JP2000003630A - スイッチ入力回路 - Google Patents

スイッチ入力回路

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JP2000003630A
JP2000003630A JP10166616A JP16661698A JP2000003630A JP 2000003630 A JP2000003630 A JP 2000003630A JP 10166616 A JP10166616 A JP 10166616A JP 16661698 A JP16661698 A JP 16661698A JP 2000003630 A JP2000003630 A JP 2000003630A
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Yasunori Tomino
泰範 冨野
Akio Miyajima
明雄 宮嶋
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子機器への制御信号入力に用いられるスイ
ッチ入力回路に関し、マイコンの一本の入出力ポートで
二接点スイッチの接続状態を判別するスイッチ入力回路
を提供することを目的とする。 【解決手段】 マイコン11の入出力ポート12と電源
ラインの間に抵抗13を接続し、入出力ポート12とグ
ラウンドラインの間にコンデンサ14を接続し、入出力
ポート12と二接点スイッチ16の共通端子16Cを抵
抗15を介して接続し、マイコン11に内蔵され、入出
力ポート12に接続された出力バッファ12Aと入力バ
ッファ12Dを周期的に制御することにより、マイコン
11の一本の入出力ポート12で、二接点スイッチ16
の接続状態を読み取ることができ、マイコン11を簡素
なものにして安価なスイッチ入力回路を得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロコンピュ
ータ(以下マイコンという)により動作制御される電子
機器に装着され、電子機器への制御信号入力に用いられ
るスイッチ入力回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来からマイコンを用いたスイッチ入力
回路には各種のものが実用化されているが、その中でも
中立位置を備えた二接点スイッチを用いたものが電子機
器の動作制御に多く用いられており、このようなスイッ
チ入力回路を図6の回路図を用いて説明する。
【0003】同図において、1は電子機器を制御するマ
イコン、2はマイコン1に配された第一の入出力ポート
で、2Aは第一の入出力ポート2の出力バッファ、2B
は出力バッファ2Aの出力制御信号、2Cは出力バッフ
ァ2Aへ供給される出力信号、2Dは第一の入出力ポー
ト2の入力バッファ、2Eは入力バッファ2Dを介した
入力信号である。
【0004】また、3はマイコン1に配された第二の入
出力ポートで、3Aは第二の入出力ポート3の出力バッ
ファ、3Bは出力バッファ3Aの出力制御信号、3Cは
出力バッファ3Aへ供給される出力信号、3Dは第二の
入出力ポート3の入力バッファ、3Eは入力バッファ3
Dを介した入力信号である。
【0005】そして、4は第一の入出力ポート2と電源
(以下Vccという)ラインとの間に接続されたプルア
ップ抵抗、5は第二の入出力ポート3とVccラインと
の間に接続されたプルアップ抵抗、6は中立位置6Nを
備えた二接点スイッチで、6Aはマイコン1の第一の入
出力ポート2と接続された第一端子、6Bはマイコン1
の第二の入出力ポート3と接続された第二端子、6Cは
グラウンド(以下GNDという)ラインと接続された共
通端子である。
【0006】次に、このように構成されたスイッチ入力
回路の動作につい説明すると、まずマイコン1の第一お
よび第二の入出力ポート2,3の出力制御信号2B,3
Bをあらかじめ出力禁止の設定としているので、出力バ
ッファ2A,3Aからはどのような出力信号も出力され
ない状態となっており、二接点スイッチ6の接続状態に
よってマイコン1の第一および第二の入出力ポート2,
3に発生する電圧を入力信号2E,3Eとして読み取
り、入力信号2E,3Eの組合せで二接点スイッチ6の
接続状態を判別するようになっている。
【0007】すなわち、二接点スイッチ6の共通端子6
Cが第一端子6Aに接続された時は、第一の入出力ポー
ト2に接続された第一端子6AがGNDラインに接続さ
れるので、入力信号2EがGNDレベルとなり、第二の
入出力ポート3に接続された第二端子6Bが開放となる
ので、入力信号3EがVccラインに接続されたプルア
ップ抵抗5によってVccレベルとなる。
【0008】そして、二接点スイッチ6の共通端子6C
が中立位置6Nの時は、第1端子6Aおよび第二端子6
Bの両方が開放となるので、Vccラインに接続された
