JP2001285040A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JP2001285040A JP2000091648A JP2000091648A JP2001285040A JP 2001285040 A JP2001285040 A JP 2001285040A JP 2000091648 A JP2000091648 A JP 2000091648A JP 2000091648 A JP2000091648 A JP 2000091648A JP 2001285040 A JP2001285040 A JP 2001285040A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】安定した遅延量を有する半導体集積回路を提供
する。 【解決手段】時定数形成手段の製造条件および動作環境
条件に対応して、第2の反転回路の立ち下がり応答の第
1の遅延時間を第2の反転回路の第1のしきい値で制御
し、前記第2の反転回路の立ち上がり応答の第2の遅延
時間を前記第2の反転回路の第2のしきい値で制御する
構成である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路に
関し、特に、遅延時間の調節された半導体集積回路に関
する。
【0002】
【従来の技術】第1の従来の遅延回路を含む半導体集積
回路の例を図4に、その回路のタイミング図を図5に示
す。
【0003】図4を参照すると、この第1の従来の遅延
回路は、PチャネルMOSトランジスタ411とNチャ
ネルMOSトランジスタ412とで構成される反転回路
413と、抵抗415と容量414の積による時定数に
より遅延を生成する遅延付加部416と、PチャネルM
OSトランジスタ418とNチャネルMOSトランジス
タ419とで構成される反転回路423とで構成され
る。
【0004】この第1の従来の遅延回路の動作を図5を
参照して説明すると、抵抗415の製造上の変動が無
く、基準の抵抗値どおりの場合、遅延付加部416の出
力432は、図5の実線に示されるようになる。
【0005】この第1の従来の遅延回路では、反転回路
423のスレッシュホールド電圧VTがほぼ一定であ
り、反転回路423の出力424は所定の遅延時間を得
ることが出来る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第1の
従来の遅延回路の抵抗415の製造上の変動により基準
の抵抗値より大きくなった場合、遅延付加部416の出
力432は、図5の一点鎖線に示されるようになる。
【0007】また、抵抗415の製造上の変動により基
準の抵抗値より小さくなった場合、遅延付加部416の
出力432は、図5の点線に示されるようになる。
【0008】そして、この第1の従来の遅延回路では、
反転回路2のスレッシュホールド電圧VTがほぼ一定で
あるため、図5のOUTのように、そのまま遅延量に反
映される。
【0009】すなわち、立ち下がり波形の場合は、時刻
t21と時刻t23の幅△f1のずれが出て、立ち上が
り波形の場合は、時刻t31と時刻t33の幅△r1の
ずれが出る。従って、安定した遅延量を提供出来ない問
題があった。
【0010】このような遅延量を改善した第2の従来遅
延回路が、例えば、特開平10−303711号公報に
開示されている。
【0011】図6にこの公報の実施例を示す。この第2
の従来遅延回路は、入力信号の立ち上がりにのみ遅延付
加してしている。従って、立ち上がり立ち下がりの両方
に遅延付加をし、更に製造上の変動及び使用条件による
特性変動の遅延量に与える影響を抑えることはできない
問題があった。
【0012】したがって、上記問題に鑑み本発明の目的
は、これらの問題を解消した半導体集積回路を提供する
ことにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
は、入力信号を受けて前記入力信号の反転信号を出力す
る第1の反転回路と、前記第1の反転回路の出力を受
け、所定の時定数を形成する時定数形成手段を具備し、
前記時定数に対応した遅延時間を有する遅延付加部と、
前記遅延付加部の出力を受け、そのしきい値が可変であ
る第2の反転回路と、前記時定数形成手段の製造条件お
よび動作環境条件に対応して、前記第2の反転回路の立
ち下がり応答の第1の遅延時間を前記第2の反転回路の
第1のしきい値で制御し、前記第2の反転回路の立ち上
がり応答の第2の遅延時間を前記第2の反転回路の第2
のしきい値で制御するよう前記第1および第2のしきい
値を調整するしきい値調整部とを備える構成である。
【0014】また、本発明の半導体集積回路の前記時定
数形成手段は、第1の抵抗と第1の容量で構成する事も
