TW510076B - A scaleable charge pump for use with a low voltage power supply - Google Patents

Description

五、發明說明（1) 曼農左复iij員域 壓統有關，特別是與-可用於低 雷個人電腦及其他電子裝置之設計方面有一種降# 許夕二^的趨勢。為降低電力消耗量，個人電腦中使用的 供電i壓摔，許多以前設計可利用5伏特 s探作之電路組件，經過重新設計後已可利用一 :伏特供電電壓操作。冑些較新推出的產品（其 開發中），其需要之供電電壓甚至低於2伏特。、夕 腦5系：特供電電遂逐漸降低，但在執行若干電 如心寺殊功此 可能仍須繼續使用較高的供電電壓 除==干電腦系統中可能使用一種快速電氣式可拭 統（BI〇S1 Γ Ϊ讀記憶體（刪0Μ)存儲基本輸入/輸出系 體穿置通丄作一隨機存取記憶體存儲裝置。快速記憶 壓ίΪΪ、:Ϊ;:資料程式控制及拭除操作時，所使的電 通鬲；低壓電源能夠直接提供的電壓及電力。 =如^在若干快速EEpR()M陣列中可使用—種反向閉拭除 6 ί進行拭除操作中用以降低電流量及電力消耗量。 電壓（通常為負9或負10伏特），在電源接端上\用用^值負 j供應一反向閘拭操作所需要之負電壓，可使用一負 電荷泵。在pantelakls辈人申請獲准並轉讓予本發明受讓 第4頁 510076 五、發明說明（2) _ 人之美國第5, 532, 9 1 5號專利中即已揭露一種負電荷泵。 不過，Pant el akis等人獲頒專利中揭示之電荷泵，有其 缺點。在供電電壓低於一既定位準的情況下，當 八

Pantelakis專利中所使用之各個p型（或稱p波道胃）電晶體被 啟動操作時’該等電晶體可能會在一個可能遭遇到一種低 量臨限電壓下降現象的區域内操作。如果pantelakis專利 中所使用之各個P型電晶體未被「充份開啟」，以致該等 電μ體在操作時事實上電晶體兩端並無臨限電壓降下降的 現象時，可旎需要增加電荷泵的級數以到達相同的抽泵輸 出電壓值。此外，Pantel akis專利所揭之電荷泵，其提供 的電流量也會發生降低的現象。< 如果供電電壓降低至低於一個以上p型電晶體的臨限電 壓值時’當需要操作時，該等一個以上p型電晶體就可能 無法被開啟。在此種情況下，即無法將抽泵之負電壓由前 一級傳送至下一級。換言之，供電電壓低於其設定值時， 该Pant el akis專利發表之負電荷泵可能無法工作。 發明概述 本說明書係介紹一種可供低電壓電源使用之電荷泵。該 電f栗係裝設於一積體電路裝置上，該裝置利用一供電電 壓，作。該電荷泵包括一列既定數目之串聯抽泵級，其中 至少有二個抽栗級係用以接收一第一抽泵後時鐘信號。有 一輸出即點與上述之串聯抽泵級列的一端相串接，提供一 抽泵處理後之輪出電壓。 本發明其他特點與優尨，請參閱下列各附圖以及相關說

五、發明說明（3) 明。 避圖簡略說明 —本發明係藉由舉例說明方式介紹，但並不限於各附圖所 結構與方 <，各該附圖中之相同參考代號均 的電路元件： u 圖1所示方塊圖係一可用作本發明具體實例的一種 系統。 卿

