JPS63100815A - 出力バツフア回路 - Google Patents

出力バツフア回路

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JPS63100815A
JPS63100815A JP61245369A JP24536986A JPS63100815A JP S63100815 A JPS63100815 A JP S63100815A JP 61245369 A JP61245369 A JP 61245369A JP 24536986 A JP24536986 A JP 24536986A JP S63100815 A JPS63100815 A JP S63100815A
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JP
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output
potential
cmos inverter
mos transistor
inverter
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Motoo Azuma
基雄 東
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高速性を維持したまま負荷回路によるリン
ギングを防止し、安定な出力波形を出力することの可能
なICの出力バッファ回路に関する。
(従来の技術〕 一般に、ICの出力部には、ICの微弱な信号を、外部
の負荷回路を駆動できるレベルまで増幅するための出力
バッファ回路が設けられている。
最近の電子回路の高速化や大規模化に伴い、かかるIC
の出力バッファ回路にも、高速動作や電流駆動能力の増
大が求められており、更にICの利用範囲が広がるにつ
れて、様々な負荷に対応できることが要求されている。
従来の出力バッファ回路において、このような要求に対
応するため、何の対策も施さずに大電流を高速でスイッ
チングする場合、急峻な変化を伴う出力波形は多くの高
7A波成分を含んでいるため、空中に不要輻射電波を発
生し、電源や隣接する信号線に雑音を誘起したりしで、
システムに不具合を引き起こす原因となる。そのためI
C出力端子の外部でシールドを施す等の対策がなされて
いる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところでICの出力端子の外部での対策は、コスト増大
、プリント基板面積の増大、動作速度の低下等、システ
ムの性能低下を伴うものである。
従来、かかる不要輻射電波の発生を、IC内部回路の改
善により抑える方法として、特開昭60−62725号
公報に提案されている方法がある。
この方法は、第9図に示すように、出力バッファ回路を
構成する第1段のインバータ101の出力端と第2段の
インバータ1020入力端との間に抵抗成分103を設
け、且つ第2段のインバータ102の入出力端間に容量
成分104を設けて一種のミラー積分回路を構成し、出
力信号のスイッチング達文を制限して、不要輻射電波の
発生を阻止し、隣接する配線へのノイズ誘起を除去する
ようにしたものである。なお第9図において105は入
力で、106は出力端子である。このように構成した出
カバ。
ファ回路によれば、不要輻射電波の発生を抑えることは
できるが、スイッチング速度を制限してしまうものであ
るので、動作速度の低下を伴い、最近の高速化の要求を
満たすことができない、更にこの出力バッファ回路は、
抵抗やコンデンサを必要とし、それらをIC内部に一体
に作り込むためには、大きな面積を必要とするなどの問
題点があるものである。
更に、一般に大電流駆動能力を持つ出力バッファ回路に
、プリント配線、ケーブル等の誘導成分や、浮遊容量等
の容量成分が負荷として接続され高速動作をする場合に
は、リンギングが発生して出力波形が振動してしまうこ
とが多く、次段の入力回路に悪影響を及ぼし、素子の破
壊あるいは誤動作の原因となる場合があるものである。
前記第9図に示した従来の出力バッファ回路は、高速動
作を維持しながら上記の出力波形の振動を抑えることが
困難なものである。
本発明は、従来の出力バッファ回路の上記問題点を解消
するためになされたもので、出力信号の立ち上がり及び
又は立ち下がり時間の高速性を維持したまま、不要輻射
電波の発生を抑制し、負荷に誘導成分及び容量成分が接
続された場合でも有害な出力波形が振動するリンギング
の発生を防止することが可能で、且つIC化の容易な、
大電流駆動能力を備えた出力バッファ回路を提供するこ
とを目的とする。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕上記問題点を
解決するため、本発明は、PチャネルMOSトランジス