できる。
【0015】さらに、本発明の半導体集積回路の前記第
1の遅延時間が大きくなるときは、前記第1のしきい値
レベルを第1の基準レベルより上げ、前記第1の遅延時
間が小さくなるときは、前記第1のしきい値レベルを前
記第1の基準レベルより下げる構成とすることもでき
る。
【0016】また、さらに、前記第2の遅延時間が大き
くなるときは、前記第2のしきい値レベルを第2の基準
レベルより下げ、前記第2の遅延時間が小さくなるとき
は、前記第2のしきい値レベルを前記第1の基準レベル
より上げることもできる。
【0017】またさらに、本発明の半導体集積回路の前
記しきい値調整部は、ダイオード接続した第1のトラン
ジスタと第2の抵抗の一端とを第1の接点で接続し、ダ
イオード接続した第2のトランジスタと前記第2の抵抗
の他端とを第2の接点で接続し、前記第1のしきい値を
前記第1の接点で発生し、前記第2のしきい値を前記第
2の接点で発生する構成であり、前記時定数形成手段
は、第1の定電流源と第2の容量で構成される。
【0018】さらに、前記しきい値調整部は、ダイオー
ド接続した第1のトランジスタと第2の定電流の一端と
を第1の接点で接続し、ダイオード接続した第2のトラ
ンジスタと前記第2の定電流の他端とを第2の接点で接
続し、前記第1のしきい値を前記第1の接点で発生し、
前記第2のしきい値を前記第2の接点で発生する構成で
ある。
【0019】
【発明の実施の形態】次に、本発明の第1の実施の形態
について図面を参照して説明する。本発明の第1の実施
の形態の半導体集積回路を図1に示す。
【0020】図1を参照すると、本発明の第1の実施の
形態の半導体集積回路は、信号INを入力とするMOS
トランジスタ111,112からなる反転回路113
と、反転回路113の出力131を入力とする抵抗11
5と容量114の時定数により遅延を発生する遅延付加
部116と、遅延付加部116の出力132を入力とす
るMOSトランジスタ(117,118,119,12
0)及びMOSトランジスタ121,122からなる反
転回路123と、抵抗115及びMOSトランジスタの
製造上の変動及び使用条件の違いによる特性変動を検知
する為の、MOSトランジスタ(125,126)及び
抵抗127からなるスレッシュホールド調整部128に
より構成される。
【0021】抵抗115と抵抗127は製造上、使用条
件の変動を同じように受けるような種類のものであれ
ば、特に同種類の抵抗を用いる必要は無い。
【0022】次に、本発明の第1の実施の形態の動作を
説明する。
【0023】図2を参照すると、入力信号INが低い電
圧(以後Lレベルという)から高い電圧(以後Hレベル
という)に変化したとする(時刻t00)。反転回路1
13は入力信号INを反転し出力信号131を出力す
る。
【0024】遅延付加部116は、信号131を入力と
し、抵抗115と容量114の積による時定数により決
まる遅延を付加して信号132を出力する。
【0025】例えば、抵抗115の抵抗値が小さくなる
方向に変動したとする。すると、遅延付加部116の出
力132は、図2の実線から点線の方向、つまり遅延量
が小さくなる方向に変動する。
【0026】一方、抵抗115が大きくなる方向に変動
すると、遅延付加部116の出力132は、図2の実線
から一点鎖線の方向、つまり遅延量が大きくなる方向に
変動する。
【0027】付加される遅延量は抵抗115x容量11
4の時定数によるため、抵抗115の製造上の変動や使
用温度等の使用条件による変動により、出力信号132
は、図2の点線から一点鎖線の変動幅を持つことにな
る。
【0028】ここで、抵抗115の抵抗値が小さくなる
方向に変動したとして、本発明の第1の実施の形態の回
路の動作を説明する。
【0029】抵抗115が小さくなる方向に変動した
時、スレッシュホ−ルド調整部128の抵抗127も同
じく抵抗値が小さくなる方向に変動する。
【0030】すると、抵抗127に流れる電流値(以後
IR2という)がその分増加する。スレッシュホ−ルド
調整部128の出力133は、MOSトランジスタ12
6のソース〜ドレイン間電流(以後IDSP5という)
がIR2と等しくなる電圧になる。
【0031】スレッシュホ−ルド調整部128の出力1
34は、MOSトランジスタ125のソース〜ドレイン
間電流(以後IDSN5という)がIR2と等しくなる
電圧になる。つまり、抵抗127が小さくなると図1の
接点133の電圧は下降し、接点134の電圧は上昇す
る。
【0032】反転回路123のMOSトランジスタ12
2は、スレッシュホールド調整部128の接点134の
電圧をゲートに入力している。従って、接点134の電
圧が上がるとゲート電圧が上がる為に、MOSトランジ
スタ122のソース〜ドレイン間電流(以後IDSP4
