JPS63142918A - 入力回路 - Google Patents
入力回路Info
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- JPS63142918A JPS63142918A JP61290725A JP29072586A JPS63142918A JP S63142918 A JPS63142918 A JP S63142918A JP 61290725 A JP61290725 A JP 61290725A JP 29072586 A JP29072586 A JP 29072586A JP S63142918 A JPS63142918 A JP S63142918A
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- JP
- Japan
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- channel transistor
- voltage
- gate
- input
- transistor
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- Pending
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 8
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/0008—Arrangements for reducing power consumption
- H03K19/0013—Arrangements for reducing power consumption in field effect transistor circuits
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Computing Systems (AREA)
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- Mathematical Physics (AREA)
- Logic Circuits (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、例えばTTL回路からの出力を入力とする
CMOSインバータ回路のような入力回路に関するもの
である。
CMOSインバータ回路のような入力回路に関するもの
である。
[従来の技術]
第5図は、標準的なCMOSインバータである。
図において、(1)はPチャネルトランジスタ、(2)
はnチャネルトランジスタ、Vccは電源電圧、Vin
は入力端子、Voutは出力端子である。第6図は第5
図の回路における入力端子VinとPチャネルトランジ
スタ(1)のソースからnチャネルトランジスタ(2)
のソースへ流れる貫通電流■の特性を示したものであり
、図においてVtp+はPチャネルトランジスタ(1)
の閾値電圧、Vtnzはnチャネルトランジスタ(2)
の閾値電圧、VTは第5図の入力回路の 値電圧である
。
はnチャネルトランジスタ、Vccは電源電圧、Vin
は入力端子、Voutは出力端子である。第6図は第5
図の回路における入力端子VinとPチャネルトランジ
スタ(1)のソースからnチャネルトランジスタ(2)
のソースへ流れる貫通電流■の特性を示したものであり
、図においてVtp+はPチャネルトランジスタ(1)
の閾値電圧、Vtnzはnチャネルトランジスタ(2)
の閾値電圧、VTは第5図の入力回路の 値電圧である
。
次に第5図に示す回路の特性を第6図を参照して説明す
る。Vin (Vtnzのとき、nチャネルトランジス
タ(2)はOFF、Pチャネルトランジスタ(1)は非
飽和領域となり、Vout =Vccとなる。Vtnz
<Vin<VTのとき−nチャネルトランジスタ(2
)は飽和領域、Pチャネルトランジスタ(1)は非飽和
領域となり、Vout−VCCとなる。Vin=VTの
とき、nチャネルトランジスタ(2)、Pチャネルトラ
ンジスタ(1)は共に飽和領域となりVou tはVc
c付近から0M付近まで大きく変化する。VT (Vi
n (Vcc −Vtp+のとき、nチャネルトランジ
スタ(2)は非飽和領域、Pチャネルトランジスタ(1
)は飽和領域にあり、Vout−、Q(y)となる。V
cc −I Vtp+ 1 のとき−nチャネルトラン
ジスタ(2)は非飽和領域、Pチャネルトランジスタ(
1)はOFFとなり、VouL=Q(ト)となる。CM
OSインバータの閾値電圧VTは、nチャネルトランジ
スタ(2)の飽和電流とPチャネルトランジスタ(1)
の飽和電流が一致する点(点P+ )であり、Pチャネ
ルトランジスタ(1)とnチャネルトランジスタ(2)
の特性が等しければ、VT=Vcc/2となり一5V系
においてはVT=2.5(7)である。
る。Vin (Vtnzのとき、nチャネルトランジス
タ(2)はOFF、Pチャネルトランジスタ(1)は非
飽和領域となり、Vout =Vccとなる。Vtnz
<Vin<VTのとき−nチャネルトランジスタ(2
)は飽和領域、Pチャネルトランジスタ(1)は非飽和
領域となり、Vout−VCCとなる。Vin=VTの
とき、nチャネルトランジスタ(2)、Pチャネルトラ
ンジスタ(1)は共に飽和領域となりVou tはVc
c付近から0M付近まで大きく変化する。VT (Vi
n (Vcc −Vtp+のとき、nチャネルトランジ
スタ(2)は非飽和領域、Pチャネルトランジスタ(1
)は飽和領域にあり、Vout−、Q(y)となる。V
cc −I Vtp+ 1 のとき−nチャネルトラン
ジスタ(2)は非飽和領域、Pチャネルトランジスタ(
1)はOFFとなり、VouL=Q(ト)となる。CM
OSインバータの閾値電圧VTは、nチャネルトランジ
スタ(2)の飽和電流とPチャネルトランジスタ(1)
の飽和電流が一致する点(点P+ )であり、Pチャネ
ルトランジスタ(1)とnチャネルトランジスタ(2)
の特性が等しければ、VT=Vcc/2となり一5V系
においてはVT=2.5(7)である。
ところで、標準的なTTL回路の出力電圧は′Hルベル
が2.4(ト)、ゝL〜ベルか0.81V)であるので
、TTL回路の出力を標準的なCMOSインバータの入
力に接続すると、TTL回路の′H”レベル出力電圧2
.4(v) カCMO5インバータ(7)閾値電圧2.
