專利名稱：電荷泵電路及其控制方法、半導(dǎo)體集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對被驅(qū)動電路提供正負(fù)兩個電源的電荷泵電路及其控制方法、驅(qū)動該電荷泵的半導(dǎo)體集成電路，特別是，涉及一種能夠生成正負(fù)的電源電壓的電荷泵電路及其制造方法、半導(dǎo)體集成電路。
背景技術(shù)：
圖11是表示驅(qū)動視頻放大器的現(xiàn)有電荷泵電路的圖。圖示的電荷泵電路構(gòu)成為在單電源即一個正電源下進(jìn)行驅(qū)動的電路。例如在專利文獻(xiàn)I中公開了這種電荷泵電路。圖11示出的現(xiàn)有的電荷泵電路根據(jù)由正電源提供的正電源電壓(VDD)和接地電壓(GND)產(chǎn)生負(fù)的電源的負(fù)電源電壓(VEE)。并且，通過在正電源電壓與負(fù)電源電壓之間進(jìn)行驅(qū)動的被驅(qū)動電路，以接地電壓為中心電平不使用DC(直流)切割用的電容器地直接驅(qū)動負(fù)載，從而輸出信號。在這種電荷泵電路中，在時鐘信號的第一期間內(nèi)，開關(guān)兀件111、113被接通，在被提供的正電壓與接地電壓之間直接連接電容器Cl。此時，在電容器Cl中蓄積電荷。另外，在時鐘信號的第二期間內(nèi)開關(guān)元件111、113被斷開，并且開關(guān)元件112、114被接通。此時，在產(chǎn)生負(fù)電壓的負(fù)電壓端子與接地電壓之間直接連接電容器C2，傳送蓄積得到的電荷。圖11示出的電荷泵電路通過反復(fù)進(jìn)行這一系列動作來產(chǎn)生負(fù)電壓。專利文獻(xiàn)I :日本特開2001-309400號公報

發(fā)明內(nèi)容
_6] 發(fā)明要解決的問題然而，在專利文獻(xiàn)I所記載的現(xiàn)有技術(shù)的電荷泵電路中，無論從視頻放大器輸出多大的電壓值，都大致輸出-VDD的電壓作為負(fù)電源電壓，因此視頻放大器始終以2VDD的電源寬度進(jìn)行動作，從而存在視頻放大器的消耗電力大這種問題。本發(fā)明是鑒于這一點(diǎn)而完成的，目的在于提供一種在產(chǎn)生電源電壓而通過所產(chǎn)生的電源電壓來驅(qū)動被驅(qū)動電路的電荷泵電路中最佳降低消耗電力的電荷泵電路及其控制方法、半導(dǎo)體集成電路。
_9] 用于解決問題的方案為了解決上述問題，本發(fā)明的一個方式的電荷泵電路從輸入電源(例如與圖2示出的VDD相連接的電源)提供電荷，生成正輸出電源的正的輸出電源電壓(例如圖2示出的VCC)以及負(fù)輸出電源的負(fù)的輸出電源電壓(例如圖2示出的VEE)，其特征在于，包括第一電容器(例如圖2示出的電容器201a);第二電容器(例如圖2示出的電容器201b)，其能夠與上述第一電容器串聯(lián)連接；第三電容器(例如圖2示出的電容器201c)，其保持與上述負(fù)的輸出電源電壓相當(dāng)?shù)碾姾?；以及開關(guān)電路(例如圖2示出的開關(guān)元件202a 202k)，其對上述第一電容器、上述第二電容器、上述第三電容器進(jìn)行電連接或者電分離，其中，上述開關(guān)電路反復(fù)進(jìn)行以下狀態(tài)第一狀態(tài)(例如圖4示出的時鐘信號CLKl為high)，上述第一電、容器和與上述第一電容器串聯(lián)連接的上述第二電容器中蓄積從上述輸入電源提供的電荷；第二狀態(tài)(例如圖4不出的時鐘信號CLK2為high),上述第一電容器在上述第一狀態(tài)下蓄積的電荷被傳送給上述第三電容器，并且利用上述第二電容器在上述第一狀態(tài)下蓄積的電荷保持上述正的輸出電源電壓；第三狀態(tài)(例如圖4示出的時鐘信號CLK3為high)，上述第一電容器和與上述第一電容器串聯(lián)連接的上述第二電容器中蓄積從上述輸入電源提供的電荷；以及第四狀態(tài)(例如圖4示出的時鐘信號CLK4為high)，上述第二電容器在上述第三狀態(tài)下蓄積的電荷被傳送給上 述第三電容器，并且利用上述第一電容器在上述第三狀態(tài)下蓄積的電荷保持上述正的輸出電源電壓。另外，本發(fā)明的一個方式的電荷泵電路在上述發(fā)明中，期望上述開關(guān)電路(例如圖2示出的開關(guān)元件202a 202k)包括第一開關(guān)部(例如圖2示出的開關(guān)元件202a、202e)，其將上述第一電容器(例如圖2示出的電容器201a)的正極側(cè)端子與上述輸入電源(例如圖2示出的VDD)或者接地端子(例如圖2示出的接地電壓GND的端子)進(jìn)行連接；第二開關(guān)部(例如圖2示出的開關(guān)元件202b、202f)，其將上述第一電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述正輸出電源(例如輸出圖2不出的正的輸出電源電壓VCC的電源)或者上述負(fù)輸出電源(例如輸出圖2示出的負(fù)的輸出電源電壓VEE的電源)進(jìn)行連接；第三開關(guān)部(例如圖2示出的開關(guān)元件202c、202g)，其將上述第二電容器的正極側(cè)端子與上述正輸出電源或者接地端子進(jìn)行連接；以及第四開關(guān)部(例如圖2示出的開關(guān)元件202d、202h)，其將上述第二電容器的負(fù)極側(cè)端子與接地端子或者上述負(fù)輸出電源進(jìn)行連接。另外，本發(fā)明的一個方式的電荷泵電路在上述發(fā)明中，期望在上述開關(guān)電路(例如圖2示出的開關(guān)元件202a 202k)中，在上述第一狀態(tài)(例如圖4示出的時鐘信號CLKl為high)下，將上述第一電容器(例如圖2示出的電容器201a)的正極側(cè)端子與上述輸入電源(例如圖2示出的VDD)進(jìn)行連接并且將上述第一電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述正輸出電源(例如輸出圖2示出的正的輸出電源電壓VCC的電源)進(jìn)行連接，將上述第二電容器(例如圖2示出的電容器201b)的正極側(cè)端子與上述正輸出電源進(jìn)行連接并且將上述第二電容器的負(fù)極側(cè)端子與接地端子(例如圖2示出的接地電壓GND的端子)進(jìn)行連接，將上述第三電容器(例如圖2示出的電容器201c)的正極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接并且將上述第三電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述負(fù)輸出電源進(jìn)行連接，在上述第二狀態(tài)(例如圖4示出的時鐘信號CLK2為high)下，將上述第一電容器的正極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接并且將上述第一電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述負(fù)輸出電源進(jìn)行連接，將上述第二電容器的正極側(cè)端子與上述正輸出電源進(jìn)行連接并且將上述第二電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接，將上述第三電容器的正極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