JPH07193471A - 半導体波形変換回路 - Google Patents
半導体波形変換回路Info
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- JPH07193471A JPH07193471A JP5329349A JP32934993A JPH07193471A JP H07193471 A JPH07193471 A JP H07193471A JP 5329349 A JP5329349 A JP 5329349A JP 32934993 A JP32934993 A JP 32934993A JP H07193471 A JPH07193471 A JP H07193471A
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- JP
- Japan
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- input
- threshold value
- transistors
- fet
- inverter
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Abstract
(57)【要約】
【目的】入力信号の立ち上がりにおいては高い論理閾値
を示し、入力信号の立ち下がりにおいては低い論理閾値
を示すシュミット特性に於いて、閾値の設定を独立に行
う事ができ、かつ小さい入力容量で大きい論理閾値幅を
提供する。 【構成】入力信号の立ち上がりにおける高い論理閾値と
立ち下がりに於ける低い論理閾値を、論理閾値の高い波
形変換回路と論理閾値の低い波形変換回路との二つの独
立した波形変換器を入力信号の立ち上がりと立ち下がり
で一方を選択して出力にその特性をあらわす事によって
実現する。
を示し、入力信号の立ち下がりにおいては低い論理閾値
を示すシュミット特性に於いて、閾値の設定を独立に行
う事ができ、かつ小さい入力容量で大きい論理閾値幅を
提供する。 【構成】入力信号の立ち上がりにおける高い論理閾値と
立ち下がりに於ける低い論理閾値を、論理閾値の高い波
形変換回路と論理閾値の低い波形変換回路との二つの独
立した波形変換器を入力信号の立ち上がりと立ち下がり
で一方を選択して出力にその特性をあらわす事によって
実現する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体波形変換回路に
関し、特に入出力信号特性において、入力信号の立ち上
がりでは高い論理閾値を示し、入力信号の立ち下がりで
は低い論理閾値を示す半導体波形変換回路に関する。
関し、特に入出力信号特性において、入力信号の立ち上
がりでは高い論理閾値を示し、入力信号の立ち下がりで
は低い論理閾値を示す半導体波形変換回路に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体波形変換回路は、LSI回路にお
いて、伝搬信号の波形整形や論理振幅の変換、負荷駆動
能力の変換などに用いられ、一般のインバータ回路やバ
ッファ回路などは半導体波形変換回路の一つである。
いて、伝搬信号の波形整形や論理振幅の変換、負荷駆動
能力の変換などに用いられ、一般のインバータ回路やバ
ッファ回路などは半導体波形変換回路の一つである。
【0003】入力信号の立ち上がりでは高い論理閾値を
示し、入力信号の立ち下がりでは低い論理閾値を示す、
入出力信号特性においてヒステリシス曲線を有する半導
体波形変換回路は、特にシュミット回路と呼ばれ、ノイ
ズマージンにおいて優れた特性を示す。ここでの論理閾
値とは、半導体波形変換回路において、出力信号に論理
振幅の二分の一の出力信号電圧値を与える入力信号電圧
値である。
示し、入力信号の立ち下がりでは低い論理閾値を示す、
入出力信号特性においてヒステリシス曲線を有する半導
体波形変換回路は、特にシュミット回路と呼ばれ、ノイ
ズマージンにおいて優れた特性を示す。ここでの論理閾
値とは、半導体波形変換回路において、出力信号に論理
振幅の二分の一の出力信号電圧値を与える入力信号電圧
値である。
【0004】従来、この種のシュミット特性を有する半
導体波形変換回路は、伝搬信号のノイズ除去などに用い
られている。
導体波形変換回路は、伝搬信号のノイズ除去などに用い
られている。
【0005】図3は、従来のシュミット特性を有する半
導体波形変換回路の一例を示す回路図である。