タとNチャネルMOSトランジスタとを直列接続して構
成したCMOSインバータと、少なくとも1つのMO3
I−ランジスタからなり、前記CPTi OSインバー
タの出力端と電源端子間に接続されて該出力端の電位を
制御する電位制御手段とで出力バッファ回路を構成する
ものである。
このように構成することにより、CMOSインバータの
出力電圧の立ち上がり及び又は立ち下がりの変化が電位
制御手段により抑制されて、出力波形の変化の割合が小
さくなり、それにより不要輻射電波の発生が抑制され、
また負荷によるリンギングの発生を防止することが可能
となる。また全てトランジスタで構成することが可能と
なるためIC化が容易となる。
〔実施例〕
以下実施例について説明する。第1図は本発明に係る出
力バッファ回路の第1の実施例を示す回路構成図である
0図において、1はPチャネルMOSトランジスタ2と
NチャネルMOSトランジスタ3からなる第1のCMO
Sインバータで、PチャネルMOSトランジスタ2のゲ
ートは入力4に接続され、ドレインは出力5に接続され
、そしてソースは第1の電源端子V。に接続されている
NチャネルMOSトランジスタ3のゲートは入力4に接
続され、ドレインは出力5に接続され、ソースは第2の
電R端子GNDに接続されている。
6は前記CMOSインバータlと全く同様な構成の、P
チャネル間O3トランジスタフとNチャネル間O3トラ
ンジスタ8とからなる第2のCMOSインバータで、そ
の入力は前記第1のCMOSインバータ1の出力5に接
続され、その出力は出力端子9に接続されている。
10は電位制御手段を構成するNチャネルMOSトラン
ジスタで、そのゲートは第2CMOSインバータ6の出
力に接続され、またドレインは第lCMOSインバータ
1の出力(第2CMOSインバータの入力)5に接続さ
れ、そしてソースは電源端子GNDに接続されている。
このように構成された出力バッファ回路において、入力
4に立ち下がり信号が加えられ、入力電圧が高電位から
低電位に変化すると、第1 CMOSインバータ1が反
転し、その出力5の電位は低電位から高電位に上がり始
める。この時点では、第2CMOSインバータ6の出力
電圧、すなわち出力端子8の電位はまだ高いため、Nチ
ャネル間O3トランジスタlOはONになっている。し
たがって、このNチャネルMOSトランジスタ10を通
して、第lCMOSインバータ出力5から電源端子GN
Dに向けて貫通電流が流れ、第lCMOSインバータ1
の出力5の電位の上昇は抑制される。
しかし、第1のCMOSインバータlの出力5の電位が
上昇するにつれて、これを入力としている第2 CM 
OSインバータ6の出力である出力端子9の電位は下が
り、これに伴ってNチャネル間O3トランジスタlOの
コンダクタンスが下がり、その貫通電流も減少する。そ
して出力端子9の電位がNチャネルMOSトランジスタ
10の闇値電圧以下になると、該トランジスタ10はO
FFとなって第1 CMOSインバータ1の出力電圧に
影響を与えないようになって、第1及び第2CMOSイ
ンバータ1.6の反転動作が終了する。
このように、第lCMOSインバータ1の出力電圧の変
化を抑えて、第2CMOSインバータ6の急激な反転動
作を鈍らせることにより、インバータの信号伝播時間を
あまり遅延させることなく、不要輻射電波の発生が少な
い、変化の割合の小さい出力波形が得られる。したがっ
てノイズの発生が少なくなり、リンギングの発生も防止
することができる。
第2図は本発明の第2の実施例の回路構成図である。こ
の実施例は、第1図に示した実施例におけるNチャネル
間O3トランジスタ10の代わりに、電位制御手段を、
Pチャネル間O3トランジスタ11とNチャネル間O3
トランジスタ12の直列回路で構成するものである。す
なわち、Pチャネル間O3トランジスタ11のソースは
第lCMOSインバータ1の出力5に接続し、ドレイン
はNチャネル間O3)ランジメタ120ドレインに接続
し、NチャネルM OS トランジスタ12のソースは
電源端子GNDに接続し、そして前記両トランジスタ1
1゜12の各ゲートは第2CMOSインバータ6の出力
に共通に接続している。
このように構成した出力バッファ回路において、入力4
に立ち下がり信号が印加されると、PチャネルMOSト
ランジスタ2とNチャネル間O3トランジスタ3からな
る第lCMOSインバータ1が反転し、その出力5の電
位は上がり始め、第2CMOSインバータ6の出力は下
がり始める。しかしこの時点では、出力端子9の電位は
まだ高く、Nチャネル間O3トランジスタ12はONし
ているが、Pチャネル間O3トランジスタ11はOFF
しているため、両トランジスタ11.12を通しての貫
通電流は流れない、したがって第lCMOSインバータ
1の出力5の電位の上昇を妨げない。
次いで第1cMOsインバータlの出力5の電位が更に
上昇し、この電位が、この電位の反転出力である第2C