接并且將上述第三電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述負(fù)輸出電源進(jìn)行連接，在上述第三狀態(tài)(例如圖4示出的時鐘信號CLK3為high)下，將上述第一電容器的正極側(cè)端子與上述輸入電源進(jìn)行連接并且將上述第一電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述正輸出電源進(jìn)行連接，將上述第二電容器的正極側(cè)端子與上述正輸出電源進(jìn)行連接并且將上述第二電容器的負(fù)極側(cè)端子與接地端子進(jìn)行連接，將上述第三電容器的正極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接并且將上述第三電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述負(fù)輸出電源進(jìn)行連接，在上述第四狀態(tài)(例如圖4示出的時鐘信號CLK4為high)下，將上述第一電容器的正極側(cè)端子與上述輸入電源進(jìn)行連接并且將上述第一電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述正輸出電源進(jìn)行連接，將上述第二電容器的正極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接并且將上述第二電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述負(fù)輸出電源進(jìn)行連接，將上述第三電容器的正極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接并且將上述第三電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述負(fù)輸出電源進(jìn)行連接。另外，本發(fā)明的一個方式的電荷泵電路在上述發(fā)明中，期望通過在上述第一電容器(例如圖2示出的電容器201a)、上述第二電容器(例如圖2示出的電容器201b)、上述第三電容器(例如圖2不出的電容器201c)中蓄積電荷,使上述正的輸出電源電壓(例如圖2示出的VCC)和上述負(fù)的輸出電源電壓(例如圖2示出的VEE)的絕對值為上述輸入電源的電壓(例如圖2示出的VDD)的大致一半。
另外，本發(fā)明的一個方式的電荷泵電路在上述發(fā)明中，期望通上述開關(guān)電路還反復(fù)進(jìn)行以下狀態(tài)第五狀態(tài)(例如圖6示出的時鐘信號CLKl或者CLK3為high)，上述第一電容器中蓄積通過上述輸入電源提供的電荷，并且將上述第二電容器中蓄積的電荷傳送給上述第三電容器，將上述輸入電源與上述正輸出電源進(jìn)行連接；以及第六狀態(tài)(例如圖6示出的時鐘信號CLK2或者CLK4為high)，上述第二電容器中蓄積通過上述輸入電源提供的電荷，并且將上述第一電容器中蓄積的電荷傳送給上述第三電容器，將上述輸入電源與上述正輸出電源進(jìn)行連接。另外，本發(fā)明的一個方式的電荷泵電路在上述發(fā)明中，期望通上述開關(guān)電路(例如圖2示出的開關(guān)元件202a 202k)包括第五開關(guān)部(例如圖2示出的開關(guān)元件202k)，其將被上述輸入電源輸入的端子與上述正輸出電源進(jìn)行連接；第六開關(guān)部(例如圖2示出的開關(guān)元件202i)，其將上述第一電容器(例如圖2示出的電容器201a)的負(fù)極側(cè)端子與上述接地端子(例如圖2示出的接地電壓GND的端子)進(jìn)行連接；以及第七開關(guān)部(例如圖2示出的開關(guān)元件202j)，其將上述第二電容器的正極側(cè)端子與上述輸入電源進(jìn)行連接。另外，本發(fā)明的一個方式的電荷泵電路在上述發(fā)明中，期望在上述開關(guān)電路(例如圖2示出的開關(guān)元件202a 202k)中，在上述第五狀態(tài)(例如圖6示出的時鐘信號CLKl或者CLK3為high)下，將上述第一電容器(例如圖2示出的電容器201a)的正極側(cè)端子與上述輸入電源(例如圖2示出的VDD)進(jìn)行連接并且將上述第一電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述接地端子(例如圖2示出的接地電壓GND的端子)進(jìn)行連接，將上述第二電容器(例如圖2示出的電容器201b)的正極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接并且將上述第二電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述負(fù)輸出電源(例如輸出圖2示出的負(fù)的輸出電源電壓VEE的電源)進(jìn)行連接，將上述第三電容器(例如圖2示出的電容器201c)的正極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接并且將上述第三電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述負(fù)輸出電源進(jìn)行連接，將上述正輸出電源與上述輸入電源進(jìn)行連接，在上述第六狀態(tài)(例如圖6示出的時鐘信號CLK2或者CLK4為high)下，將上述第一電容器的正極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接并且將上述第一電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述負(fù)輸出電源進(jìn)行連接，將上述第二電容器的正極側(cè)端子與上述輸入電源進(jìn)行連接并且將上述第二電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接，將上述第三電容器的正極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接并且將上述第三電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述負(fù)輸出電源進(jìn)行連接，將上述正輸出電源與上述輸入電源進(jìn)行連接。另外，本發(fā)明的一個方式的電荷泵電路在上述發(fā)明中，期望通過在上述第一電容器(例如圖2示出的電容器201a)、上述第二電容器(例如圖2示出的電容器201b)、上述第三電容器(例如圖2不出的電容器201c)中蓄積電荷,使上述正的輸出電源電壓(例如圖2示出的VCC)和上述負(fù)的輸出電源電壓(例如圖2示出的VEE)的絕對值與上述輸入電源(例如圖2示出的VDD)的電壓大致相等。另外，本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體集成電路在上述發(fā)明中，期望包括模式檢測電路(例如圖I示出的模式檢測電路7)，在上述正的輸出電源電壓(例如圖2示出的VCC)與放大器的輸出信號的差電壓以及上述輸出信號與上述負(fù)的輸出電源電壓的差電壓均高于預(yù)先設(shè)定的參照電壓的情況下，該模式檢測電路使上述電荷泵電路進(jìn)行動作使得反復(fù)進(jìn)行上述第一狀態(tài)至上述第四狀態(tài)，在上述差電壓中的某一個低于預(yù)先設(shè)定的參照電壓的情況下，該模式檢測電路使上述電荷泵電路進(jìn)行動作使得反復(fù)進(jìn)行上述第五狀態(tài)以及上述第六狀態(tài)，其中，該放大器通過上述正的輸出電源電壓和上述負(fù)的輸出電源電壓(例如圖2示出的VEE)進(jìn)行動作。