という)が小さくなる。
【0033】反転回路123のMOSトランジスタ12
1は、スレッシュホールド調整部128の接点133の
電圧をゲートに入力している。従って接点133の電圧
が下がるとゲート電圧が下がる為に、MOSトランジス
タ121のソース〜ドレイン間電流(以後IDSN5と
いう)が小さくなる。
【0034】まず、反転回路123の入力132がHレ
ベルの時、反転回路123のMOSトランジスタ11
7,118は導通状態にない。一方、MOSトランジス
タ(119,120,121)は導通状態にあり、出力
OUTにはLレベルが出力されている。
【0035】遅延付加部116の出力132が、反転回
路123のMOSトランジスタ117,118のスレッ
シュホールド電圧よりも低くなると、反転回路123の
全トランジスタが導通状態となる。
【0036】この時の、MOSトランジスタ118のソ
ース〜ドレイン間電流(以後IDSP3という)は、M
OSトランジスタ117のソース〜ドレイン間電流(以
後IDSP2という)とIDSP4の和電流(以後ID
SP3maxという)か、MOSトランジスタ118の
ソースとゲート間の電位差で決まるIDSP3の電流値
(以後IDSP3vgsという)の大きい方になる。
【0037】接点132が、MOSトランジスタ11
7,118のスレッシュホールド電圧よりも少し下がっ
た直後は、IDSP3はIDSP3vgsに依存する。
【0038】一方、MOSトランジスタ119のソース
〜ドレイン間電流(以後IDSN3という)は、MOS
トランジスタ120のソース〜ドレイン間電流(以後I
DSN2という)とIDSN4の和電流(以後IDSN
4maxという)か、MOSトランジスタ119のソー
スとゲート間の電圧値で決まるIDSN3の電流値(以
後IDSN4vgsという)の大きい方になる。
【0039】接点132がMOSトランジスタ117,
118のスレッシュホールド電圧よりも少し下がった直
後は、IDSN4maxになっている。
【0040】遅延付加部116の出力132が徐々に低
下してくると、IDSP3vgsは徐々に大きくなり、
やがてIDSP3vgsがIDSP3maxよりも大き
くなると、IDSP3はIDSP3maxから増えなく
なる。
【0041】一方、IDSN3は徐々に小さくなり、や
がてIDSN3vgsがIDSN3maxよりも小さく
なる。すると、IDSN3はIDSN3vgsに依存す
るようになる。
【0042】接点132が図2示す電位VIL3付近で
は、IDSP3はIDSP3maxで、IDSN3はI
DSN3vgsになっている。この時、抵抗127の抵
抗値が小さいと、IDSP4が小さくなるので、IDS
P3maxが小さくなる。
【0043】すると、IDSP3maxとIDSN3v
gsが等しくなる接点132の電圧が低くなる。反転回
路123のスレッシュホールド電圧は、IDSP3とI
DSN3が一致する入力電圧なので、結局、抵抗11
5、抵抗127が小さくなる方向に変動すると、反転回
路123の入力がHレベルからLレベルに変化した時
の、スレッシュホールド電圧は低くなる。図2では電位
VIL3に相当する。
【0044】同じく、抵抗115、抵抗127が小さく
なる方向に変動した状態で、入力信号INがHレベルか
らLレベルに変化する際には、最初、接点132の電圧
が十分に低い時には、IDSP3はIDSP3maxで
あり、徐々に接点132の電圧が上がってくるとIDS
P3vgsが支配的になり、さらに、接点132の電圧
が上がるとやがて導通しなくなる。
【0045】その時、IDSN3は非導通状態から、接
点132の電圧の上昇とともにIDSP3vgsが支配
的になり、さらに接点132の電圧が上がるとIDSN
3はIDSN3maxになる。
【0046】接点132の電圧が、図2の電位VIH3
付近になると、IDSP3はIDSP3vgsになり、
IDSN3はIDSN3maxになる。
【0047】この時、抵抗115、抵抗127が小さく
なる方向に変動すると、IDSN4が小さくなりIDS
N3maxが小さくなる。すると、IDSP3vgsと
IDSN3maxが一致する接点132の電圧が高くな
る。
【0048】つまり、抵抗115、抵抗127が小さく
なる方向に変動すると、反転回路123の入力がLレベ
ルからHレベルに変化した時の、スレッシュホールド電
圧は高くなる。図2では電位VIH3に相当する。
【0049】この様に、抵抗115、抵抗127が小さ
くなると、反転回路123のスレッシュホールド電圧が
反転しにくい方向に変動する。図2の電位VIL3、電
位VIH3がそれに当たる。その結果、遅延付加部11
6の遅延量減少分が抑えられる。
【0050】逆に、抵抗115、抵抗127が大きくな
る方向に変動すると、スレッシュホールド調整部128