プルアップ抵抗4および5によって入力信号2Eおよび
3Eの両方がVccレベルとなり、共通端子6Cが第二
端子6Bに接続された時は、第二の入出力ポート3に接
続された第二端子6BがGNDラインに接続されるの
で、入力信号3EがGNDレベルとなり、第一の入出力
ポート2に接続された第一端子6Aが開放となるので、
入力信号2EがVccラインに接続されたプルアップ抵
抗4によってVccレベルとなり、このような二接点ス
イッチ6の接続状態による二つの入力信号2E,3Eの
組合せの違いによって、二接点スイッチ6の接続状態を
判別して、電子機器の動作制御を行うものであった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のスイッチ入力回路においては、二接点スイッチ6の
接続状態を判別するために、マイコン1に少なくとも二
本の入出力ポート2,3が必要であり、電子機器の複雑
な動作制御を行わせるために多くのスイッチを設ける場
合には多くの入出力ポートが必要で、マイコンの入出力
ポートの本数を少なくしてマイコンを簡素なものにする
ことが困難なものであった。
【0010】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、マイコンの入出力ポートが一本でも、二
接点スイッチの動作状態を読み取ることができ、マイコ
ンを簡素なものとして電子機器のコストを削減できるス
イッチ入力回路を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のスイッチ入力回路は、Vccラインとの間に
抵抗を、GNDラインとの間にコンデンサを接続された
マイコンの入出力ポートを、別に設けた抵抗を介して二
接点スイッチの共通端子に接続したものであり、マイコ
ンの入出力ポートに接続された入力バッファおよび出力
バッファの周期的な制御により、二接点スイッチの接続
状態に応じた入力信号を得るものである。
【0012】これにより、マイコンの入出力ポートが一
本でも、二接点スイッチの接続状態を読み取ることがで
き、マイコンを簡素なものとして電子機器のコストを削
減できるスイッチ入力回路を提供することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、内蔵された制御部の出力制御信号を用いて周期的に
出力信号の出力許可および出力禁止を制御する出力バッ
ファと入力信号を取り込む入力バッファが接続された少
なくとも一つの入出力ポートを有し、周期的に入力信号
を読み取るマイコンと、一方の端子がマイコンの入出力
ポートに接続された第一の抵抗と、第一の抵抗の他方の
端子に共通端子が接続され、第一端子がVccライン
に、第二端子がGNDラインに接続された二接点スイッ
チと、マイコンの入出力ポートとVccラインの間に接
続された第二の抵抗と、マイコンの入出力ポートとGN
Dラインの間に接続されたコンデンサからなるスイッチ
入力回路としたものであり、マイコンの一本の入出力ポ
ートで、二接点スイッチの接続状態を読み取ることがで
き、マイコンを簡素なものとして電子機器のコストを削
減できるスイッチ入力回路を得ることができるという作
用を有する。
【0014】請求項2に記載の発明は、請求項1記載の
発明において、第二の抵抗が二接点スイッチの共通端子
とVccラインの間に接続され、コンデンサが二接点ス
イッチの共通端子とGNDラインの間に接続されたもの
であり、請求項1記載の発明による作用に加えて、マイ
コンの入出力ポートに接続された回路配線から発生する
輻射ノイズを抑えることができるという作用を有する。
【0015】請求項3に記載の発明は、請求項1または
2記載の発明において、二接点スイッチの第一端子が第
三の抵抗を介してVccラインに接続され、第二端子が
第四の抵抗を介してGNDラインに接続されたものであ
り、請求項1または2記載の発明による作用に加えて、
スイッチ入力回路の消費電流を抑えることができるとい
う作用を有する。
【0016】以下、本発明の実施の形態について、回路
図を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の第1の実施の形態によ
るスイッチ入力回路の回路図であり、同図において、1
1は電子機器を制御するマイコン、12はマイコン11
に設けられた入出力ポートで、12Aは入出力ポート1
2の出力バッファ、12Bは出力バッファ12Aの出力
制御信号、12Cは出力バッファ12Aへ供給される出
力信号、12Dは入出力ポート12の入力バッファ、1
2Eは入力バッファ12Dを介した入力信号である。
【0017】そして、13はマイコン11の入出力ポー
ト12とVccラインの間に接続されたプルアップ抵
抗、14は入出力ポート12とGNDラインの間に接続
された電圧保持用コンデンサ、15は入出力ポート12
