JP5361346B2 - 半導体集積回路 - Google Patents
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Description
まず、本発明の第1の実施の形態に係る半導体集積回路を、図面を参照して説明する。図1に、本発明の第1の実施の形態に係る半導体集積回路の構成の概略を示す。この半導体集積回路は、MEMS型可変容量キャパシタ10と、これを制御するためのドライバIC20とを備えている。MEMS型可変容量キャパシタ10と、ドライバIC20とは、同一のシリコン基板(図示せず)上に形成し得る。ただし、両者を別の基板上に形成して配線で接続することも可能である。
図1にMEMS型可変容量キャパシタ10の構造の一例を示す。
次に、ドライバIC20の具体的な構成を図3のブロック図を参照して説明する。このドライバIC20は、変形電圧Vactを生成・供給するための構成として、ポンプ回路21A、発振回路22A、リミッタ回路23A、ディスチャージ回路24A、ローカルポンプ回路25A及びnMOSトランジスタ26Aを備えている。
図4は、ポンプ回路21A、21Bの具体的構成を示す回路図である。図4に示すように、ポンプ回路21A、21Bは、複数段(図4では3段)の昇圧回路31、32、33、及びパルス波形生成回路34を備えている。昇圧回路31、32、33はそれぞれ、nMOSトランジスタQ1〜Q4、及びキャパシタC3〜C6を備えている。
次に、発振回路22Aの具体的な構成を図5を参照して説明する。この発振回路22Aは、複数のCMOSインバータ41をリング状(閉ループ状)に接続したリングオシレータである。CMOSインバータ41の間には、電荷保持用のキャパシタ42(容量値C)が接続され、キャパシタ42の一端は接地されている。また、各CMOSインバータ41を構成するpMOSトランジスタとnMOSトランジスタの間には抵抗46(抵抗値R)が接続される。この抵抗値Rと、容量値Cにより決まる遅延量により、発振回路22Aが出力するクロック信号CLKaの周波数が決定される。
次に、リミッタ回路23A、23Bの具体的構成を図6を参照して説明する。このリミッタ回路23A、23Bは、同一の構成を有し、それぞれ抵抗51(抵抗値Ru)、52(抵抗値Rd)を接続ノードN5にて直列接続してなる分割抵抗53、差動増幅器54、及びインバータ55を備えている。
次に、ディスチャージ回路24Aの具体的構成を図7を参照して説明する。このディスチャージ回路24Aは、前述のように、ディスチャージ回路24Aは、制御信号ACT_Enが”L”に変化してから所定時間経過後に出力ノードACTNODEをディスチャージする動作を開始するように構成されている。
次に、ローカルポンプ回路25Aの具体的構成を図8を参照して説明する。図8のローカルポンプ回路25Aは、出力ノードACTNODEの電圧を昇圧して、nMOSトランジスタ26Aのゲートに入力するゲート電圧Vgaを生成し、もpってnMOSトランジスタ26Aの導通を制御するためのチャージポンプ回路である。また、このローカルポンプ回路25Aは、ディスチャージ回路24Aからの出力信号DC_Ena=”L”の入力後、出力ノードACTNODEの電圧を昇圧して昇圧電圧Vgaを生成する動作を停止すると共に、所定時間経過後に出力端子OUTLPaをディスチャージするように構成されている。出力端子OUTLPaをディスチャージするタイミングは、ディスチャージ回路24Aにより出力ノードACTNODEがディスチャージするタイミングよりも遅くされている。これにより、nMOSトランジスタ26Aのドレイン−ソース間に高電圧が印加されることを防止し、nMOSトランジスタ26Aの特性劣化を防止している。
次に、発振回路22Bの具体的構成を図9を参照して説明する。図9の発振回路22Bは、図5の発振回路22Aと同様に、複数のCMOSインバータ111(a〜e)がリング状に形成されたリングオシレータである。また、複数のCMOSインバータ111a〜111dの間のノードには、接地端子との間にキャパシタ114が接続されている。
次に、ローカルポンプ回路25Bの具体的構成を図10を参照して説明する。図10のローカルポンプ回路25Bは、ローカルポンプ回路25Aからの出力信号DC_Enbの立ち上がり後、出力ノードHOLDNODEの電圧を昇圧して昇圧電圧VGbを出力端子OUTLPbから出力するチャージポンプ回路である。具体的な構成は、フリップフロップ回路91、インバータ105,107及びラッチ回路106を備えていない点においてローカルポンプ回路25Aと異なり、その他は同一である。図10において、図8と同一の構成要素については同一の符号を付しているので、これらについての詳細な説明は省略する。