時鐘 圖2所^方塊圖係圖丨中該大量儲存體裝置之細部詳 圖3所示乃圖1及2中該負電荷泵之詳圖。 圖4所示乃係一正電荷泵具體實例之電路圖。 圖5所沭方塊圖係一可用以產生圖3所示抽泵後抽泵 信號之一具體實例。 圖6所示乃係一 具體實體電路圖。 圖7所示乃係一 法之作業流程圖。 登之詳細銳明 可用以控制圖3所示負電荷泵輸出電壓之 具體實例中用以提供一抽泵後電壓的方 以下僅就一種可用於一低壓電源之sca 1 eab 1 e電荷泵的 方法與裝置提供詳細說明。雖然在下文中列舉的一些具體 實例都是和一種可用做大量儲存裝置的快速記憶體有關， 但也可依據本發明原理設計成可供其他電路（包括其他各 種不同型別的永久性記憶體）使用之具體實例，此使該等 電路也能在高於或低7於現有供電電壓的電壓下正常操作。 依本發明設計的其他具逢實例亦可適用於為其他目的所使 510076 五、發明說明⑷ " " ~ 用之其他各種快速記憶體。 圖1所示系統100之方塊圖，可視為是本發明的一種具體 實例。系統1 0 0是一部個人電腦系統，但也可視為是另一 種其他系統，諸如一伺服器，一數位式攝影機或一蜂巢式 電話機的的具體實例。 電腦系統100包括一系統匯流線1 10，用以在電腦系統 1 0 0的各個組件之間傳送資訊。有一個用以處理指令資訊 之處理器105與該系統匯流線110相連接。處理器1〇5在某 一具體實例中可能是一微處理器，但在其他可選用具體實 例中，亦可能是一微控制器，應用特定積體電路（ASic)， 或〔、他i式之處理器。主έ己憶體j 接至處理器1〇5，用 以為處理器105暫時儲存各種指令與資料。該主^憶體ιΐ5 包，，態隨機存取記憶體（DRAM),但在其他具體實例中也 可能是一不同型式之記憶體。 、 卞：：二與該匯流線110耦接之組件包括：-個用以儲存 1;，V=態資訊的唯讀記憶體120 個電壓供應器 -個女ΛΛ 電壓Vcc經由匯流線123提供給該系統； 一個大里儲存記憶體裝置125，一個 徇八裒置13〇(例如一 Ϊΐί” 制)裝置’以及-輸入裝置135(例如—監 控。„及/或一列印機）。電腦系 微ί: V，體實例，，系統供電電壓Vcc為U伏特…15〇 哕供電^壓可ί 壓電池提供。在其他具體實例中， 及供電電壓可能較南或較低，且可利用任何其他種電壓源 510076 五、發明說明（5) 供電。

在一種具體實例中，該大量儲存裝置！ 2 5係一快速記憶 體’亦稱快速電氣式可拭除可程式控制唯讀記憶體 (EEPR0M)。該大量儲存記憶體裝置125的功能與附圖i所示 之傳統式硬式磁碟機的功能相同。該快速££；?1?關大量儲存 裝置125包括一個以上之正電荷泵142，一時計產生器144 ’一負電荷泵145，一個電壓控制振盪器（vc〇)147，一個 電壓调即電路1 5 〇 ,以及一系統快速記憶體單元丨5 5。而在 其他具體實例中，該大量儲存裝置125可能為一不同方式 的二構。以下將參閱附圖3至6對其中之電荷泵1 4 2及1 4 5， 時ί產生為144，電壓控制振盪器147及電壓調節電路150 各單元提供詳細說明。 - ^ ^可了冑’在其他具體實例中亦可利用與附圖1所 不糸統構型不同的其他系統構型方式。 =里儲-存裝置丨25之詳細結構125如附圖2所示。特別是 控 記 各 係 極 以 41 /斤以不電路中顯不出該快速記憶體系列1 5 5中之各程式 憶體系：：元2一02簡化圖示起見，在圖2中僅繪出錢 心“ 1中之一個記憶體單元2 〇 2加以說明。

體係利用一種負壓拭除技術，拭陈 例如本圖的閑極接端上施加一高值負電歷 接端處提5伏特，而Vcc電壓則係在各竭 早疋之源極-基質接合二極體不會 五 、發明說明（6) 發生崩潰現象。以此種方式操作時，在 微量的源極電流在流動。因 =間内只有極 置的閘極和源極間電壓差異與 各個裝 差類似，•負壓栻除技術所需要的電作時的電壓

If ^ .^ΕΕ：Κ〇Μ ^ ^ ^ 特電荷泵205和二10 5伏g電Γ =電何果142包括一8伏 ^ ^1Λ r U· b伙特電何粟210 0該8伏特雷荇 =.5伏特電荷栗210可以任何方式配置。在某種了： 5 ^例中，該8伏特電荷泉和該1()_5伏特電荷^^^ 坪細說日月之負壓電荷果145的配置方式類似: 匯k線110(參見附圖！的以〇係施加至 的兩個電荷泵電路205和21〇處。 塾電何泵142内 體當二個:择上：憶體單元利用程式控制設定在快速記憶 二歹“55一内的操作過程中’從電荷禱5輸出的一個電壓被 匕口 ，，且位70線開關和解碼器21 5處，由該處將電壓提 供於快速記憶體列155内之各個快速記憶體單= 極一 f ^ e此外’ A電荷泵21 G輸出的—個電壓則被施加 至一、、且子組線路開關和解碼器22〇處，由該處將 至ίΓ己憶體單元的閉極上。在拭除快速記憶體細 體的操作過程中，由負壓電荷泵145輸出的 固，堅《提供至各字組線路開關和解碼器2 2 〇處，·而另 有一個由一正壓電荷泵142輸出大約為5伏特的正電壓則被 供應至一組源極開關^和解碼器225處。在其他具體 也可將一不同的電壓供‘至前述的一組源極開關和解碼器 510076 五、發明說明（7) 2 2 5處。各源極開關和解碼器2 2 5可將電壓供應至將被拭除 之各記憶體單元的源極上。各該開關及解碼器2丨5，2 2 0及 225係以熟者本技藝者熟知的方式操作，以選擇可供存取 資料的特定記憶體單元，並將適當之電壓供應至所選定可 供執行記憶體存取操作的各記憶體單元處。