に接続された電流制限用抵抗、16は中立位置16Nを
有した二接点スイッチで第一端子16AがVccライン
に、第二端子16BがGNDラインに、共通端子16C
が電流制限用抵抗15を介してマイコン11の入出力ポ
ート12に接続されている。
【0018】また、このように構成されたスイッチ入力
回路のプルアップ抵抗13と電圧保持用コンデンサ14
の時定数はマイコン11の動作速度に比べて大きな値
に、また電流制限用抵抗15はプルアップ抵抗13に比
べて小さい抵抗値にあらかじめ設定され、マイコン11
は外部に設けられた発振子(図示せず)を駆動して基準
信号を発生し、その基準信号を用いて動作する制御部1
7を内蔵している。
【0019】さらに、マイコン11は、制御部17が入
出力ポート12に接続された出力バッファ12Aへ供給
される出力信号12Cを、図2の出力信号波形に示すよ
うに周期的にVccレベルおよびGNDレベルに切換え
ると共に、図2の出力制御信号波形に示す制御部17か
らの出力制御信号12Bが出力バッファ12Aを周期的
に出力禁止および出力許可の状態になるように制御し、
入力バッファ12Dを通過する入力信号12Eを周期的
に読み取るようにプログラムされている。
【0020】次に、この制御フローを図2にしたがって
具体的に説明すると、時間t0およびt1では出力信号
12CはGNDレベルに、出力制御信号12Bは出力禁
止に設定され、時間t2では出力信号12CはGNDレ
ベルのままであるが、出力制御信号12Bは出力許可に
設定され、時間t3では出力信号12CはGNDレベル
のままで、出力制御信号12Bは出力禁止に設定され、
時間t4でも出力信号12CはGNDレベル、出力制御
信号12Bは出力禁止に設定され、時間t5では出力信
号12CはVccレベルに設定され、出力制御信号12
Bは出力禁止のままであり、時間t6では出力信号12
CはVccレベルのままで、出力制御信号12Bは出力
許可に設定され、時間t7では出力信号12CはVcc
レベルのままで、出力制御信号12Bは出力禁止に設定
され、時間t8でも出力信号12CはVccレベルのま
ま、出力制御信号12Bは出力禁止のままに設定され、
時間t8が終了すると最初(時間t0)から同様に繰り
返すものであり、時間t4と時間t8で入力バッファ1
2Dを通過する入力信号12Eを読み込むように制御さ
れるものである。
【0021】次に、このように構成されたスイッチ入力
回路の動作について、図3の入出力ポート12での電圧
波形により説明する。
【0022】まず、図3に示すように、二接点スイッチ
16が中立位置16Nにあり、共通端子16Cが第一お
よび第二端子16A,16Bに接続されていない場合に
は二接点スイッチ16の共通端子16Cは電圧的に開放
なので、プルアップ抵抗13を介して電圧保持用コンデ
ンサ14が充電されており、時間t0で入出力ポート1
2の電圧はVccレベルであり、時間t1でも同じくV
ccレベルで、時間t2で出力制御信号12Bが出力許
可になると、出力信号12CがGNDレベルであるので
電圧保持用コンデンサ14の電荷が出力バッファ12A
を通して急速に放電され入出力ポート12の電圧はGN
Dレベルになる。
【0023】そして、時間t3では出力制御信号12B
が出力禁止となり出力バッファ12Aを通した放電が停
止し、電圧保持用コンデンサ14は再びプルアップ抵抗
13を介して充電されるが、プルアップ抵抗13と電圧
保持用コンデンサ14による時定数はマイコン11の動
作速度に比べて大きな値に設定してあるので、時間t4
で入力信号12Eを読み取る際でも、入出力ポート12
の電圧はGNDレベルと同等で、入力バッファ12Dを
通過した入力信号12EはGNDレベルとして読み取ら
れる。
【0024】次に、時間t5での入出力ポート12の電
圧はGNDレベルよりやや上昇した状態であるが、この
とき、図2に示したようにマイコン11内部の出力信号
12Cは制御部17によりGNDレベルよりVccレベ
ルに変えられ、時間t6で出力許可の出力制御信号12
Bにより出力バッファ12Aを介してマイコン11側か
ら電圧保持用コンデンサ14を充電するので、入出力ポ
ート12の電圧は急速にVccレベルに達する。
【0025】そして、時間t7では出力制御信号12B
は出力禁止となりマイコン11側からの充電は停止する
が、電圧保持用コンデンサ14は既にVccレベルまで
充電されており、入出力ポート12の電圧はVccレベ
ルのままであり、時間t8で入力信号12EはVccレ
ベルとして読み取られる。
【0026】よって、二接点スイッチ16の共通端子1
6Cが第一および第二端子16A,16Bに接続されず
中立位置16Nにある場合の入出力ポート12および入
力バッファ12Dを通過した入力信号12Eは、時間t
4でGNDレベル、時間t8でVccレベルとなる。
【0027】次に、二接点スイッチ16が中立位置16