次に、バンドギャップリファレンス回路27の具体的構成を、図11を参照して説明する。バンドギャップリファレンス回路27は、上述のように、電源電圧、周囲温度及びプロセス等に依存しない出力電圧Vbgr1、Vbgr2を出力するように設計されているものである。このバンドギャップリファレンス回路27は、ノードN11とノードN12を有し、これらノードN11又はN12と接地端子との間に複数の電流経路CP1〜CP6を有している。
VA=VCであるから、電流I4は、次の式で表現される。
次に、ボルテージフォロワ回路28の具体的構成を図12を参照して説明する。
次に、図13及び図14を参照して、このICドライバ20の動作を説明する。特に、出力電圧が変形電圧Vactから維持電圧Vholdに切り替わる段階における動作を詳しく説明する。
次に、本発明の第2の実施の形態に係る半導体集積回路を、図面を参照して説明する。この実施の形態の半導体集積回路の全体構成は、図1のと同様であり、また、ドライバIC20の構成も、図3に示すのと同様である。更に、ドライバIC20を構成する各回路の構成も、図4〜図12に示すのと同様である。
この電流Irefは、発振回路22Aにおける発振周波数の安定化のため、電源電圧・温度・ばらつきに対して依存しにくい電流であることが要求される。
Claims (5)
- 電源電圧を第1電圧まで昇圧させる第1昇圧回路と、
電源電圧を第2電圧まで昇圧させる第2昇圧回路と、
前記第1電圧が出力される第1ノードに一端が接続され前記第1電圧を出力端子に転送する第1トランジスタと、
前記第2電圧が出力される第2ノードに一端が接続され前記第2電圧を前記出力端子に転送する第2トランジスタと、
前記第1電圧を更に昇圧させた第3電圧を前記第1トランジスタの制御端子に供給して前記第1トランジスタを導通させる第3昇圧回路と、
前記第2電圧を更に昇圧させた第4電圧を前記第2トランジスタの制御端子に供給して前記第2トランジスタを導通させる第4昇圧回路と、
前記第1ノードの電圧を所定の電圧まで放電させる第1ディスチャージ回路と、
前記出力端子の電圧を所定の電圧まで放電させる第2ディスチャージ回路と
を備え、
前記第3昇圧回路は、前記第1ノードの放電が開始された後の時点において、前記第1トランジスタの制御端子に供給する電圧を引き下げて前記第1トランジスタを非導通とし、
前記第4昇圧回路は、前記第1トランジスタが非導通とされた後、前記第3昇圧回路からの信号に従い前記第2トランジスタの制御端子に供給する電圧を引き上げて第2トランジスタを導通状態に切り換える
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 前記第1ノードの電圧に対応する電圧と基準電位との比較の結果に基づいて、前記第1昇圧回路の動作を停止させるリミッタ信号を出力するリミッタ回路と、
前記基準電位を発生させるための基準電位発生回路を備え、
前記基準電位発生回路は、
電源電圧に依存しない電流を発生させる電流発生回路と、
前記電流を流す可変抵抗と
を備え、
前記可変抵抗の抵抗値を変化させることにより前記基準電圧の値を変更可能に構成された
ことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路。 - 電源電圧を第1電圧まで昇圧させる第1昇圧回路と、
電源電圧を第2電圧まで昇圧させる第2昇圧回路と、
前記第1電圧が出力される第1ノードに一端が接続され前記第1電圧を出力端子に転送する第1トランジスタと、
前記第2電圧が出力される第2ノードに一端が接続され前記第2電圧を前記出力端子に転送する第2トランジスタと、
前記第1電圧を更に昇圧させた第3電圧を前記第1トランジスタの制御端子に供給して前記第1トランジスタを導通させる第3昇圧回路と、
前記第2電圧を更に昇圧させた第4電圧を前記第2トランジスタの制御端子に供給して前記第2トランジスタを導通させる第4昇圧回路と、
前記第1ノードの電圧を所定の電圧まで放電させる第1ディスチャージ回路と、
前記出力端子の電圧を所定の電圧まで放電させる第2ディスチャージ回路と
前記第1ノードの電圧に対応する電圧と基準電位との比較の結果に基づいて、前記第1 昇圧回路の動作を停止させるリミッタ信号を出力するリミッタ回路と、
前記基準電位を発生させるための基準電位発生回路と
を備え、
前記基準電位発生回路は、
第3ノードと接地電位との間に第1のpMOSトランジスタ、第1の抵抗及び第1のダイオードをその順に直列接続してなる第1電流経路と、
