JP2015072584A - Detection device and signal detection module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、信号検出回路で生成される検出信号の読み出しが速い検出装置及びこの検出装置を複数集合してなる信号検出モジュールに関するものである。 The present invention relates to a detection device that can quickly read out a detection signal generated by a signal detection circuit, and a signal detection module that includes a plurality of such detection devices.
特許文献1には、CPUなどの主装置が多数のメモリデバイスなどの周辺装置の中から1つを選択する手段が開示されている。即ち、メモリセルアレイを備えた複数の周辺装置と、これら周辺装置にそれぞれ接続された共通の主装置とを含む情報処理装置において、前記周辺装置は、装置固有の番地情報が記憶されたレジスタを各々有しており、前記主装置から出力されたアドレス情報は、前記固有の番地情報と比較されて、双方の情報が一致した前記周辺装置のみが選択されるようにした選択手段を有している。この情報処理装置は、
主装置が周辺装置を選択するための回路を簡略化でき、且つ周辺装置においても同一装置を装置番号別に多品種製造する必要がない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-151561 discloses means for selecting a main device such as a CPU from a plurality of peripheral devices such as memory devices. That is, in an information processing device including a plurality of peripheral devices each including a memory cell array and a common main device connected to each of these peripheral devices, each of the peripheral devices has a register in which device-specific address information is stored. The address information output from the main device is compared with the unique address information, and has a selection means for selecting only the peripheral device whose information matches. . This information processing device
A circuit for selecting a peripheral device by the main device can be simplified, and it is not necessary to manufacture a variety of peripheral devices for each device number.
特許文献2には、マルチチップ型光電変換装置において個々のチップの光電変換感度差を減少することを課題とするマルチチップ型光電変換装置が開示されている。これは、光電変換素子を多数配置し、光信号を順次読み出すための走査回路と、読み出された信号を外部へ出力するための出力処理回路とを有するイメージセンサチップを複数個配置して構成される光電変換装置において、前記各イメージセンサチップはその出力回路のゲイン設定が設定値を含めて2つ以上の異なる設定が可能であり、この設定は外部に取り出されたパッドを入力とする制御回路の出力を通して設定されるようにしている。また、マルチチップ型集積回路において、チップ毎にチップ内に配置したゲイン設定可能な出力回路を備え、当該チップの光電変換感度を他のチップの光電変換感度と比較して当該チップの出力レベルを他のチップの出力レベルとほぼ同一とするようにしている。多数配置されたマルチチップの各チップの光電変換出力のレベルをほぼ同一にできるので、個々のチップの光電変換感度差を減少できる。
前述のように、従来検出信号の読み出し時には、個々の検出装置に対応するアドレスを送り、対応したアドレスを持つ場合にのみクロック信号に同期して出力が行われる(特許文献1参照)。そのためアドレスを送る時間がロスになるという問題があった。また、検出装置をアレイ状に並べて用いた場合は、並べた個数分のロスが生じ、読み出し時間の増加が顕著になるという問題があった。
本発明は、このような事情によりなされたもので検出信号の読み出しが速い検出装置、また、検出装置を複数並べて信号検出モジュールの構成とした場合、モジュール全体として効率的に読み出し動作が行われる信号検出モジュールを提供する。
As described above, when reading a conventional detection signal, an address corresponding to each detection device is sent, and output is performed in synchronization with the clock signal only when the corresponding address is provided (see Patent Document 1). Therefore, there is a problem that the time for sending the address is lost. Further, when the detectors are used in an array, there is a problem that a loss corresponding to the number of the detectors occurs, and the increase in readout time becomes remarkable.
The present invention has been made for such a situation, and a detection device that can quickly read out a detection signal, or a signal that can be efficiently read out as a whole module when a plurality of detection devices are arranged to form a signal detection module. A detection module is provided.