MOSインバータ6の出力すなわち出力端子9の電位よ
り、Pチャネル間O3トランジスタ11の闇値電圧V 
TIP分以上高くなると、該トランジスタ11はONL
始め、電位制御手段を構成するPチャネル間O3トラン
ジスタ11及びNチャネルMOSトランジスタ12を通
して貫通電流■が流れ始める。この貫通電流Iは、Pチ
ャネル間O3トランジスタフとNチャネル間O3l−ラ
ンジスタ8で構成されている第2CMOSインバータ6
の出力信号である出力端子9の電位が、NチャネルMO
Sトランジスタ12の闇値電圧■、□以下になるまで流
れ続け、この間に第2CMOSインバータ6の入力信号
である第lCMOSインバータ1の出力5の電位の上昇
を遅らせる。しかしPチャネルMOSトランジスタ11
が直列接続されているため、第lCMOSインバータ1
の出力5の電位の上昇は、その初期においては妨げられ
ないので、インバータの信号伝播時間の遅延はより少な
くなる。
第3図は、第2図に示した第2実施例の動作を表す、入
出力電圧波形と貫通電流波形とを示す閏である0図にお
いて、aは第1 CMOSインバータlの入力電圧波形
、bは第2CMOSインバータ6の出力電圧波形、Cは
第1cMOsインバータ1の出力電圧波形(第2CMO
Sインバータ6の入力電圧波形)、IはPチャネル間O
3トランジスタ11及びNチャネルMOSトランジスタ
12を通して流れる貫通電流波形を示している。
この図かられかるように、時点1.において第lCMO
Sインバータ出力の電位が第2CMOSインバータの出
力の電位より、PチャネルMOSトランジスタ11の闇
値電圧■□7以上高くなると、貫通電流Iが流れ始め、
時点t8において第2CMOSインバータ出力の電位が
NチャネルMOSトランジスタ12の闇値電圧■、−以
下に低下すると、貫通電流Iは遮断される。このように
時点t1から時点t、まで貫通電流Iが流れるため、第
lCMOSインバータ出力電圧波形Cは時点t1からそ
の傾きが小さくされ、それに伴い第2 CMOSインバ
ータ6も惣、激な反転動作が鈍化され、時点t、から傾
きの小さい出力波形が得られる。しかし時点t1までは
出力波形は急速に変化するため、動作速度の低下は小さ
い、したがって高速性を維持しつつ不要輻射電波等の発
生を防止することができる。
第4図は、第2図に示した実施例の変形例を示す回路構
−成図である。この変形例はPチャネル間O3トランジ
スタ13とNチャネルMOSトランジスタ14の直列回
路からなる電位制御手段を、第1の電源端子V、と第l
CMOSインバータの出力5間に接続して構成したもの
である。この変形例においては、入力4に立ち上がり信
号が印加される場合、出力電圧波形が所定の高電位に到
達すると、その傾きが小さくなり、急激な波形変化を鈍
化させて、不要輻射電波等の発生を防止でき、したがっ
て立ち上がり信号印加時に第2実施例と同様な効果が得
られるものである。
第5図は、本発明の第3実施例を示す回路構成図である
。この実施例は、第2実施例及びその変形例で示した電
位制御手段を合わせ備えて、入力信号の立ち上がり及び
立ち下がりの両方に対して、出力波形の変化の割合を小
さくして、不要輻射電波の発生等を防止するという作用
効果が得られるようにしたものである。すなわち、Pチ
ャネルMOSトランジスタ11とNチャネルMOSトラ
ンジスタ12の直列回路を、第1cMOsインバータ1
の出力5と第2の電源端子GND間に接続し、同じくP
チャネルMOSトランジスタ13とNチャネルMOSト
ランジスタ14の直列回路を、第1cMOSインバータ
1の出力5と第1の電源端子■、。
間に接続して構成するものである。
このように構成した出力バッファ回路において、入力4
に立ち下がり信号が加えられ、出力端子9の電位が電源
端子Vlllの電圧よりもPチャネル間O3トランジス
タ13の闇値電圧分収上低くなると、1亥トランジスタ
13がONするため、すでにON4大態になっているN
チャネルMO5トランジスタ14とを通して貫通電流I
、が流れる。
コノ貫ifl電漬11は第lCMOSインバータ1の出
力5の電位の上昇を速め、出力端子9の電位が第lCM
OSインバータ1の出力5の電位よりNチャネルMOS
トランジスタ14の闇値電圧以上高くなった時点で、該
トランジスタ14がOFFするが、この時点まで前記貫
通型?JLIlは継続して渣れる。一方この間、Pチャ
ネル間O3トランジスタ11は継続してOFF状態とな
っているため、該PチャネルMO3I−ランジスタ11
及びNチャネル\10Sトランジスタ12を通しての貫
通電流I2はン人れない。
次いで出力端子9の電位が第lCMOSインバータlの
出力5の電位より、PチャネルMOSトランジスタ11
の闇値電圧以上低くなると、該トランジスタl】がON
となり、すでにON状態になっているNチャネルM O
S トランジスタ12を通して貫i!1TL流12が流
