專利名稱：電壓發(fā)生電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在內(nèi)部生成具有所需電壓電平的電壓的電壓發(fā)生電路，尤其涉及利用電容元件的電荷泵操作生成不同于外部電源電壓的電壓電平的內(nèi)部電源電壓的電源電路的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在半導體裝置中，經(jīng)常需要和系統(tǒng)電源提供的電壓不同的電壓電平的電壓。例如，在非易失性存儲器中，為了數(shù)據(jù)的寫入和刪除而需要正、負電壓。在顯示裝置中，為了選擇液晶元件等像素顯示元件，向選通線傳送正或負電壓。在這種情況下，在半導體裝置內(nèi)部，根據(jù)可利用的電源電壓生成需要的電壓電平的電壓后，作為電源電壓提供給內(nèi)部電路。內(nèi)部電路將該內(nèi)部電壓作為操作電源電壓將對應(yīng)的信號線或節(jié)點驅(qū)動成內(nèi)部電壓電平。
根據(jù)從外部提供的電源電壓生成內(nèi)部電壓的內(nèi)部電壓發(fā)生電路通常由利用電容元件的電荷泵操作的電荷泵電路構(gòu)成。在電荷泵電路中，根據(jù)時鐘信號等往復(fù)信號向電容元件的電極節(jié)點充電正或負電荷，通過把該充電電荷傳送給輸出節(jié)點，產(chǎn)生具有正或負的期望電壓電平的內(nèi)部電壓。利用這種電容元件的電荷泵操作的內(nèi)部電壓發(fā)生電路廣泛用作集成電路和顯示裝置的驅(qū)動電路等的內(nèi)部電源電路。
在這種內(nèi)部電源電路或內(nèi)部電壓發(fā)生電路中，從消耗內(nèi)部電路等的內(nèi)部電壓的負載電路的穩(wěn)定操作的觀點來看，需要向負載電路提供穩(wěn)定的具有恒定電壓電平的電壓。為了穩(wěn)定該電壓電平，在內(nèi)部電源電路或內(nèi)部電壓發(fā)生電路中，通常利用以下的結(jié)構(gòu)。即，監(jiān)視電荷泵電路的輸出電壓電平，根據(jù)該監(jiān)視結(jié)果選擇性地激活電荷泵操作。通過選擇性地激活電荷泵操作，當內(nèi)部電壓的絕對值小于目標值時，提供電荷，將內(nèi)部電壓維持在目標電壓電平。
為了監(jiān)視電壓電平，通常使用比較基準電壓和電荷泵電路的輸出電壓電平的比較電路。根據(jù)該比較電路的輸出信號，控制電荷泵操作的激活/停用。通過將基準電壓電平設(shè)定為不依賴于溫度和制造參數(shù)的恒定電壓電平，可以將電荷泵電路生成的內(nèi)部電壓(內(nèi)部電源電壓)的電平穩(wěn)定地維持在基準電壓所確定的電壓電平。
作為用于內(nèi)部電壓的電壓電平檢測的比較電路，考慮利用差動放大器(運算放大器)。差動放大器包含接收基準電壓和內(nèi)部電壓的差動級和設(shè)定該差動級的驅(qū)動電流的電流鏡級。根據(jù)內(nèi)部電壓和基準電壓之差，在差動級的晶體管對中產(chǎn)生電導差，根據(jù)該電導差和電流鏡級產(chǎn)生的充電或放電用驅(qū)動電流，確定輸出信號的電壓電平。
當這些晶體管由MOS晶體管(絕緣柵型場效應(yīng)晶體管)構(gòu)成時，如果閾值電壓是相同的，則差動級的晶體管對的驅(qū)動電流量主要由柵-源間電壓確定，在差動級的晶體管對中，可以正確地產(chǎn)生對應(yīng)于內(nèi)部電壓和基準電壓之差的驅(qū)動電流量差。
但是，在制造過程中，由于參數(shù)變動或掩模位置偏差等在輸入差動級的晶體管的閾值電壓中產(chǎn)生偏差，造成該閾值電壓差的主要因素是產(chǎn)生了偏移電壓。偏移電壓表示偏離了差動放大器理想狀態(tài)時輸入端子的“虛擬短路”狀態(tài)的電壓。
存在這種偏移電壓時，不能正確地檢測出內(nèi)部電壓和基準電壓之差，不能將內(nèi)部電壓維持在所需電壓電平，因此，把內(nèi)部電壓作為操作電源電壓接收的負載電路的操作裕度下降。特別地，在液晶顯示裝置等中，驅(qū)動用于連接選擇液晶元件的晶體管的選通線的信號電壓電平從目標值變動時，不能在液晶元件中正確地產(chǎn)生對應(yīng)于顯示像素數(shù)據(jù)的電壓，從而顯示品質(zhì)變差。
在液晶顯示裝置中，顯示面板中用玻璃基板作為絕緣性基板，作為晶體管元件的低溫多晶硅TFT(薄膜晶體管)用作構(gòu)成要素。因此，晶體管元件的熱處理不充分，閾值電壓的偏差大到數(shù)百mV左右，差動放大器的偏移電壓也大到不能忽視的程度。
因為要求精度，所以，基準電壓通常是由高精度的基準電壓發(fā)生電路基于電源電壓生成的。因此，在內(nèi)部電壓比基準電壓發(fā)生電路能生成的基準電壓高時或在電壓極性不同時，通過電阻分壓等對該內(nèi)部電壓進行電平變換，生成與基準電壓電平對應(yīng)的被比較電壓。為了在差動放大電路靈敏度最好的操作區(qū)域進行比較操作(差動放大操作)，對這樣的內(nèi)部電壓進行電平變換(電平移動)。通過電阻分壓電路對內(nèi)部電壓進行電平變換來生成被比較電壓時，在差動放大器中，是偏移電壓的電阻分壓比的倒數(shù)倍的電壓變成重疊在該輸出電壓上，比較操作/電平判定的誤差變大。
在現(xiàn)有技術(shù)中，為了抑制對差動放大器(運算放大器)的偏移電壓的輸出電壓的影響，向電容器充電偏移電壓，在運算放大操作時，通過利用電容器的充電電壓抵消了對偏移電壓的輸出電壓的影響。即，在這些現(xiàn)有文獻所示的構(gòu)成中，基本上在輸入信號接地的狀態(tài)下以電壓跟隨器模式使差動放大器操作，將該輸出電壓充電到電容器，在差動放大操作時利用負反饋的偏移電壓來抵消偏移電壓，生成輸出電壓。
例如，JP58-135467A中，示出了利用運算放大器的電壓比較電路的構(gòu)成。在該文獻中，通過電容器采樣2個輸入電壓的差電壓，這時，以電壓跟隨器模式操作運算放大器，把對接地電壓的偏移電壓累積在偏移補償用電容器中。比較操作時，將該采樣電容器和累積偏移電壓的反向電壓的補償電容器串聯(lián)連接，通過電容耦合在采樣電容器中產(chǎn)生偏移電壓的電壓移位，然后將采樣電容器的一個電極電位和接地電位進行比較來構(gòu)成。在運算放大器中，正輸入是接地的狀態(tài)，提供給負輸入的電壓作為補償了偏移電壓的電壓電平，輸出對應(yīng)于輸入信號的2值信號。