另外，本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體集成電路在上述發(fā)明中，期望包括模式檢測電路(例如圖I示出的模式檢測電路7)，在放大器的輸出信號的值與接地電壓的值的差電壓 的絕對值低于預(yù)先設(shè)定的參照電壓的情況下，該模式檢測電路使上述電荷泵電路進(jìn)行動作使得反復(fù)進(jìn)行上述第一狀態(tài)至上述第四狀態(tài)，在上述差電壓的絕對值高于預(yù)先設(shè)定的參照電壓的情況下，該模式檢測電路使上述電荷泵電路進(jìn)行動作使得反復(fù)進(jìn)行上述第五狀態(tài)以及上述第六狀態(tài)，其中，該放大器通過上述正的輸出電源電壓和上述負(fù)的輸出電源電壓進(jìn)行動作。另外，本發(fā)明的一個方式的電荷泵電路的控制方法，電荷泵電路從輸入電源提供電荷，生成正輸出電源的正的輸出電源電壓以及負(fù)輸出電源的負(fù)的輸出電源電壓，該電荷泵電路包括第一電容器；第二電容器，其能夠與上述第一電容器串聯(lián)連接；以及第三電容器，其保持與上述負(fù)的輸出電源電壓相當(dāng)?shù)碾姾桑摽刂品椒ǖ奶卣髟谟?，進(jìn)行控制使得反復(fù)進(jìn)行以下狀態(tài)第一狀態(tài)，上述第一電容器以及與上述第一電容器串聯(lián)連接的上述第二電容器中蓄積從上述輸入電源提供的電荷；第二狀態(tài)，上述第一電容器在上述第一狀態(tài)下蓄積的電荷被傳送給上述第三電容器，并且利用上述第二電容器在上述第一狀態(tài)下蓄積的電荷保持上述正的輸出電源電壓；第三狀態(tài)，上述第一電容器以及與上述第一電容器串聯(lián)連接的上述第二電容器中蓄積從上述輸入電源提供的電荷；以及第四狀態(tài)，上述第二電容器在上述第三狀態(tài)下蓄積的電荷被傳送給上述第三電容器，并且利用上述第一電容器在上述第三狀態(tài)下蓄積的電荷保持上述正的輸出電源電壓。另外，本發(fā)明的一個方式的電荷泵電路的控制方法在上述發(fā)明中，期望還進(jìn)行控制使得反復(fù)進(jìn)行以下狀態(tài)第五狀態(tài)，上述第一電容器中蓄積通過上述輸入電源提供的電荷，并且將上述第二電容器中蓄積的電荷傳送給上述第三電容器，將上述輸入電源與上述正輸出電源進(jìn)行連接；以及第六狀態(tài)，上述第二電容器中蓄積通過上述輸入電源提供的電荷，并且將上述第一電容器中蓄積的電荷傳送給上述第三電容器，將上述輸入電源與上述正輸出電源進(jìn)行連接。發(fā)明的效果根據(jù)上述發(fā)明，在電荷泵電路中能夠生成正負(fù)的輸出電源。另外，能夠通過開關(guān)元件與電容器來構(gòu)成這種電荷泵電路。并且，在上述電荷泵電路中，使從正負(fù)的輸出電源提供的電壓的絕對值為輸入電壓的一半，從而能夠降低負(fù)載驅(qū)動系統(tǒng)的消耗電力。其從以下方面進(jìn)行說明即將VDDXI的輸入電力變換為1/2VDDX2I的電力來從I的輸入電流引出21的輸出電流，。另外，根據(jù)上述發(fā)明，在電荷泵電路中還能夠生成正負(fù)的其它輸出電源。另外，能夠使用開關(guān)元件和電容器來構(gòu)成這種電荷泵電路。并且，上述電荷泵電路中，能夠?qū)恼?fù)的輸出電源提供的電壓的絕對值設(shè)為與輸入電壓相同的值。此時，在負(fù)電壓生成時互補(bǔ)地進(jìn)行兩個電容器的電荷蓄積以及電荷傳送，因此與現(xiàn)有技術(shù)的電荷泵電路相比具有兩倍的電流提供能力。并且，根據(jù)上述發(fā)明，能夠在從被電荷泵電路驅(qū)動的被驅(qū)動電路向負(fù)載輸出的信號比較小時，將從輸出電源提供的電壓值設(shè)為較小，在信號比較大時，將從輸出電源提供的電壓值設(shè)為更大。因此，能夠根據(jù)需要切換負(fù)載驅(qū)動系統(tǒng)的消耗電力。


圖I是用于說明本發(fā)明的一個實(shí)施方式的負(fù)載驅(qū)動系統(tǒng)的框圖。圖2是更詳細(xì)地表示圖I示出的電荷泵電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖3-1是用于說明本發(fā)明的一個實(shí)施方式的模式I下的電荷泵電路的動作狀態(tài)的圖。圖3-2是用于說明本發(fā)明的一個實(shí)施方式的模式I下的電荷泵電路的動作狀態(tài)的其它圖。圖4是表不本發(fā)明的一個實(shí)施方式的模式I下的時鐘信號以及輸入到電荷泵電路的開關(guān)控制信號的圖。圖5是用于說明本發(fā)明的一個實(shí)施方式的模式2下的電荷泵電路的動作狀態(tài)的圖。圖6是表不本發(fā)明的一個實(shí)施方式的模式2下的時鐘信號以及輸入到電荷泵電路的開關(guān)控制信號的圖。圖7是用于更具體地說明圖I示出的模式檢測電路的結(jié)構(gòu)的一例的圖以及表示輸出電源VEE、VCC與輸出信號SOUT之間的關(guān)系的圖。圖8是用于更具體地說明圖I示出的模式檢測電路的結(jié)構(gòu)的其它例的圖以及表示參照電壓與輸出信號SOUT之間的關(guān)系的圖。圖9是用于說明本發(fā)明的一個實(shí)施方式的模式檢測信號的切換的圖。圖10是表不本發(fā)明的一個實(shí)施方式的輸出信號的大小與負(fù)載驅(qū)動系統(tǒng)所消耗的電流IDD之間的關(guān)系的圖。圖11是表示驅(qū)動視頻放大器的現(xiàn)有電荷泵電路的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照

本發(fā)明所涉及的一個實(shí)施方式的電荷泵電路及其控制方法、半導(dǎo)體集成電路。在本實(shí)施方式中，說明構(gòu)成負(fù)載驅(qū)動系統(tǒng)的情況，該負(fù)載驅(qū)動系統(tǒng)將本實(shí)施方式的電荷泵電路應(yīng)用于被驅(qū)動電路即放大器電路，通過該放大器電路來放大輸入信號而提供給負(fù)載。(電路結(jié)構(gòu))圖I是用于說明本實(shí)施方式的負(fù)載驅(qū)動系統(tǒng)的框圖。如圖I所不，負(fù)載驅(qū)動系統(tǒng)、I構(gòu)成為包括時鐘產(chǎn)生電路2、開關(guān)控制電路3、電荷泵電路4、放大器電路5、負(fù)載6以及模式檢測電路7。電荷泵電路4具有以下功能通過使用了電容器和開關(guān)元件的電荷泵方式，根據(jù)正的輸入電源的電壓VDD生成正的輸出電源電壓VCC和負(fù)的輸出電源電壓VEE。后面詳細(xì)說明這種電荷泵電路4。時鐘產(chǎn)生電路2輸出時鐘 信號CLKf CLK4。所輸出的時鐘信號CLKf CLK4被輸入到開關(guān)控制電路3。開關(guān)控制電路3根據(jù)時鐘信號CLKfCLM生成開關(guān)控制信號SWf SWll，輸出到電荷泵電路4。開關(guān)控制信號SWfSWll是分別對設(shè)置于電荷泵電路4中的多個開關(guān)元件進(jìn)行控制的信號。