導体波形変換回路の一例を示す回路図である。
【0006】半導体波形変換回路3は、入力3INと出
力3OUTを有する。pMOSトランジスタ29と30
のソースは高電位電源に接続され、ドレインはpMOS
トランジスタ31のソースに接続される。nMOSトラ
ンジスタ32と33のソースは低電位電源に接続され、
ドレインはnMOSトランジスタ34のソースに接続さ
れる。トランジスタ31と34のドレインはインバータ
35の入力に接続される。インバータ35の出力は3O
UTであり、3OUTはトランジスタ30と33のゲー
トにも接続される。3INはトランジスタ29,31,
32,34のゲートに接続される。
力3OUTを有する。pMOSトランジスタ29と30
のソースは高電位電源に接続され、ドレインはpMOS
トランジスタ31のソースに接続される。nMOSトラ
ンジスタ32と33のソースは低電位電源に接続され、
ドレインはnMOSトランジスタ34のソースに接続さ
れる。トランジスタ31と34のドレインはインバータ
35の入力に接続される。インバータ35の出力は3O
UTであり、3OUTはトランジスタ30と33のゲー
トにも接続される。3INはトランジスタ29,31,
32,34のゲートに接続される。
【0007】次に、半導体波形変換回路3の動作につい
て説明する。3INの入力信号が低電位の場合、トラン
ジスタ29,30,31はオンし、トランジスタ32,
33,34はオフ状態にある。この状態から、3INが
高電位に向かい、インバータ35の入力の電位がインバ
ータ35の閾値を横切るまで、トランジスタ30はオ
ン、トランジスタ33はオフ状態を続ける。従って、イ
ンバータ35の入力における電位の立ち下がりの特性を
決定するのは、トランジスタ31,32,34の利得係
数の関係である。同様に、3INが高電位から低電位に
向かう際に、インパータ35の入力における電位の立ち
上がりの特性を決定するのは、トランジスタ29,3
1,34の利得係数の関係である。
て説明する。3INの入力信号が低電位の場合、トラン
ジスタ29,30,31はオンし、トランジスタ32,
33,34はオフ状態にある。この状態から、3INが
高電位に向かい、インバータ35の入力の電位がインバ
ータ35の閾値を横切るまで、トランジスタ30はオ
ン、トランジスタ33はオフ状態を続ける。従って、イ
ンバータ35の入力における電位の立ち下がりの特性を
決定するのは、トランジスタ31,32,34の利得係
数の関係である。同様に、3INが高電位から低電位に
向かう際に、インパータ35の入力における電位の立ち
上がりの特性を決定するのは、トランジスタ29,3
1,34の利得係数の関係である。
【0008】トランジスタ32(利得係数β32)とト
ランジスタ34(利得係数β34)の合成利得係数β3
2−34と、トランジスタ31の利得係数β31の比β
32−34/β31を小さくとれば、回路3の3INの
立ち上がりにおける論理閾値を大きくとることが出来
る。回路3の3INの立ち下がりにおける論理閾値を小
さくとるには、トランジスタ34の利得係数β34と、
トランジスタ29(利得係数β29)とトタンジスタ3
1(利得係数β31)の合成の利得係数β29−31の
比β34/β29−31を大きくとればよい。ここで、
立ち上がりと立ち下がりの論理閾値を論理振幅の二分の
一に対して対称にとるには、β29=β32,β30=
β33,β31=β34である。従って、立ち上がりと
立ち下がりの論理閾値幅を大きくとるには、トランジス
タ29,32のサイズを小さく(β29=β32)、ト
ランジスタ31,34のサイズを大きく(β31=β3
4)取れば良い。
ランジスタ34(利得係数β34)の合成利得係数β3
2−34と、トランジスタ31の利得係数β31の比β
32−34/β31を小さくとれば、回路3の3INの
立ち上がりにおける論理閾値を大きくとることが出来
る。回路3の3INの立ち下がりにおける論理閾値を小
さくとるには、トランジスタ34の利得係数β34と、
トランジスタ29(利得係数β29)とトタンジスタ3
1(利得係数β31)の合成の利得係数β29−31の
比β34/β29−31を大きくとればよい。ここで、
立ち上がりと立ち下がりの論理閾値を論理振幅の二分の
一に対して対称にとるには、β29=β32,β30=
β33,β31=β34である。従って、立ち上がりと
立ち下がりの論理閾値幅を大きくとるには、トランジス
タ29,32のサイズを小さく(β29=β32)、ト
ランジスタ31,34のサイズを大きく(β31=β3
