JPS61131613A - 駆動回路 - Google Patents
駆動回路Info
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- JPS61131613A JPS61131613A JP59253286A JP25328684A JPS61131613A JP S61131613 A JPS61131613 A JP S61131613A JP 59253286 A JP59253286 A JP 59253286A JP 25328684 A JP25328684 A JP 25328684A JP S61131613 A JPS61131613 A JP S61131613A
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- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/04—Modifications for accelerating switching
- H03K17/041—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit
- H03K17/0412—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit
- H03K17/04126—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit in bipolar transistor switches
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/567—Circuits characterised by the use of more than one type of semiconductor device, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
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]
この発明は、駆膀回路、特に、スイッチング素子を駆動
する駆動回路に関する。
する駆動回路に関する。
[従来の技術]
従来のたとえば大電力バイポーラトランジスタなどのス
イッチング素子は駆動回路からの信号波形に応答してス
イッチング動作を行なっていた。
イッチング素子は駆動回路からの信号波形に応答してス
イッチング動作を行なっていた。
[発明が解決しようとする問題点]
第4図は従来の駆動回路における入力信号および出力信
号の波形を示す図である。
号の波形を示す図である。
第5図は理想的な駆動回路の入出力信号の波形を示す図
である。第4図、第5図を比較して見られるように、従
来の駆動回路においては、その入力信号(第4図の(a
))に対し出力信号(第4図の(b))の応答の遅延時
間tI+12がとも 。
である。第4図、第5図を比較して見られるように、従
来の駆動回路においては、その入力信号(第4図の(a
))に対し出力信号(第4図の(b))の応答の遅延時
間tI+12がとも 。
に長<(r+>js、jz>j4)、また、出力信号の
立上がりの上昇率dla 、 /dtが小さく((dl
a + /dt) < (dia a /dt) )
、かつ立下がりの下降率dla 2/dtも小さい((
dla 2 /dt)< (dla 4 /dt) )
。また、逆バイアス電流に変換するまでの逆転時間も長
いという欠点があった。
立上がりの上昇率dla 、 /dtが小さく((dl
a + /dt) < (dia a /dt) )
、かつ立下がりの下降率dla 2/dtも小さい((
dla 2 /dt)< (dla 4 /dt) )
。また、逆バイアス電流に変換するまでの逆転時間も長
いという欠点があった。
それゆえ、この発明は、上述のような従来の欠点を除去
し、出力信号の立上がりおよび立下がりの応答性を改善
し、かつ出力信号(電流)今レベルを一定とし、かつさ
らにTTLでインターフェイスのとれる駆動回路を提供
することである。
し、出力信号の立上がりおよび立下がりの応答性を改善
し、かつ出力信号(電流)今レベルを一定とし、かつさ
らにTTLでインターフェイスのとれる駆動回路を提供
することである。
[問題点を解決するための手段]
この発明による駆動回路は、駆動回路の入力段に入力信
号(駆動信号)発生源と駆動回路とを電気的に絶縁する