可利用一控制電路2 3 0輸出的信號控制每組開關和解碼 器215，220及225，以提供適當的電壓以便執行拭除及程 式化處理作業。在一具體實例中，該控制電路是一處理器 ’、可用以控制記憶體列1 5 5的一切操作，包括··閱讀.，程 式設計及拭除等操作。該種控制器的使用方法在1 996年4 月16日核二頒予M· Fandrich等人之美國第5, 50 9, 1 34號專利 (專利名稱為「在一快速記憶體陣列中執行操作的方法與 ，置」中有詳細的說明，該項專利權已由原專利權所有人 等轉讓予本發明專利中請人。在其他可採用的具體實例中 ，可利用不同的方式提供上述控制功能，例如使用一 微處理器做為控制信號源。 在八體貫例中’為拭除快速記憶體陣列1 5 5内之一或 f己憶體單^，係將_精_負電壓從負電荷泵1 45經=

各子組開關和解碼器22 0供應至擬拭除特定記憶體單元 閘極上。 〈 圖3所不乃係圖！及圖2中該負壓電荷泵145的細部詳 ，3所不之電荷泵裝置145可用以提供多個不同準位的： 、匕括利用負壓拭哭技術拭除快速記憶體單元時所兩 之低值負電壓（亦即有較乂電壓值的負電壓）。 而要

第10頁 510076 五、發明說明（8) 第一組輸入時計信號係由圖中標明為時鐘丨及時鐘3的信 號源經由電容器311至314供應至該電荷泵145。第二组輸 ί日貝!係由圖中標明為•鐘2和時鐘4的信號^經由 電容器321至324供應。 在-具體實例中，該電荷泵145包括一些串接 電晶體（^。）301至304及31〇。電晶體3〇1有一接端係搞合 至接地端，而電晶體310則有一接端耦接至一輸出端v〇ut 。該裝置31G在本圖例中稱之為輸出級裝置。 電晶體3〇1至304及310的臨限電壓約為15伏特’作他 實例中’該等臨限電壓也可設定在較高或較低 除該等串接耦合的p道場效電晶體3〇1至3〇4及31〇外，該 工荷泵145之！至4每一級亦分別包括一靴帶心道電晶體 331至334。纟絲帶式電晶體331至334係用以對串接麵合 之各對應級的閘極接端預先供應電荷。因此，以該 1曰45的第一級（級1}為例’係由電晶體裝置3〇ι，轨帶式電 晶體331以及電容器311和321等元件組成。 ^具體實例中，電晶體3(31和3(32的基質係耗合至vcc 3〇1\曰曰@體303和304的基質係輛合至Vss。電晶體301和 的起接至^的目的是為了防止在電荷泉145獲得 ί = Π ：!期間内可能發生的問上及(或)其他與品 上果電晶體301和3 02的基質係搞接至 和3':2的Λ二S的f始時計週期可能會對電晶體301 口 ..·鈿加錯誤的前向偏壓。電晶體3〇3和304