本発明の検出装置は、半導体集積回路に形成された信号検出回路と、前記信号検出回路で生成される検出信号の前記半導体集積回路外への出力の可否を制御する制御回路とを有し、前記制御回路は、ビット数n(nは正の整数)のデータから構成され前記半導体集積回路の識別用アドレスを保持するアドレス回路、前記半導体集積回路の外部から供給されるクロック信号のクロック数を計数するビット数nのカウンタ回路、前記アドレス回路の保持する前記識別用アドレスと前記カウンタ回路における計数により変化した値とを逐次比較し、両者が一致しているときに前記検出信号が前記半導体集積回路外へ出力されることを許可するゲート回路、を有することを特徴とする。前記半導体集積回路の外部から出力イネーブル信号が与えられたことを条件として前記検出信号の前記半導体集積回路外への出力は許可され、前記カウンタ回路は、前記出力によってその値が初期化された後に計数が開始されるようにしても良い。 The detection device of the present invention includes a signal detection circuit formed in a semiconductor integrated circuit, and a control circuit that controls whether a detection signal generated by the signal detection circuit is output to the outside of the semiconductor integrated circuit, The control circuit includes an address circuit configured of data of bit number n (n is a positive integer) and holding an identification address of the semiconductor integrated circuit, and a clock number of a clock signal supplied from the outside of the semiconductor integrated circuit. A counter circuit with n bits to count, the identification address held by the address circuit and the value changed by the counting in the counter circuit are sequentially compared, and when both match, the detection signal is the semiconductor integrated And a gate circuit that permits output to the outside of the circuit. The output of the detection signal to the outside of the semiconductor integrated circuit is permitted on condition that an output enable signal is given from the outside of the semiconductor integrated circuit, and the counter circuit is initialized after the value is initialized by the output. Counting may be started.
本発明の信号検出モジュールは、前記検出装置が複数並べられ、前記検出装置の各々に含まれる前記カウンタ回路が同一の前記クロック信号によって同期した計数を行う信号検出モジュールにおいて、前記複数の検出装置のうち第1の検出装置は第1のデータからなる前記アドレスを有し、前記複数の検出装置のうち第2のデータからなる前記アドレスを有し、前記クロック信号のクロック数が増加する過程において、前記第1及び第2の検出装置から順次前記検出信号が出力されることを特徴とする。 The signal detection module of the present invention is a signal detection module in which a plurality of the detection devices are arranged and the counter circuit included in each of the detection devices performs counting synchronized with the same clock signal. Of these, the first detection device has the address composed of first data, the second detection device has the address composed of second data, and the number of clocks of the clock signal increases. The detection signals are sequentially output from the first and second detection devices.
本発明の検出装置は、クロック信号に含まれる所定のクロック数の計数結果に同期して出力動作が行われるので、検出信号の読み出しが速くなる。また、検出装置を複数並べて信号検出モジュールの構成とした場合、クロック信号のクロック数が増加する過程において、各検出装置から順次検出信号が出力されるために、モジュール全体として効率的に読み出し動作が行われて、その時間が短縮される。 In the detection apparatus of the present invention, the output operation is performed in synchronization with the count result of the predetermined number of clocks included in the clock signal, so that the detection signal is read out quickly. In addition, when a plurality of detection devices are arranged to form a signal detection module, detection signals are sequentially output from each detection device in the process of increasing the number of clock signals, so that the entire module can be efficiently read out. Done and the time is reduced.
以下、実施例を参照して発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to examples.