回路手段と、駆動回路の最終段(出力段)に高速動作が
可能な、たとえばパワーMO8FET (金属酸化膜電
界効果型トランジスタ)を用いて構成される。
号(駆動信号)発生源と駆動回路とを電気的に絶縁する
回路手段と、駆動回路の最終段(出力段)に高速動作が
可能な、たとえばパワーMO8FET (金属酸化膜電
界効果型トランジスタ)を用いて構成される。
[作用]
まず、入力段に用いた電気的絶縁回路により入力信号と
出力信号とが電気的に絶縁されるので、入力信号に含ま
れる電気的ノイズが除去され、出力信号の波形整形が容
易となる。
出力信号とが電気的に絶縁されるので、入力信号に含ま
れる電気的ノイズが除去され、出力信号の波形整形が容
易となる。
また、出力段に用いたMOS F E Tの高速動作に
より、出力信号の立上がりおよび立下がりの応答性が大
幅に改善され、駆動されるスイッチング素子のスイッチ
時間が大幅低減され、スイッチング損失も低減すること
になる。
より、出力信号の立上がりおよび立下がりの応答性が大
幅に改善され、駆動されるスイッチング素子のスイッチ
時間が大幅低減され、スイッチング損失も低減すること
になる。
また、ian段(出力段)に使用されるMOS FET
は、電圧駆動されるので、駆動回路全体の電力損失が小
さくて済み駆動回路に用いられる電源の容量を非常に小
さくすることができる。
は、電圧駆動されるので、駆動回路全体の電力損失が小
さくて済み駆動回路に用いられる電源の容量を非常に小
さくすることができる。
また、出力段のMOSFETにより定電流回路が容易に
構成される。
構成される。
〔発明の実施v141
第1図はこの発明による駆動回路のブロック図である。
第2図は第1図の回路の各部の信号波形図である。以下
、第1図および第2図を参照して駆動回路の構成および
動作について説明する。この発明による駆動回路は、入
力信号1を受けて、入力信号および出力信号の電気的絶
縁を行ない、入力信号の波形整形を容易に行なう電気的
絶縁回路51と、電気的絶縁回路51からの信号を受け
て、その出力信号の立下がりに同期して、基準レベルか
ら角のレベルへ立下がる信号を発生する逆電流パルス発
生回路52と、電気的絶縁回路51からの信号を受けて
、その信号の立上がりおよび立下がりに応答して立上が
り、立下がる信号を発生する正電流パルス発生回路53
と、逆電流パルス発生回路52からの信号を受けて、そ
の信号の立下がりに応答してゼロレベルから立下がる信
号を発生する負電流パルス発生回路54と、正電流パル
ス発生回路53および負電流パルス発生回路54からの
信号を受けて、スイッチング素子7を駆動する信号を発
生するMOSFETで構成される出力段55とから構成
される。
、第1図および第2図を参照して駆動回路の構成および
動作について説明する。この発明による駆動回路は、入
力信号1を受けて、入力信号および出力信号の電気的絶
縁を行ない、入力信号の波形整形を容易に行なう電気的
絶縁回路51と、電気的絶縁回路51からの信号を受け
て、その出力信号の立下がりに同期して、基準レベルか
ら角のレベルへ立下がる信号を発生する逆電流パルス発
生回路52と、電気的絶縁回路51からの信号を受けて
、その信号の立上がりおよび立下がりに応答して立上が
り、立下がる信号を発生する正電流パルス発生回路53
と、逆電流パルス発生回路52からの信号を受けて、そ
の信号の立下がりに応答してゼロレベルから立下がる信
号を発生する負電流パルス発生回路54と、正電流パル
ス発生回路53および負電流パルス発生回路54からの
信号を受けて、スイッチング素子7を駆動する信号を発
生するMOSFETで構成される出力段55とから構成
される。
上述のような構成による駆動回路を用いれば、出力信号
はMOSFETの高速動作に応答した信号となるので、
第5図に示される理想の出力信号波形が容易に得られる
。
はMOSFETの高速動作に応答した信号となるので、
第5図に示される理想の出力信号波形が容易に得られる
。
第3図は第1図の駆動回路の具体化した一例であるパワ
ートランジスタの駆動回路の一実施例の回路構成図であ
る。図において、第1図のブロック図と対照させながら
その回路構成について説明する。
ートランジスタの駆動回路の一実施例の回路構成図であ
る。図において、第1図のブロック図と対照させながら
その回路構成について説明する。
まず、入力信号1を受ける電気的絶縁回路は、フォトカ
ブラ9と、フォトカプラ9の入力部の電流を制限する抵
抗8の直列体で構成される。
ブラ9と、フォトカプラ9の入力部の電流を制限する抵
