JPH0470007A - レベルシフト回路 - Google Patents
レベルシフト回路Info
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- JPH0470007A JPH0470007A JP2180908A JP18090890A JPH0470007A JP H0470007 A JPH0470007 A JP H0470007A JP 2180908 A JP2180908 A JP 2180908A JP 18090890 A JP18090890 A JP 18090890A JP H0470007 A JPH0470007 A JP H0470007A
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- mos transistor
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- transistor
- channel mos
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- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はレベルシフト回路に関し、特にCMOSトラン
ジスタで実現し、0と5■の論理振幅を5Vと一5Vの
論理振幅に変換するレベルシフト回路に関する。
ジスタで実現し、0と5■の論理振幅を5Vと一5Vの
論理振幅に変換するレベルシフト回路に関する。
アナログ回路とディジタル回路が混在するMO8回路で
は、アナログ回路の電源は正電源VDD(+5V)と負
電源Vss(5V)を使用し、ディジタル回路の電源は
正電源V QQ (+ 5 V )とグランドGND
(OV)を使用することがある。このようなMO3回路
において、ディジタル回路の出力でアナログ回路を制御
する時には+5VとOvの電圧振幅を+5■と一5Vの
電圧振幅に変換するレベルシフト回路が必要である。た
とえば、Ovを中心としたアナログ信号をオン・オフす
るトランスファーゲートを制御するには、+5V、−5
Vの振幅が必要である。
は、アナログ回路の電源は正電源VDD(+5V)と負
電源Vss(5V)を使用し、ディジタル回路の電源は
正電源V QQ (+ 5 V )とグランドGND
(OV)を使用することがある。このようなMO3回路
において、ディジタル回路の出力でアナログ回路を制御
する時には+5VとOvの電圧振幅を+5■と一5Vの
電圧振幅に変換するレベルシフト回路が必要である。た
とえば、Ovを中心としたアナログ信号をオン・オフす
るトランスファーゲートを制御するには、+5V、−5
Vの振幅が必要である。
従来、この種のレベルシフト回路は、第3図に示すよう
に、入力端子11を第2のPチャネル型MOS)ランジ
スタ1と第1のPチャネル型MOSトランジスタ2と第
1のNチャネル型MOSトランジスタ3のそれぞれのゲ
ート電極に接続し、第1のPチャネル型MO5)ランジ
スタ2と第1のNチャネル型MOSトランジスタ3のド
レイン電極を接続し、第1のPチャネル型MOSトラン
ジスタ2のソース電極はVDDに、第1のNチャネル型
MOSトランジスタ3のソース電極はGNDに接続して
インバータ回路7含構成し、インバータ回路7の出力は
第3のPチャネル型MOSトランジスタ4のゲート電極
に接続し、第2のPチャネル型MOSトランジスタ1の
ドレイン電極を第2のNチャネル型MOSトランジスタ
5のドレイン電極と第3のNチャネル型MOSトランジ
スタ6のゲート電極に接続し、第3のPチャネル型MO
S)ランジスタ4のドレイン電極を第3のNチャネル型
MO5)ランジスタロのドレイン電極と第2のNチャネ
ル型MOSトランジスタ5のゲート電極と出力端子12
に接続し、第2の第3のPチャネル型MOSトランジス
タ1と4のソース電極をVDDに接続し、第2と第3の
Nチャネル型MOSトランジスタ5と6のソース電極を
VB2に接続して構成されていた。
に、入力端子11を第2のPチャネル型MOS)ランジ