電荷泵電路4通過開關(guān)的切換輸出輸出電源電壓VCC、VEE，所輸出的輸出電源電壓VCC、VEE被提供給放大器電路5。放大器電路5根據(jù)被提供的輸出電源電壓VCC、VEE、輸入信號SIN以及電平調(diào)整電壓Vr輸出輸出信號S0UT。將輸出輸出信號SOUT的端子與負(fù)載6進(jìn)行連接。另外，電荷泵電路4具有兩個模式的開關(guān)方式，負(fù)載驅(qū)動系統(tǒng)I具備模式檢測電路7,該模式檢測電路7檢測電荷泵電路4要進(jìn)行動作的模式。模式檢測電路7被輸入輸出信號S0UT、輸出電源電壓VCC、VEE，根據(jù)輸出信號S0UT、輸出電源電壓VCC、VEE生成模式判斷信號M。模式判斷信號M被輸入到開關(guān)控制電路3，開關(guān)控制電路3按照模式判斷信號M來生成開關(guān)控制信號SWfSWlI。在模式判斷信號M為低電平時，電荷泵電路4在模式I下進(jìn)行動作，輸出電源電壓VCC, VEE的絕對值與輸入電源的電壓VDD的大致一半相等。在模式判斷信號為高電平時，電荷泵電路4在模式2下進(jìn)行動作。此時輸出的輸出電源電壓VCC、VEE的絕對值與輸入電源的電壓VDD大致相等。時鐘產(chǎn)生電路2具備水晶振子、陶瓷振子等振子，具有以下功能，即產(chǎn)生四種時鐘信號CLKl、CLK2、CLK3、CLK4，該四種時鐘信號CLKl、CLK2、CLK3、CLK4對電荷泵電路4所具有的開關(guān)元件的接通和斷開進(jìn)行控制。此外，CLKfCLM是具有相同的周期以及相同的振幅的信號，從CLKl起依次成為高電平，此時其它三個信號成為低電平。向開關(guān)控制電路3輸入時鐘信號CLKfCLM以及模式判斷信號M。并且，根據(jù)時鐘信號CLKf CLK4和模式判斷信號M，向電荷泵電路4提供對開關(guān)的接通和斷開進(jìn)行控制的開關(guān)控制信號SWl SWlI。放大器電路5是構(gòu)成為包括OP放大器(operationalamplifier :運(yùn)算放大器)的反轉(zhuǎn)放大器電路，具有輸出輸出信號SOUT的功能，該輸出信號SOUT是對輸入到反轉(zhuǎn)輸入端子(圖中附加的附圖標(biāo)記來表示)的輸入信號SIN與輸入到非反轉(zhuǎn)輸入端子(圖中附加“ + ”的附圖標(biāo)記來表示)的偏移電壓的電平調(diào)整電壓Vr之間的差的信號進(jìn)行反轉(zhuǎn)放大而得到的。負(fù)載6是通過從放大器電路5輸出的輸出信號SOUT來驅(qū)動的負(fù)載。作為負(fù)載6例如包括揚(yáng)聲器、頭戴式耳機(jī)等。此時，輸入信號SIN是聲音輸入信號。另外,作為負(fù)載6還包括對揚(yáng)聲器、頭戴式耳機(jī)等進(jìn)行驅(qū)動的緩沖電路等。圖2是更詳細(xì)地表示圖I示出的電荷泵電路4的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖2示出的電荷泵電路4構(gòu)成為包括電容器201a 201c以及開關(guān)元件202a 202k。另外，在圖2中附加VDD而表示的端子是與輸入電源相連接的端子。附加VCC而表示的端子是輸入了正的輸出電源電壓VCC的端子，附加VEE而表示的端子是輸入了負(fù)的輸出電源電壓VEE的端子。在本實(shí)施方式中，將與輸入電源相連接的端子作為端子VDD、將與正的輸出電源相連接的端子作為端子VCC、將與負(fù)的輸出電源相連接的端子作為端子VEE來以后進(jìn)行說明。另外，與端子VDD相連接是指與被輸入輸入電源的電壓VDD的端子進(jìn)行電連接，與端子VCC相連接是指與被輸入輸出電源電壓VCC的端子進(jìn)行電連接。并且，與端子VEE相連接是指與被輸入負(fù)的輸出電源電壓VEE的端子進(jìn)行電連接。在本實(shí)施方式中，利用N溝道型MOS晶體管構(gòu)成開關(guān)元件202cT202i，但是本實(shí)施方式并不限定于利用N溝道型MOS晶體管構(gòu)成開關(guān)元件202cT202i，還能夠利用P溝道型MOS晶體管構(gòu)成開關(guān)元件202cT202i。
另外，在本實(shí)施方式中，利用P溝道型MOS晶體管構(gòu)成開關(guān)元件202a 202c、202j、202k。但是，本實(shí)施方式并不限定于利用P溝道型MOS晶體管構(gòu)成開關(guān)元件202a 202c、202j、202k，還能夠利用N溝道型MOS晶體管構(gòu)成開關(guān)元件202a 202c、202j、202k。電容器201a的正極側(cè)端子分別與開關(guān)元件202a、開關(guān)元件202e的漏極端子進(jìn)行電連接，開關(guān)元件202a的源極端子與端子VDD相連接，開關(guān)元件202e的源極端子與接地電壓GND的端子進(jìn)行電連接。另外，電容器201a的負(fù)極側(cè)端子分別與開關(guān)元件202b的源極端子以及開關(guān)元件202f和開關(guān)元件202i的漏極端子進(jìn)行電連接，開關(guān)元件202b的漏極端子與端子VCC相連接。開關(guān)元件202f的源極端子與端子VEE相連接，開關(guān)元件202i的源極端子與接地電壓GND的端子進(jìn)行電連接。電容器201b的正極側(cè)端子分別與開關(guān)元件202c、202g、202j的漏極端子進(jìn)行電連接。開關(guān)元件202c的源極端子與端子VCC相連接，開關(guān)元件202g的源極端子與接地電壓GND的端子進(jìn)行電連接，開關(guān)元件202j的源極端子與端子VDD相連接。電容器201b的負(fù)極側(cè)端子分別與開關(guān)元件202d、202h的漏極端子進(jìn)行電連接，開關(guān)元件202d的源極端子與接地電壓GND的端子進(jìn)行電連接，開關(guān)元件202h的源極端子與端子VEE相連接。電容器201c的正極側(cè)端子與接地電壓GND的端子進(jìn)行電連接，負(fù)極側(cè)端子與端子VEE相連接。開關(guān)元件202k的源極端子與端子VDD相連接，其漏極端子與端子VCC相連接。此外，接地電壓GND的電位保持為接地電位(0 [V])。(動作)接著，將本實(shí)施方式的電荷泵電路4的動作分為模式I和模式2來進(jìn)行說明。 模式 I圖3-1、3_2是用于說明模式I下的電荷泵電路4的動作狀態(tài)的圖。圖4是表示模式I下的時鐘信號CLKfCLM以及輸入到電荷泵電路4的開關(guān)控制信號SWfSWll的圖。SWfSWll分別與開關(guān)元件202a 202k的控制信號對應(yīng)，在高電平時表示開關(guān)接通，在低電平時表示開關(guān)斷開。如圖所示，時鐘信號CLKfCLM全部為相位不同的脈沖信號。開關(guān)控制信號SW1 SW8中的開關(guān)控制信號SW1、Sff2是同相的脈沖信號，開關(guān)控制信號SW3、SW4是同相的脈沖信號。另外，開關(guān)控制信號SW5、SW6是同相的脈沖信號，開關(guān)控制信號SW7、SW8是同相的脈沖信號。并且，開關(guān)控制信號SW1、SW2與開關(guān)控制信號SW5、SW6形成相位相反的脈沖信號，開關(guān)控制信號SW3、SW4與開關(guān)控制信號SW7、SW8形成相位相反的脈沖信號。