抗8の直列体で構成される。
逆電流パルス発生回路は単安定マルチパイプレーク10
と単安定マルチバイブレータ10を駆動するために必要
な抵抗11.12とコンデンサ13とから構成される。
と単安定マルチバイブレータ10を駆動するために必要
な抵抗11.12とコンデンサ13とから構成される。
フォトカプラ9と単安定マルチバイブレータ12は電源
2からの電圧によって駆動される。
2からの電圧によって駆動される。
正電流パルス発生回路は、フォトカプラ9からの信号を
ベースに受けてオン・オフ動作するNPNトランジスタ
16とNPNトランジスタ16のオン・オフに同期して
オンオフするPNPトランジスタ23とから構成される
。NPNトランジスタ16のコレクタは抵抗19.20
を介して、またPNPトランジスタ23のエミッタは直
接1に源3に接続される。
ベースに受けてオン・オフ動作するNPNトランジスタ
16とNPNトランジスタ16のオン・オフに同期して
オンオフするPNPトランジスタ23とから構成される
。NPNトランジスタ16のコレクタは抵抗19.20
を介して、またPNPトランジスタ23のエミッタは直
接1に源3に接続される。
負電流パルス発生回路は、単安定マルチバイブレータ1
0からの信号を、逆方向に接続される定電圧ダイオード
14を介してそのベースに受けてオン・オフ動作をする
PNPトランジスタ17と、PNPトランジスタ17の
オン・オフ動作に同期してオン・オフ動作をするNPN
トランジスタ24とから構成される。PNPトランジス
タ17のコレクタは抵抗21.22を介して、またNP
Nトランジスタ24のエミッタは直接電源4に接続され
る。NPNトランジスタ16のエミッタとPNPトラン
ジスタ17のエミッタとは互いに接続されて接地され、
かつPNPトランジスタ23とNPNトランジスタ24
のコレクタは抵抗25を介して接続され、スイッチング
素子7を駆動する信号の原型となる信号を発生する。
0からの信号を、逆方向に接続される定電圧ダイオード
14を介してそのベースに受けてオン・オフ動作をする
PNPトランジスタ17と、PNPトランジスタ17の
オン・オフ動作に同期してオン・オフ動作をするNPN
トランジスタ24とから構成される。PNPトランジス
タ17のコレクタは抵抗21.22を介して、またNP
Nトランジスタ24のエミッタは直接電源4に接続され
る。NPNトランジスタ16のエミッタとPNPトラン
ジスタ17のエミッタとは互いに接続されて接地され、
かつPNPトランジスタ23とNPNトランジスタ24
のコレクタは抵抗25を介して接続され、スイッチング
素子7を駆動する信号の原型となる信号を発生する。
出力段は正および負電流発生回路からの信号を各々のゲ
ートに受けてオン・オフする、相補型に接続されるNチ
ャネルMO8FET26とPチャネルMO8FET27
とから構成される。NチャネルMO8FET26のドレ
インには正電位が電W6によって、また、PチャネルM
O8FETのドレインには負電位が電a5によって与え
られる。
ートに受けてオン・オフする、相補型に接続されるNチ
ャネルMO8FET26とPチャネルMO8FET27
とから構成される。NチャネルMO8FET26のドレ
インには正電位が電W6によって、また、PチャネルM
O8FETのドレインには負電位が電a5によって与え
られる。
MO8FET26.27のソースが互いに接続されて出
力端子となる。
力端子となる。
以下、第3図の回路について動作について説明する。ま
ず、典型的にはNPNパワートランジスタであるスイッ
チング素子7のオン動作について述べる。入力信号1の
立上がりに応答して、フォトカプラ9からは入力信号の
電気的ノイズが除去され、かつ入力信号の立上がりに応
答して立上がる信号が出力される。フォトカプラ9から
の信号の立上がりをトリが信号としてNPNトランジス
タ16がオン状態になる。このNPNトランジスタ16
のオン状態への移行をトリが信号としてPNPトランジ
スタ23がオン状態になる。このとき、単安定マルチバ
イブレータ10からはゼロレベルの信号が出力されてい
るのでPNPトランジスタ17はオフ状態である。した
がって、NPNトランジスタ24もオフ状態のままであ
る。この結果、電源3.PNPトランジスタ23.抵抗
25を介しての電圧信号がMO8FETt−ランジスタ
26.27のゲートに印加される。ゲートに印加された
信号は正電位の信号であるので、Nチャネル間O8FE
Tトランジスタ26はオン状態となり、PチャネルMO
8FET27はオフ状態となる。したがうて、電源8.