5(v)より低いため、TTL回路のゞH“レベル出力
は1H“レベルとして認識されないという問題点があっ
た。
が2.4(ト)、ゝL〜ベルか0.81V)であるので
、TTL回路の出力を標準的なCMOSインバータの入
力に接続すると、TTL回路の′H”レベル出力電圧2
.4(v) カCMO5インバータ(7)閾値電圧2.
5(v)より低いため、TTL回路のゞH“レベル出力
は1H“レベルとして認識されないという問題点があっ
た。
この問題点を解決するために、例えばIEEEJour
nal of 5olid−5tate C1rcui
ts、 Vol、20. No、5(P946)に示さ
れた、Pチャネルトランジスタとnチャネルトランジス
タのトランジスタサイズを変えてCMOSインバータの
閾値電圧を調整するという方法がある。第5図のCMO
Sインバータにおいて、nチャネルトランジスタ(2)
のサイズを大きくすれば、第6図の波線で示すようにn
チャネルトランジスタ(2)の飽和電流は増加する。従
ってnチャネルトランジスタ(2)の飽和電流とPチャ
ネルトランジスタ(1)の飽和電流が一致する点はP+
からP2へと移動し、VTが低下する。このようにして
値電圧を調整することにより、chiosインバータを
TTL回路の入力回路として使用できる。
nal of 5olid−5tate C1rcui
ts、 Vol、20. No、5(P946)に示さ
れた、Pチャネルトランジスタとnチャネルトランジス
タのトランジスタサイズを変えてCMOSインバータの
閾値電圧を調整するという方法がある。第5図のCMO
Sインバータにおいて、nチャネルトランジスタ(2)
のサイズを大きくすれば、第6図の波線で示すようにn
チャネルトランジスタ(2)の飽和電流は増加する。従
ってnチャネルトランジスタ(2)の飽和電流とPチャ
ネルトランジスタ(1)の飽和電流が一致する点はP+
からP2へと移動し、VTが低下する。このようにして
値電圧を調整することにより、chiosインバータを
TTL回路の入力回路として使用できる。
従来の入力回路は以上のように構成され、トランジスタ
のサイズを変えることで、閾値電圧を設定できる。とこ
ろか、例えばTTL回路のように′Hルベルを表す電位
に合わせて閾値電圧を調整しても、このHレベルを表す
電位は、PチャネルトランジスタをOFFさせる電位に
満たないので、TTL回路がHを出力している期間は、
入力回路のPチャネルトランジスタとnチャネルトラン
ジスタは共にONしており、常に貫通電流が流れてしま
う。従って電流制限のために、各トランジスタのサイズ
を小さくしなければならず、このことによって、高速化
が図れない、次段のドライブ能力を上げられないなどの
問題点があった。
のサイズを変えることで、閾値電圧を設定できる。とこ
ろか、例えばTTL回路のように′Hルベルを表す電位
に合わせて閾値電圧を調整しても、このHレベルを表す
電位は、PチャネルトランジスタをOFFさせる電位に
満たないので、TTL回路がHを出力している期間は、
入力回路のPチャネルトランジスタとnチャネルトラン
ジスタは共にONしており、常に貫通電流が流れてしま
う。従って電流制限のために、各トランジスタのサイズ
を小さくしなければならず、このことによって、高速化
が図れない、次段のドライブ能力を上げられないなどの
問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、貫通電流が流れることなく値電圧を設定で
きる入力回路を得ることを目的とする。
れたもので、貫通電流が流れることなく値電圧を設定で
きる入力回路を得ることを目的とする。
この発明に係る入力回路は、入力端子、出力端子、CM
OSインバータを構成する第1のPチャネルトランジス
タ及び第1のnチャネルトランジスタ、入力端子に印加
される電圧に対し、ある電位差を持って運動した電圧を
与える手段を備え、入力端子が前記第1のnチャネルト
ランジスタのゲートに接続され、入力電圧に連動した電
圧を与える端子が前記第1のPチャネルトランジスタの
ゲートに接続されているものである。
OSインバータを構成する第1のPチャネルトランジス
タ及び第1のnチャネルトランジスタ、入力端子に印加
される電圧に対し、ある電位差を持って運動した電圧を
与える手段を備え、入力端子が前記第1のnチャネルト
ランジスタのゲートに接続され、入力電圧に連動した電
圧を与える端子が前記第1のPチャネルトランジスタの
ゲートに接続されているものである。
[作用]
この発明においては、前記CMOSインバータを構成す
る前記第1のPチャネルトランジスタのゲートに印加さ