4)取れば良い。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】この従来のシュミット
特性を有する半導体波形変換回路は、入力信号の立ち上
がり立ち下がりにおける論理閾値を決定する実効の利得
係数比に合成の利得係数が含まれるために、トランジス
タサイズを変える効果は大きく現れず、論理閾値幅を大
きく取ろうとすると、入力のゲート容量が大きくなって
しまう。
特性を有する半導体波形変換回路は、入力信号の立ち上
がり立ち下がりにおける論理閾値を決定する実効の利得
係数比に合成の利得係数が含まれるために、トランジス
タサイズを変える効果は大きく現れず、論理閾値幅を大
きく取ろうとすると、入力のゲート容量が大きくなって
しまう。
【0010】
【課題を解決するための手段】上述した問題を解決する
ため、本発明によるシュミット特性を有する半導体波形
変換回路は、入力信号の立ち上がりにおける高い論理閾
値と立ち下がりに於ける低い論理閾値を、論理閾値の高
い波形変換回路と論理閾値の低い波形変換回路との二つ
の独立した波形変換器を入力信号の立ち上がりと立ち下
がりで一方を選択して出力にその特性をあらわす事によ
って実現している。
ため、本発明によるシュミット特性を有する半導体波形
変換回路は、入力信号の立ち上がりにおける高い論理閾
値と立ち下がりに於ける低い論理閾値を、論理閾値の高
い波形変換回路と論理閾値の低い波形変換回路との二つ
の独立した波形変換器を入力信号の立ち上がりと立ち下
がりで一方を選択して出力にその特性をあらわす事によ
って実現している。
【0011】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【0012】図1は、本発明の一実施例を示す回路図で
ある。
ある。
【0013】半導体波形変換回路1は、入力1INと出
力1OUTを有する。pMOSトランジスタ1のソース
は高電位電源に接続され、ドレインnMOSトランジス
タ2のドレインに接続される。トランジスタ2のソース
は低電位電源に接続される。pMOSトランジスタ3の
ソースは高電位電源に接続され、ドレインはnMOSト
ランジスタ4のドレインに接続される。トランジスタ4
のソースは低電位電源に接続される。入力1INはトラ
ンジスタ1,2,3,4のゲートに接続される。pMO
Sトランジスタ5とnMOSトランジスタ6のソースは
トランジスタ1,2のドレインに接続され、トランジス
タ5,6のドレインは出力1OUTに接続され、トラン
ジスタ7,8のドレインは出力1OUTに接続される。
出力1OUTはインバータ9の入力に接続され、インバ
ータ9の出力はトランジスタ5,8のゲートとインパー
タ10の入力に接続される。インバータ10の出力はト
ランジスタ6,7のゲートに接続される。トランジスタ
1,2の利得係数の関係はβ1〉β2であり、トランジ
スタ1,2の構成するインバータは高い論理閾値を持
つ。トランジスタ3,4の利得係数の関係はβ3〉β4
であり、トランジスタ3,4の構成するインバータは低
い論理閾値を持つ。
力1OUTを有する。pMOSトランジスタ1のソース
は高電位電源に接続され、ドレインnMOSトランジス
タ2のドレインに接続される。トランジスタ2のソース
は低電位電源に接続される。pMOSトランジスタ3の
ソースは高電位電源に接続され、ドレインはnMOSト
ランジスタ4のドレインに接続される。トランジスタ4
のソースは低電位電源に接続される。入力1INはトラ
ンジスタ1,2,3,4のゲートに接続される。pMO
Sトランジスタ5とnMOSトランジスタ6のソースは
トランジスタ1,2のドレインに接続され、トランジス
タ5,6のドレインは出力1OUTに接続され、トラン
ジスタ7,8のドレインは出力1OUTに接続される。
出力1OUTはインバータ9の入力に接続され、インバ
ータ9の出力はトランジスタ5,8のゲートとインパー
タ10の入力に接続される。インバータ10の出力はト
ランジスタ6,7のゲートに接続される。トランジスタ
1,2の利得係数の関係はβ1〉β2であり、トランジ
スタ1,2の構成するインバータは高い論理閾値を持
つ。トランジスタ3,4の利得係数の関係はβ3〉β4
であり、トランジスタ3,4の構成するインバータは低
い論理閾値を持つ。
【0014】次に、半導体波形変換回路1の動作につい
て説明する。
て説明する。
【0015】入力1INが低電位の場合、トランジスタ
1,3はオン、トランジスタ2,4はオフ状態にある。