510076 五、發明說明（9) . 距離Vss電源較遠，因此，可將其基質耦接至Vss以大量減 少發生該等問題的風險。在一種具體實例的電荷泵丨4 5中 所採用的電晶體3 〇1至304，310及331至334可能是金屬氧 化半導體（MOS)電晶體，但在其他具體實例中，也可採用 其他種類之電晶體。 圖3中的兩個時脈信號，時脈2和時脈4，提供一高值v c c 電壓以及一低值接地電位。這些時脈信號之數值（亦即時 脈信號最高值和最低值之間的差值）為v c c。但，時脈1和 時脈3兩個信號則係提供一3· 1伏特之高值電壓以及一接地 電位之低值電壓。因此，時脈丨和時脈3兩個時脈信號之數 值即為3_1伏特。時脈信號}和3在本說明書 " 後時脈㈣，因為，在本範例中，這兩個信號的數為值抽係^皮 抽泵（提咼至）大於Vcc電壓值的程度。時脈信號2和時脈信 以^及時脈信號丨和時脈信號3的產生方式，將在下文中 雖然在圖3中僅詳 星駚香加士 ， ％ u不丄以广今合級的情形，但在一 /、體貫例中則使用八級電荷泵提供一 1〇·5伏特之 拭除快速記憶體陣列丨55之記憶單元。其餘 用乂一 的5-8各級電荷泵，係以相同的串 ^耦^ 顯不 泵與電晶體裝置31。之間。 方式耦接在弟4級電荷 為說明電荷泵145的操作情況，特以 形加以說明。在圖3中與時脈信號Η相者的：操作情 ，時脈1和時脈4兩個，號值在起始時甚：的：：之後面 4甚低，起始時圖中之穿M 9私忐 一因為時脈信號 裝置332係處於接通狀態。當時㈣ 510076 五、發明說明（ίο) . 號2電壓降低時’經由電容器3 2 1施加負值電壓脈波乃藉由 裝置332使裝置302源極接端處之電容器312被充電至該裝 置302源極接端之負電壓電位上。當時脈信信號4升高時， 裝置332斷路’乃將裝置302的閘極隔離，並使電容器312 保持被充電至一負電壓準位上。 隨後，當時脈信號3降低時，因為抽泵後之時脈信號3電 壓在本範例中為3 · 1伏特，復因電容器3丨2已被預先充電至 負值，因此，在裝置3 〇 2閘極接端之電壓顯然地低於其 源極接端上的電壓。如此，裝置3〇2乃被啟動至一可使該 裝置有效地不受臨限電壓（V)降影響的操作區域内。使裝 置3 02兩端的Vt電壓降有效地保持在等於〇值的狀態，即表 不增加的電流可被快速地由電容器321轉送至下一級，而 且傳送至下一級的電壓係一較高數值的電壓。 在電容器321處的低值時脈信號2開始將電容器322充電 ^ 一負VCC值。然後’當時脈信號3升高時，裝置3〇2即開 :關斷。當時脈信號4降低時，電容器322已被充電至大約 ί =倍負值VCC的程度。裝置332開啟，使裝置3〇2的閘 = 電位到達其吸極電壓之電位以使裝置快 脈，升高_，請_ 吸極接端^的雷」仍如留在開啟狀態，如此乃使裝置302 1雷3 ΐ ί電何與閘極接端上的電荷達到平衡程度。 / ^何泵電路145整體觀之，當裝置3〇ι因響應於 Ϊ lan^1 ； ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ； t ° 、 關閉不再工作而被置於接地電位。如 510076 五、發明說明（11) 此，由於抽泵後時脈信號1數值之影響，而使裝置3〇1閘極 電位遠低於其源極接端之電位。因此裝置3〇1開啟，從而 使其在一裝置301兩端實際上並無以下降的環境中操作。 開啟操作後，裝置301乃可將電容器321及電容器312快 速充電至地電位（因為此時裝置332也在開啟狀態^)。麸 後，當時脈信號1升高時，裝置3〇1開始關閉。時脈信號^ 的下降’使電容器321到達負Vcc值，從而使電容器311經 2由繼裝Λ31，二成裝置301的關閉操作。低值時脈信號 2繼續使電谷W12放電，i到上升的時脈信號4將裝置⑽ 關閉並使裝置302保持在被充電的狀態。如以上的說明， 當抽泵後時脈信號3降低時，裝置3 02開啟，因而使其能 ^實際上沒有Vt降低現象的區域内操作。此乃因為該^ 時脈信號3使得裝置302閘極上的電壓（原已預先被充電至 一負值電壓）降至低於裝置3 〇 2源極接端的電位之程度所致 。以此種方式開啟裝置302可快速將電容器322充電至一大 约為兩倍Vcc電壓負值的電位。 相同的作業程序在第3級和第4級中繼續執行，以致 在節點340處的電壓’力電荷泉145操作期間内可能 四 倍於Vcc的負值電壓。相同的操作程序 …)中繼續進行，直到轉接 上，=益（圖3中未緣出）電荷量足以開啟褒置31〇時為止 電Ϊ體3=3例中，因為未提供一鞋帶式電晶體(諸如 象的耗圍内知作。注匕時，電晶體31〇的臨限電壓為i