れる電圧と、前記第1のnチャネルトランジスタのゲー
トに印加される電圧との間に電位差を持たせることによ
り、前記CMOSイン/−e−夕の閾値電圧を変更する
とともに、貫通電流を抑制する。
る前記第1のPチャネルトランジスタのゲートに印加さ
れる電圧と、前記第1のnチャネルトランジスタのゲー
トに印加される電圧との間に電位差を持たせることによ
り、前記CMOSイン/−e−夕の閾値電圧を変更する
とともに、貫通電流を抑制する。
第1図はこの発明の一実施例を示す回路図であり、(1
) +21は上記従来回路と同一のものである。(3)
(4)はnチャネルトランジスタ、(5)はPチャネル
トランジスタである。
) +21は上記従来回路と同一のものである。(3)
(4)はnチャネルトランジスタ、(5)はPチャネル
トランジスタである。
第2図は、第1図の回路における入力電圧Vinと、接
続端子Vaの電圧Vaの関係を示したものであり、Vt
naはnチャネルトランジスタ(3)の閾値電圧。
続端子Vaの電圧Vaの関係を示したものであり、Vt
naはnチャネルトランジスタ(3)の閾値電圧。
Vtn4はnチャネルトランジスタ(4)の閾値電圧、
VtpsはPチャネルトランジスタ(5)の閾値電圧で
ある。
VtpsはPチャネルトランジスタ(5)の閾値電圧で
ある。
次に第1図に示す回路の特性を第2回に基づいて説明す
る。(Vcc−Vtns−Vtnt−tvtpst)<
vin<Vccのとき、トランジスタ(5)はOFFし
ていて、トランジスタ(3)のドレインからトランジス
タ(5)のドレインに流れる電流はなく、接続端子■3
の電位はVcc −Vtn5 である。Q(v) <
Vin < (Vcc−Vtns−Vtn4− IVt
psl)のとき、トランジスタ(5)はONとなり接続
端子■3の電位はトランジスタ+3+ +41 +51
のそれぞれのソース・ドレイン間の抵抗値によって決ま
る。トランジスタ(5)のゲート電圧であるVinが低
下するにつれてトランジスタ(5)のソース・ドレイン
間の抵抗値が低下するので接続端子■λの電位は低下す
る。従って従来のように入力電圧VinをPチャネルト
ランジスタ(1)のゲートに直接印加した場合はVin
の電圧がP8より低くなるとPチャネルトランジスタ(
1)はONしてしまうが、第1図の回路においてはVi
nの電圧が点P4より低くならないとONしない。ただ
し、接続端子■λのとり得る最高電位(Vcc −Vt
nz )は、Pチャネルトランジスタ(1)をOFFさ
せるのに充分なものでなくてはならない。つまり(Vc
c −Vtna ) > (Vcc −IVtp口)の
条件を満足していなければならない。
る。(Vcc−Vtns−Vtnt−tvtpst)<
vin<Vccのとき、トランジスタ(5)はOFFし
ていて、トランジスタ(3)のドレインからトランジス
タ(5)のドレインに流れる電流はなく、接続端子■3
の電位はVcc −Vtn5 である。Q(v) <
Vin < (Vcc−Vtns−Vtn4− IVt
psl)のとき、トランジスタ(5)はONとなり接続
端子■3の電位はトランジスタ+3+ +41 +51
のそれぞれのソース・ドレイン間の抵抗値によって決ま
る。トランジスタ(5)のゲート電圧であるVinが低
下するにつれてトランジスタ(5)のソース・ドレイン
間の抵抗値が低下するので接続端子■λの電位は低下す
る。従って従来のように入力電圧VinをPチャネルト
ランジスタ(1)のゲートに直接印加した場合はVin
の電圧がP8より低くなるとPチャネルトランジスタ(
1)はONしてしまうが、第1図の回路においてはVi
nの電圧が点P4より低くならないとONしない。ただ
し、接続端子■λのとり得る最高電位(Vcc −Vt
nz )は、Pチャネルトランジスタ(1)をOFFさ
せるのに充分なものでなくてはならない。つまり(Vc
c −Vtna ) > (Vcc −IVtp口)の
条件を満足していなければならない。
第3図は、第1図の回路における入力電圧Vinと貫通
電流Iとの関係を示したものである。トランジスタ(1
)に電流が流れ始める入力電圧Vinの値は従来の場合
(波線で示す)より低くなっており、CMOSインバー
タの 値電圧を示すnチャネルトランジスタの飽和電流
とPチャネルトランジスタの飽和電流が一致する点はP
!からP5に移動し、閾値電圧は低下している。また貫
通電流が流れる範囲も減少している。
電流Iとの関係を示したものである。トランジスタ(1
)に電流が流れ始める入力電圧Vinの値は従来の場合
(波線で示す)より低くなっており、CMOSインバー