このとき出力1OUTは高電位である。トランジスタ
5,6はオン、トランジスタ7,8はオフ状態にあり、
出力1OUTにはトランジスタ1,2で構成されるイン
バータの特性があらわれる。入力1INが低電位から高
電位に向かうとき、トランジスタ3,4で構成されるイ
ンバータは論理閾値が低いので先に低電位になり、トラ
ンジスタ1,2で構成されるインバータは論理閾値が高
いので遅れて低電位になる。このとき、出力1OUTに
はトランジスタ1,2構成されるインバータの特性が現
れているので、入力1INの立ち上がりにおいては、半
導体波形変換回路1は高い論理閾値を示す。同様に、入
力1INが高電位から低電位に向かうとき、出力1OU
Tにはトランジスタ3,4で構成されるインバータの特
性があらわれ、入力1INの立ち下がりにおいては、半
導体波形変換回路1は低い論理閾値を示す。
1,3はオン、トランジスタ2,4はオフ状態にある。
このとき出力1OUTは高電位である。トランジスタ
5,6はオン、トランジスタ7,8はオフ状態にあり、
出力1OUTにはトランジスタ1,2で構成されるイン
バータの特性があらわれる。入力1INが低電位から高
電位に向かうとき、トランジスタ3,4で構成されるイ
ンバータは論理閾値が低いので先に低電位になり、トラ
ンジスタ1,2で構成されるインバータは論理閾値が高
いので遅れて低電位になる。このとき、出力1OUTに
はトランジスタ1,2構成されるインバータの特性が現
れているので、入力1INの立ち上がりにおいては、半
導体波形変換回路1は高い論理閾値を示す。同様に、入
力1INが高電位から低電位に向かうとき、出力1OU
Tにはトランジスタ3,4で構成されるインバータの特
性があらわれ、入力1INの立ち下がりにおいては、半
導体波形変換回路1は低い論理閾値を示す。
【0016】図2は、本発明の別の実施例を示す回路図
である。
である。
【0017】半導体波形変換回路2は、入力21IN,
2REF1,2REF2と出力2OUTを有する。pM
OSトランジスタ11,12のソース高電位電源に接続
され、トランジスタ11のドレインはnMOSトランジ
スタ13のドレインに接続され、トランジスタ12のド
レインはnMOSトランジスタ14のドレインとインバ
ータ16の入力に接続される。トランジスタ13,14
のソースnMOSトランジスタ15のドレインに接続さ
れ、トランジスタ15のソースは低電位電源に接続され
る。pMOSトランジスタ17,18のソースは高電位
電源に接続され、トランジスタ17のドレインはnMO
Sトランジスタ19のドレインに接続され、トランジス
タ18のドレインはnMOSトランジスタ20のドレイ
ンとインバータ22の入力に接続される。トランジスタ
19,20のソースはnMOSトランジスタ21のドレ
インに接続され、トランジスタ21のソースは低電位電
源に接続される。入力2INはトランジスタ13,19
のゲートに接続され、入力2REF1はトランジスタ1
4のゲートに、入力2REF2はトランジスタ20のゲ
ートに接続される。インバータ16の出力はpMOSト
ランジスタ23とnMOSトランジスタ24のソースに
接続され、トランジスタ23,24のドレインは出力2
OUTに接続される。インバータ22の出力はpMOS
トランジスタ25とnMOSトランジスタ26のソース
に接続される。インバータ22の出力はpMOSトラン
ジスタ25とnMOSトランジスタ26のソースに接続
され、トランジスタ25,26のドレインは出力2OU
Tに接続される。出力2OUTはインバータ27の入力
に接続され、インバータ27の出力はトランジスタ2
3,26のゲートとインバータ28の入力に接続され
る。インバータ28の出力はトンジスタ24,25のゲ
ートに接続される。入力2REF1はトランジスタ14
のゲートに接続され、入力2REF2はトランジスタ2
0のゲートに接続される。トランジスタ11,12,1
3,14,15、及びトランジスタ17,18,19,
20,21で構成される差動増幅回路は、2REF1,
2REF2に与えられる定電圧をほぼ論理閾値として動
作する半導体波形変換路である。
2REF1,2REF2と出力2OUTを有する。pM
OSトランジスタ11,12のソース高電位電源に接続
され、トランジスタ11のドレインはnMOSトランジ
スタ13のドレインに接続され、トランジスタ12のド
レインはnMOSトランジスタ14のドレインとインバ
ータ16の入力に接続される。トランジスタ13,14
のソースnMOSトランジスタ15のドレインに接続さ