’而電壓降也是丨.5伏特。 因此’圖3中之電荷泵電路丨4 5的設計係提供一負值抽泵 ^電壓’其數值大約等於該電荷泵電路級數目（N)乘以 厂^輪出級裝置31〇的臨限電壓（亦即·· v〇u1; = —(N*Vcc)一 510076 就個像含有8個電路級的電荷泵1 4 5而言，在其輸出節 點上的電壓V〇ut可能高達大約為七倍Vcc電壓之數值減去 裝置34 0的Vt電壓，或一丨3· 2伏特（利用一最壞的情況，供 電電壓為1· 65伏特，Vcc電壓為丨· 8 + / —15〇mV)減除裝置31〇 的Vt。如果裝置310之臨限電壓vt為丨· 5伏特，該電荷泵 145可提供的抽泵後輪出電壓v〇ut大約為—u · 7伏特。一個 抽泵後-笼壓或抽泵後-輸出電壓，在本說明書中之意義係 指一種電壓，其數值大於（例如）一電荷泵之已知輸二電壓 或其他電壓增減電路輸入電壓。 讀者應知，在其他一些具體實例中，一個電荷泵可包括 比圖3所示抽泵電路級數更多或更少的級數，以使該電荷 泵為相同或另一目的提供一不同的抽泵後輸出電壓'此# ，讀者亦應了冑’雖‘然在以上說明的圖3所示具體實 抽泵後時脈信號1和3的電壓數值為3 · 1伏特，但在其他呈 體實例中該等抽泵後時脈信號可設定為較高或較低的電% 一如熟諳本技術領域者所知，設計—種較小型 ，可以採用多個η-道（亦稱n型）電晶體構成的電荷泵替曰、 圖3所示之P道電晶體^組成之電荷泵1 4 5，使其在串^ 晶體組的一端接收一正i輸入電壓而非—接地電壓，之以電提

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供如圖1及2所示之正值電荷泵I" 用之正值電荷泵。 或一可供其他目的使 ^ 4所不為该種電荷泵之一個範例。圖4中之電荷泵w 〇 :作方式與圖3中電荷泵145相同’但其信號及電壓之極 向目反。任何與圖4所示電荷泵4〇0結構方式相同的正 (Λ /wit (HN)nc〇]-vt 的數目。因&’由四個抽泵機組成的正值

電何果4 0 0可提供之正值抽泵後電壓為·· n 5=6·75伏特。其中係採用最壞情況的Vcc電壓 • bb伏特），而輸出級裝置4〇5的臨限電壓為丨· 5伏特。 圖Ϊ及2中之正值電荷泵142即可採用上述說明之電荷 40 0。此外，在其他具體實例中及/或為了提供一抽泵電壓 =其他用途中亦可利用此類電荷泵以提供正向快速記憶體 單元拭除技術。

由負—值電荷泵145接收之抽泵時脈信號i和3，以及由正 值電荷泵4 0 0接收之時脈信號1{>和31)，可使此等電荷泵145 和400能夠配合低供電電壓進行操作。時脈信號}，3 ’，π 和3βΡ經過抽泵處理後，各該信號之數值即會超過一低供電 ，壓，而使電荷泵電路丨45和40 0之各辛聯電晶體能夠在一 實際上在該等電晶體兩端無任何Vt電壓降的範圍内操作。 以此種方式設計時，雖然供電電壓較低，也無須增加電荷 ，之、’及數即可到達相烈的抽泵後輸出電壓與供電電壓的關

第16頁 MU076 五、發明說明（14) ---- 再者，藉由利用抽泵後時脈信號之方法，在若干具體實 例中’有^電晶體之臨限電壓無須加以調整以便配合較低 =供電電壓。較低的電晶體臨限電壓可能會導致發生例如 高額之漏洩電流等問題。 。依照本發明一或多個具體實例設計之電荷泵，甚至在供 ，，壓低於該電荷泵中一或多個電晶體臨限電壓的情況下 照常操作。為達此目的，在若干具體實例中，圖3所示之 時脈信，2和時脈信號4亦可使用抽泵後之時脈信號。在這 些具體實例中，可能會減少用以提供抽泵後電壓之電荷泵 ^數。但是，對時脈信號2和時脈信號4加以抽泵處理，可 ^會降低^電荷泵電流的效率。就任何已知之電荷泵設計而 '電路佔用之空間，功效，臨限電壓和供電電壓之得失 影響等因素可能必須加以權衡。 此外’圖3和圖4所示之負值電荷泵145和正值電荷泵400 、二者輸出節點Vout處之輸出電流係與其輸入時脈信號之 頻率成正比。因為電荷泵丨4 5和4 0 〇所接收之抽泵後時脈信 5虎可使每一抽泵級電路中的各串接電晶體在一實際上對各 該電晶體兩端之間並不產生任何vt電壓降的區域内操作， 因此，電荷泵145和40 0電路内之各電容器可被快速充電。 對右干具體實例而言，此一效果可排除在不同時脈信號之 間提供顯著之附加重疊區以提供各電容器更多充電時間的 需要。以此種方式設計，即可使用高頻率時脈信號以提供 較大的輪出電流。 r > 圖5所示係圖1中時脈驅·動器丨44之結構詳圖。電壓控制