スタ1と第1のPチャネル型MOSトランジスタ2と第
1のNチャネル型MOSトランジスタ3のそれぞれのゲ
ート電極に接続し、第1のPチャネル型MO5)ランジ
スタ2と第1のNチャネル型MOSトランジスタ3のド
レイン電極を接続し、第1のPチャネル型MOSトラン
ジスタ2のソース電極はVDDに、第1のNチャネル型
MOSトランジスタ3のソース電極はGNDに接続して
インバータ回路7含構成し、インバータ回路7の出力は
第3のPチャネル型MOSトランジスタ4のゲート電極
に接続し、第2のPチャネル型MOSトランジスタ1の
ドレイン電極を第2のNチャネル型MOSトランジスタ
5のドレイン電極と第3のNチャネル型MOSトランジ
スタ6のゲート電極に接続し、第3のPチャネル型MO
S)ランジスタ4のドレイン電極を第3のNチャネル型
MO5)ランジスタロのドレイン電極と第2のNチャネ
ル型MOSトランジスタ5のゲート電極と出力端子12
に接続し、第2の第3のPチャネル型MOSトランジス
タ1と4のソース電極をVDDに接続し、第2と第3の
Nチャネル型MOSトランジスタ5と6のソース電極を
VB2に接続して構成されていた。
いま、入力端子11がVDD(+5V)をとるとき、第
2のPチャネル型トランジスタ1はオフとなり、またイ
ンバータ回路7の出力はGND(OV)であるから、第
3のPチャネル型MOSトランジスタ4はオンとなるの
で、第2のNチャネル型MOSトランジスタ5のゲート
電極はVDDとなりオン、その結果、第3のNチャネル
型MOSトランジスタ6のゲート電極はVss(5V)
となりオフとなる。よって出力端子12にはVDDが得
られる。
2のPチャネル型トランジスタ1はオフとなり、またイ
ンバータ回路7の出力はGND(OV)であるから、第
3のPチャネル型MOSトランジスタ4はオンとなるの
で、第2のNチャネル型MOSトランジスタ5のゲート
電極はVDDとなりオン、その結果、第3のNチャネル
型MOSトランジスタ6のゲート電極はVss(5V)
となりオフとなる。よって出力端子12にはVDDが得
られる。
また、入力端子がGND (OV)のときは、第2のP
チャネル型トランジスタ1と第3のNチャネル型トラン
ジスタ6がオン、第3のPチャネル型トランジスタ4と
第2のNチャネル型トランジスタ5がオフとなり、出力
端子にはVssが得られてレベルシフトが出来る。
チャネル型トランジスタ1と第3のNチャネル型トラン
ジスタ6がオン、第3のPチャネル型トランジスタ4と
第2のNチャネル型トランジスタ5がオフとなり、出力
端子にはVssが得られてレベルシフトが出来る。
上述した従来のレベルシフト回路は、第3図に示すよう
に、インバータ回路7により入力信号を反転する必要が
ある。このインバータ回路7には遅延かあるため、この
遅延時間内ではレベルシフト回路Pチャネル型MoSト
ランジスタが同時にオンとなる状態が発生する。
に、インバータ回路7により入力信号を反転する必要が
ある。このインバータ回路7には遅延かあるため、この
遅延時間内ではレベルシフト回路Pチャネル型MoSト
ランジスタが同時にオンとなる状態が発生する。
第4図は、第3図のレベルシフト回路の動作を説明する
ためのタイムチャートである。
ためのタイムチャートである。
いま、第4図(a)の入力波物が5Vから0■に変化す
ると、第4図(b)のインバータ出力波形は遅延時間δ
後にOvから5■に変化する。
ると、第4図(b)のインバータ出力波形は遅延時間δ
後にOvから5■に変化する。
この遅延時間δ内では第4図(c)、(d)(e)、(
f)に示すすべてのMOSトランジスタがオン状態にな
るので、VDDからvssへPチャネルトランジスタ、
Nチャネルトランジスタを通って電流が流れることにな
り、それゆえ、消費電力が大となるという欠点が生じる
。
f)に示すすべてのMOSトランジスタがオン状態にな
るので、VDDからvssへPチャネルトランジスタ、
Nチャネルトランジスタを通って電流が流れることにな
り、それゆえ、消費電力が大となるという欠点が生じる
。
