[发明专利]信号传输方法、信号传输电路及使用它的半导体集成电路

说明书

本发明涉及动态随机存取存储器(DRAM)等半导体集成电路中的信号传输电路的改进，尤其涉及降低与振荡信号同步地驱动负载的电路所消耗的电流。

为了在使用DRAM等半导体集成电路时简化其中的电源结构，通常在芯片内部设有电源电路。特别是在由外部电源电位升压时或由接地电位降压时，采用由电容器或整流电路等构成的电荷输送电路用为电源电路。

图15(a)表示采用充电泵激电路作为升压电源发生电路用时的结构。充电泵激电路70是由泵激电容器71(Cp)，预充电设施72及整流设施73构成的。泵激电容器71(Cp)的一侧电极与预充电设施72及整流设施73在结点B连接。

预充电设施72具有当结点B的电位下降时能将结点B充电到规定电位的功能。整流设施73只有当结点B的电位高于充电泵激电路70的输出点的电位时，方才从结点B向充电泵激电路70的输出点充电，产生升压电源，另一方面，当结点B的电位低于充电泵激电路的输出点的电位时，则具有能以防止电荷从充电泵激电路的输出点向结点B回流的功能。

在充电泵激电路70中，如果向结点A输入具有规定振幅的信号，当输入信号从低电平转换为高电平时，由于泵激电容器71(Cp)的耦合，从而使结点B的电位上升，再通过整流设施73，使输出点的电压升高。此后，如果输入信号从高电平转换为低电平时，通过泵激电容器71(Cp)的耦合，虽然会使结点B的电位下降，但由于预充电设施72的作用，仍能将其电位固定在一定的规定电位。这时从预充设施72向结点B充电的电荷在下一次输入信号从低电平转换为高电平时，就会通过整流设施73输出。

可是，在上述旧有的充电泵激电路等中，在供给电荷的每个周期中，经过预期的运作之后，由于所供给的电荷要被释放，就要做下一周期的准备，如此反复进行，因此存在电荷的消耗量大的缺点。

下面，以图15(a)中的旧有的充电泵激电路为例，具体说明这个消耗电荷量大的缺点。

首先，在充电泵激电路70中由于泵激电容器Cp的充放电是通过结点B进行的，因此如图15(b)所示，充电泵激电路与电容为C的电容器等效。下面利用图10详细说明这个问题。在图10中，示出了充电泵激电路；A、B点的时间图；A、B点之间的电位差；以及泵激电容器Cp中积蓄的电荷量。充电泵激电路中的预充电设施和整流设施都由二极管构成，预充电设施的电源电压等于充电点A的电源电压，即为Vcc。现假定该电压未被二极管等耗用。另外，在一般情况下，充电泵激电路是对具有充分大的容量的升压电源进行充电，在一次充电运作中充电泵激电路输出点的电位几乎不发生变化，所以充电泵激电路的输出点是稳压电源，其电位固定在Vcc+Vp。

如图10中的时间图所示，振幅为Vcc的矩形脉冲输入到点A，使充电泵激电路充电，于是B点的电位与A点的电位发生同步变化。由于预充电设施的作用，点B的电位的下限被固定在Vcc，由于整流设施和稳压电源的作用，B点的电位上限被固定在Vcc+Vp，如时间图所示，当A点为0V时，A、B两点之间的电位差为Vcc，当点A为Vcc时，上述电位差为Vp，当点A为0V时，泵激电容器Cp在A点一侧的极板上呈现的电荷为-Cp·Vcc，当A点为Vcc时，上述电荷为-Cp·Vp。当A点为0V时，泵激电容器在B点一侧的极板上呈现的电荷为Cp·Vcc，当A点为Vcc时，上述电荷为Cp·Vp。因此，当A点的电位从0V变为Vcc时，泵激电容器在A点一侧的极板上进行Cp·(Vcc-Vp)电荷的充电，电荷Cp·(Vcc-Vp)从泵激电容器的点B一侧经过整流二极管放电，形成输出电流。当A点的电位从Vcc变为0V时，在泵激电容器的A点一侧的极板放电，释放而在泵激电容器的B点一侧，由于预充电二极管的作用，由电源进行充电，充电电荷为Cp·(Vcc-Vp)。

从电源供给充电泵激电路的电量为通过预充电二极管的Cp·(Vcc-Vp)和输出A点的Cp·(Vcc-Vp)；输出的电量为Cp·(Vcc-Vp)，因此在充电泵激电路中消耗的电量是输出电量的2倍。

实际上，电荷输送电路中的预充电设施或整流设施都会产生损耗，所以电荷输送电路的效率只有不足50％。另外，用振幅为Vcc的脉冲向充电泵激电路充电时，如果从A点考察充电泵激电路，则每一周期消耗的电荷为Cp(Vcc-Vp)，所以充电泵激电路与容量Cp·(Vcc-Vp)/Vcc的电容器等效。

本发明的目的在于降低向上述充电泵激电路这样的负载电容的信号传输电路中充电时消耗的电流。