図1乃至図3を参照して実施例1を説明する。
図1は、検出装置が形成されたシリコンなどの半導体チップであり、この実施例ではICチップ(センサIC1)で表される。このICチップは、半導体基板10に形成された信号検出回路1及びこの信号検出回路1で生成される検出信号を外部端子7から出力するか否か制御する制御回路2を有し、信号検出回路1と外部端子7との間には出力をオンオフ制御するスイッチ6が設けられている。信号検出回路1と制御回路2とはスイッチ6を介して外部端子7に接続されている。
信号検出回路1は、例えば、図3に示す光電変換回路を用いて説明する。この光電変換回路は、電流電圧変換回路11、増幅回路12、出力回路13、光信号検出手段14及び出力端子15を備えている。
The first embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a semiconductor chip such as silicon on which a detection device is formed. In this embodiment, the semiconductor chip is represented by an IC chip (sensor IC1). This IC chip has a
The
電流電圧変換回路11は、第1入力端(+)、第2入力端(−)及び出力端を有するオペアンプ17、第2入力端及び出力端に両端が接続された容量C、及び容量Cに並列接続され、電流電圧変換回路11をリセット状態にするリセットスイッチ16を有し、オペアンプ17の第1入力端(+)には基準電圧Vrefが入力し、第2入力端(−)には光信号検出手段14の出力電圧が入力する。
増幅回路12は、第1入力端(+)、第2入力端(−)及び出力端を有するオペアンプ18、オペアンプ17の出力端とオペアンプ18の第2入力端(−)との間に接続された抵抗R1、及びオペアンプ17の第2入力端(−)及び出力端の間に接続された抵抗R2から構成され、オペアンプ18の第1入力端(+)には基準電圧Vrefが入力し、第2入力端(−)にはオペアンプ17の出力が抵抗R1を介して入力する。
出力回路13は、第1入力端(+)、第2入力端(−)及び出力端を有するオペアンプ19からなり、第1入力端(+)は、オペアンプ18の出力と接続され、第2入力端(−)は、出力端に接続され、出力端は、出力端子15に接続されている。
The current-
The
The
次に、制御回路2を説明する。
制御回路2は、ビット数n(nは正の整数)のデータから構成され、ICチップ(センサIC1)を識別する識別用アドレスを保持するアドレス回路3と、ICチップ(センサIC1)の外部から供給されるクロック信号(CLK)のクロック数を計数するビット数nのカウンタ回路4と、アドレス回路3の保持する前記識別用アドレスとカウンタ回路4における計数により変化した値とを逐次比較し、両者が一致しているときに信号検出回路1で生成された検出信号がICチップ(センサIC1)外へ出力されることを許可するゲート回路5と備えている。
Next, the
The
ICチップ(センサIC1)の外部から出力イネーブル信号(OE)が与えられているときに、クロック信号(CLK)のクロック数の計数結果に応じて、前記検出信号のICチップ(センサIC1)外への出力は許可される。カウンタ回路4は、前記出力によってその値が初期化された後に計数が開始される。
アドレス回路3は、ビット数n(nは正の整数)のデータ(この実施例ではn=3である)から構成され、ICチップ(センサIC1)の識別用アドレスを保持する。この場合は、(001)のアドレスを有する(図5参照)。カウンタ回路4は、外部から供給されるクロック信号(CLK)のクロック数を計数するビット数n(この実施例ではn=3である)の回路である。
ゲート回路5は、アドレス回路3が保持する識別用アドレスと、カウンタ回路4における計数により変化した値とを逐次比較し、両者が一致しているときに信号検出回路1が出力する検出信号を外部へ出力するのを許可する回路である。ゲート回路5は、5個の論理回路から構成される。論理回路51−53は、EXCLUSIVE NOR回路(以下、EX−NORと略す)であり、2つの入力が一致した場合は1を出力し、不一致の場合は、0を出力する。論理回路54、55は、3入力及び2入力の論理積回路(AND)であり、入力が全て1の場合のみ1を出力する。
When the output enable signal (OE) is given from the outside of the IC chip (sensor IC1), the detection signal is output to the outside of the IC chip (sensor IC1) according to the counting result of the number of clocks of the clock signal (CLK). Output is allowed. The
The
The
このICチップ(センサIC1)は、(001)のアドレスを保持し、外部からのアドレス信号(ADD)に基づいて、3ビットの信号がアドレス回路3から出力する。第1の出力線は、1桁目の信号線であり、論理回路51(EX−NOR)の第1入力端に接続されている。第2の出力線は、2桁目の信号線であり、論理回路52(EX−NOR)の第1入力端に接続されている。第3の出力線は、3桁目の信号線であり、論理回路53(EX−NOR)の第1入力端に接続されている。