NチャネルMO8FET26.たとえばパワートランジ
スタであるスイッチング素子7のベース、エミッタ、電
源6のループで増幅された正のベース電流が供給され、
たとえばパワートランジスタであるスイッチング素子7
は、MO8FET26のオン状態に同期してオン状態と
なる。
ず、典型的にはNPNパワートランジスタであるスイッ
チング素子7のオン動作について述べる。入力信号1の
立上がりに応答して、フォトカプラ9からは入力信号の
電気的ノイズが除去され、かつ入力信号の立上がりに応
答して立上がる信号が出力される。フォトカプラ9から
の信号の立上がりをトリが信号としてNPNトランジス
タ16がオン状態になる。このNPNトランジスタ16
のオン状態への移行をトリが信号としてPNPトランジ
スタ23がオン状態になる。このとき、単安定マルチバ
イブレータ10からはゼロレベルの信号が出力されてい
るのでPNPトランジスタ17はオフ状態である。した
がって、NPNトランジスタ24もオフ状態のままであ
る。この結果、電源3.PNPトランジスタ23.抵抗
25を介しての電圧信号がMO8FETt−ランジスタ
26.27のゲートに印加される。ゲートに印加された
信号は正電位の信号であるので、Nチャネル間O8FE
Tトランジスタ26はオン状態となり、PチャネルMO
8FET27はオフ状態となる。したがうて、電源8.
NチャネルMO8FET26.たとえばパワートランジ
スタであるスイッチング素子7のベース、エミッタ、電
源6のループで増幅された正のベース電流が供給され、
たとえばパワートランジスタであるスイッチング素子7
は、MO8FET26のオン状態に同期してオン状態と
なる。
次に、スイッチング素子7をオフ状態にする動作につい
て述べる。単安定マルチバイブレータ10は、フォトカ
プラ9からの入力信号1の立下がりに応答して立下がる
信号を受け、その信号の立下がりをトリガとしてゼロレ
ベルから負のレベルへ立下がる信号を発生する。その信
号の立下がりに応じて(トランジスタ16のストレージ
タイム等を考慮する)オン状態となる。PNPトランジ
スタ17がオン状態になることによって、NPNトラン
ジスタ24がオン状態になる。このとき、トランジスタ
16.23はオフ状態となっている。
て述べる。単安定マルチバイブレータ10は、フォトカ
プラ9からの入力信号1の立下がりに応答して立下がる
信号を受け、その信号の立下がりをトリガとしてゼロレ
ベルから負のレベルへ立下がる信号を発生する。その信
号の立下がりに応じて(トランジスタ16のストレージ
タイム等を考慮する)オン状態となる。PNPトランジ
スタ17がオン状態になることによって、NPNトラン
ジスタ24がオン状態になる。このとき、トランジスタ
16.23はオフ状態となっている。
したがって、MO8FET26.27のゲートには単安
定マルチバイブレータ10からの信号に応答した角のレ
ベルの信号が印加され、MO8FεT26はオフ状態と
なり、MO8FET27がオン状態となる。この結果、
電源5.たとえばパワートランジスタであるスイッチン
グ素子7のエミッタ、゛ベース、MO8FET27のル
ープで電流が流れ、たとえばパワートランジスタである
スイッチング素子7にベース逆バイアス電流が印加され
、たとえばパワートランジスタであるスイッチング素子
7が高速でオフ状態になる。
定マルチバイブレータ10からの信号に応答した角のレ
ベルの信号が印加され、MO8FεT26はオフ状態と
なり、MO8FET27がオン状態となる。この結果、
電源5.たとえばパワートランジスタであるスイッチン
グ素子7のエミッタ、゛ベース、MO8FET27のル
ープで電流が流れ、たとえばパワートランジスタである
スイッチング素子7にベース逆バイアス電流が印加され