タの 値電圧を示すnチャネルトランジスタの飽和電流
とPチャネルトランジスタの飽和電流が一致する点はP
!からP5に移動し、閾値電圧は低下している。また貫
通電流が流れる範囲も減少している。
なお、上記実施例では、CMOSインバータにおけるP
チャネルトランジスタのゲートに印加される電圧とnチ
ャネルトランジスタのゲートに印加される電圧との間に
電位差をもたせるためにトランジスタ+31 +41
(5+を用いた。ところが入力電圧Vinの変化に応じ
てトランジスタ(5)の抵抗値か変化し、その変化に応
じて接続端子Vaの電位が変化するという動作のために
、Vinの魚群な変化に対し、v3の変化が遅れるとい
う問題がある。第4図に示した(6)はこの問題を解消
するために入力端子Vinと接続端子■1との間に接続
されたコンデンサである。
チャネルトランジスタのゲートに印加される電圧とnチ
ャネルトランジスタのゲートに印加される電圧との間に
電位差をもたせるためにトランジスタ+31 +41
(5+を用いた。ところが入力電圧Vinの変化に応じ
てトランジスタ(5)の抵抗値か変化し、その変化に応
じて接続端子Vaの電位が変化するという動作のために
、Vinの魚群な変化に対し、v3の変化が遅れるとい
う問題がある。第4図に示した(6)はこの問題を解消
するために入力端子Vinと接続端子■1との間に接続
されたコンデンサである。
入力電圧Vinが一定のとき、前記コンデンサ(6)は
トランジスタ+31 (41+51の動作によって生成
されたVinとVaの電位差に応じて充電されている。
トランジスタ+31 (41+51の動作によって生成
されたVinとVaの電位差に応じて充電されている。
入力電圧Vinが変化した場合、Vaは、トランジスタ
j31t41 +51の動作によって変化するより早く
コンデンサ(6)のカップリング作用によって変化する
。その後−トランジスタ[31t4) (51の動作に
より■1は安定した電位をとる。このようにコンデンサ
(6)によってトランジスタ+31 +41 (51の
動作に規定される応答速度の遅れを補なうことができる
。
j31t41 +51の動作によって変化するより早く
コンデンサ(6)のカップリング作用によって変化する
。その後−トランジスタ[31t4) (51の動作に
より■1は安定した電位をとる。このようにコンデンサ
(6)によってトランジスタ+31 +41 (51の
動作に規定される応答速度の遅れを補なうことができる
。
[発明の効果]
この発明は、以上説明したとおり、CMOSインバーク
におけるPチャネルトランジスタのゲートに印加される
電圧とnチャネルトランジスタのゲートに印加される電
圧との間に電位差をもたせることにより、前記CMOS
インバータの閾値電圧の変更に伴なう貫通電流を抑制す
ることができ、従ってインバータのサイズを大きくし、
高速化を図ること及び、次段のドライブ能力を向上する
ことができるという効果がある。
におけるPチャネルトランジスタのゲートに印加される
電圧とnチャネルトランジスタのゲートに印加される電
圧との間に電位差をもたせることにより、前記CMOS
インバータの閾値電圧の変更に伴なう貫通電流を抑制す
ることができ、従ってインバータのサイズを大きくし、
高速化を図ること及び、次段のドライブ能力を向上する
ことができるという効果がある。
第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図は第1
図の回路における入力電圧Vinと接続端子Vaの電圧
■λとの関係を示したもの、第3図は第1図の回路にお
ける入力電圧Vinと貫通電流Iの関係を示したもの、
第4図は第1図の回路の応答速度を補なうためにコンデ
ンサを付加した回路の回路図、第5図は従来のchio
sインバータの入力回路、第6図は第5図における入力
電圧Vinと貫通電流Iの関係を示したものである。 図においてtl+ +51はPチャネルトランジスタ、
(2)〜(4)はnチャネルトランジスタ、(6)はコ
ンデンサ。 V t p +はPチャネルトランジスタ(1)の閾値
電圧、VtpsはPチャネルトランジスタ(5)の閾値
電圧、Vtnzはnチャネルトランジスタ(2)の閾値
電圧。 Vtngはnチャネルトランジスタ(3)の閾値電圧、
Vtn4はnチャネルトランジスタ(4)の閾値電圧で
ある。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
図の回路における入力電圧Vinと接続端子Vaの電圧
■λとの関係を示したもの、第3図は第1図の回路にお
ける入力電圧Vinと貫通電流Iの関係を示したもの、