開關(guān)控制信號SW9、SW10、SW11始終為具有固定的值的信號，全部始終為Low (低電平)。圖3-1的(a)是表示時鐘信號CLKl為高電平(以后，記為“high”)時的開關(guān)元件202a 202k的接通和斷開的狀態(tài)的圖，圖3_1的(b)是表示時鐘信號CLK2為high時的開關(guān)元件202a 202k的接通和斷開的狀態(tài)的圖。圖3_2的(c)是表示時鐘信號CLK3為high時的開關(guān)元件202a 202k的接通和斷開的狀態(tài)的圖，圖3_2的(d)是表示時鐘信號CLK4為high時的開關(guān)元件202a 202k的接通和斷開的狀態(tài)的圖。但是，在圖3_1、圖3_2中，構(gòu)成開關(guān)元件的MOS晶體管的極性為在圖2中說明的極性。如圖所示，在從時鐘產(chǎn)生電路2輸出的時鐘信號CLKl為high時，在電荷泵電路4中，開關(guān)元件202a 202d被接通，開關(guān)元件202e 202k被斷開。此時，構(gòu)成端子VDD-開關(guān)元件202a-電容器201a-開關(guān)元件202b_開關(guān)元件202c-電容器201b_開關(guān)元件202d_GND的路徑，對串聯(lián)連接的電容器20la、20Ib進(jìn)行充電。另外，在時鐘信號CLK2為high時，在電荷泵電路4中，開關(guān)元件202c 202f被接通，開關(guān)元件202a、202b、202g 202k被斷開。此時，構(gòu)成GND-開關(guān)元件202e-電容器201a-開關(guān)元件202f-電容器201c-GND的閉環(huán)，電容器201a中蓄積的電荷被傳送到電容器201c。此時，通過電容器201b保持正的輸出電源電壓VCC。在時鐘信號CLK3為high時，在電荷泵電路4中，開關(guān)元件202a 202d被接通，開關(guān)元件202e 202k被斷開。此時，與時鐘信號CLKl為high的情況同樣地，構(gòu)成端子VDD-開關(guān)元件202a-電容器201a-開關(guān)元件202b_開關(guān)元件202c-電容器201b_開關(guān)元件202d_GND的路徑，對電容器20la、20Ib進(jìn)行充電。在時鐘信號CLK4為high時，在電荷泵電路4中，開關(guān)元件202a、202b、202g、202h被接通，開關(guān)元件202c 202f、開關(guān)元件202i 202k被斷開。此時，構(gòu)成GND-開關(guān)元件202g-電容器201b-開關(guān)元件202h-電容器201 c-GND的閉環(huán)，電容器201b中蓄積的電荷被傳送到電容器201c。此時，通過電容器201a保持正的輸出電源電壓VCC。此外，在上述說明中，開關(guān)元件202b、202d、202f、202h、202i為了在負(fù)電壓區(qū)域內(nèi)接通和斷開路徑而適當(dāng)?shù)仉娖轿灰苼磉M(jìn)行使用。與時鐘信號CLKfCLM的切換時機(jī)相應(yīng)地反復(fù)持續(xù)進(jìn)行上述四個狀態(tài)的切換，由此在本實(shí)施方式中，能夠使接地電壓GND的端子與端子VCC之間產(chǎn)生極性與輸入電源的電壓VDD相同且電平值為該電壓值的大致一半的正電壓。另外，能夠使接地電壓GND的端子與端子VEE之間產(chǎn)生極性與輸入電源的電壓VDD相反且電平值為該電壓值的大致一半的負(fù)電壓。 模式 2接著，說明通過本實(shí)施方式的電荷泵電路4進(jìn)行的模式2的動作。圖5是用于說明模式2下的電荷泵電路4的動作狀態(tài)的圖。圖5的(a)示出時鐘信號CLKl或者時鐘信號CLK3為high時的開關(guān)元件202a 202k的接通和斷開的狀態(tài)。圖5 的(b)示出時鐘信號CLK2或者時鐘信號CLK4為high時的開關(guān)元件202a 202k的接通和斷開的狀態(tài)。在圖5中，構(gòu)成開關(guān)元件的MO S晶體管的極性為在圖2中說明的極性。圖6是表示模式2下的時鐘信號CLKfCLM以及輸入到電荷泵電路4的開關(guān)控制信號SWl SWlI的圖。SWl SWlI分別與開關(guān)元件202a 202k的控制信號對應(yīng)，在高電平時表示開關(guān)接通，在低電平時表示開關(guān)斷開。圖6示出的時鐘信號CLKfCLM與圖4示出的時鐘信號CLKfCLM相同。但是，在模式2下，開關(guān)控制電路3 根據(jù)時鐘信號CLKf CLK4輸出的開關(guān)控制信號SWfSWll與模式I不同。也就是說，模式2的開關(guān)控制信號SWf SWll中的開關(guān)控制信號SW4 SW6、開關(guān)控制信號SWio為相同相位的信號，開關(guān)控制信號SW1、開關(guān)控制信號SW7 SW9為相同相位的信號。并且，開關(guān)控制信號SW4 SW6、SfflO與開關(guān)控制信號SWl、開關(guān)控制信號SW7 SW9為相位相反的脈沖信號。開關(guān)控制信號SW2、SW3、SW11全部為具有固定的值的信號，開關(guān)控制信號SW2與SW3始終為Low，開關(guān)控制信號SWll始終為high。在這種模式2下，在時鐘信號CLKl或者CLK3為high時，開關(guān)元件202a、開關(guān)元件202g 202i、開關(guān)元件202k被接通，開關(guān)元件202b 202f、開關(guān)元件202 j被斷開。另外，在時鐘信號CLK2或者CLK4為high時，開關(guān)元件202cT202f、開關(guān)元件202 j、202k被接通，開關(guān)元件202a 202c、202g 202i被斷開。但是，開關(guān)元件202b、202d、202f、202h、202i為了在負(fù)電壓區(qū)域內(nèi)接通和斷開路徑而適當(dāng)?shù)仉娖轿灰苼磉M(jìn)行使用。在模式2下的電荷泵電路4中，在開關(guān)元件202a、開關(guān)元件202g 202i被接通時，構(gòu)成端子VDD-開關(guān)元件202a-電容器201a_開關(guān)元件202i_GND的路徑。此時，對電容器201a進(jìn)行充電。另外，在開關(guān)元件202a、開關(guān)元件202g 202i被接通時，構(gòu)成GND-開關(guān)元件202g-電容器201b-開關(guān)元件202h-電容器201c-GND的閉環(huán)。此時，電容器201b中蓄積的電荷被傳送到電容器201c。另外，在開關(guān)元件202cT202f、開關(guān)元件202j被接通時，構(gòu)成端子VDD-開關(guān)元件202j-電容器201b-開關(guān)元件202d-GND的路徑，對電容器201b進(jìn)行充電。并且，在開關(guān)元件202cT202f、開關(guān)元件202 j被接通時，構(gòu)成GND-開關(guān)元件202e-電容器20Ia-開關(guān)元件202f-電容器201C-GND的閉環(huán)。此時，電容器201a中蓄積的電荷被傳送到電容器201c。另外，開關(guān)元件202k始終被接通，構(gòu)成端子VDD-開關(guān)元件202k_端子VCC的路徑，VCC與VDD大致相同電位。