因此，在現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成的情況下，需要2個輸入電壓采樣用電容器和偏移電壓補償用電容器以及2個電容器，電平判定電路部分的占有面積增大。在該文獻的構(gòu)成中，運算放大器的正輸入一直是接地的，使提供給負輸入的信號電壓向和偏移電壓相反的方向偏移，等價地使正輸入的信號電壓移位偏移電壓后進行偏移補償。向正輸入提供信號時，沒有考慮如何去補償偏移電壓，沒有全面考慮如何利用2值判定結(jié)果信號。
JP62-261205A中，以電壓跟隨器模式使運算放大器操作并被負反饋的偏移電壓累積在電容元件中，差動放大操作時，向正輸入輸入第一信號，通過電容元件向負輸入傳送第二信號。該文獻僅是差動放大操作時進行偏移電壓補償?shù)氖疽鈭D，對于如何利用該輸出信號未作任何考慮。
JP60-142610A中，偏移電壓檢測操作時短路差動輸入，施加基準電壓以電壓跟隨器模式使差動放大電路操作，把輸出電壓累積在電容元件中。比較操作時，分離差動輸入并提供差動信號。這時，通過電容元件向負輸入傳送輸入信號。該文獻的構(gòu)成和文獻2的構(gòu)成一樣，對如何利用該輸出信號未作任何考慮。
JP60-198915A中，采樣采樣電容元件中對象基準電壓和輸入信號的差動輸入電位差，根據(jù)這時差動放大器中基準電源提供的基準電壓以電壓跟隨器模式操作，把輸出信號電壓累積在補償用電容元件中。比較操作時，采樣電容的一個電極與基準電源連接，采樣電容的另一個電極與差動放大電路的負輸入連接，補償用電容元件的電荷累積電極與基準電源連接，另一個電極與正輸入連接。通過在差動輸入中施加偏移電壓和差動信號的差電壓之和，抵消運算放大器的偏移的影響。在該文獻中，放大對象基準電壓和輸入信號之差，該基準電壓和輸入信號之差通過采樣電容元件檢測出，需要采樣電容元件和偏移補償用電容元件等2個電容元件。未如何利用輸出信號未作任何表示。
JP11-330874A中，示出了這樣的構(gòu)成以電壓跟隨器模式使運算放大器操作，在連接負輸入的電平保持電容元件中累積偏移電壓，放大操作時，給正輸入施加輸入信號來抵消偏移。在該文獻中，作為無線通信裝置的輸入初級放大器，僅記載了利用運算放大器，對在其他電路的操作控制中利用運算放大器的輸出信號的構(gòu)成未作任何表示。
JP5-129848A中，示出了這樣的構(gòu)成偏移補償操作時，短路差動輸入并提供相同電壓電平的信號，調(diào)整流過差動放大器的差動晶體管的電流，使得輸出信號作為基準電壓(電源電壓的1/2)。在文獻中，利用對應(yīng)于后級電路的輸入閾值電壓的電壓作為基準電壓，將補償偏移電壓后的電壓電平的基準設(shè)定為對應(yīng)于后級電路的輸入閾值電壓的電壓電平。在現(xiàn)有技術(shù)中，簡單地示出了補償差動放大器的偏移電壓的情況，對后級電路中如何執(zhí)行這種操作未作任何表示。
JP6-125228A中，以電壓跟隨器模式使2級差動放大器操作，在后級差動放大器的輸入和輸出中配置的第一和第二電容元件中累積初級放大器和后級放大器的輸出電壓，比較操作時，第二電容元件連接初級放大器的負輸入，同事，向后級放大器的負輸入提供基準電壓。在該文獻中，也示出了提供電容元件的累積電壓補償差動放大器的偏移電壓的構(gòu)成，提供D/A變換后的基準電壓作為基準電壓，該差動放大器用作逐次比較型A/D變換電路的比較電路，對用輸出信號作為另一個電路的控制信號的情況未作任何表示。
在這些現(xiàn)有技術(shù)中，未對通過電阻分壓電路對比較對象電壓作電平變換時偏移電壓被放大作任何考慮，未對抑制偏移電壓被放大時的偏移電壓的影響的構(gòu)成作全面考慮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能穩(wěn)定地發(fā)生具有期望電壓電平的內(nèi)部電壓的內(nèi)部電壓發(fā)生電路。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種內(nèi)部電壓發(fā)生電路，具備電平判定電路，所述電平判定電路能不受差動放大器的偏移影響地判定內(nèi)部電壓的電平。
根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)部電源電路包含差動放大器，具有第一輸入和第二輸入；內(nèi)部電壓生成電路，激活時，根據(jù)電容元件的電荷泵操作生成內(nèi)部電壓；與差動放大電路的第一輸入連接的補償電容元件；第一開關(guān)電路，把基準電壓和對應(yīng)于內(nèi)部電壓的被比較電壓的一方選擇性地傳送給差動放大電路的第二輸入；第二開關(guān)電路，導通時，連接差動放大電路的輸出和第一輸入。第二開關(guān)電路導通時，第一開關(guān)電路選擇基準電壓提供給差動放大電路的第二輸入，選擇第一開關(guān)電路的被比較電壓時，第二開關(guān)電路被設(shè)定為非導通狀態(tài)。
當?shù)诙_關(guān)電路處于導通狀態(tài)時，差動放大電路以電壓跟隨器模式操作，這時，提供第一開關(guān)電路向差動放大電路提供基準電壓。旖旎廠，在電容元件中充電對基準電壓的偏移電壓，內(nèi)部電壓的電平判定時，提供第一開關(guān)電路選擇被比較電壓來進行和電容元件的充電電壓的差動放大操作，得到抵消了偏移電壓的輸出電壓，可以不受偏移電壓影響地生成表示內(nèi)部電壓的電平判定結(jié)果的信號，通過正確地進行內(nèi)部電壓的判定來控制內(nèi)部電壓發(fā)生操作，可以穩(wěn)定地生成所需電壓電平的內(nèi)部電壓。
本發(fā)明的上述以及其他目的、特征、情況及優(yōu)點將在以下結(jié)合附圖的詳細說明中變明了。