一方、カウンタ回路4は、外部から供給されるクロック信号(CLK)のクロック数を計数し、その計数(カウンタ)値はカウンタ回路4から出力する。第1の出力線は、1桁目の信号線であり、論理回路51(EX−NOR)の第2入力端に接続されている。第2の出力線は、2桁目の信号線であり、論理回路52(EX−NOR)の第2入力端に接続されている。第3の出力線は、3桁目の信号線であり、論理回路53(EX−NOR)の第2入力端に接続されている。
論理回路51−53(EX−NOR)の出力信号線は、夫々論理回路54(AND)の入力端に接続されている。論理回路55(AND)の第1入力端には出力イネーブル(OE)信号線が接続され、第2入力端には論理回路54(AND)の出力線が接続されている。
論理回路55(AND)の出力線は、信号検出回路1と外部端子7の間に設けられたスイッチ6に接続され、この出力がこのスイッチをオンオフ制御する。
The IC chip (sensor IC1) holds the address (001), and a 3-bit signal is output from the
On the other hand, the
The output signal lines of the logic circuits 51-53 (EX-NOR) are respectively connected to the input terminals of the logic circuit 54 (AND). An output enable (OE) signal line is connected to the first input terminal of the logic circuit 55 (AND), and an output line of the logic circuit 54 (AND) is connected to the second input terminal.
The output line of the logic circuit 55 (AND) is connected to a switch 6 provided between the
次に、図1に示すICチップ(センサIC1)の動作を説明する。図2は、出力イネーブル信号(OE)とクロック信号(CLK)との関係を示している。ICチップ(センサIC1)に対するアドレス値は電源投入時から有効になるよう予めアドレス回路3に設定される。出力時には、出力イネーブル信号(OE)が入力されから、アドレス回路3から識別用アドレス(001)に対応した信号がゲート回路5へ出力し、同時に、カウンタ回路4でクロック信号(CLK)の入力クロック数を計数し、そのカウンタ値をカウンタ回路4からゲート回路5へ出力する。
アドレス回路3からの出力信号は、1桁目の信号線から「1」が出力し、論理回路51(EX−NOR)の第1入力端に入力し、2桁目の信号線から「0」が出力し、論理回路52(EX−NOR)の第1入力端に入力し、3桁目の信号線から「0」が出力し、論理回路53(EX−NOR)の第1入力端に入力する。
この実施例では入力クロック数1を計数(カウント)する。すると、カウンタ値001がカウントされて、この値がカウンタ回路4から出力される。カウンタ回路4からの出力信号は、1桁目の信号線から「1」が出力し、論理回路51(EX−NOR)の第2入力端に入力し、2桁目の信号線から「0」が出力し、論理回路52(EX−NOR)の第2入力端に入力し、3桁目の信号線から「0」が出力し、論理回路53(EX−NOR)の第2入力端に入力する。
Next, the operation of the IC chip (sensor IC1) shown in FIG. 1 will be described. FIG. 2 shows the relationship between the output enable signal (OE) and the clock signal (CLK). The address value for the IC chip (sensor IC1) is set in advance in the
The output signal from the
In this embodiment, the number of
アドレス回路3及びカウンタ回路4からの信号が入力して論理回路51−53(EX−NOR)の入力値が比較される。これら3つの論理回路は、夫々各対の入力値が同じなので、出力は、全て「1」である。この出力が3つの入力端を有する論理回路54(NAND)に入力するので、その出力は「1」となり、論理回路55(NAND)の第2入力端に入力する。第1入力端には出力イネーブル信号が入力し、これは「1」であるので、論理回路55(NAND)の出力は、「1」である。したがって、この出力信号は、スイッチ6をオンにし、信号検出回路1の出力信号を外部端子7から外部に送り出す。
次に、ICチップ(センサIC1)において、カウンタ回路4が入力クロック数2を計数した場合(計数値010)を説明する。
アドレス回路3からの出力は、前述の入力クロック数1の場合と同じであり、論理回路51−53(EX−NOR)の第1入力端に入力される。カウンタ回路4が計数した計数(カウンタ)値は、(010)であり、論理回路51−53(EX−NOR)の第2入力端に入力される。