れる。この貫通電流I、は第lCMOSインバータlの
出力5の電位上昇を遅らせ、出力端子9の電位がNチャ
ネルMOSトランジスタ12の闇値電圧以下になり、該
トランジスタ12がOFFするまで継続して流れる。
以上述べたように、この実施例では、入力信号が変化す
る初期においては、その出力電圧波形を速く変化させ、
出力の電位が所定値に達した時点以後は、その変化を遅
らせるものであり、この動作によりリンギングの発生や
、不要輻射電波の発生を有効に防止することができる。
また、この実施例において、入力4に立ち上がり信号が
加えられた場合は、入力信号が変化する初期において貫
通電流I□が流れて、その出力電圧波形を速く変化させ
、出力電圧が所定値に達した時点以後は、貫1111電
流11が流れ始めて出力電圧波形の変化を遅らせるよう
に機能し、したがって立ち上がり入力信号を印加した場
合も立ち下がり入力信号を印加した場合と同様な作用効
果を奏することができる。
第6図は、第5図に示した第3実施例における動作を表
す入出力電圧波形と貫通電流波形を示す図であり、第3
図と同様に、aは第lCMOSインバータ1の入力信号
波形、bは第2CMOSインバータ6の出力電圧波形、
Cは第1cMOsインバータ1の出力電圧波形(第2C
MOSインバータ6の入力電圧波形)、1.、I□はそ
れぞれ貫通電流1+、Izの波形を示している。この図
かられかるように、時点t、l  においてPチャネル
間O3トランジスタ13がONになって貫通電流I。
が流れ始め、時点t 、 l  においてNチャネルM
OSトランジスタ14がOFFとなって貫通電流!。
は遮断される0次いで時点t 、 l  において、P
チャネルMOSトランジスタ11がONとなって貫通電
流■2が流れ始め、時点t、l  においてNチャネル
MOSトランジスタ12がOFFとなって貫通電流!、
が遮断される。
このように時点t、lからt 、 lまでは貫通11流
11が流れ、第lCMOSインバータlの出力5の電位
上昇は速められる。一方時点t 、 lからt 、 1
までは貫通電流Isが流れ、第1cMOsインバータ1
の出力5の電位上昇は鈍化され、これに対応して出力端
子9の出力電圧波形もある所定値までは急速に変化し、
次いで次の所定値からは変化が小さくなり、図示のよう
に傾きの小さい出力電圧波形が得られる。
第7図は、本発明の第4実施例を示す回路構成図である
。この実施例は、第lCMOSインバータの出力に接続
される電位制御手段を、入力信号により制御するように
構成するものである。すなわち、第1cMOsインバー
タlの出力5と第2電源端子GND間に、直列にPチャ
ネルMO5トランジスタ15とNチャネルMOSトラン
ジスタ16とを接続し、それぞれのゲートを第lCMO
Sインバータ1の入力4に共通に接続したものである。
このように構成した出力バッファ回路において、入力4
に立ち下がり信号が印加されると、第lCMOSインバ
ータlが反転して、その出力5の電位は上がり始める。
しかし、この時点では入力4の電位はまだ高く、したが
ってNチャネルMOSトランジスタ16はONしている
が、Pチャネル間O3トランジスタ15はOFFしてい
るため、両MOSトランジスタIs、 16を通しての
貫通電流Iは流れない、したがって入力信号が変化する
初期における第lCMOSインバータ1の出力5の電位
の上昇は妨げられない。
次いで入力イε号の電位が更に低下し、第lCMOSイ
ンバータlの出力5の電位が上昇し、この電位が、入力
電位よりPチャネル間O3トランジスタ15の闇値電圧
以上高くなると、該トランジスタ15はONL始め、P
チャネルMOSトランジスタ15及びNチャネルMOS
トランジスタ16を通して貫通電流1が流れ始める。こ
の貫通電流は、入力の電位がNチャネルMOSトランジ
スタ16の閾値電圧以下になるまで流れ続け、この間に
第lCMOSインバータ1の出力5の電位の上昇を遅ら
せる。したがって第lCMOSインバータlの出力5の
電位が所定値に達したのちは、その出力電圧波形の変化
の傾きが小さくされ、それに伴い第2CMOSインバー
タも急激な反転動作が鈍化されて傾きの小さい出力電圧
波形が得られ、第2図に示した第2実権例とほぼ同様な
動作が行われ、同様な作用効果が得られる。
なおこの実施例の場合は、出力バッファ回路としては第
2CMOSインバータ6は特に必要とせず、これを省略
して第1cMOsインバータlの出力5を直接出力端子
9に接続してもよい。
第8図は本発明の第5実施例を示す回路構成図である。
この実施例は第lCMOSインバータlの出力5に接続
される電位制御手段を入力信号により制御するように構
成すると共に、第2 CMOSインバータを省略し、且
つ入力信号の立ち上がり及び立ち下がりの両方に対して
、上記各実施例と同様な作用効果が得られるようにした
ものであすなわち、CMOSインバータlの出力5と第