圖1概略地示出了根據(jù)本發(fā)明實施例1的電源電路的結(jié)構(gòu)；圖2是一例圖1所示差動放大器的結(jié)構(gòu)；圖3是圖1所示電源電路操作的信號波形圖；圖4示出了圖1所示電源電路的參考電壓刷新時的連接圖；圖5示出了圖1所示電源電路的電壓電平檢測時的連接圖；圖6概略地示出了一例發(fā)生圖1所示控制信號的部分的結(jié)構(gòu)；圖7示出了圖6所示控制信號發(fā)生部的操作的信號波形圖；圖8是一例圖1所示正輸入開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)圖；圖9是一例圖1所示負反饋用開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)圖；圖10概略地示出了根據(jù)本發(fā)明實施例2的電源電路的結(jié)構(gòu)；圖11概略地示出了根據(jù)本發(fā)明實施例3的電源電路的結(jié)構(gòu)；圖12示出了一例圖11所示差動放大器的結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
(實施例1)圖1概略地示出了根據(jù)本發(fā)明實施例1的電源電路的結(jié)構(gòu)。圖1所示的內(nèi)部電壓發(fā)生電路是通過輸出布線(電源線)6向負載電路7提供輸出電壓Vo作為操作電源電壓的電源電路。在以下的說明中，將該內(nèi)部電壓發(fā)生電路作為電源電路來說明。
電源電路包含差動放大器(比較電路)1，具有正輸入(+；第二輸入)和負輸入(-；第一輸入)，用于差動地放大提供給負輸入節(jié)點ND1和正輸入節(jié)點ND2的信號，把表示該差動放大結(jié)果的信號輸出給輸出節(jié)點ND3；電阻元件R1和R2，串聯(lián)連接在輸出線6和基準電位節(jié)點(接地節(jié)點)之間；開關(guān)電路2，根據(jù)控制信號1，選擇電阻元件R1和R2的連接節(jié)點ND4上的電壓Vod或基準電壓VR，傳送給正輸入節(jié)點ND2；電容元件(補償電容元件)C1，連接在差動放大器1的負輸入節(jié)點ND1和接地節(jié)點之間；開關(guān)電路3，根據(jù)控制信號2，使差動放大器1的輸出節(jié)點ND3和負輸入節(jié)點ND1電耦合。
電阻元件R1和R2構(gòu)成電阻分壓電路，生成以電阻元件R1和R2的電阻比分割輸出電壓V0后的電壓作為被比較電壓Vod。該被比較電壓Vod用下式表示。
Vod＝Vo·R2/(R1+R2)這里，電阻元件R1和R2的電阻值分別用相同的符號R1和R2表示。連接電阻元件R2的基準電位節(jié)點的電壓電平為0V。
電源電路還包含“或”電路4，接收差動放大器1的輸出信號和比較使能信號/CPE以及往復(fù)信號CLK；電荷泵電路5，根據(jù)“或”電路4的輸出信號，按照內(nèi)部包含的電容元件的電荷泵操作向輸出線6提供電荷并生成輸出電壓。內(nèi)部電壓生成電路由“或”電路4和電荷泵電路5構(gòu)成。
當“或”電路4的輸出信號是對應(yīng)于往復(fù)信號CLK的信號時，電荷泵電路5在內(nèi)部進行預(yù)充電/電荷泵操作，向輸出線6提供電荷。在實施例1中，從電荷泵電路5向輸出線6提供正電荷，輸出電壓V0是正電壓。
圖2示出了一例圖1所示的差動放大器1的結(jié)構(gòu)。圖2中，差動放大器1包含P溝道MOS晶體管(絕緣柵型場效應(yīng)晶體管)Q1，連接在高側(cè)電源節(jié)點ND10和內(nèi)部節(jié)點ND11之間，其柵極連接內(nèi)部節(jié)點ND12；P溝道MOS晶體管Q2，連接在高側(cè)電源節(jié)點ND10和內(nèi)部節(jié)點ND12之間，其柵極連接內(nèi)部節(jié)點ND12；N溝道MOS晶體管Q3，連接在內(nèi)部節(jié)點ND11和內(nèi)部節(jié)點ND13之間，其柵極連接正輸入節(jié)點ND2；N溝道MOS晶體管Q4，連接在內(nèi)部節(jié)點ND12和內(nèi)部節(jié)點ND13之間，其柵極連接負輸入節(jié)點ND1；恒電流源10，連接在內(nèi)部節(jié)點ND13和低側(cè)電源節(jié)點ND14之間；P溝道MOS晶體管Q5，連接在高側(cè)電源節(jié)點ND10和輸出節(jié)點ND3之間，其柵極連接內(nèi)部節(jié)點ND11；恒電流源11，連接在輸出節(jié)點ND3和低側(cè)電源節(jié)點ND15之間。
在高側(cè)電源節(jié)點ND10上提供高側(cè)電源電壓VH，在低側(cè)電源節(jié)點ND14和ND15上提供低側(cè)電源電壓VL。該低側(cè)電源節(jié)點ND14和ND15可以是公共節(jié)點。
在圖2所示的差動放大器1中，MOS晶體管Q1和Q2構(gòu)成以MOS晶體管Q2為主的電流鏡型負載，MOS晶體管Q3和Q4構(gòu)成差動級。正輸入節(jié)點ND2的電壓電平比負輸入節(jié)點ND1的電壓電平高時，MOS晶體管Q3的電導比MOS晶體管Q4的電導大。MOS晶體管Q2提供MOS晶體管Q4的驅(qū)動電流，和流過該MOS晶體管Q2的電流相同大小的電流經(jīng)MOS晶體管Q1流過，經(jīng)MOS晶體管Q3放電。因此，內(nèi)部節(jié)點ND11的電壓電平下降，MOS晶體管Q5的電導增大，其驅(qū)動電流比恒電流源11的驅(qū)動電流量大，輸出節(jié)點ND3發(fā)出的信號為高電平(邏輯高電平H電平)。
相反，正輸入節(jié)點ND2的電壓電平低于負輸入節(jié)點ND1的電壓電平時，MOS晶體管Q4的電導比MOS晶體管Q3的電導大，在MOS晶體管Q4中流過比MOS晶體管Q3大的電流。在這種狀態(tài)下，MOS晶體管Q3不能放電由MOS晶體管Q1提供的電流，內(nèi)部節(jié)點ND11的電壓電平上升，MOS晶體管Q5的電導下降，其驅(qū)動電流量下降。MOS晶體管Q5的驅(qū)動電流量比恒電流源11的的驅(qū)動電流量小時，輸出節(jié)點ND3輸出的電壓電平為低電平(邏輯低電平L電平)。
構(gòu)成差動級的MOS晶體管Q3和Q4各自的源極節(jié)點公共地連接到內(nèi)部節(jié)點ND13上。因此，這些MOS晶體管Q3和Q4的閾值電壓相同時，可以根據(jù)提供給負輸入節(jié)點ND1和正輸入節(jié)點ND2的電壓差在輸出節(jié)點ND3正確地生成輸出電壓。但是，制造參數(shù)的偏差等在這些MOS晶體管Q3和Q4的閾值電壓上產(chǎn)生差。該閾值電壓差為與提供給負輸入節(jié)點ND1和正輸入節(jié)點ND2的電壓之差對應(yīng)的偏差，是產(chǎn)生差動放大器的偏移電壓的主要原因。