本発明のレベルシフト回路は、入力端子を第1のPチャ
ネル型MOSトランジスタのゲート電極と第2のPチャ
ネル型MOSトランジスタのゲート電極と第1のNチャ
ネル型MOSトランジスタのゲートを極に接続し、前記
第1のPチャネル型MOSトランジスタのドレイン電極
を前記第1のNチャネル型Mo3)−ランジスタのドレ
インtiと第3のPチャネル型MOSトランジスタのゲ
ート電極に接続し、前記第2のPチャネル型MOSトラ
ンジスタのドレイン電極を第2のNチャネル型Mo3h
ランジスタのドレイン電極と第3のNチャネル型Mo3
)ランジスタのゲート電極に接続し、前記第3のPチャ
ネル型MOSトランジスタのドレイン電極を前記第2の
Nチャネル型MOS)ランジスタのゲート電極と前記第
3のNチャネル型MOSトランジスタのドレイン電極と
出力端子に接続し、前記第1.第2および第3のPチャ
ネル型MoSトランジスタのソース電極をそれぞれ正電
源に接続し、前記第1のNチャネル型MoSトランジス
タのソース電極を接地し、前記第2と第3のNチャネル
型MoSトランジスタのソース電極をそれぞれ負電源に
接続して前記第1のPチャネル型MOSトランジスタと
前記第1のNチャネル型Mo3)ランジスタによって入
力信号を反転するインバータ回路を形成したレベルシフ
ト回路であって、前記第2のPチャネル型トランジスタ
の基盤電極を前記第2のPチャネル型トランジスタのス
イッチング速度を制御すべき制御電圧を印加する制御端
子に接続した構成を有する。
ネル型MOSトランジスタのゲート電極と第2のPチャ
ネル型MOSトランジスタのゲート電極と第1のNチャ
ネル型MOSトランジスタのゲートを極に接続し、前記
第1のPチャネル型MOSトランジスタのドレイン電極
を前記第1のNチャネル型Mo3)−ランジスタのドレ
インtiと第3のPチャネル型MOSトランジスタのゲ
ート電極に接続し、前記第2のPチャネル型MOSトラ
ンジスタのドレイン電極を第2のNチャネル型Mo3h
ランジスタのドレイン電極と第3のNチャネル型Mo3
)ランジスタのゲート電極に接続し、前記第3のPチャ
ネル型MOSトランジスタのドレイン電極を前記第2の
Nチャネル型MOS)ランジスタのゲート電極と前記第
3のNチャネル型MOSトランジスタのドレイン電極と
出力端子に接続し、前記第1.第2および第3のPチャ
ネル型MoSトランジスタのソース電極をそれぞれ正電
源に接続し、前記第1のNチャネル型MoSトランジス
タのソース電極を接地し、前記第2と第3のNチャネル
型MoSトランジスタのソース電極をそれぞれ負電源に
接続して前記第1のPチャネル型MOSトランジスタと
前記第1のNチャネル型Mo3)ランジスタによって入
力信号を反転するインバータ回路を形成したレベルシフ
ト回路であって、前記第2のPチャネル型トランジスタ
の基盤電極を前記第2のPチャネル型トランジスタのス
イッチング速度を制御すべき制御電圧を印加する制御端
子に接続した構成を有する。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明のレベルシフト回路の一実施例を示す回
路図、第2図は第1図のレベルシフト回路の動作を説明
するためのタイムチャートである。
路図、第2図は第1図のレベルシフト回路の動作を説明
するためのタイムチャートである。
第1図に示すレベルシフト回路は、入力端子11を第2
のPチャネル型MOSトランジスタ1と第1のPチャネ
ル型MOSトランジスタ2のゲート電極と第1のNチャ
ネル型MoSトランジスタ3のゲート電極に接続し、第
1のPチャネル型MOSトランジスタ2と第1のNチャ
ネル型Mo5)ランジスタ3のドレインを第3のPチャ
ネル型MOSトランジスタ4のゲートに電極に接続し、
第2のPチャネル型MOSトランジスタ1のドレイン電
極を第2のNチャネル型MOSトランジスタ5のドレイ
ンtiと第3のNチャネル型Mo8)−ランシスタロの
ゲート電極に接続し、第3のPチャネル型MOSトラン
ジスタ4のドレイン電極を第3のNチャネル型MOSト
ランジスタ6のドレイン電極1と第2のNチャネル型M