Nから切換えられ共通端子16Cが第一端子16Aに接
続されると共通端子16CはVccレベルとなり、電圧
保持用コンデンサ14は電荷が放電された状態であって
もプルアップ抵抗13と小さな抵抗値である電流制限抵
抗15を介して短時間で充電され、時間t0では入出力
ポート12の電圧はVccレベルとなり、時間t1でも
Vccレベルであるが、時間t2では制御部17からの
出力制御信号12Bが出力許可となり、出力信号12C
がGNDレベルとなっているので、電圧保持用コンデン
サ14の電荷が出力バッファ12Aを通して急速に放電
され、入出力ポート12の電圧はGNDレベルになる。
【0028】そして、時間t3では制御部17からの出
力制御信号12Bが出力禁止となるので、電圧保持用コ
ンデンサ14は再びプルアップ抵抗13と電流制限抵抗
15を介して充電され、入出力ポート12の電圧は短時
間でVccレベルに達し、時間t4で入力バッファ12
Dを通過した入力信号12EをVccレベルとして読み
取る。
【0029】さらに、時間t5では制御部17により出
力信号12CがVccレベルに変えられるが、出力制御
信号12Bは出力禁止となっており、電圧保持用コンデ
ンサ14の充電状態には変動がなく、入出力ポート12
の電圧はVccレベルのままで、時間t6でも、出力制
御信号12Bが出力許可となってVccレベルである出
力信号12Cが出力バッファ12Aを通過する状態とな
るが、電圧保持用コンデンサ14はすでに充電されてい
るので、入出力ポート12の電圧はVccレベルのまま
で変動しない。
【0030】また、時間t7では、出力制御信号12B
が出力禁止となるが電圧保持用コンデンサ14は充電さ
れたまま保持され、入出力ポート12の電圧はVccレ
ベルのままであり、時間t8で入力信号12EをVcc
レベルとして読み取る。
【0031】よって、二接点スイッチ16の共通端子1
6Cが第一端子16Aに接続されている場合の入出力ポ
ート12および入力バッファ12Dを通過した入力信号
12Eは、時間t4でVccレベル、時間t8でもVc
cレベルとなる。
【0032】次に、二接点スイッチ16が切換えられ共
通端子16Cが第二端子16Bに接続されると共通端子
16CはGNDレベルとなり、電圧保持用コンデンサ1
4は充電された状態であっても小さな抵抗値である電流
制限抵抗15を介して短時間で放電し、時間t0では入
出力ポート12の電圧はGNDレベルとなり、時間t
1、時間t2でもGNDレベルであり、時間t2では制
御部17からの出力制御信号12Bが出力許可となる
が、出力信号12CがGNDレベルとなっているので、
電圧保持用コンデンサ14の電荷の充放電は起こらず、
入出力ポート12の電圧はGNDレベルに保持されたま
まとなる。
【0033】そして、時間t3では制御部17からの出
力制御信号12Bが出力禁止となるが、この時も電圧保
持用コンデンサ14の充放電はなく、入出力ポート12
の電圧はGNDレベルに保持されたままであり、時間t
4で入力バッファ12Dを通過した入力信号12EをG
NDレベルとして読み取る。
【0034】さらに、時間t5では制御部17により出
力信号12CがVccレベルに変えられるが、出力制御
信号12Bは出力禁止となっており、電圧保持用コンデ
ンサ14の充電状態には変動がなく、入出力ポート12
の電圧はGNDレベルのままであるが、時間t6では、
出力制御信号12Bが出力許可となってVccレベルで
ある出力信号12Cが出力バッファ12Aを通過する状
態となり、電圧保持用コンデンサ14がマイコン11側
より急速に充電され、入出力ポート12の電圧はVcc
レベルとなる。
【0035】しかしながら、時間t7では、出力制御信
号12Bが出力禁止となるので電圧保持用コンデンサ1
4の電荷は電流制限用抵抗15および二接点スイッチ1
6の共通端子16C、第二端子16Bを介して短時間に
放電され、入出力ポート12の電圧はGNDレベルとな
り、時間t8で入力信号12EをGNDレベルとして読
み取る。
【0036】よって、二接点スイッチ16の共通端子1
6Cが第二端子16Bに接続されている場合の入出力ポ
ート12および入力バッファ12Dを通過した入力信号
12Eは、時間t4でGNDレベル、時間t8でもGN
Dレベルとなる。
【0037】以上のように本実施の形態によれば、二接
点スイッチ16の接続状態によって、時間t4と時間t
8で読み取った入力信号12Eの組み合わせが異なり、
マイコン11の一本の入出力ポート12で二接点スイッ
チ16の接続状態を判別することができ、電子機器を動
作制御するマイコンを簡素にして、安価なスイッチ入力
回路を実現できるものである。
【0038】なお、上記実施の形態では、スイッチ入力
回路に中立位置を備えた二接点スイッチを用いた場合の
ものを説明したが、上記と同一の回路構成のものに中立
位置のない二接点スイッチを装着しても、中立位置を備