用圖1所示的電容元件C1抵消差動放大器1中的偏移電壓。
此外，高側(cè)電源電壓VH和低側(cè)電源電壓VL可以對基準電壓VR的電壓電平進行差動放大操作，并且，在電壓跟隨器模式下的操作時，最好是可以生成具有和基準電壓VR相同的電壓電平的電壓的電壓電平。因此，要求高側(cè)電源電壓VH是大于等于基準電壓VR的電壓電平，低側(cè)電源電壓VL和高側(cè)電源電壓VH設(shè)定為能使“或”電路4進行二值操作的電壓電平。
圖3是表示圖1所示電源電路操作的信號波形圖。以下，參考圖3說明圖1所示電源電路的操作。
在時刻t0，比較使能信號/CPE從L電平(低側(cè)電源電壓VL電平)上升為H電平(高側(cè)電源電壓VH電平)，控制信號2被激活。響應(yīng)控制信號2的激活，圖1所示的開關(guān)電路3變?yōu)閷顟B(tài)，差動放大器1的負輸入節(jié)點ND1和輸出節(jié)點ND3電連接。另一方面，同樣地，開關(guān)電路2根據(jù)其邏輯電平發(fā)生變化的控制信號1選擇基準電壓VR。在該狀態(tài)下，如圖4所示，差動放大器1以電壓跟隨器模式操作，在輸出節(jié)點ND3和負輸入節(jié)點ND1上生成與提供給正輸入節(jié)點ND2的基準電壓VR對應(yīng)的電壓。因為在差動放大器1中存在偏移電壓Vos，所以生成基準電壓VR和差動放大器1的偏移電壓Vos之和的電壓VR+Vos，節(jié)點ND1的電壓VR+Vos被充電到電容元件C1中。
比較使能信號/CPE為H電平時，“或”電路4的輸出信號是H電平，禁止向電荷泵電路5傳送往復(fù)信號CLK，電荷泵電路5停止電荷泵操作。
即，在差動放大器1的偏移電壓檢測/設(shè)定期間，差動放大器1以電壓跟隨器模式操作，給電容元件C1充電考慮了偏移電壓的電壓，使負輸入節(jié)點ND1的電壓電平偏移差動放大器1的偏移電壓那么大的量。
在時刻t1，比較使能信號/CPE下降為L電平時，控制信號2被停用，開關(guān)電路3變?yōu)榉菍顟B(tài)。開關(guān)電路2根據(jù)控制信號1選擇連接節(jié)點ND4發(fā)出的被比較電壓Vod。在這種狀態(tài)下，如圖5所示，差動放大器1的負輸入節(jié)點ND1和輸出節(jié)點ND3分離，差動放大提供給正輸入節(jié)點ND2的被比較電壓Vod和負輸入節(jié)點ND1的電壓(電容元件C1的充電電壓)，在輸出節(jié)點ND3生成對應(yīng)于該放大結(jié)果的信號。在該比較操作時，給電容元件C1充電與基準電壓VR和偏移電壓Vos之和對應(yīng)的電壓。因此，施加在正輸入ND2上的被比較電壓Vod僅相對降低偏移電壓Vos的電壓電平，差動放大器1的差動輸入電壓為Vod-(VR+Vos)。但是，在差動放大器1中，因為存在偏移電壓Vos，施加在正輸入節(jié)點ND2上的電壓Vod的相對移動量被差動放大器1的偏移電壓抵消，在輸出節(jié)點ND3上輸出對應(yīng)于基準電壓VR和輸入電壓Vod之差即Vod-VR的信號。
差動放大器1進行二值判定操作時，被比較電壓Vod比基準電壓VR高時，在輸出節(jié)點ND3上生成H電平的信號，被比較電壓Vod比基準電壓VR低時，在輸出節(jié)點ND3上生成L電平的信號?；蛘撸部梢杂刹顒臃糯笃?模擬地進行差動放大操作，在“或”電路4中利用其輸入邏輯閾值電壓進行差動放大器1的輸出信號的二值判定。
輸出節(jié)點ND3的信號為H電平時，“或”電路4的輸出信號固定為H電平，禁止向電荷泵電路5傳送時鐘信號CLK，電荷泵電路5的電荷泵操作被停止。另一方面，當輸出節(jié)點ND3的信號為L電平時，“或”電路4作為緩沖器電路進行操作(比較使能信號/CPE為L電平)，向電荷泵電路5傳送往復(fù)信號CLK，電荷泵電路5根據(jù)傳送的往復(fù)信號CLK進行電荷泵操作，向輸出線6提供正電荷，輸出電壓Vo的電壓電平上升。通過反復(fù)進行這種操作，輸出線6的輸出電壓Vo的電壓電平變成與由基準電壓VR和電阻元件R1及R2的分壓比所決定的電壓電平相等的電壓電平。
在差動放大器1的差動放大操作時，將被比較電壓Vod和負輸入節(jié)點ND1的電壓即VR+Vos相比較。假設(shè)，在差動放大器1中不進行偏移補償，則在差動地放大基準電壓VR和被比較電壓Vod后控制電荷泵操作時，差動放大器1的輸出信號變化，使得被比較電壓Vod等于電壓VR+Vos。這時，從電荷泵電路5輸出的輸出電壓Vo用下式表示。
Vo＝VR·(1+R1/R2)+Vos·(1+R1/R2)因此，在差動放大器1中，不進行偏移補償時，輸出電壓Vo比基準電壓VR僅高出電壓Vos·(1+R1/R2)。例如，在液晶顯示裝置的情況下，利用使用該液晶顯示裝置的系統(tǒng)的電源電壓VDD作為基準電壓VR。該電源電壓VDD為現(xiàn)在通常使用的LSI(大規(guī)模集成電路)的電源電壓值，為VR＝VDD＝3(V)。作為輸出電壓Vo的電平，當假定用作液晶顯示裝置的選通線驅(qū)動電路電源電壓的電壓電平為9(V)時，在完全不考慮差動放大器1的偏移電壓的情況下，如果設(shè)定為R1/R2＝2，則可以得到具有9(V)的電壓電平的輸出電壓Vo。在這種分壓比的情況下，由于差動放大器1的偏移電壓Vos，輸出電壓Vo比目標電壓電平僅高出3·Vos。
但是，給電容元件C1充電考慮了差動放大器1的偏移電壓Vos的基準電壓，負輸入節(jié)點ND1的電壓變?yōu)閂R+Vos時，差動放大器1的偏移電壓分量被電容元件C1中存儲的偏移電壓分量Vos抵消，被比較電壓Vod和基準電壓VR相比較，根據(jù)比較結(jié)果，決定差動放大器1的輸出信號的邏輯電平。即，差動放大器1在等價地將提供給正輸入節(jié)點ND2的電壓Vod+Vos和負輸入節(jié)點ND1的電壓VR+Vos相比較時，偏移電壓Vos的分量等價地被差動放大器1的偏移電壓抵消，可以正確地判定被比較電壓的電平，從而能夠?qū)⑤敵鲭妷篤o設(shè)定為對應(yīng)于基準電壓VR的電壓電平。這時，輸出電壓Vo用下式表示。