o3)ランジスタ5のゲート電極と出力端子12に接続
し、第2.第1および第3のPチャネル型MOSトラン
ジスタ1,2および4のソース電極を正電源■。Dに接
続し、第1のNチャネル型MOSトランジスタ3のソー
ス電極を接地し、第2,3Nチャネル型MOSトランジ
スタ5,6のソース電極を負電源Vssに接続し、かつ
第2のPチャネル型MOSトランジスタ1の基盤電極を
制御端子13に接続して構成される。この構成において
、第1のPチャネル型MOS)ランジスタ2と第1のN
チャネル型MOSトランジスタ3は入力を反転するイン
バータ回路7を形成している。
のPチャネル型MOSトランジスタ1と第1のPチャネ
ル型MOSトランジスタ2のゲート電極と第1のNチャ
ネル型MoSトランジスタ3のゲート電極に接続し、第
1のPチャネル型MOSトランジスタ2と第1のNチャ
ネル型Mo5)ランジスタ3のドレインを第3のPチャ
ネル型MOSトランジスタ4のゲートに電極に接続し、
第2のPチャネル型MOSトランジスタ1のドレイン電
極を第2のNチャネル型MOSトランジスタ5のドレイ
ンtiと第3のNチャネル型Mo8)−ランシスタロの
ゲート電極に接続し、第3のPチャネル型MOSトラン
ジスタ4のドレイン電極を第3のNチャネル型MOSト
ランジスタ6のドレイン電極1と第2のNチャネル型M
o3)ランジスタ5のゲート電極と出力端子12に接続
し、第2.第1および第3のPチャネル型MOSトラン
ジスタ1,2および4のソース電極を正電源■。Dに接
続し、第1のNチャネル型MOSトランジスタ3のソー
ス電極を接地し、第2,3Nチャネル型MOSトランジ
スタ5,6のソース電極を負電源Vssに接続し、かつ
第2のPチャネル型MOSトランジスタ1の基盤電極を
制御端子13に接続して構成される。この構成において
、第1のPチャネル型MOS)ランジスタ2と第1のN
チャネル型MOSトランジスタ3は入力を反転するイン
バータ回路7を形成している。
次に、本発明の原理について説明する。
Mo8)ランジスタのドレイン電流を■D、ドレイン電
圧をVD、ゲート電圧をV。、しきい値電圧を■Tとす
ると、ドレイン電流■。は次の(1)式で表わされる。
圧をVD、ゲート電圧をV。、しきい値電圧を■Tとす
ると、ドレイン電流■。は次の(1)式で表わされる。
ま
ただしKは定数である。基盤電極に印加する電圧をVB
Gとすると、V丁とVBGの関係は次の(2)式で表わ
される。
Gとすると、V丁とVBGの関係は次の(2)式で表わ
される。
玉
λ
■T =KO+に1 (2φp + V 8o )
・−(2)ここでK。、KIは定数、φFはフェ
ルミ電位である。(2)式を(1)式に代入すると、I
DとvB。
・−(2)ここでK。、KIは定数、φFはフェ
ルミ電位である。(2)式を(1)式に代入すると、I
DとvB。
の関係は(3)式で表わされる。 、(
3)式は、基盤電圧VBGを制御することにより、ドレ
イン電流roを変えることが出来ることを示している。
3)式は、基盤電圧VBGを制御することにより、ドレ
イン電流roを変えることが出来ることを示している。
一方、MOsトランジスタのスイッチング速度はドレイ
ン電流と比例関係にあるので、基盤電極に印加する電圧
VBGを大にするとドレイン電流IDは小となり、スイ
ッチング速度は遅くなる。逆にVBGを生にするとID
は大となりスイッチング速度は速くなる。これはバック
ゲート効果という。MOSトランジスタの基盤電極は、
通常、電源電圧に固定されているが、本発明は上述した
バックゲート効果を応用し、第2のPチャネル型MOS
トランジスタ1の基盤電極電圧を制御することによりそ
のスイッチング速度を遅延させて、インバータ7の遅延
時間内のPチャネルMO5)ランジスタとNチャネルM
OSトランジスタのオン状態時の電流を制限するもので
ある。
ン電流と比例関係にあるので、基盤電極に印加する電圧
VBGを大にするとドレイン電流IDは小となり、スイ
ッチング速度は遅くなる。逆にVBGを生にするとID
は大となりスイッチング速度は速くなる。これはバック
ゲート効果という。MOSトランジスタの基盤電極は、