Signals from the
Next, a case where the
The output from the
アドレス回路3及びカウンタ回路4からの信号が入力して論理回路51−53(EX−NOR)の入力値が比較される。これらのうち、論理回路51−52(EX−NOR)の各対の入力値は一致しないので2つの論理回路の出力値は、「0」である。そして、論理回路53(EX−NOR)の入力対は一致しているので、この出力値は、「1」である。したがって、これら出力が入力する論理回路54の入力値は、一致せず、「0」を出力する。論理回路54の出力は、論理回路55(NAND)の第2入力端に入力する。第1入力端には出力イネーブル信号が入力し、これは「1」であるので、論理回路55(NAND)の出力は、「0」である。したがって、この出力信号は、スイッチ6をオフにし、信号検出回路1の出力信号を外部端子7から外部に送り出すのをとめる。
以上、この実施例によれば、クロック信号に含まれる所定のクロック数の計数結果に同期して出力動作が行われるので、検出信号の読み出しが速くなる。
Signals from the
As described above, according to this embodiment, the output operation is performed in synchronization with the count result of the predetermined number of clocks included in the clock signal, so that the detection signal can be read quickly.
次に、図4乃至図6を参照して実施例2を説明する。
図4に示す信号検出モジュールは、実施例1で説明したICチップ(センサIC1)を含む複数の検出装置から構成されている。
ICチップ(センサIC2、センサIC3)は、構成は、図1と同じであるが、互いに識別用アドレスが異なる。センサIC2のアドレスは、(010)であり、センサIC3のアドレスは(011)である(図5参照)。
ICチップは、各第1及び第2の入力端、出力端を有し、各出力端は、配線によりモジュールの外部端子OUTに接続されている。
各ICチップの第1入力端には出力イネーブル(OE)信号線が接続され、第2入力端にはクロック(CLK)信号線が接続されている。
各ICチップは、出力イネーブル信号(OE)を動作させてから、クロック信号(CLK)を外部より入力して、アドレス回路から識別用アドレスに対応した信号をゲート回路へ出力し、同時に、カウンタ回路で入力クロック数を計数し、そのカウンタ値をゲート回路で識別用アドレスと比較し、一致した場合は検出信号の外部への出力が許可される。
Next,
The signal detection module shown in FIG. 4 includes a plurality of detection devices including the IC chip (sensor IC1) described in the first embodiment.
The IC chips (sensor IC2, sensor IC3) have the same configuration as that shown in FIG. 1, but have different identification addresses. The address of the sensor IC2 is (010), and the address of the sensor IC3 is (011) (see FIG. 5).
The IC chip has first and second input ends and output ends, and each output end is connected to an external terminal OUT of the module by wiring.
An output enable (OE) signal line is connected to the first input terminal of each IC chip, and a clock (CLK) signal line is connected to the second input terminal.
Each IC chip operates the output enable signal (OE), then inputs the clock signal (CLK) from the outside, and outputs a signal corresponding to the identification address from the address circuit to the gate circuit. At the same time, the counter circuit Then, the number of input clocks is counted, and the counter value is compared with the identification address by the gate circuit.