Vo＝VR·(1+R1/R2)電阻元件R1和R2用相同材料構(gòu)成，因此，由于其周圍溫度和制造條件引起的電阻值的偏差被抵消，通過利用保證了電壓精度的基準電壓作為基準電壓VR，可以正確地將輸出電壓Vo設(shè)定為不依賴周圍溫度和制造條件的電壓電平。
差動放大器1的參考電位被保持在電容元件C1中，通過漏電流放電其累積電荷，其電壓電平下降ΔV。因此，如圖3所示，需要以固定的周期T反復(fù)進行從時刻t0到時刻t1間的偏移電壓檢測/設(shè)定操作，刷新參考電位。該偏移電壓檢測/設(shè)定(參考電位的刷新)周期考慮輸出電壓Vo容許的電壓下降量，設(shè)定為適當值。例如，在液晶顯示裝置的情況下，逐個水平掃描期間地將比較使能信號/CPE設(shè)定為H電平(逐個水平掃描期間地進行參考電位的刷新)。或者，在每個垂直掃描期間進行偏移電壓的檢測和設(shè)定，進行參考電位的刷新。
往復(fù)信號CLK確定像素數(shù)據(jù)的傳送周期時，可以通過計數(shù)往復(fù)信號CLK檢測出水平掃描期間和垂直掃描期間，可以很容易地設(shè)定偏移電壓的刷新操作的激活/停用定時?；蛘?，往復(fù)信號CLK根據(jù)電荷泵電路5的電荷泵能力由內(nèi)部的振蕩電路生成往復(fù)信號時，比較使能信號/CPE根據(jù)選通線驅(qū)動定時信號(水平同步(驅(qū)動)信號或垂直同步(驅(qū)動)信號)確定停用定時(L電平設(shè)定期間)，進行偏移電壓的檢測和設(shè)定，進行參考電位的刷新。
在不同于該液晶顯示裝置的半導體裝置中使用電源電路時，也可以在比較使能信號/CPE對往復(fù)信號CLK計數(shù)后，根據(jù)用于確定圖3所示的刷新周期T和刷新執(zhí)行定時的定時器的輸出信號來生成。
圖6示出了一例發(fā)生用于控制開關(guān)電路2、3的控制信號1、2的部分的構(gòu)成。圖6中，作為一個例子示出了根據(jù)往復(fù)信號CLK生成控制信號1、2的構(gòu)成。
圖6中，開關(guān)控制信號發(fā)生電路包含偏移刷新期間設(shè)定電路20，確定根據(jù)往復(fù)信號CLK檢測和設(shè)定偏移電壓的刷新期間，以固定周期激活比較使能信號/CPE；復(fù)合門21，根據(jù)比較使能信號/CPE和控制信號2生成控制信號1；單觸發(fā)脈沖發(fā)生電路22，根據(jù)控制信號1以單觸發(fā)脈沖的方式生成控制信號2。
復(fù)合門21等價地包含或門，接收控制信號2和比較使能信號/CPE；與門，接收或門的輸出信號和比較使能信號/CPE并輸出控制信號1。
圖7是表示圖6所示開關(guān)控制信號發(fā)生電路的操作的信號波形圖。以下，參考圖7說明圖6所示的開關(guān)控制信號發(fā)生電路的操作。
偏移刷新期間設(shè)定電路20基于往復(fù)信號CLK的計數(shù)值以預(yù)定周期在預(yù)定期間停用比較使能信號/CPE(設(shè)定L電平)。響應(yīng)比較使能信號/CPE的停用，復(fù)合門21發(fā)出的控制信號1變?yōu)镠電平，相應(yīng)地，單觸發(fā)脈沖發(fā)生電路22發(fā)出的控制信號2變?yōu)镠電平?？刂菩盘柅?為H電平時，圖1所示的開關(guān)電路2選擇基準電壓VR，根據(jù)控制信號2的H電平，開關(guān)電路3導通。
單觸發(fā)脈沖發(fā)生電路22發(fā)出的控制信號2在經(jīng)過預(yù)定期間后變?yōu)長電平時，圖1所示的開關(guān)電路3變?yōu)榉菍顟B(tài)，差動放大器1的負輸入節(jié)點ND1和輸出節(jié)點ND3分離。控制信號2的H電平期間設(shè)定得比比較使能信號/CPE的H電平期間短?？刂菩盘柅?為H電平且比較使能信號/CPE為L電平時，復(fù)合門21發(fā)出的控制信號1為L電平，圖1所示的開關(guān)電路2選擇被比較電壓Vod。
開關(guān)電路3變?yōu)榉菍顟B(tài)后，通過將開關(guān)電路2設(shè)定為選擇被比較電壓Vod的狀態(tài)，可以把電容元件C1的充電電壓正確地設(shè)定為考慮了對基準電壓VR的偏移電壓之后的電壓電平。
圖6所示的偏移刷新期間設(shè)定電路20除利用往復(fù)信號CLK的構(gòu)成外，也可以基于另外的信號，根據(jù)計數(shù)預(yù)定期間的定時器的輸出信號使比較使能信號/CPE失效。
圖8示出了一例圖1所示開關(guān)電路2的結(jié)構(gòu)。圖8中，開關(guān)電路2包含反相器IV1，接收控制信號1并生成反轉(zhuǎn)控制信號/1；COMS傳輸門SW1，根據(jù)控制信號1和/1選擇性地導通，導通時，將被比較電壓Vod傳送給正輸入節(jié)點ND2；COMS傳輸門SW2，根據(jù)控制信號1和/1與COMS傳輸門SW1互補地導通，導通時，將基準電壓VR傳送給正輸入節(jié)點ND2。
當控制信號1為H電平時，COMS傳輸門SW2為導通狀態(tài)，并且，COMS傳輸門SW1是非導通狀態(tài)。因此，在這種狀態(tài)下，將基準電壓VR傳送給正輸入節(jié)點ND2。另一方面，控制信號1為L電平時，COMS傳輸門SW1為導通，COMS傳輸門SW2是非導通狀態(tài)，向正輸入節(jié)點ND2傳送被比較電壓Vod。
圖9示出了一例圖1所示開關(guān)電路3的構(gòu)成。圖9中，開關(guān)電路3包含反相器IV2，接收控制信號2；COMS傳輸門SW3，根據(jù)反相器IV2輸出的反轉(zhuǎn)控制信號/2和控制信號2而選擇性地導通，導通時，將負輸入節(jié)點ND1與輸出節(jié)點ND3電耦合。
控制信號2為H電平時，COMS傳輸門SW3導通，負輸入節(jié)點ND1和ND3電耦合?？刂菩盘柅?為L電平時，COMS傳輸門SW3為非導通狀態(tài)，負輸入節(jié)點ND1與輸出節(jié)點ND3電分離。
如這些圖8和圖9所示，開關(guān)電路2和3分別通過利用COMS傳輸門，能可靠地沒有信號損失地傳送模擬信號，能正確地將差動放大器的偏移電壓抵消用電壓充電到電容元件C1中。