れ、トランジスタ15のソースは低電位電源に接続され
る。pMOSトランジスタ17,18のソースは高電位
電源に接続され、トランジスタ17のドレインはnMO
Sトランジスタ19のドレインに接続され、トランジス
タ18のドレインはnMOSトランジスタ20のドレイ
ンとインバータ22の入力に接続される。トランジスタ
19,20のソースはnMOSトランジスタ21のドレ
インに接続され、トランジスタ21のソースは低電位電
源に接続される。入力2INはトランジスタ13,19
のゲートに接続され、入力2REF1はトランジスタ1
4のゲートに、入力2REF2はトランジスタ20のゲ
ートに接続される。インバータ16の出力はpMOSト
ランジスタ23とnMOSトランジスタ24のソースに
接続され、トランジスタ23,24のドレインは出力2
OUTに接続される。インバータ22の出力はpMOS
トランジスタ25とnMOSトランジスタ26のソース
に接続される。インバータ22の出力はpMOSトラン
ジスタ25とnMOSトランジスタ26のソースに接続
され、トランジスタ25,26のドレインは出力2OU
Tに接続される。出力2OUTはインバータ27の入力
に接続され、インバータ27の出力はトランジスタ2
3,26のゲートとインバータ28の入力に接続され
る。インバータ28の出力はトンジスタ24,25のゲ
ートに接続される。入力2REF1はトランジスタ14
のゲートに接続され、入力2REF2はトランジスタ2
0のゲートに接続される。トランジスタ11,12,1
3,14,15、及びトランジスタ17,18,19,
20,21で構成される差動増幅回路は、2REF1,
2REF2に与えられる定電圧をほぼ論理閾値として動
作する半導体波形変換路である。
【0018】次に、半導体波形変換回路2の動作につい
て説明する。
て説明する。
【0019】2REF1,2REF2に与えられる定電
圧が2REF1〉2REF2である場合、トランジスタ
11,12,13,14,15とインバータ16で構成
される回路は高い論理閾値を持つインバータとして動作
し、トランジスタ17,18,19,20,21とイン
バータ22で構成される回路は低い論理閾値を持つイン
バータとして動作する。入力2INが低電位の場合、出
力20OUTは高電位である。このとき、トランジスタ
23,24はオン、トランジスタ25、26はオフ状態
にあり、出力2OUTにはトランジスタ11,12,1
3,14,15とインバータ16で構成される回路の特
性があらわれる。入力21Nが低電位から高電位に向か
うとき、トランジスタ17,18,19,20,21と
インバータ22で構成される回路は論理閾値が低いので
先に低電位になり、トランジスタ11,12,13,1
4,15とインバータ16で構成される回路は論理閾値
が高いので遅れて低電位になる。このとき、出力2OU
Tにトランジスタ11,12,13,14,15とイン
バータ16で構成される回路の特性が現れているので、
入力21INの立ち上がりにおいては、半導体波形変換
回路2は高い論理閾値を示す。同様に、入力2INが高
電位から低電圧に向かうとき、出力2OUTにはトラン
ジスタ17,18,19,20,21とインバータ22
で構成される特性があわれ、入力2INの立ち下がりに
おいては、半導体波形変換回路2は低い論理閾値を示
す。
圧が2REF1〉2REF2である場合、トランジスタ
11,12,13,14,15とインバータ16で構成
される回路は高い論理閾値を持つインバータとして動作
し、トランジスタ17,18,19,20,21とイン
バータ22で構成される回路は低い論理閾値を持つイン
バータとして動作する。入力2INが低電位の場合、出
力20OUTは高電位である。このとき、トランジスタ
23,24はオン、トランジスタ25、26はオフ状態
にあり、出力2OUTにはトランジスタ11,12,1
3,14,15とインバータ16で構成される回路の特
性があらわれる。入力21Nが低電位から高電位に向か
うとき、トランジスタ17,18,19,20,21と
インバータ22で構成される回路は論理閾値が低いので
先に低電位になり、トランジスタ11,12,13,1
4,15とインバータ16で構成される回路は論理閾値
が高いので遅れて低電位になる。このとき、出力2OU
Tにトランジスタ11,12,13,14,15とイン
バータ16で構成される回路の特性が現れているので、
入力21INの立ち上がりにおいては、半導体波形変換
回路2は高い論理閾値を示す。同様に、入力2INが高