在模式2下，根據(jù)時鐘信號CLKfCLM的切換時機(jī)來反復(fù)持續(xù)進(jìn)行上述兩個狀態(tài)，由此能夠使接地電壓GND的端子與端子VCC之間產(chǎn)生極性與輸入電源的電壓VDD相同且電平值與該電壓值大致相同的正電壓。另外，能夠使接地電壓GND的端子與端子VEE之間產(chǎn)生極性與輸入電源的電壓VDD相反且電平值與該電壓值大致相同的負(fù)電壓。此時，電容器201a與電容器201b互補(bǔ)地進(jìn)行動作，由此在本實(shí)施方式中，能夠提供一種與圖11示出的現(xiàn)有技術(shù)的電荷泵電路相比電流供給能力大的電荷泵電路4。另外，在上述模式I以及模式2下依次反復(fù)進(jìn)行各狀態(tài)，由此在本實(shí)施方式的電荷泵電路4中產(chǎn)生正的輸出電源電壓VCC、負(fù)的輸出電源電壓VEE。特別是，模式I下的正的輸出電源電壓VCC、負(fù)的輸出電源電壓VEE與模式2下的負(fù)的輸出電源電壓VEE在上升和下降平衡的電壓區(qū)域內(nèi)反復(fù)進(jìn)行微小的上下。但是，通過電荷泵電路4具備適當(dāng)電容值的電容器201a 201c，能夠吸收所產(chǎn)生的正的輸出電源電壓VCC、負(fù)的輸出電源電壓VEE的微小的上下。此外，電容器201a 201c的適當(dāng)電容值取決于通過電荷泵電路4驅(qū)動的負(fù)載6的大小等來決定，通常為0. 01 [ i! F] 100 [ i! F]，優(yōu)選為0. I [ i! F] 10 [ i! F]，更優(yōu)選為大致I[ y F]。通過由電荷泵電路4生成并且提供的輸出正的輸出電源電壓VCC的電源以及輸出負(fù)的輸出電源電壓VEE的負(fù)電源來驅(qū)動圖I示出的放大器電路5。放大器電路5由于被驅(qū)動而以電平調(diào)整電壓Vr為中心對輸入信號SIN進(jìn)行反轉(zhuǎn)放大，輸出以接地電壓(0[V])為中心的輸出信號S0UT。通過該結(jié)構(gòu)，在接地電壓的上下的電壓范圍內(nèi)輸出輸出信號S0UT，能夠充分地驅(qū)動負(fù)載6。模式檢測電路7檢測正的輸出電源電壓VCC、負(fù)的輸出電源電壓VEE、輸出信號SOUT，將模式判斷信號M輸出到開關(guān)控制電路3，該模式判斷信號M是決定電荷泵電路4以 模式I和模式2中的哪一個模式進(jìn)行動作的信號。圖7的(a)是用于更具體地說明圖I示出的模式檢測電路7的結(jié)構(gòu)的圖。模式檢測電路7具備減法運(yùn)算電路701a、701b、比較器電路702a、702b以及OR電路703。并且，通過減法運(yùn)算電路701a來檢測正的輸出電源電壓VCC與放大器電路5的輸出信號SOUT的差電壓。另外，通過減法運(yùn)算電路701b來檢測輸出信號SOUT與負(fù)的輸出電源電壓VEE的差電壓。并且，使用比較器電路702a、702b將各個差電壓的值與預(yù)先設(shè)定的參照電壓進(jìn)行比較。OR電路703對通過比較器電路702a、702b檢測出的兩個比較結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算，在某一個差電壓低于規(guī)定的參照電壓時，將模式判斷信號M從低電平切換為高電平。圖7的(b)示出模式檢測電路7中的負(fù)的輸出電源電壓VEE、正的輸出電源電壓VCC與來自放大器電路5的輸出信號SOUT之間的關(guān)系。在圖7的(b)示出的例子中，將負(fù)的輸出電源電壓VEE、正的輸出電源電壓VCC與輸出信號SOUT之間的差電壓與參照電壓進(jìn)行比較，但是還能夠直接將輸出信號SOUT的電壓與參照電壓進(jìn)行比較。圖8的(a)是表示用于更具體地說明該情況下的模式檢測電路7的結(jié)構(gòu)的圖。模式檢測電路7具備減法運(yùn)算電路801a、801b、比較器電路802a、802b以及OR電路803。并且，通過減法運(yùn)算電路801a來檢測接地電壓GND與放大器電路5的輸出信號SOUT的差電壓。另外，通過減法電路801b來檢測輸出信號SOUT與接地電壓GND的差電壓。并且，使用比較器電路802a、802b將各個差電壓的值與預(yù)先設(shè)定的參照電壓進(jìn)行比較。OR電路803對通過比較器電路802a、802b檢測出的兩個比較結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算，在某一個差電壓超過規(guī)定的參照電壓時，將模式判斷信號M從低電平切換為高電平。圖8的(b)示出模式檢測電路7中的接地電壓GND與來自放大器電路5的輸出信號SOUT之間的關(guān)系。在本實(shí)施方式中，以上說明的電荷泵電路4以及放大器電路5中的至少一個電荷泵電路4構(gòu)成為使用MOS晶體管在半導(dǎo)體基板上集成的半導(dǎo)體集成電路。(負(fù)載驅(qū)動系統(tǒng))接著，更具體地說明本實(shí)施方式的負(fù)載驅(qū)動系統(tǒng)I的動作。模式檢測電路7檢測正的輸出電源電壓VCC、負(fù)的輸出電源電壓VEE以及輸出信號S0UT，輸出信號SOUT的振幅小，在能夠沒問題地在模式I下進(jìn)行動作的范圍內(nèi)使電荷泵電路4在模式I下進(jìn)行動作。另一方面，輸出信號SOUT的振幅大,在模式I下進(jìn)行動作時產(chǎn)生輸出信號SOUT被限幅等問題的范圍內(nèi)使電荷泵電路4在模式2下進(jìn)行動作。通過這種動作，在本實(shí)施方式的電荷泵電路4中，根據(jù)輸出信號SOUT的狀態(tài)而自動地切換模式I和模式2。并且，由電荷泵電路4產(chǎn)生的正的輸出電源電壓VCC和負(fù)的輸出電源電壓VEE如圖9所示那樣適時地發(fā)生變化，使得能夠沒問題地輸出輸出信號SOUT。圖10是表示輸出信號SOUT的大小與負(fù)載驅(qū)動系統(tǒng)I所消耗的電流IDD之間的關(guān)系的圖。被驅(qū)動電路在模式I下以輸入電源的電壓即VDD的電壓寬度進(jìn)行動作，與此相對，在模式2下以兩個VDD的電壓寬度進(jìn)行動作，因此在模式I下僅消耗模式2下的消耗電流的一半?？蓮囊韵聝?nèi)容來對其說明在模式I下將VDDX I的輸入電力變換為1/2VDDX2I的電力來從I的輸入電流引出21的輸出電流。也就是說，在模式I下，能夠?qū)⒇?fù)載驅(qū)動系統(tǒng)I的消耗電力減少到一半。因此，在本實(shí)施方式中，在能夠沒問題地在模式I下進(jìn)行動作的范圍內(nèi)，盡可能在模式I下進(jìn)行動作，由此能夠減少負(fù)載驅(qū)動系統(tǒng)I的消耗電力。另外，上述實(shí)施方式是本發(fā)明的優(yōu)選的具體例，附加了技術(shù)上優(yōu)選的各種限定，但是只要在上述說明中沒有記載特別限定本發(fā)明的意思，則本發(fā)明的范圍并不限定于這些方 式。另外，為了便于圖示，在上述說明中使用的附圖是構(gòu)件以及部分的縱橫比例與實(shí)際比例不同的示意圖。另外，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，在能夠達(dá)到本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)的變形、改進(jìn)等包括在本發(fā)明中。產(chǎn)業(yè)h的可利用件本發(fā)明是驅(qū)動被驅(qū)動電路而對負(fù)載提供電力的電荷泵電路，只要與期望減少消耗電力的結(jié)構(gòu)有關(guān)，就能夠還應(yīng)用于任一個電荷泵電路以及用于驅(qū)動該電荷泵電路的半導(dǎo)體集成電路中。附圖標(biāo)記說明201a 201c :電容器；202a 202k :開關(guān)元件；1 :負(fù)載驅(qū)動系統(tǒng)；2 :時鐘產(chǎn)生電路；