在上述結(jié)構(gòu)中，在檢測和設(shè)定偏移電壓的參考電位刷新操作期間，利用比較使能信號/CPE將“或”電路4的輸出信號固定為H電平，禁止向電荷泵電路5傳送往復(fù)信號CLK。從而，在參考電位刷新期間，電荷泵操作是自啟動的，防止內(nèi)部電壓Vo偏離目標電壓電平(絕對值變大)。但是，在差動放大器1的電壓跟隨器模式設(shè)定期間，當電荷泵電路5的輸出電壓Vo的電壓電平的上升或下降不是問題時，特別地，可以不向“或”電路4輸入比較使能信號/CPE(電荷泵電路5自啟動地進行電荷泵操作)。
在電源電壓VDD用作基準電壓VR時，高側(cè)電源電壓VH比電源電壓VDD高時，若“或”電路4接收該電源電壓VDD作為操作電源電壓，則即使不利用比較使能信號/CPE，“或”電路4的輸出信號在參考電位的刷新期間內(nèi)也固定為H電平，電荷泵電路5的傳送操作被禁止。基準電壓VR為“或”電路4的高側(cè)電源電壓和低側(cè)電源電壓的中間電壓電平時，根據(jù)“或”電路4的輸入邏輯閾值決定“或”電路4的輸出信號的電壓電平。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實施例1，通過電壓跟隨器模式操作檢測判定輸出電壓電平的差動放大器中的偏移電壓并將補償了偏移電壓的基準電壓累積在電容元件中，基于電容元件充電電壓和被比較電壓即逆向能夠輸出電壓的電平判定，控制內(nèi)部電壓生成用的電荷泵操作。因此，可以不受電平判定用差動放大器的偏移電壓影響地正確進行輸出電壓的電平判定，進行電荷泵操作，可以穩(wěn)定地得到預(yù)定的電壓電平的內(nèi)部電源電壓。
(實施例2)圖10概略地示出了根據(jù)本發(fā)明實施例2的電源電路的結(jié)構(gòu)。圖10所示的電源電路和圖1所示電源電路結(jié)構(gòu)的不同之處在于以下幾點。即，設(shè)置了電阻分割基準電壓VR的電阻元件R3和R4的串聯(lián)體。向開關(guān)電路2提供電荷泵電路5的輸出電壓Vo和來自電阻分壓電路的分壓電壓VRD。圖10所示的電源電路的其它構(gòu)成和圖1所示電源電路的構(gòu)成相同，對應(yīng)的部分賦予相同的參考符號，詳細說明從略。
電阻元件R3和R4串聯(lián)連接在基準電壓供給節(jié)點和接地節(jié)點(基準電位源)之間，從連接節(jié)點ND20輸出分壓電壓VRD。分壓電壓VRD用下式表示。
VRD＝VR/(1+R3/R4)開關(guān)電路2選擇分壓電壓VRD和電荷泵電路5的輸出電壓Vo其中之一，傳送給差動放大器1的正輸入節(jié)點ND2。因此，差動放大器1的電壓跟隨器模式操作時，向其負輸入節(jié)點ND1充電電壓VRD+Vos。在差動放大操作時，差動放大器1比較輸出電壓Vo和電壓VRD+Vos。因為差動放大器1具有偏移電壓Vos，因此在差動放大操作時抵消其偏移電壓分量，差動放大器1的輸出信號成為對應(yīng)于分壓電壓VRD和輸出電壓(內(nèi)部電源電壓)Vo之差的信號。輸出電壓Vo比分壓電壓VRD高時，差動放大器1的輸出信號為H電平，電荷泵電路5禁止電荷泵操作，相反，分壓電壓VRD比輸出電壓Vo高時，差動放大器1的輸出信號為L電平，激活電荷泵電路5中的電荷泵操作，使輸出電壓Vo的電壓電平上升。即，根據(jù)差動放大器1的輸出信號，電荷泵電路5的電荷泵操作受到控制，使得輸出電壓Vo變成和分壓電壓VRD及電壓電平相等。因此，輸出電壓Vo用下式表示。
Vo＝VRD＝VR/(1+R3/R4)在圖10所示結(jié)構(gòu)的情況下，輸出電壓Vo即使是比差動放大器1的高側(cè)電源電壓VH低的電壓電平或比系統(tǒng)電源電壓VDD(＝VR)低時，也能得到具有所需電壓電平的輸出電壓Vo。高側(cè)電源電壓VH要求是大于等于輸出電壓Vo的電壓電平?；鶞孰妷篤R等于系統(tǒng)電源電壓VDD時，可以用該系統(tǒng)電源電壓作為差動放大器1的高側(cè)電源電壓VH。
在圖10所示電源電路的結(jié)構(gòu)的情況下，基準電壓VR是由電壓精度高的基準電壓發(fā)生電路生成的(利用不依賴溫度和電源電壓的基準電壓發(fā)生電路)。由于電阻元件R3和R4用同一材料制作，可以抵消電阻元件R3和R4對溫度和制造條件的依賴性，可以穩(wěn)定地生成分壓電壓VRD。因此，可以不依賴周圍溫度和制造條件地穩(wěn)定地得到具有所需電壓電平的輸出電壓Vo。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，對基準電壓進行電阻分壓，用該分壓電壓作為對應(yīng)于輸出電壓的參考電位，可以將比基準電壓低的電壓電平的輸出電壓正確地設(shè)定為所需電壓電平。
此外，將圖10所示的結(jié)構(gòu)和圖1所示的結(jié)構(gòu)組合，通過利用分壓電壓VRD和分壓被比較電壓Vod，可以將輸出電壓Vo的電壓電平設(shè)定為任意的電壓電平，可以在差動放大器1的最靈敏的區(qū)域內(nèi)進行比較操作。這時，輸出電壓Vo的電壓電平用下式表示。
Vo＝VR·(1+R1/R2)/(1+R4/R3)(實施例3)
圖11概略地示出了根據(jù)本發(fā)明實施例3的電源電路的結(jié)構(gòu)。如圖11所示的電源電路生成負電壓Vn，通過輸出布線36提供給負載電路37。
圖11中，電源電路包含差動放大器31，比較正輸入節(jié)點(第二輸入節(jié)點)ND32和負輸入節(jié)點(第一輸入節(jié)點)ND31的電壓，在輸出節(jié)點ND33中生成與比較結(jié)果對應(yīng)的信號；電阻元件R5和R6，串聯(lián)連接在提供電源電壓VDD的電源節(jié)點和輸出布線36之間，并且在其連接節(jié)點ND34上生成分壓電壓Vnd；開關(guān)電路32，根據(jù)控制信號1選擇基準電壓VRN或分壓電壓(被比較電壓)Vnd后，傳送給正輸入節(jié)點ND32；電容元件C2，連接在負輸入節(jié)點ND31和接地節(jié)點之間；開關(guān)電路33，根據(jù)控制信號2而電耦合差動放大器31的輸出節(jié)點ND33和負輸入節(jié)點ND31；反相器40，接收差動放大器31的輸出節(jié)點ND33上的信號；“或”電路34，接收反相器40的輸出信號、比較使能信號/CPE和往復(fù)信號CLK；電荷泵電路35，根據(jù)“或”電路34的輸出信號選擇性地進行電容元件的電荷泵操作，生成負電壓Vn。