第4図は第1図の回路の応答速度を補なうためにコンデ
ンサを付加した回路の回路図、第5図は従来のchio
sインバータの入力回路、第6図は第5図における入力
電圧Vinと貫通電流Iの関係を示したものである。 図においてtl+ +51はPチャネルトランジスタ、
(2)〜(4)はnチャネルトランジスタ、(6)はコ
ンデンサ。 V t p +はPチャネルトランジスタ(1)の閾値
電圧、VtpsはPチャネルトランジスタ(5)の閾値
電圧、Vtnzはnチャネルトランジスタ(2)の閾値
電圧。 Vtngはnチャネルトランジスタ(3)の閾値電圧、
Vtn4はnチャネルトランジスタ(4)の閾値電圧で
ある。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (4)
- (1)入力端子、出力端子、CMOSインバータを構成
する第1のPチャネルトランジスタ及び第1のnチャネ
ルトランジスタ、入力端子に印加される電圧に対し、あ
る電位差をもつて連動した電圧を与える手段を備え、入
力端子が前記第1のnチャネルトランジスタのゲートに
接続され、入力電圧に連動した電圧を与える端子が前記
第1のPチャネルトランジスタのゲートに接続されてい
ることを特徴とする入力回路 - (2)第2のPチャネルトランジスタのドレインを接地
し、前記第2のPチャネルトランジスタのソースを第1
の負荷トランジスタの一端に接続し、前記第1の負荷ト
ランジスタの他端を第2の負荷トランジスタの一端に接
続し第1の接続端子となし、前記第2の負荷トランジス
タの他端を電源に接続し、前記第2のPチャネルトラン
ジスタのゲートに入力端子を接続することにより、前記
第1の接続端子に入力電圧に連動した電圧を与えること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の入力回路 - (3)前記第1及び第2の負荷トランジスタをエンハン
スメント型nチャネルトランジスタで実現することを特
徴とする特許請求の範囲第2項記載の入力回路 - (4)入力端子、出力端子、CMOSインバータを構成
する第1のPチャネルトランジスタ及び第1のnチャネ
ルトランジスタ、入力端子に印加される電圧に対し、あ
る電位差をもつて連動した電圧を与える手段、コンデン
サを備え、入力端子が前記第1のnチャネルトランジス
タのゲートに接続され、入力電圧に連動した電圧を与え
る端子が前記第1のPチャネルトランジスタのゲートに
接続され、前記第1のnチャネルトランジスタのゲート
と前記第1のPチャネルトランジスタのゲートを前記コ
ンデンサを介して接続したことを特徴とする入力回路
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61290725A JPS63142918A (ja) | 1986-12-05 | 1986-12-05 | 入力回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61290725A JPS63142918A (ja) | 1986-12-05 | 1986-12-05 | 入力回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63142918A true JPS63142918A (ja) | 1988-06-15 |
Family
ID=17759715
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61290725A Pending JPS63142918A (ja) | 1986-12-05 | 1986-12-05 | 入力回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63142918A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03262324A (ja) * | 1990-03-13 | 1991-11-22 | Nec Corp | レベル変換回路 |
-
1986
- 1986-12-05 JP JP61290725A patent/JPS63142918A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03262324A (ja) * | 1990-03-13 | 1991-11-22 | Nec Corp | レベル変換回路 |
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