3:開關(guān)控制電路；4 :電荷栗電路；5 :放大器電路；6 :負(fù)載；7 :|旲式檢測電路；701a、701b、801a,801b :減法電路;702a、702b、802a、802b :比較器電路;703、803 0R 電路。
權(quán)利要求
1.一種電荷泵電路,從輸入電源提供電荷，生成正輸出電源的正的輸出電源電壓以及負(fù)輸出電源的負(fù)的輸出電源電壓，該電荷泵電路的特征在于，包括 第一電容器； 第二電容器，其能夠與上述第一電容器串聯(lián)連接； 第三電容器，其保持與上述負(fù)的輸出電源電壓相當(dāng)?shù)碾姾桑灰约伴_關(guān)電路，其對上述第一電容器、上述第二電容器、上述第三電容器進(jìn)行電連接或者電分離， 其中，上述開關(guān)電路反復(fù)進(jìn)行以下狀態(tài) 第一狀態(tài)，上述第一電容器和與上述第一電容器串聯(lián)連接的上述第二電容器中蓄積從上述輸入電源提供的電荷； 第二狀態(tài)，上述第一電容器在上述第一狀態(tài)下蓄積的電荷被傳送給上述第三電容器，并且利用上述第二電容器在上述第一狀態(tài)下蓄積的電荷保持上述正的輸出電源電壓； 第三狀態(tài)，上述第一電容器和與上述第一電容器串聯(lián)連接的上述第二電容器中蓄積從上述輸入電源提供的電荷；以及 第四狀態(tài)，上述第二電容器在上述第三狀態(tài)下蓄積的電荷被傳送給上述第三電容器，并且利用上述第一電容器在上述第三狀態(tài)下蓄積的電荷保持上述正的輸出電源電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電荷泵電路，其特征在于， 上述開關(guān)電路包括 第一開關(guān)部，其將上述第一電容器的正極側(cè)端子與上述輸入電源或者接地端子進(jìn)行連接; 第二開關(guān)部，其將上述第一電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述正輸出電源或者上述負(fù)輸出電源進(jìn)行連接； 第三開關(guān)部，其將上述第二電容器的正極側(cè)端子與上述正輸出電源或者接地端子進(jìn)行連接；以及 第四開關(guān)部，其將上述第二電容器的負(fù)極側(cè)端子與接地端子或者上述負(fù)輸出電源進(jìn)行連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電荷泵電路，其特征在于， 在上述開關(guān)電路中， 在上述第一狀態(tài)下，將上述第一電容器的正極側(cè)端子與上述輸入電源進(jìn)行連接并且將上述第一電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述正輸出電源進(jìn)行連接，將上述第二電容器的正極側(cè)端子與上述正輸出電源進(jìn)行連接并且將上述第二電容器的負(fù)極側(cè)端子與接地端子進(jìn)行連接，將上述第三電容器的正極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接并且將上述第三電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述負(fù)輸出電源進(jìn)行連接， 在上述第二狀態(tài)下，將上述第一電容器的正極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接并且將上述第一電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述負(fù)輸出電源進(jìn)行連接，將上述第二電容器的正極側(cè)端子與上述正輸出電源進(jìn)行連接并且將上述第二電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接，將上述第三電容器的正極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接并且將上述第三電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述負(fù)輸出電源進(jìn)行連接， 在上述第三狀態(tài)下，將上述第一電容器的正極側(cè)端子與上述輸入電源進(jìn)行連接并且將上述第一電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述正輸出電源進(jìn)行連接，將上述第二電容器的正極側(cè)端子與上述正輸出電源進(jìn)行連接并且將上述第二電容器的負(fù)極側(cè)端子與接地端子進(jìn)行連接，將上述第三電容器的正極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接并且將上述第三電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述負(fù)輸出電源進(jìn)行連接， 在上述第四狀態(tài)下，將上述第一電容器的正極側(cè)端子與上述輸入電源進(jìn)行連接并且將上述第一電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述正輸出電源進(jìn)行連接，將上述第二電容器的正極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接并且將上述第二電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述負(fù)輸出電源進(jìn)行連接，將上述第三電容器的正極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接并且將上述第三電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述負(fù)輸出電源進(jìn)行連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求廣3中的任一項(xiàng)所述的電荷泵電路，其特征在于， 通過在上述第一電容器、上述第二電容器、上述第三電容器中蓄積電荷，使上述正的輸出電源電壓和上述負(fù)的輸出電源電壓的絕對值為上述輸入電源的電壓的大致一半。