が、図1の接点133の電圧を上昇し、接点134の電
圧を下降方向に調節する。
【0051】その結果、IDSP4及びIDSN4が大
きくなり、反転回路123のスレッシュホールド電圧を
反転しやすい方向に調節する。図2の電位VIL1、電
位VIH1がそれに当たる。すなわち、遅延付加部11
6の遅延量増加分を抑えられる。
【0052】以上、これまでは抵抗が変動したときの第
1の実施の形態の動作について説明したが、MOSトラ
ンジスタの抵抗成分が変動した時も、スレッシュホール
ド調整部128は同様の働きをする。
【0053】例えば、反転回路113、123およびス
レッシュホールド調整部128のMOSトランジスタ
(111,117,118,122,126)の抵抗成
分が大きくなる方向に変動したときには、スレッシュホ
ールド調整部128の接点134の電圧は、IDSP5
=IR2の関係を保つべく、下がる方向に変化する。
【0054】その結果、反転回路123のMOSトラン
ジスタ122のゲート電圧が低下するため、IDSN4
が減少し、反転回路123のスレッシュホールド電圧
が、出力がHになりやすい方向に変動する。
【0055】反転回路113,123およびスレッシュ
ホールド調整部128のMOSトランジスタ(112,
119,120,121,125)の抵抗成分が大きく
なる方向に変動したときには、スレッシュホールド調整
部128の接点134の電圧は、IDSN5=IR2の
関係を保つべく、上がる方向に変化する。
【0056】その結果、反転回路123のMOSトラン
ジスタ122のゲート電圧が上昇するため、IDSP4
が減少し、反転回路123のスレッシュホールド電圧
が、出力がLになりやすい方向に変動する。
【0057】次に、本発明の第2の実施の形態について
図面を参照して説明する。
【0058】本発明の第2の実施の形態は、本発明の第
1の実施の形態の遅延付加部116の抵抗115を電流
源315に置き換え、スレッシュホールド調整部128
の抵抗127を電流源327に置き換えた以外は、第1
の実施の形態と同一構成要素を備える。その同一構成要
素には同じ参照符号を付与してある。図3に本発明の第
2の実施の形態を示す。
【0059】図2のタイミング図および図3を参照して
説明する。
【0060】本発明の第2の実施の形態は、入力信号I
Nが低い電圧(以後Lレベルという)から高い電圧(以
後Hレベルという)に変化したとすると、反転回路11
3は、入力信号INを反転し出力信号331を出力す
る。遅延付加部316は、信号331を入力とし、電流
源315の電流値と容量114により決まる遅延を付加
して信号332を出力する。
【0061】例えば、電流源315の電流値が大きくな
る方向に変動したとするすると、遅延付加部316の出
力332は図2に示す実線から点線の方向、つまり遅延
量が小さくなる方向に変動する。
【0062】ここで、図3の接点332の電荷量をQ
b、図3の接点332の電圧をVb、容量114の容量
値をC1とすると、 Qb=CVb より Vb=Qb/C1 tを、接点331の変化後の時間、IG1を電流源31
5の電流値とすると、 Qb=IG1*t より Vb=IG1*t/C1 IG1が大きくなると、時間軸に対するVbの変化量が
大きくなる。
【0063】一方、電流源315の電流値IG1が小さ
くなる方向に変動すると、遅延付加部316の出力33
2は、図2に示す実線から一点鎖線の方向、つまり遅延
量が大きくなる方向に変動する。
【0064】付加される遅延量は、電流源315の電流
値と容量114により決まるため、電流源315の製造
上の変動や使用温度等の使用条件による変動により、出
力信号332は点線から一点鎖線の変動幅を持つことに
なる。
【0065】ここで、電流源315の電流値が大きくな
る方向に変動したとして、本発明の第2の実施の形態の
動作を説明する。
【0066】電流源315の電流値が大きくなる方向に
変動した時、スレッシュホ−ルド調整部328の電流源
327の電流値も同じく大きくなる方向に変動する。す
ると、電流源327の両端に流れる電流値がその分増加
する。
【0067】スレッシュホ−ルド調整部328の出力3
33は、MOSトランジスタ126のソース〜ドレイン
間電流(以後IDSP5という)が電流源327の電流
値と等しくなる電圧になる。スレッシュホ−ルド調整部
328の出力334は、MOSトランジスタ125のソ
ース〜ドレイン間電流(以後IDSN5という)が電流
源327の電流値と等しくなる電圧になる。つまり、電
流源327が大きくなると、図3の接点333の電圧は
下降し、接点334の電圧は上昇する。
【0068】すると、反転回路123のスレッシュホー
ルど電圧は、本発明の第1の実施の形態の時と同様、出
力が反転しにくくなる方向に変動する。図2の電位VI