次に、図6を参照して、タイミングに合わせた信号検出モジュールの動作を説明する。
まず、タイミングt0ではリセット状態にあり、カウンタ回路の計数(カウンタ)値は、(000)である。次のタイミングt1ではカウンタ値(001)を得る。このカウンタ値は、第1の検出装置であるICチップ(センサIC1)のアドレスと一致し、その結果第1の検出装置の検出信号が外部へ出力される。他の第2の検出装置(センサIC2)及び第3の検出装置(センサIC3)のアドレスは、このカウンタ値とは一致しないので検出信号の外部への出力は許可されない。
次のタイミングt2では、入力クロック数は2を計数してカウンタ値(010)を得る。このカウンタ値は、第2の検出装置であるICチップ(センサIC2)のアドレスと一致し、その結果第2の検出装置の検出信号が外部へ出力され、第1の検出装置の検出信号は外部への出力を止められる。そして、第3の検出装置(センサIC3)のアドレスは、このカウンタ値とは一致しないので検出信号の外部への出力は許可されない。
Next, the operation of the signal detection module in accordance with the timing will be described with reference to FIG.
First, at timing t0, the counter is in a reset state, and the count (counter) value of the counter circuit is (000). At the next timing t1, a counter value (001) is obtained. This counter value matches the address of the IC chip (sensor IC1) as the first detection device, and as a result, the detection signal of the first detection device is output to the outside. Since the addresses of the other second detection devices (sensor IC2) and third detection device (sensor IC3) do not match this counter value, the output of the detection signal to the outside is not permitted.
At the next timing t2, the number of input clocks is counted to obtain a counter value (010). This counter value matches the address of the IC chip (sensor IC2) as the second detection device, and as a result, the detection signal of the second detection device is output to the outside, and the detection signal of the first detection device is external The output to can be stopped. Since the address of the third detection device (sensor IC3) does not match this counter value, output of the detection signal to the outside is not permitted.
次のタイミングt3では、入力クロック数は3を計数してカウンタ値(011)を得る。このカウンタ値は、第3の検出装置であるICチップ(センサIC3)のアドレスと一致し、その結果第3の検出装置の検出信号が外部へ出力され、第2の検出装置の検出信号は外部への出力は止められる。そして、第1の検出装置(センサIC1)のアドレスは、このカウンタ値とは一致しないので検出信号の外部への出力は許可されない。
以上、検出装置を複数並べて信号検出モジュールとした場合、クロック信号のクロック数が増加する過程において、各検出装置から順次検出信号が出力されるのでモジュール全体として効率的に読み出し動作が行われその時間が短縮される。
At the next timing t3, the number of input clocks is counted to obtain a counter value (011). This counter value coincides with the address of the IC chip (sensor IC3) which is the third detection device. As a result, the detection signal of the third detection device is output to the outside, and the detection signal of the second detection device is external. Output to is stopped. Since the address of the first detection device (sensor IC1) does not match this counter value, output of the detection signal to the outside is not permitted.
As described above, when a plurality of detection devices are arranged to form a signal detection module, detection signals are sequentially output from each detection device in the process of increasing the number of clock signals, so that the entire module can be read efficiently and the time Is shortened.
1・・・信号検出回路
2・・・制御回路
3・・・アドレス回路
4・・・カウンタ回路
5・・・ゲート回路
6・・・スイッチ
7・・・外部端子
10・・・半導体基板
11・・・電流電圧変換回路
12・・・増幅回路
13・・・出力回路
14・・・光信号検出手段
15・・・出力端子
16・・・リセットスイッチ
17―19・・・オペアンプ
51−55・・・論理回路
DESCRIPTION OF
Claims (3)
A signal detection module in which a plurality of detection devices according to claim 1 are arranged and the counter circuit included in each of the detection devices performs counting synchronized with the same clock signal. In the process of increasing the number of clocks of the clock signal, the first detection device has the address including the first data, and has the address including the second data among the plurality of detection devices. The signal detection module, wherein the detection signals are sequentially output from the first and second detection devices.
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