前記第3ノードと接地電位との間に第2のpMOSトランジスタ、第2の抵抗、第3の抵抗及びN個の並列接続ダイオードをその順に直列接続してなる第2電流経路と、
前記第3ノードと接地電位との間に第3のpMOSトランジスタ及び第1の可変抵抗を直列接続してなる第3の電流経路と、
第3ノードと電源電圧と間に接続された第4のpMOSトランジスタと、
前記第1、第2、及び第3のpMOSトランジスタのゲートを第1入力端子に接続される一方前記第1のpMOSトランジスタと前記第1の抵抗との接続点を第2入力端子に接続されてその差動信号を前記第4のpMOSトランジスタのゲートに出力する第1の差動増幅器と
を備え、
前記第1の可変抵抗は、前記第1ノードの電圧が前記第1の電圧に達した後の時点において第1の値からこの第1の値よりも低い第2の値に切り換えられるように構成された
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 電源電圧を第1電圧まで昇圧させる第1昇圧回路と、
電源電圧を第2電圧まで昇圧させる第2昇圧回路と、
前記第1電圧が出力される第1ノードに一端が接続され前記第1電圧を出力端子に転送する第1トランジスタと、
前記第2電圧が出力される第2ノードに一端が接続され前記第2電圧を前記出力端子に転送する第2トランジスタと、
前記第1電圧を更に昇圧させた第3電圧を前記第1トランジスタの制御端子に供給して前記第1トランジスタを導通させる第3昇圧回路と、
前記第2電圧を更に昇圧させた第4電圧を前記第2トランジスタの制御端子に供給して前記第2トランジスタを導通させる第4昇圧回路と、
前記第1ノードの電圧を所定の電圧まで放電させる第1ディスチャージ回路と、
前記出力端子の電圧を所定の電圧まで放電させる第2ディスチャージ回路と
前記第1ノードの電圧に対応する電圧と基準電位との比較の結果に基づいて、前記第1ディスチャージ回路を動作させるためのリミッタ信号を出力するリミッタ回路と、
前記基準電位を発生させるための基準電位発生回路を備え、
前記基準電位発生回路は、
第3ノードと接地電位との間に第1のpMOSトランジスタ、第1の抵抗及び第1のダイオードをその順に直列接続してなる第1電流経路と、
前記第3ノードと接地電位との間に第2のpMOSトランジスタ、第2の抵抗、第3の抵抗及びN個の並列接続ダイオードをその順に直列接続してなる第2電流経路と、
前記第3ノードと接地電位との間に第3のpMOSトランジスタ及び第1の可変抵抗を直列接続すると共に第4ノードと前記第3のpMOSトランジスタのドレインとの間に第4のpMOSトランジスタを接続してなる第3の電流経路と、
前記第3ノードと接地電位との間に第5のpMOSトランジスタ及び第2の可変抵抗を直列接続すると共に前記第4ノードと前記第5のPMOSトランジスタのドレインとの間に第6のpMOSトランジスタを接続してなる第4の電流経路と、
前記第3ノードと第5ノードとの間に第7のpMOSトランジスタを接続する一方前記第4ノードと前記第5ノードとの間に第8のpMOSトランジスタを接続し、且つ前記第5ノードと接地電位との間に第4の抵抗とダイオード接続された第1のnMOSトランジスタをその順に接続してなる第5の電流経路と、
前記第4ノードと接地電位との間に第9のpMOSトランジスタ及び第5の抵抗をその順に直列接続してなる第6の電流経路と、
第3ノードと電源電圧と間に接続された第10のpMOSトランジスタと、
前記第1、第2、第3、第5及び第7のpMOSトランジスタのゲートを第1入力端子に接続される一方前記第1のpMOSトランジスタと前記第1の抵抗との接続点である第6ノードを第2入力端子に接続されてその差動信号を前記第10のpMOSトランジスタのゲートに出力する第1の差動増幅器と、
前記第6ノードを第1入力端子に接続される一方前記第9のpMOSトランジスタ及び前記第5の抵抗の接続点である第7ノードを第2入力端子に接続されその差動信号を前記第4、第5、第8、及び第9のpMOSトランジスタのゲートに出力する第2の差動増幅器と
を備え、
前記第1の可変抵抗は、前記第1ノードの電圧が前記第1の電圧に達した後の時点において第1の値からこの第1の値よりも低い第2の値に切り換えられるように構成された
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 前記第7のpMOSトランジスタに流れる電流と前記第8のpMOSトランジスタに流れる電流との電流の和が、前記基準電圧の温度依存性が0となるように決定されていることを特徴とする請求項4記載の半導体集積回路。
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