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振盪器147與時脈驅動器144配合工作， 脈信，4。在一種具體實例中，該電壓控二時接 ，匯流排110提供之Vcc電壓，並在其輸入端產生一時脈信 號CLK。CLK信號被送至裝設在時脈驅動器144上之一個相 位產生器50 5，在其輸出端產生該CLK信號之四個不 位PH1 -PH4。 在相位產生器50 5輸出端之四個相位信號pH1—pH4，每一 相=信號的數值都是Vcc。PH2和PH4兩個信號分別提供時 脈信號2和時脈信號4。而PH1和pH3兩個信數則被送至一時 脈泵515處。該時脈泵515自一正值電荷泵142(參見圖1及 圖2 )或其〜他電壓增加電路處接收^ 3 · 1伏特之電壓。在本 範例中，有一8伏特電荷泵205係用以提供該3· 特時脈 抽泵之供電電壓，惟，亦可使用任何正值電荷泵。3· i伏 特之信號大約等於VCC(1.8伏特+ /-15〇mV)之兩倍，因此， 可自上述8伏特電荷泵205的第一級中抽取。時脈泵515利 用3· 1伏特電源信號將PH1及pH3信號之數值提升至3.工伏特 j以便在其輸出端分別提供時脈丨和時脈3兩個信號。然後 將時脈1和時脈3兩個信號以參考圖3說明時介紹的方式 供至負值電荷泵1 4 5處。 抽泵後時脈信號，如圖4中之時脈1P*3P可以利用圖3 類似的方式產生之。 再參考圖3，由於電路中各電容器充電和放電操作的影 ，，在電荷泵145輸出^節點v〇ut上的抽泵後輸出電壓也會 Ik之發生液動現象。為了提供一精確的負電壓用以供應快 510076 五、發明說明（16) 速記憶體單元拭除操作所需電壓，可加用一個如圖2所示 的電壓調節電路15〇。 圖6所示乃一具體實例中電壓調節器電路150之結構詳圖 。=電壓調節器150係耦接至電壓控制振盪器147的一個輸 入端。電壓控制振盪器1 4 7則係耦接至時脈驅動器1 4 4之一 個輸入&。5亥時脈驅動器1 4 4可提供用以控制上述負值電 荷系145操作所需之時脈信號卜4。 、 、電壓，節器電路1 5 〇係藉由控制上述電壓控制振盪器1 4 7 被啟動操作以透過時脈驅動器144提供時脈信號的時間之 方式來控制該負值電荷泵145之操作。以此種方式操作時 二該負值^電荷泵145可以在電荷泵145輸出端上之抽泵後輸 電壓V〇Ut數值高於（亦即··更趨向正值時）所需要之輸出 電壓時被開啟操作’及（或）當VGUt之數值低於（亦即輸負出 值加大時）所需要之輸出電壓時被關斷而停止操作。 電壓調節器電路150包括兩個電阻器以和”，與電荷果 =5之輸出節點v〇ut串接，形成一分壓器。該串接電阻 鲁 嘗另一端係1"接至第一參考電壓Vref 1。熟諸‘技 丁項域者應知，圖6中之分壓器也可以其他方式形 如一列串接之二極體。 1夕』 处，j凋即器電路另亦包括一比較器電路⑽5，該電路可 至微刀放大器。比較器電路605的一個輸入端係耦接 哭，阻器R1和R2構成之分壓器的一個節點61〇上。比較 二呈另一輸入气則耗接至第二參考電壓kef 2。在 "實例中，Vref 1之電壓值為4伏特，Vref之為工伏特

第19頁 川υ/6 五、發明說明（17) 出例而言，電阻選定之數值須能使輸 而+為_彳 之電壓到達需要的準位時（就圖3說明之範例 如it 2伏Λ) /節點61G上的電壓應大約#於1伏特。 可利ffli:，>考電壓準位及/或不同的需要電壓值時， 定適合之電阻器咖的電阻值。此外 2厂他具體貫例中，可採用不同的參考電壓vref “。化以 大ΐϊϊ:，m〇ut上之電壓準位(亦即：車交高之正電壓） ί〇 5伏裤輸出電壓準位時（以圖3所示具體實例而言為 壓數：Λ則&比較器電路605正電壓接端處之輸入電 :=1:(較高之Λ值)比較‘器電鶴負電壓接端： 可繼痒伟常厂位比較态電路6 〇 5的此項輸入電壓情況， 蘯器147保持在開啟操作之狀態，並 J逐漸增加電荷泵145的輸出。 ，二的電壓準位低於(亦即：較大負值)所 ίΙ’Λ 器電路605正接端上的輸人電壓值就會低 ^就正值而言）在比較器電路605負接端上的電壓準位。 路6G5此項輸人電壓情況乃使電壓控制振盈器147 ::不Τ工作’並當輸出電容器上累積之電壓逐漸 也會逐漸降低Vout處之負值輸出電壓。以此種方式 即可調節該負值電荷泵145輸出端產生的電壓準位/從而 可在Vout上提供一個比較恒定之電壓準位。 讀者應知，也可利反一個與圖6戶斤示電壓調節電路類似 之電壓調節電路調節例如圖4所示正值電荷泵之電壓準