電位から低電圧に向かうとき、出力2OUTにはトラン
ジスタ17,18,19,20,21とインバータ22
で構成される特性があわれ、入力2INの立ち下がりに
おいては、半導体波形変換回路2は低い論理閾値を示
す。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による半導
体波形変換回路はシュミット特性を有し、入力信号の立
ち上りにおける高い論理閾値と立ち下がりに於ける低い
論理閾値を、論理閾値の高い波形変換回路と論理閾値の
低い波形変換回路との二つの独立した波形変換器を入力
信号の立ち上がりと立ち下がりで一方を選択して出力に
その特性をあらわす事によって実現しているため、高い
論理閾値と低い論理閾値の設定に際してトランジスタの
利得係数を有効に活用する事ができ、かつ閾値の設定を
独立に行う事ができる。本発明による半導体波形変換回
路は、シュミット特性を於いて、小さい入力容量で大き
い論理閾値幅を提供する。
体波形変換回路はシュミット特性を有し、入力信号の立
ち上りにおける高い論理閾値と立ち下がりに於ける低い
論理閾値を、論理閾値の高い波形変換回路と論理閾値の
低い波形変換回路との二つの独立した波形変換器を入力
信号の立ち上がりと立ち下がりで一方を選択して出力に
その特性をあらわす事によって実現しているため、高い
論理閾値と低い論理閾値の設定に際してトランジスタの
利得係数を有効に活用する事ができ、かつ閾値の設定を
独立に行う事ができる。本発明による半導体波形変換回
路は、シュミット特性を於いて、小さい入力容量で大き
い論理閾値幅を提供する。
【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図2】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図3】従来のシュミット特性を有する半導体波形変換
回路の一例を示す回路図である。
回路の一例を示す回路図である。
1,3,5,7,11,12,17,18,23,2
5,29,30,31pMOSトランジスタ 2,4,6,13,14,15,19,20,21,2
4,26,32,33,34 nMOSトランジスタ 9,10,27,28,35 インバータ回路
5,29,30,31pMOSトランジスタ 2,4,6,13,14,15,19,20,21,2
4,26,32,33,34 nMOSトランジスタ 9,10,27,28,35 インバータ回路
Claims (1)
- 【請求項1】 論理閾値の高い波形変換回路と、論理閾
値の低い波形変換回路と、入力信号の立ち上がりと立ち
下がりで、前述の波形変換回路の一方を選択して出力に
波形変換回路の特性をあらわすセレクタ回路により構成
される事を特徴とする半導体波形変換回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5329349A JPH07193471A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 半導体波形変換回路 |
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JP5329349A JPH07193471A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 半導体波形変換回路 |
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JPH07193471A true JPH07193471A (ja) | 1995-07-28 |
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ID=18220468
Family Applications (1)
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JP5329349A Pending JPH07193471A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 半導体波形変換回路 |
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JP (1) | JPH07193471A (ja) |
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