahl des ersten oder des zweiten Oszillationssignals in Abhängigkeit vom aktiven Pumpsignal (ACT_PUMP), – Erzeugen eines Pulssignals (VPP_PULSE) für die hohe Spannung in Abhängigkeit vom aktiven Pumpsignal (ACT_PUMP) und – Durchführen einer Ladungspumpenfunktion mit einer ersten Ladungspumpe, die das Pumpsignal (VPPOSC) für die hohe Spannung sowie das Pulssignal (VPP_PULSE) für die hohe Spannung empfängt, das die erste Ladungspumpe ansteuert, bevor das Pumpsignal (VPPOSC) erzeugt wird, sowie mit einer zweiten Ladungspumpe, die in Abhängigkeit vom aktiven Pumpensignal (ACT_PUMP) arbeitet, wobei beide Ladungspumpen eine hohe Spannung (VPP) erzeugen, die an deren Ausgängen überlagert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsperiodendauer des zweiten Oszillationssignals kurzer ist als die Schwingungsperiodendauer des ersten Oszillationssignals.