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位。Vout需要不同的電壓值 考電壓數值及（或）電阻器之 殯者亦應了解，各種不同 電壓調節器電路。 寺 可為該電路選定適用之參 電阻值（如使用電阻器時）。 的具體實例中亦可採用其他種 以下特參考圖7之流程圖說明 4 另一方法的呈妒每η 兄月用M提供一抽泵輸出電壓 時脈信號經過抽泵處理後產生f —步驟705，糟以將- 雷壓值大;：：二 個抽泵後時脈信號，使； 電堡值大於-供電電壓。在步驟71 "，有—電 端接收該抽泵後時脈作缺。而少止 的接

唬而在步驟7 1 5中，該電荷栗之 輸出端係提供一抽泵後之輸出雷厭 斗& $絲^ h 丨又〜荆m电/查，該抽泵後輸出電壓 數值大I其供電電壓值。 《 以上僅係參考數個特定具體實例說明本發明的原理。讀 者應知，在不偏離以下申請專利範圍所陳述之本發明廣義 精神和規範之原則下，可對以上說明之範例進行各種修改 設计。因此，本況明書内容與各附圖僅供說明參考之用， 旅無設定限制之意義。

第21頁

Claims (1)

1. 510076

   • 個裝设於一積體電路上之電荷泵，利用一供雷雷 壓進行操作，該電荷泵包括： /、 一組預定數目之串連抽泵處理級，其中至少一 果級可接收第一個抽泵後時脈信號；及 端之輪出節I 一個串接在上述預定數抽泵級組 該輸出節點提供一抽泵後輸出電壓。 級2中每如專/彳範圍第1項之電荷泵，該组預定數目㈣ 才泵、、及均可接收一第二抽泵後信號，直 於供電電壓值。 /、电缓值筹

   Λ接如在申:Λ利範圍第1項之電荷泵’另亦包括-輸出級 绍右ϊ ί輸節點和該組預定、數目抽泵級之間，該輸出 、’ 第一臨限電壓，其中之抽泵後輸出電壓數值大 ，ϊ ΐ電壓乘以上述預定抽栗級數s減該第一臨限電壓ί 之電壓值。 ^ ^ ，巍# +申请專利範圍第1項之電荷泵，另亦包括一輸出級 級有ΐΐ f輸出節點和該組預定數目抽装級之間，該輸出 於一第二臨限電壓，其中之抽泵後輸出電壓數值大約等 電壓2預定級數）*供電電壓值]-該輸出級之臨限電壓後之 ^如申請專利範圍第1項之電荷泵，其中該組預定數目 4 田 . '' 力—鸲係接地，而其抽泵後輸出電壓乃一負值抽 泵後輸出電壓。 g 由丄主 ^ 甲请專利範®第1項之電荷泵，其中該組預定數目 由泵級組之另一端耦/接i供電電壓，而其抽泵後輸出電壓

   第22頁 510076 申請專利範圍 係一正值抽泵後輸出電壓。 7 ·如申請專利範圍第2項之電荷粟，其中 士 目級數抽泵級之每一級均含有一電晶體， /且預疋數 第一電容器接收上述第一抽栗後時脈信號/，、= = =經由一 經由一第二電容器接收第二個時脈信號。 一接端係 8·如申請專利範圍第2項之電荷泵Γ其中之 各自接收該第一抽泵後時脈信號多個相位 抽泵級 位心號，以及該第二抽栗後時脈信號多 ^ 個相 個相位信號。 伹乜#u中之一 >9·如申請專利範圍第1項之電荷泵，另亦包括一 即态電路―，耦接至該輸出節點，該電壓調節器電 =凋 調節抽泵後輸出電壓，其方法是當抽栗後 降用以 低於-預定準位時使該電荷菜開啟操作===至 出電壓升高至高於該預定準位時中斷該電荷泵^操輸 10· 一個利用一供電電壓操作之永久記憶體，包括： 一記憶體陣列；及 · 一個耦接至該記憶體陣列之第一電荷泵，包括· 一組串接之預定數目抽泵級，至少其中一 級可接收一第一抽泵後時脈信號；及 、個抽栗 一個輕接至該組預定數目抽泵級一端之輸出 ，該輸出節點提供一抽泵後輸出電壓。 11 ·如申請專利範圍第1 〇項之永久記憶體，其中另有一 =脈驅動器可接收一然值高於供電電壓之時脈信號抽泵電 堅，該時脈驅動器可將一·第一抽泵後時脈信號提供至少一