L3、電位VIH3がそれに当たる。その結果、遅延付
加部316の遅延量減少分を抑えられる。
【0069】逆に、電流源316、電流源327の電流
値が小さくなる方向に変動すると、スレッシュホールド
調整部328が図3の接点333の電圧を上昇させ、接
点334の電圧を下降方向に調節する。
【0070】その結果、反転回路123のスレッシュホ
ールド電圧を出力反転しやすい方向に調節する。図2の
電位VIL1、電位VIH1がそれに当たる。すなわ
ち、遅延付加部316の遅延量増加分を抑えられる。
【0071】
【発明の効果】このように、抵抗成分およびMOSトラ
ンジスタ製造上の変動及び使用条件による特性変動の影
響を小さくし、安定した遅延量が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の半導体集積回路の
ブロック図である。
【図2】図1に示す半導体集積回路のタイミング図であ
る。
【図3】本発明の第2の実施の形態の半導体集積回路の
ブロック図である。
【図4】従来の半導体集積回路のブロック図である。
【図5】図4に示す半導体集積回路のタイミング図であ
る。
【図6】他の従来の半導体集積回路のブロック図であ
る。
【符号の説明】
110,124,310,324,410,424
端子 11,112,117,118,119,120,12
1,122,125,126 MOSトランジスタ 113,413,123,423 反転回路 114 容量 115,127,415,R1,R2,R3 抵抗 116,316,416 遅延付加部 128,328 スレッシュホ−ルド調整部

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号を受けて前記入力信号の反転信
    号を出力する第1の反転回路と、 前記第1の反転回路の出力を受け、所定の時定数を形成
    する時定数形成手段を具備し、前記時定数に対応した遅
    延時間を有する遅延付加部と、 前記遅延付加部の出力を受け、そのしきい値が可変であ
    る第2の反転回路と、 前記時定数形成手段の製造条件および動作環境条件に対
    応して、前記第2の反転回路の立ち下がり応答の第1の
    遅延時間を前記第2の反転回路の第1のしきい値で制御
    し、前記第2の反転回路の立ち上がり応答の第2の遅延
    時間を前記第2の反転回路の第2のしきい値で制御する
    よう前記第1および第2のしきい値を調整するしきい値
    調整部とを備えることを特徴とする半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 前記時定数形成手段は、第1の抵抗と第
    1の容量で構成される請求項1記載の半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 前記第1の遅延時間が大きくなるとき
    は、前記第1のしきい値レベルを第1の基準レベルより
    上げ、前記第1の遅延時間が小さくなるときは、前記第
    1のしきい値レベルを前記第1の基準レベルより下げる
    請求項2記載の半導体集積回路。
  4. 【請求項4】 前記第2の遅延時間が大きくなるとき
    は、前記第2のしきい値レベルを第2の基準レベルより
    下げ、前記第2の遅延時間が小さくなるときは、前記第
    2のしきい値レベルを前記第1の基準レベルより上げる
    請求項2または3記載の半導体集積回路。
  5. 【請求項5】 前記しきい値調整部は、ダイオード接続
    した第1のトランジスタと第2の抵抗の一端とを第1の
    接点で接続し、ダイオード接続した第2のトランジスタ
    と前記第2の抵抗の他端とを第2の接点で接続し、前記
    第1のしきい値を前記第1の接点で発生し、前記第2の
    しきい値を前記第2の接点で発生する請求項1,2,3
    または4記載の半導体集積回路。
  6. 【請求項6】 前記時定数形成手段は、第1の定電流源
    と第2の容量で構成される請求項1,3または4記載の
    半導体集積回路。
  7. 【請求項7】 前記しきい値調整部は、ダイオード接続
    した第1のトランジスタと第2の定電流の一端とを第1
    の接点で接続し、ダイオード接続した第2のトランジス
    タと前記第2の定電流の他端とを第2の接点で接続し、
    前記第1のしきい値を前記第1の接点で発生し、前記第
    2のしきい値を前記第2の接点で発生する請求項1,
    2,3または4記載の半導体集積回路。請求項6記載の
    半導体集積回路。
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