、たとえばパワートランジスタであるスイッチング素子
7が高速でオフ状態になる。
一方、上述の説明から明らかなように、NPNトランジ
スタ16とPNPトランジスタ17とは同時にオン状態
とならず、また、PNPトランジスタ23およびNPN
トランジスタ24においても、ざらにNチャネルMO8
FET26とPチャネルMO8FET27においても同
時にオン状態とはならない。すなわち、トランジスタ1
6.23およびMO8FET28がオン状態になってい
るときは、必ずトランジスタ17.24およびMO8F
ET27はオフ状態となっている。また、トランジスタ
17.24およびMO8FET27がオン状態のときは
、トランジスタ16.23およびMO8FET26はオ
フ状態となる。また、入力パルス1が与えられない場合
には、トランジスタ16.17,23.24およびMO
8FET26.27は全てオフ状態となる。
スタ16とPNPトランジスタ17とは同時にオン状態
とならず、また、PNPトランジスタ23およびNPN
トランジスタ24においても、ざらにNチャネルMO8
FET26とPチャネルMO8FET27においても同
時にオン状態とはならない。すなわち、トランジスタ1
6.23およびMO8FET28がオン状態になってい
るときは、必ずトランジスタ17.24およびMO8F
ET27はオフ状態となっている。また、トランジスタ
17.24およびMO8FET27がオン状態のときは
、トランジスタ16.23およびMO8FET26はオ
フ状態となる。また、入力パルス1が与えられない場合
には、トランジスタ16.17,23.24およびMO
8FET26.27は全てオフ状態となる。
この結果、上述の回路構成によれば、入力信号に対し応
答の遅れのない理想的なスイッチング素子用駆動信号が
得られる。
答の遅れのない理想的なスイッチング素子用駆動信号が
得られる。
[発明の効果]
以上のように、この発明によれば、駆動回路の最終段に
MOSFETを用いたので、入力信号に対する出力信号
の遅延時間を非常に小さくすることができる。この回路
をハイブリッドICで構成すれば、さらにこの効果は著
しくなる。
MOSFETを用いたので、入力信号に対する出力信号
の遅延時間を非常に小さくすることができる。この回路
をハイブリッドICで構成すれば、さらにこの効果は著
しくなる。
また、スイッチング素子へ与える駆動信号であるベース
電流の立上がり、立下がりが非常に急峻になり、たとえ
ばパワートランジスタなどのスイッチング素子の駆動回
路の信号として理想に非常に近いものが得られる。
電流の立上がり、立下がりが非常に急峻になり、たとえ
ばパワートランジスタなどのスイッチング素子の駆動回
路の信号として理想に非常に近いものが得られる。
したがって、スイッチング素子のスイッチ時間が大幅に
低減され、スイッチング損失を大幅に低減することがで
きる。
低減され、スイッチング損失を大幅に低減することがで
きる。
一方、駆動回路の最終段にMOSFETを用いているの
で、駆動回路全体の電力損失が小さくて済み、駆動回路
を駆動するために用いられる電源の容潰を非常に小さく
することもできる。
で、駆動回路全体の電力損失が小さくて済み、駆動回路
を駆動するために用いられる電源の容潰を非常に小さく
することもできる。
第1図はこの発明によるWA助回路のブロック図である
。M2因は、第1図のブロック図の各部における信号波
形図である。第3図は第1図のブロック図を具体化した
一実施例の回路図である。第4図は従来の駆動回路にお
ける入力信号および出力信号の波形を示す図である。第
5図はこの発明の目的とする理想状態の入力信号および
出力信号の波形図である。 図において、9はフォトカプラ、10は単安定マルチバ
イブレータ、16.24はNPNトランジスタ、17.