通常、電源電圧に固定されているが、本発明は上述した
バックゲート効果を応用し、第2のPチャネル型MOS
トランジスタ1の基盤電極電圧を制御することによりそ
のスイッチング速度を遅延させて、インバータ7の遅延
時間内のPチャネルMO5)ランジスタとNチャネルM
OSトランジスタのオン状態時の電流を制限するもので
ある。
次に、第1図の実施例の動作について説明する。第1図
の実施例のうち、第3図と同一記号のものは同一内容で
あるので、これらの個個の動作に関する詳細な説明は省
略する。
の実施例のうち、第3図と同一記号のものは同一内容で
あるので、これらの個個の動作に関する詳細な説明は省
略する。
第2図(a>に示すように、入力波形が5Vから0■に
変化すると、インバータ回路7の出力波形は、第2図(
b)に示すように、遅延時間δ後に0■から5■に変化
する。
変化すると、インバータ回路7の出力波形は、第2図(
b)に示すように、遅延時間δ後に0■から5■に変化
する。
このとき、制御端子13を介して第2のPチャネル型M
OS)ランジスタ1の基盤電圧を一定の正電圧にバイア
スすることによりハックゲート効果を生じさせ、第2の
Pチャネル型MOSトランジスタlのドレイン電流が小
となりスイッチング速度が遅くなる。この遅延時間をイ
ンバ〜り回路7の遅延時間δ以上に設定されば第2図(
a)〜(f)に示す如く、第2のPチャネル型MoSト
ランジスタ1はオフ、第3のPチャネル型MOSトラン
ジスタ4はオン、また第2のNチャネル型MOSトラン
ジスタ5はオン、第3のNチャネル型MOSトランジス
タ6はオフとなり、VDoからV55へ電流が流れる経
路はなくなり、消費電力を著しく抑圧することが出来る
。
OS)ランジスタ1の基盤電圧を一定の正電圧にバイア
スすることによりハックゲート効果を生じさせ、第2の
Pチャネル型MOSトランジスタlのドレイン電流が小
となりスイッチング速度が遅くなる。この遅延時間をイ
ンバ〜り回路7の遅延時間δ以上に設定されば第2図(
a)〜(f)に示す如く、第2のPチャネル型MoSト
ランジスタ1はオフ、第3のPチャネル型MOSトラン
ジスタ4はオン、また第2のNチャネル型MOSトラン
ジスタ5はオン、第3のNチャネル型MOSトランジス
タ6はオフとなり、VDoからV55へ電流が流れる経
路はなくなり、消費電力を著しく抑圧することが出来る
。
以上説明したように本発明は、インバータ回路とともに
入力を受けるPチャネル型MOSトランジスタの基盤電
圧を制御することによりバックゲート効果を生じさせ、
このPチャネル型MOSトランジスタのスイッチング速
度を遅くすることにより、レベルシフト回路のPチャネ
ル型MOSトランジスタとNチャネル型MO8!−ラン
ジスタの同時にオン状態を防止でき、消費電力を著しく
抑圧できる効果がある。
入力を受けるPチャネル型MOSトランジスタの基盤電
圧を制御することによりバックゲート効果を生じさせ、
このPチャネル型MOSトランジスタのスイッチング速
度を遅くすることにより、レベルシフト回路のPチャネ
ル型MOSトランジスタとNチャネル型MO8!−ラン
ジスタの同時にオン状態を防止でき、消費電力を著しく
抑圧できる効果がある。
−タ回路、11・・・入力端子、12・・・出力端子、
13・・・制御端子。
13・・・制御端子。
Claims (1)
- 入力端子を第1のPチャネル型MOSトランジスタのゲ
ート電極と第2のPチャネル型MOSトランジスタのゲ
ート電極と第1のNチャネル型MOSトランジスタのゲ
ート電極に接続し、前記第1のPチャネル型MOSトラ
ンジスタのドレイン電極を前記第1のNチャネル型MO
Sトランジスタのドレイン電極と第3のPチャネル型M
OSトランジスタのゲート電極に接続し、前記第2のP
チャネル型MOSトランジスタのドレイン電極を第2の
Nチャネル型MOSトランジスタのドレイン電極と第3
のNチャネル型MOSトランジスタのゲート電極に接続
し、前記第3のPチャネル型MOSトランジスタのドレ
イン電極を前記第2のNチャネル型MOSトランジスタ
のゲート電極と前記第3のNチャネル型MOSトランジ