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   六、申請專利範圍 個抽果級處。 12. 如申5青專利範圍第11項之永久記憶體，另亦包— 耦接至該時脈驅動器之第二電荷栗，可將該時脈抽 : 壓提供至該時脈驅動器。 电 13. 如申請專利範圍第10項之永久記憶體，另亦 電f調節器電路與第一電荷泵耦接，f亥電壓調節 调節該抽泵$輸出電壓，其方法係當抽泵後輸出電壓 至低於-預定電壓準位時使該第一電荷泵開啟操作，而者

   该抽泵輸出電壓超過該預定準位時，則中止該: 之操作。 €何泵 lj·如-申請專利範圍第10項之永久記憶體， ，何泵係一負值電荷泵，響應於給予該快速記 把憶體拭除操作指令而開啟操作。 15·如申請專利範 電荷泵包括一耦接在 的輪出級，該輸出級 輪出電壓值大約等於 一臨限電壓之電墨值 圍第14項之永久記 輸出節點和該組預 有一第一臨限電壓 供電電壓乘以該預 其中之第— 憶體陣列之 憶體，其中之第一 定數目抽泵級之間 ，且其中之抽泵後 定級數後減除該第

   1—6.如:請專利範圍第10項之永久記憶體，其中之第一 :°戈糸 正值電何栗’響應於給予該快速記憶體陣列之 §己憶體讀或寫操作指令而開啟操作。 電1J ·如申睛專利範圍第i 6項之永久記憶體，其中之第一 之荷果另亦包括一輕养在輸出節點和該組預定數目抽泵級 間的輸出級’該輸出級·有一臨限電壓，其電壓值大約等

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   約等於[(1+預定抽泵級數目）*供電電壓]—該級之臨限 電壓。 1 8 · 一種用以提供一抽泵後輸出電壓之方法，包括下列 各步驟： 對一時脈信號進行抽泵處理，以產生一抽泵後時脈 信號； 至少在一電荷泵之一個接端上接收該抽泵後脈信號 ;及

   提供該電荷泵輸出之抽泵後電壓。 19·如申請專利範圍第1 8項之方法，另亦包括一步驟， 將該抽I·後輸出電壓調節至實際上等於一預定準位之電壓 值0 其中之抽栗後輸出 2 0·如申請專利範圍第1 8項之方法， 電壓調節步驟包括下列各項步驟·· 當抽泵後輸出電壓下降至低於該預定電壓準位 啟該電荷泵使其操作；及 當抽泵後輸出電壓升高至超過該預定電壓準位 止該電荷泵之操作。 亏T

   21·如申請專利範圍第18項之方法，其中提供一抽 輸出電壓之步驟，包括一個步驟，強迫該電荷泵中一個 晶體之閘極電壓低於該電荷泵之電源接端之電壓。 电 2 2. —個個人電腦系統，包括： 一個傳達資訊>之匯流裝置； 一個耦接至該匯·流:裝置之處理器用以處理各項指令

   六、申請專利範圍 ;及 一個 理器使用之 該永久記憶 包括： 一個抽泵級 點〇 2 3 ·如申 憶體另亦包 電壓之時脈 時脈信號提 2 4· 如申 憶體另亦包 該抽泵後輸 一預定準位 出電壓升高 耦接至該匯 各項指令， 體包括： 記憶體陣列 耦接至該記 一組串接之 可接收一第 一個與該組 請專利範圍 括一時脈驅 抽泵電壓， 供至至少一 請專利範圍 括一叙接至 出電壓，其 時開啟該第 至超過該預 25·如申請專利範圍 係一負值電荷泵，響應 指令而被開啟操作。^ 流裝置永久記憶體，存儲可供該處 該永久§己憶體以一供電電壓操作， :及 憶體陣列之電荷泵，該第一電荷泵 預定數目抽泵處理級，至少其中之 一抽泵後時脈信號；及 預定數目抽泵級一端耦接之輸出節 第22項之電腦系統，其中之永久記 動器，可接收一電壓值高於其供電 該時脈驅動器係可將該第一抽栗後 個抽泵處理級處。 第2 2項之電腦系統，其中之永久記 該電荷泵之電壓調節器，用以調節 方法係當該抽泵後電壓下降至低於 一電荷泵之操作，並於該抽泵後輸 定準位時中止該第一電荷泵之操作 第22項之電腦系統’其中之電荷果 於該快速記憶體接受之記憶體拭除 «

   第26頁 510076 六、申請專利範圍 - 26.如申請專利範圍第22項之電腦系統，其中之電荷泵 係一正值電荷泵，響應於該快速記憶體接收之記憶體讀或 寫操作指令而開啟操作。