激活時，電荷泵電路35根據(jù)往復(fù)信號CLK，通過電容元件的電荷泵操作，向輸出布線36提供負電荷，生成負電壓Vn。
電阻元件R5和R6構(gòu)成分壓電路。因此，通過電阻元件R5和R6作為被比較電壓而生成的分壓電壓Vnd用下式表示。
Vnd＝(VDD-Vn)·R6/(R5+R6)在圖11所示的電源電路中，差動放大器31的偏移電壓的檢測和設(shè)定操作以及比較操作和前面的實施例1相同。即，開關(guān)電路32選擇基準電壓VRN時，開關(guān)電路33導通，差動放大器31的輸出節(jié)點ND33和負輸入節(jié)點ND31電耦合。在這種狀態(tài)下，差動放大器31以電壓跟隨器模式操作，在負輸入節(jié)點ND31上呈現(xiàn)電壓VRN+Vos，該電壓作為參考電壓向電容元件C2充電。這里，差動放大器31的偏移電壓用符號Vos表示。
在比較操作時，開關(guān)電路33為非導通狀態(tài)，開關(guān)電路32選擇分壓電壓Vnd作為被比較電壓。差動放大器31的結(jié)構(gòu)在后面說明，但具有偏移電壓Vos時，正輸入節(jié)點ND32的電壓等價地成為Vnd+Vos，通過差動放大器31比較電壓Vnd+Vos和電容元件C2中累積的參考電壓Vos+VRN后，將比較結(jié)果輸出到輸出節(jié)點ND33。因此，在圖11所示的結(jié)構(gòu)中，差動放大器1的輸入電壓中的偏移電壓Vos被抵消，比較分壓電壓Vnd和基準電壓VRN，在輸出節(jié)點ND33中生成對應(yīng)于比較結(jié)果的信號。
差動放大器31的比較操作和前面的實施例1及2一樣，當差動放大器31進行二值判定操作時，如果分壓電壓Vnd高于基準電壓VRN，則向輸出節(jié)點ND33輸出H電平的信號，反之，向輸出節(jié)點ND33輸出L電平的信號。
通過反相器40反轉(zhuǎn)差動放大器31的輸出信號。因此，分壓電壓Vnd高于基準電壓VRN時，反相器40的輸出信號為L電平，“或”電路34將往復(fù)信號CLK傳送給電荷泵電路35，向輸出布線提供負電荷，使輸出電壓Vn的電壓電平下降。
另一方面，分壓電壓Vnd低于基準電壓VRN時，反相器40的輸出信號為H電平，“或”電路34禁止傳送往復(fù)信號CLK，禁止電荷泵電路35的電荷泵操作。因此，負的輸出電壓Vn的電壓電平維持在分壓電壓Vnd等于基準電壓VRN的電壓電平上。即，負的輸出電壓Vn維持在滿足下式關(guān)系的電壓電平上。
Vnd＝VRN＝(VDD-Vn)·R6/(R5+R6)若用電壓Vn整理上式，則得到下式。
Vn＝VDD-VRN·(1+R5/R6)即，在圖11所示的生成負電壓Vn的電源電路中，電荷泵電路35發(fā)出的輸出電壓Vn的電壓電平如果比基準電壓VRN規(guī)定的電壓電平低，則負電壓Vn是比規(guī)定值還低的電壓電平，變成深度的負狀態(tài)，這時，電荷泵操作停止。另一方面，負輸出電壓Vn高于基準電壓VRN規(guī)定的電壓電平時，由于負電壓Vn尚未達到預(yù)定的電壓電平，所以在電荷泵電路35中不進行電荷泵操作。從而，能得到所需電壓電平的負電壓Vn。
根據(jù)圖11所示的構(gòu)成，用于確定進行偏移電壓檢測/設(shè)定的參考電位刷新期間的控制信號/CPE在該期間內(nèi)設(shè)定為H電平，停止電荷泵電路35的電荷泵操作。但是，和實施例1一樣，在偏移電壓的檢測/設(shè)定期間，如果輸出電壓Vn變化的電壓范圍是可容許的程度，則不需要向“或”電路提供比較使能信號/CPE。
控制信號1和2可以用與實施例1中利用的控制信號發(fā)生電路相同的結(jié)構(gòu)來生成。
圖12示出了一例圖11所示差動放大器31的結(jié)構(gòu)。圖12中，差動放大器31包含恒電流源42，連接在高側(cè)電源節(jié)點ND40和內(nèi)部節(jié)點ND42之間；P溝道MOS晶體管Q10，連接在內(nèi)部節(jié)點ND42和ND43之間，其柵極連接正輸入節(jié)點ND32；P溝道MOS晶體管Q11，連接在內(nèi)部節(jié)點ND42和ND44之間，其柵極連接負輸入節(jié)點ND31；N溝道MOS晶體管Q12，連接在內(nèi)部節(jié)點ND43和低側(cè)電源節(jié)點ND45之間，其柵極連接內(nèi)部節(jié)點ND44；N溝道MOS晶體管Q13，連接在內(nèi)部節(jié)點ND44和低側(cè)電源節(jié)點45之間，其柵極連接內(nèi)部節(jié)ND44；恒電流源44，連接在高側(cè)電源節(jié)點ND41和輸出節(jié)點ND33之間；N溝道MOS晶體管Q14，連接在輸出節(jié)點ND33和低側(cè)電源節(jié)點ND45之間，其柵極連接內(nèi)部節(jié)點ND43。
向高側(cè)電源節(jié)點ND40和ND41提供高側(cè)電源電壓VH，向低側(cè)電源接點ND45提供低側(cè)電源電源電壓VL。高側(cè)電源電壓VH可以等于電源電壓VDD，也可以是與其不同的電壓電平。低側(cè)電源電壓VL可以是接地電壓，也可以是與其不同的電壓電平。這些電壓VH和VL的電壓電平根據(jù)基準電壓VRN的電壓電平進行設(shè)定。圖11所示的反相電路40、“或”電路34和電荷泵電路35使用這些高側(cè)電源電壓VH和低側(cè)電源電壓VL作為操作電源電壓，從而，電荷泵電路35可以正確地根據(jù)負電源電壓Vn的電壓電平進行電荷泵操作，生成預(yù)定電壓電平的負電源電壓Vn。
在圖12所示的差動放大器結(jié)構(gòu)中，MOS晶體管Q10和Q11構(gòu)成差動級，MOS晶體管Q12和Q13構(gòu)成電流鏡型負載。正輸入節(jié)點ND32的電壓電平高于負輸入節(jié)點ND31的電壓電平時，MOS晶體管Q10的電導小于MOS晶體管Q11的電導。在MOS晶體管Q12和Q13中流過相同大小的電流，和該MOS晶體管Q11的供給電流相同大小的電流經(jīng)MOS晶體管Q13向低側(cè)電源節(jié)點ND45放電。因此，MOS晶體管Q12全部放電來自MOS晶體管Q10的電流，內(nèi)部節(jié)點ND43下降為低電平，MOS晶體管Q14的電導變小。當MOS晶體管Q14的電導變小時，不能放電來自恒電流源44的供給電流，節(jié)點ND33的電壓電平變?yōu)镠電平(高側(cè)電源電壓VH電平)。