23はPNPトランジスタ、26はNチャネルMO8F
ET、2’7はPチャネル間O8FET、51は電気的
絶縁回路、52は逆電流パルス発生回路、53は正電流
パルス発生回路、54は負電流パルス発生回路、55は
MOSFETによる出力段である。 なお、図中同符号は同一または相当部を示す。 代 理 人 大 岩 増 雄第 2
図 兜4図 第5UXJ
。M2因は、第1図のブロック図の各部における信号波
形図である。第3図は第1図のブロック図を具体化した
一実施例の回路図である。第4図は従来の駆動回路にお
ける入力信号および出力信号の波形を示す図である。第
5図はこの発明の目的とする理想状態の入力信号および
出力信号の波形図である。 図において、9はフォトカプラ、10は単安定マルチバ
イブレータ、16.24はNPNトランジスタ、17.
23はPNPトランジスタ、26はNチャネルMO8F
ET、2’7はPチャネル間O8FET、51は電気的
絶縁回路、52は逆電流パルス発生回路、53は正電流
パルス発生回路、54は負電流パルス発生回路、55は
MOSFETによる出力段である。 なお、図中同符号は同一または相当部を示す。 代 理 人 大 岩 増 雄第 2
図 兜4図 第5UXJ
Claims (4)
- (1)駆動信号発生手段からの駆動信号に応答してスイ
ッチング素子を駆動する回路であつて、前記駆動信号を
受け、前記駆動信号に応答し、かつ前記駆動信号と電気
的に絶縁された信号を発生する電気的絶縁信号発生手段
と、 前記電気的絶縁信号発生手段からの電気的に絶縁された
信号を受け、前記電気的絶縁信号の第1のレベルから第
2のレベルへの変化に応答して前記第2のレベルから第
3のレベルへ変化する第1の信号を発生する第1の信号
発生手段と、 前記電気的絶縁信号発生手段からの前記電気的絶縁信号
を受け、前記電気的絶縁信号に同期した第2の信号を発
生する第2の信号発生手段と、前記第1の信号発生手段
からの信号を受け、前記第1の信号に同期した第3の信
号を発生する第3の信号発生手段と、 前記第2および第3の信号発生手段からの信号を受け、
前記第2および第3の信号のレベルを加算した信号レベ
ルを有する第4の信号を発生する、金属酸化膜半導体電
界効果型トランジスタで構成される第4の信号発生手段
とを含む、駆動回路。 - (2)前記第1の信号発生手段は、単安定マルチバイブ
レータである、特許請求の範囲第1項記載の駆動回路。 - (3)前記第2および第3の信号発生手段の各々は、P
NPトランジスタとNPNトランジスタとから構成され
る、特許請求の範囲第1項または第2項に記載の駆動回
路。 - (4)前記第4の信号発生手段は、相補型に接続された
金属酸化膜半導体電界効果型トランジスタで構成される
、特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載
の駆動回路。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59253286A JPS61131613A (ja) | 1984-11-29 | 1984-11-29 | 駆動回路 |
DE8585308722T DE3580569D1 (de) | 1984-11-29 | 1985-11-29 | Treiberschaltung. |
EP85308722A EP0184402B1 (en) | 1984-11-29 | 1985-11-29 | A driver circuit |
US07/233,855 US4880995A (en) | 1984-11-29 | 1988-08-18 | Electrically isolated MOSFET drive circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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JP2015233277A (ja) * | 2014-06-02 | 2015-12-24 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | Pinダイオード・ベースのrf振幅変調器に関するマルチ・ステップ駆動信号 |
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