スタのドレイン電極と出力端子に接続し、前記第1、第
2および第3のPチャネル型MOSトランジスタのソー
ス電極をそれぞれ正電源に接続し、前記第1のNチャネ
ル型MOSトランジスタのソース電極を接地し、前記第
2と第3のNチャネル型MOSトランジスタのソース電
極をそれぞれ負電源に接続して前記第1のPチャネル型
MOSトランジスタと前記第1のNチャネル型MOSト
ランジスタによって入力信号を反転するインバータ回路
を形成したレベルシフト回路であつて、前記第2のPチ
ャネル型トランジスタの基盤電極を前記第2のPチャネ
ル型トランジスタのスイッチング速度を制御すべき制御
電圧を印加する制御端子に接続して成ることを特徴とす
るレベルシフト回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2180908A JPH0470007A (ja) | 1990-07-09 | 1990-07-09 | レベルシフト回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2180908A JPH0470007A (ja) | 1990-07-09 | 1990-07-09 | レベルシフト回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0470007A true JPH0470007A (ja) | 1992-03-05 |
Family
ID=16091402
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2180908A Pending JPH0470007A (ja) | 1990-07-09 | 1990-07-09 | レベルシフト回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0470007A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020080596A (ko) * | 2001-04-16 | 2002-10-26 | 이승환 | 콧물 흡입기 |
KR20040072979A (ko) * | 2003-02-12 | 2004-08-19 | 황인간 | 가정용 진공청소기를 이용한 유체 흡입기 |
US6940317B2 (en) | 2002-03-13 | 2005-09-06 | Fujitsu Limited | Level-shifter circuit properly operable with low voltage input |
JP2013162311A (ja) * | 2012-02-03 | 2013-08-19 | Rohm Co Ltd | レベルシフタ回路、負荷駆動装置、液晶表示装置、テレビ |
-
1990
- 1990-07-09 JP JP2180908A patent/JPH0470007A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020080596A (ko) * | 2001-04-16 | 2002-10-26 | 이승환 | 콧물 흡입기 |
US6940317B2 (en) | 2002-03-13 | 2005-09-06 | Fujitsu Limited | Level-shifter circuit properly operable with low voltage input |
KR20040072979A (ko) * | 2003-02-12 | 2004-08-19 | 황인간 | 가정용 진공청소기를 이용한 유체 흡입기 |
JP2013162311A (ja) * | 2012-02-03 | 2013-08-19 | Rohm Co Ltd | レベルシフタ回路、負荷駆動装置、液晶表示装置、テレビ |
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