1電源端子■。間に、直列にPチャネルMOSトランジ
スタ17とNチャネルMOSトランジスタ18とを接続
し、一方CMOSインパーク1の出力5と第2電源端子
GND間に、直列にPチャ1ルMOSトランジスタ15
とNチャネルMOSトランジスタ16とを接続し、これ
らの各MOSトランジスタ15.16.17.18の各
ゲートを、CMOSインバータlの入力4に共通に接続
したものである。
このように構成した出力バッファ回路において、入力4
に立ち下がり信号が加えられた場合は、入力信号が変化
する初期において、PチャネルMOSトランジスタ17
及びNチャネルMOSトランジスタ18を通して貫if
f!電流I、が流れ、インパーク1の出力電圧波形を速
く変化させ、インバータ出力5の電位が所定値に達した
時点以後は、PチャネルMOSトランジスタ15及びN
チャネルMOSトランジスタ16を通して貫通電流14
が流れ始めて、インバータ出力電圧波形の変化を遅らせ
るように機能し、この動作によりリンギングの発生や、
不要輻射電波の発生を防止することができる。
またこの実施例において、入力4に立ち上がり信号が加
えられた場合は、入力信号が変化する初期において貫通
電流!4が凍れて、インバータ出力電圧波形を速く変化
させ、インバータ出力電圧が所定値に達した時点以後は
、貫通電alSが流れ始めてインバータ出力電圧波形の
変化を遅らせるよう機能し、したがって立ち上がり入力
信号を印加した場合も、立ち下がり入力信号を印加した
場合と同様な作用効果が得られる。
〔発明の効果〕
以上実施例に基づいて詳細に説明したように、本発明に
よれば、CMOSインバータの出力電圧波形の立ち上が
り及び又は立ち下がりの変化が、電位制御手段により抑
制されて、出力電圧波形の変化の割合が小さくなり、そ
れにより不要輻射電波の発生が抑制され、また負荷によ
るリンギングの発生を防止することができる。また出力
バッファ回路を全てトランジスタで構成することができ
るのでIC化が容易となる等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る出力バッファ回路の第1実施例
を示す回路構成図、第2図は、第2実施例を示す回路構
成図、第3図は、第2図に示した実施例の動作を表す電
圧、1流波形を示す図、第4図は、第2図に示した第2
実施例の変形例を示す回路構成図、第5図は、第3実施
例を示す回路構成図、第6図は、第5図に示した実施例
の動作を表す電圧、1を流浪形を示す図、第7図は、第
4実施例を示す回路構成図、第8図は、第5実施例を示
す回路構成図、第9図は、従来の出力バッファ回路の構
成例を示す図である。 図において、1は第lCMOSインバータ、2゜7はP
チ中ネJしMOSトランジスタ、3. 8.10はNチ
ャネルMOSトランジスタ、4は入力、5は第1cMO
sインバータの出力、6は第2CMOSインバータ、9
は出力端子を示す。 特許出願人 オリンパス光学工業株式会社第1図 第2図 □時間 t+  t2tx    t4  □時間第7図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)PチャネルMOSトランジスタとNチャネルMO
    Sトランジスタとを直列接続して構成したCMOSイン
    バータと、少なくとも1つのMOSトランジスタからな
    り、前記CMOSインバータの出力端と電源端子間に接
    続されて該出力端の電位を制御する電位制御手段とから
    なることを特徴とする出力バッファ回路。
  2. (2)前記電位制御手段を構成するMOSトランジスタ
    は、前記CMOSインバータの出力端に接続された第2
    のCMOSインバータの出力電圧により制御され、該M
    OSトランジスタに流れる貫通電流により前記CMOS
    インバータの出力端の電位を制御するように構成されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の出力
    バッファ回路。
  3. (3)前記電位制御手段を構成するMOSトランジスタ
    は、前記CMOSインバータの入力電圧により制御され
    、該MOSトランジスタに流れる貫通電流により前記C
    MOSインバータの出力端の電位を制御するように構成
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の出力バッファ回路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01140494A (ja) * 1987-11-26 1989-06-01 Mitsubishi Electric Corp 半導体記憶装置の出力バッファ回路
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