5.根據(jù)權(quán)利要求廣4中的任一項(xiàng)所述的電荷泵電路，其特征在于， 上述開關(guān)電路還反復(fù)進(jìn)行以下狀態(tài) 第五狀態(tài)，上述第一電容器中蓄積通過上述輸入電源提供的電荷，并且將上述第二電容器中蓄積的電荷傳送給上述第三電容器，將上述輸入電源與上述正輸出電源進(jìn)行連接；以及 第六狀態(tài)，上述第二電容器中蓄積通過上述輸入電源提供的電荷，并且將上述第一電容器中蓄積的電荷傳送給上述第三電容器，將上述輸入電源與上述正輸出電源進(jìn)行連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電荷泵電路，其特征在于， 上述開關(guān)電路包括 第五開關(guān)部，其將被上述輸入電源輸入的端子與上述正輸出電源進(jìn)行連接； 第六開關(guān)部，其將上述第一電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接；以及 第七開關(guān)部，其將上述第二電容器的正極側(cè)端子與上述輸入電源進(jìn)行連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的電荷泵電路，其特征在于， 在上述開關(guān)電路中， 在上述第五狀態(tài)下，將上述第一電容器的正極側(cè)端子與上述輸入電源進(jìn)行連接并且將上述第一電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接，將上述第二電容器的正極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接并且將上述第二電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述負(fù)輸出電源進(jìn)行連接，將上述第三電容器的正極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接并且將上述第三電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述負(fù)輸出電源進(jìn)行連接，將上述正輸出電源與上述輸入電源進(jìn)行連接， 在上述第六狀態(tài)下，將上述第一電容器的正極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接并且將上述第一電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述負(fù)輸出電源進(jìn)行連接，將上述第二電容器的正極側(cè)端子與上述輸入電源進(jìn)行連接并且將上述第二電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接，將上述第三電容器的正極側(cè)端子與上述接地端子進(jìn)行連接并且將上述第三電容器的負(fù)極側(cè)端子與上述負(fù)輸出電源進(jìn)行連接，將上述正輸出電源與上述輸入電源進(jìn)行連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求5 7中的任一項(xiàng)所述的電荷泵電路，其特征在于， 通過在上述第一電容器、上述第二電容器、上述第三電容器中蓄積電荷，使上述正的輸出電源電壓和上述負(fù)的輸出電源電壓的絕對值與上述輸入電源的電壓大致相等。
9.一種半導(dǎo)體集成電路，其特征在于，包括模式檢測電路，在正的輸出電源電壓與放大器的輸出信號電壓的值的差電壓以及上述輸出信號電壓的值與負(fù)的輸出電源電壓的值的差電壓均高于預(yù)先設(shè)定的參照電壓的情況下，該模式檢測電路使上述權(quán)利要求廣4中的任一項(xiàng)所述的上述電荷泵電路進(jìn)行動作使得反復(fù)進(jìn)行上述第一狀態(tài)至上述第四狀態(tài)，在上述差電壓中的某一個低于預(yù)先設(shè)定的參照電壓的情況下，該模式檢測電路使上述權(quán)利要求51中的任一項(xiàng)所述的上述電荷泵電路進(jìn)行動作使得反復(fù)進(jìn)行上述第五狀態(tài)以及上述第六狀態(tài)，其中，該放大器通過上述正的輸出電源電壓和上述負(fù)的輸出電源電壓進(jìn)行動作。
10.一種半導(dǎo)體集成電路，其特征在于，包括模式檢測電路，在放大器的輸出信號電壓的值與接地電壓的值的差電壓的絕對值低于預(yù)先設(shè)定的參照電壓的情況下，該模式檢測電路使上述權(quán)利要求廣4中的任一項(xiàng)所述的上述電荷泵電路進(jìn)行動作使得反復(fù)進(jìn)行上述第 一狀態(tài)至上述第四狀態(tài)，在上述差電壓的絕對值高于預(yù)先設(shè)定的參照電壓的情況下，該模式檢測電路使上述權(quán)利要求5 8中的任一項(xiàng)所述的上述電荷泵電路進(jìn)行動作使得反復(fù)進(jìn)行上述第五狀態(tài)以及上述第六狀態(tài)，其中，該放大器通過上述正的輸出電源電壓和上述負(fù)的輸出電源電壓進(jìn)行動作。
11.一種電荷泵電路的控制方法，電荷泵電路被從輸入電源提供電荷，生成正輸出電源的正的輸出電源電壓以及負(fù)輸出電源的負(fù)的輸出電源電壓，該電荷泵電路包括第一電容器；第二電容器，其能夠與上述第一電容器串聯(lián)連接；以及第三電容器，其保持與上述負(fù)的輸出電源電壓相當(dāng)?shù)碾姾?，該控制方法的特征在于，進(jìn)行控制使得反復(fù)進(jìn)行以下狀態(tài) 第一狀態(tài)，上述第一電容器以及與上述第一電容器串聯(lián)連接的上述第二電容器中蓄積從上述輸入電源提供的電荷； 第二狀態(tài)，上述第一電容器在上述第一狀態(tài)下蓄積的電荷被傳送給上述第三電容器，并且利用上述第二電容器在上述第一狀態(tài)下蓄積的電荷保持上述正的輸出電源電壓； 第三狀態(tài)，上述第一電容器以及與上述第一電容器串聯(lián)連接的上述第二電容器中蓄積從上述輸入電源提供的電荷；以及 第四狀態(tài)，上述第二電容器在上述第三狀態(tài)下蓄積的電荷被傳送給上述第三電容器，并且利用上述第一電容器在上述第三狀態(tài)下蓄積的電荷保持上述正的輸出電源。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電荷泵電路的控制方法，其特征在于， 還進(jìn)行控制使得反復(fù)進(jìn)行以下狀態(tài) 第五狀態(tài)，上述第一電容器中蓄積通過上述輸入電源提供的電荷，并且將上述第二電容器中蓄積的電荷傳送給上述第三電容器，將上述輸入電源與上述正輸出電源進(jìn)行連接；以及 第六狀態(tài)，上述第二電容器中蓄積通過上述輸入電源提供的電荷，并且將上述第一電容器中蓄積的電荷傳送給上述第三電容器，將上述輸入電源與上述正輸出電源進(jìn)行連接。
全文摘要
提供一種最佳地降低消耗電力的電荷泵電路。通過電容器(201a)、電容器(201b)、電容器(201c)以及對電容器(201a~201c)進(jìn)行電連接或者電分離的開關(guān)元件(202a~202k)，反復(fù)進(jìn)行以下狀態(tài)第一狀態(tài)，上述電容器(201a、201b)中蓄積從輸入電源電壓(VDD)提供的電荷；第二狀態(tài)，電容器(201a)中蓄積的電荷被傳送給第三電容器(201c)，并且利用電容器(201b)中蓄積的電荷保持正的輸出電源電壓(VCC)；第三狀態(tài)，電容器(201a、201b)中蓄積從輸入電源提供的電荷；以及第四狀態(tài)，電容器(201b)中蓄積的電荷被傳送給第三電容器(201c)，并且利用電容器(201a)中蓄積的電荷保持正的輸出電源電壓(VCC)。
文檔編號H01L21/822GK102640405SQ20118000477
公開日2012年8月15日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者小泉佳彥, 浜田剛志 申請人:旭化成微電子株式會社