えないことを除いて、同様の動作をさせることができる
ことは勿論である。
【0039】(実施の形態2)図4は本発明の第2の実
施の形態によるスイッチ入力回路の回路図であり、第1
の実施の形態によるものに対してプルアッブ抵抗23と
コンデンサ24の接続される場所が異なっている。
【0040】すなわち、プルアップ抵抗23は二接点ス
イッチ16の共通端子16CとVccラインの間に、コ
ンデンサ24は二接点スイッチ16の共通端子16Cと
GNDラインの間に接続されている。
【0041】このように構成されたスイッチ入力回路の
動作および二接点スイッチ16の接続状態の判別方法
は、第1の実施の形態によるものの場合と同じであるの
でその説明を省略するが、マイコン11の動作に伴うマ
イコン11の入出力ポート12でのコンデンサ24への
充放電が、電流制限用抵抗15を介して行われるため、
コンデンサ24と電流制限用抵抗15による時定数によ
って充放電波形の立ち上がりを少しなだらかにすること
ができ、輻射ノイズの発生を抑えることができる。
【0042】(実施の形態3)図5は本発明の第3の実
施の形態によるスイッチ入力回路の回路図であり、第2
の実施の形態によるものに対して、二接点スイッチ16
とVccラインおよびGNDラインとの接続が異なって
いる。
【0043】すなわち、二接点スイッチ16の第1端子
16Aはプルアップ抵抗23より小さい抵抗値の抵抗2
7を介してVccラインに接続され、第二端子16Bは
電流制限用抵抗15と同程度の抵抗値の抵抗28を介し
てGNDラインに接続されている。
【0044】このように構成されたスイッチ入力回路の
動作および二接点スイッチ16の接続状態の判別方法
は、第1の実施の形態によるものの場合と同じであるの
でその説明を省略するが、マイコン11の動作に伴う輻
射ノイズの発生を抑えると共に、スイッチ入力回路の消
費電流を抑えることができる。
【0045】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、マイコン
の一本の入出力ポートで二接点スイッチの接続状態を読
み取ることができると共に、輻射ノイズと消費電流を抑
え、電子機器を制御するマイコンを簡素なものにして、
安価なスイッチ入力回路を実現できるという有利な効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態によるスイッチ入力
回路の回路図
【図2】同要部であるマイクロコンピュータの出力バッ
ファに供給される出力信号波形および出力制御信号波形
を示す図
【図3】同要部であるマイクロコンピュータの入出力ポ
ート12での電圧波形を示す図
【図4】本発明の第2の実施の形態によるスイッチ入力
回路の回路図
【図5】本発明の第3の実施の形態によるスイッチ入力
回路の回路図
【図6】従来のスイッチ入力回路の回路図
【符号の説明】
11 マイクロコンピュータ 12 入出力ポート 12A 出力バッファ 12B 出力制御信号 12C 出力信号 12D 入力バッファ 12E 入力信号 13,23 プルアップ抵抗 14,24 電圧保持用コンデンサ 15 電流制限用抵抗 16 二接点スイッチ 16A 第一端子 16B 第二端子 16C 共通端子 16N 中立位置 17 制御部 28 抵抗

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内蔵された制御部の出力制御信号を用い
    て周期的に出力信号の出力許可および出力禁止を制御す
    る出力バッファと入力信号を取り込む入力バッファが接
    続された少なくとも一つの入出力ポートを有し、周期的
    に入力信号を読み取るマイクロコンピュータと、一方の
    端子がマイクロコンピュータの入出力ポートに接続され
    た第一の抵抗と、第一の抵抗の他方の端子に共通端子が
    接続され、第一端子が電源ラインに、第二端子がグラウ
    ンドラインに接続された二接点スイッチと、マイクロコ
    ンピュータの入出力ポートと電源ラインの間に接続され
    た第二の抵抗と、マイクロコンピュータの入出力ポート
    とグラウンドラインの間に接続されたコンデンサからな
    るスイッチ入力回路。
  2. 【請求項2】 第二の抵抗が二接点スイッチの共通端子
    と電源ラインの間に接続され、コンデンサが二接点スイ
    ッチの共通端子とグラウンドラインの間に接続された請
    求項1記載のスイッチ入力回路。
  3. 【請求項3】 二接点スイッチの第一端子が第三の抵抗
    を介して電源ラインに接続され、第二端子が第四の抵抗
    を介してグラウンドラインに接続された請求項1または
    2記載のスイッチ入力回路。
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