相反，正輸入節(jié)點ND32的電壓電平比負輸入節(jié)點ND31的電壓電平低時，MOS晶體管Q10的電導變得比MOS晶體管Q11的電導大，MOS晶體管Q10的驅(qū)動電流量比MOS晶體管Q11的驅(qū)動電流量大。和MOS晶體管Q11的驅(qū)動電流量同樣大的電流經(jīng)MOS晶體管Q13放電，和流過MOS晶體管Q13的電流同樣大的鏡電流流經(jīng)MOS晶體管Q12。因此，此時MOS晶體管Q12不能放電來自MOS晶體管Q10的供給電流，節(jié)點ND43的電壓電平上升，MOS晶體管Q14的電導增大，放電來自恒電流源44的電流。MOS晶體管Q14通過全部放電來自恒電流源44的驅(qū)動電流，使輸出節(jié)點ND33的電壓電平變?yōu)長電平(低側(cè)電源電壓VL電平)。
因此，利用輸出驅(qū)動晶體管Q14選擇性地進行恒電流源44的驅(qū)動電流的放電，從而根據(jù)提供給正輸入節(jié)點ND32和負輸入節(jié)點ND31的電壓差，可以輸出H電平和L電平的信號。
此外，在圖12所示的差動放大器31的結(jié)構(gòu)中，即使提供給正輸入節(jié)點ND32和負輸入節(jié)點ND31的電壓是負電壓電平，也能正確地進行比較操作。
在圖11所示的電源電路的結(jié)構(gòu)中，也可以是利用差動放大器31模擬地進行放大操作，通過反相器40的輸入邏輯閾值對該輸出信號進行二值判定的構(gòu)成。
在圖11所示的電源電路的結(jié)構(gòu)中，可以利用這樣的結(jié)構(gòu)當基準電壓VRN是負電壓電平時，和前面的實施例2一樣，通過電阻分壓電路對該負的基準電壓(VRN)進行電平移動，在差動放大器中比較負輸出電壓Vn和電平移動后的基準電壓。但是，這時，負基準電壓VRN變成比輸出電壓Vn還負的電壓電平的電壓。差動放大器31的低側(cè)電源電壓VL需要在偏移電壓檢測和設(shè)定操作時以電壓跟隨器模式操作后，向電容元件C2充電負電源電壓Vn的參考電位，而變?yōu)樨撾妷?。高?cè)電源電壓VH可以是電源電壓VDD或接地電壓電平。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實施例3，即使在發(fā)生負電壓的情況下，也能利用電容元件的充電電壓，以便抵消用于電壓電平判定的差動放大器的偏移電壓，正確地生成所需電壓電平的負電壓。
根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)部電壓發(fā)生電路，除了用作電源電壓的電壓之外，可以用作生成具有所需電壓電平的內(nèi)部電壓的電路。如上所述，可以用作用于產(chǎn)生交流驅(qū)動液晶顯示裝置的液晶所需的負電壓和正電壓的電路。在一般的半導體裝置中，可以用作用于產(chǎn)生不同于電源電壓和接地電壓的所需電壓電平的內(nèi)部電壓的電路。因此，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)部電壓發(fā)生電路不限于電源電路，可以用作產(chǎn)生具有所需電壓電平的內(nèi)部電壓的電路。
盡管詳細地說明了本發(fā)明，但這只是示例，不是限定性的，本發(fā)明的精神和范圍由所附的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種電壓發(fā)生電路，包括差動放大電路，具有第一輸入和第二輸入；內(nèi)部電壓生成電路，至少根據(jù)上述差動放大電路的輸出電路而選擇性地被激活，在激活時，根據(jù)電容元件的電荷泵操作來生成內(nèi)部電壓；與上述差動放大電路的第一輸入連接的補償電容元件；第一開關(guān)電路，把基準電壓和對應(yīng)于上述內(nèi)部電壓的被比較電壓中的一方選擇性地傳送給上述差動放大電路的第二輸入；第二開關(guān)電路，在導通時，連接上述差動放大電路的輸出和上述第一輸入；其中，上述第二開關(guān)電路導通時，上述第一開關(guān)電路選擇上述基準電壓提供給上述差動放大電路的第二輸入，而在選擇上述第一開關(guān)電路的上述被比較電壓時，上述第二開關(guān)電路被設(shè)定為非導通狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓發(fā)生電路，其中上述內(nèi)部電壓生成電路包括選通電路，根據(jù)上述差動放大電路的輸出信號來選擇性地傳送時鐘信號；電荷泵電路，根據(jù)上述選通電路的輸出信號，選擇性地激活電荷泵操作，激活時，通過電荷泵操作生成上述內(nèi)部電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電壓發(fā)生電路，其中當規(guī)定上述第二開關(guān)電路的導通期間的模式控制信號指示上述第二開關(guān)電路為導通狀態(tài)時，上述選通電路禁止向上述電荷泵電路傳送上述時鐘信號。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電壓發(fā)生電路。將基準電壓(VR)作為輸入信號使電荷泵電路(5)的輸出電壓(Vo)的電平判定用的差動放大器(1)以電壓跟隨器模式操作，通過其輸出電壓對電容元件(C1)進行充電。之后，進行對應(yīng)于輸出電壓的被比較電壓(Vod)和充電到電容元件中的電壓的比較操作，生成輸出信號，根據(jù)差動放大器(1)的輸出信號，選擇性地激活電荷泵電路的電荷泵操作。提供穩(wěn)定地產(chǎn)生期望電壓電平的內(nèi)部電壓的電源電路。
文檔編號H03F3/45GK1630186SQ200410088189
公開日2005年6月22日 申請日期2004年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月19日
發(fā)明者飛田洋一 申請人:三菱電機株式會社