JPS6388918A - 相補型mos集積回路 - Google Patents
相補型mos集積回路Info
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- JPS6388918A JPS6388918A JP61235047A JP23504786A JPS6388918A JP S6388918 A JPS6388918 A JP S6388918A JP 61235047 A JP61235047 A JP 61235047A JP 23504786 A JP23504786 A JP 23504786A JP S6388918 A JPS6388918 A JP S6388918A
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- mos transistor
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
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- H03K19/003—Modifications for increasing the reliability for protection
- H03K19/00346—Modifications for eliminating interference or parasitic voltages or currents
- H03K19/00361—Modifications for eliminating interference or parasitic voltages or currents in field effect transistor circuits
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- H03K19/0013—Arrangements for reducing power consumption in field effect transistor circuits
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- H03K19/094—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
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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〕
本発明は相補型MOS集積回路(以下CMOS回路と称
す)に関し、特に高速化を図る等の理由で出力回路のド
ライブ能力を大きく設定した場合でもノイズの発生を低
減できるものに関するものである。
す)に関し、特に高速化を図る等の理由で出力回路のド
ライブ能力を大きく設定した場合でもノイズの発生を低
減できるものに関するものである。
第5図は従来のCMOS出力回路を示す図である。第5
図において1′は入力端子、2は出力端子、3は電圧v
ceの電源が供給される電源端子、4はグライド(GN
P)端子、5はPチャネルMOS)ランジスタ、6はN
チャネルMOSトランジスタである。
図において1′は入力端子、2は出力端子、3は電圧v
ceの電源が供給される電源端子、4はグライド(GN
P)端子、5はPチャネルMOS)ランジスタ、6はN
チャネルMOSトランジスタである。
第5図において、入力端子1′の入力電圧がGND電位
の時はPチャネルMOS)ランジスタ5がオンし、Nチ
ャネルMOSトランジスタロがオフし、出力端子2はV
CCの電位となる。逆に入力電圧がVcct位の時、P
チャネルMOS)ランジスタ5がオフし、NチャネルM
OS)ランジスタロがオンし、出力端子2はGNDの電
位となる。
の時はPチャネルMOS)ランジスタ5がオンし、Nチ
ャネルMOSトランジスタロがオフし、出力端子2はV
CCの電位となる。逆に入力電圧がVcct位の時、P
チャネルMOS)ランジスタ5がオフし、NチャネルM
OS)ランジスタロがオンし、出力端子2はGNDの電
位となる。
入力電位がGNDとVCCの間にある時は、Pチャネル
MOS)ランジスタ5とNチャネルMOS)ランジスタ
ロのオン抵抗比により出力端子2の電位が決定される。
MOS)ランジスタ5とNチャネルMOS)ランジスタ
ロのオン抵抗比により出力端子2の電位が決定される。
第6図は、第5図における貫通電流(I ce)対入力
電圧(V工)の関係を示す図である0図中V〒HMはN
チャネルMOS)ランジスタロのしきい値電圧、V ?
HFはPチャネルMOS)ランジスタのしきい値電圧で
ある。同図に示す様に、通常は入力電位がおよそ1/2
Vccの時に貫通電流(Ice)の値がピークをもつ様
にPチャネルMOSトランジスタ5及びNチャネルMO
S)ランジスタロのトランジスタサイズが決定される。
電圧(V工)の関係を示す図である0図中V〒HMはN
チャネルMOS)ランジスタロのしきい値電圧、V ?
HFはPチャネルMOS)ランジスタのしきい値電圧で
ある。同図に示す様に、通常は入力電位がおよそ1/2
Vccの時に貫通電流(Ice)の値がピークをもつ様
にPチャネルMOSトランジスタ5及びNチャネルMO
S)ランジスタロのトランジスタサイズが決定される。
第7図は、出力回路を駆動する出力前段回路を含めた回
路図で、PチャネルMOS!−ランジスタフ及びNチャ
ネルMOS)ランジスタ8が出力前段回路を構成してお
り、これにより第5図に示す出力回路が駆動される。
路図で、PチャネルMOS!−ランジスタフ及びNチャ
ネルMOS)ランジスタ8が出力前段回路を構成してお
り、これにより第5図に示す出力回路が駆動される。
第10図は、基板に実装された場合の図で、Vα端子3
と外部電源Vel:′との間、及びGND端子4と外部
電源のGND’との間には、集積回路内のフレーム、金
線、プリント基板の配線にできるインダクタンスによる
し成分200.201が入ってしまう。
と外部電源Vel:′との間、及びGND端子4と外部
電源のGND’との間には、集積回路内のフレーム、金
線、プリント基板の配線にできるインダクタンスによる
し成分200.201が入ってしまう。
ところで、最近の高速化要求に伴い、出力回路を構成す
るMOS)ランジスタの電流容量(ドライブ能力)は、
例えばVcc=5Vで200〜300mAと、非常に大
きく設定されてきているそれにつれて、既に述べた貫通
電流も増大し、第10図においてL成分200.201
で発生するスパイクこすことが多くなってきている。第
11図は出力端子20波形の一例で、横軸は時間、S!
軸は電圧である。この図に示されるように、回路出力が
“L”−“Hs、又はH′→“L”となる動作時に大き
なスパイクノイズが発生し、この端子2の出力で駆動す
る他の回路が誤動作を引き起こす。
るMOS)ランジスタの電流容量(ドライブ能力)は、
例えばVcc=5Vで200〜300mAと、非常に大
きく設定されてきているそれにつれて、既に述べた貫通
電流も増大し、第10図においてL成分200.201
で発生するスパイクこすことが多くなってきている。第
11図は出力端子20波形の一例で、横軸は時間、S!
軸は電圧である。この図に示されるように、回路出力が
“L”−“Hs、又はH′→“L”となる動作時に大き
なスパイクノイズが発生し、この端子2の出力で駆動す
る他の回路が誤動作を引き起こす。
この発明は上記のような従来のものの問題を解決するた
めになされたもので、出力回路を構成するMOS)ラン
ジスタのドライブ能力を上げた時でも、貫通電流の増加
を抑え、スイッチング(動作)時のスパイクノイズを低
減できると共に、貫通電流の増加による消費電力の増加
をも抑えることのできる相補型MOS集積回路を提供す
ることを目的としている。
めになされたもので、出力回路を構成するMOS)ラン
ジスタのドライブ能力を上げた時でも、貫通電流の増加
を抑え、スイッチング(動作)時のスパイクノイズを低
減できると共に、貫通電流の増加による消費電力の増加
をも抑えることのできる相補型MOS集積回路を提供す
ることを目的としている。
この発明に係る相補型MOS集積回路は、出力回路を駆
動する出力前段回路のPチャネルMOSトランジスタの
ドレインとNチャネルMOS)ランジスタのドレインと
の間にアナログスイッチ等のMOS)ランジスタのオン
抵抗を利用した抵抗を拙横t#=挿入したものである。
動する出力前段回路のPチャネルMOSトランジスタの
ドレインとNチャネルMOS)ランジスタのドレインと
の間にアナログスイッチ等のMOS)ランジスタのオン
抵抗を利用した抵抗を拙横t#=挿入したものである。
本発明においては、出力前段回路のPチャネルMOSト
ランジスタとNチャネルMOS)ランジスタのドレイン
−ドレイン間にMOS)ランジスタのオン抵抗を利用し
た抵抗器を挿入するようにしたので、出力回路のスイッ
チング時の貫通電流を減少でき、スイッチング時のスパ
イクノイズの減少とともに消費電力の低減を図ることが
できる。
ランジスタとNチャネルMOS)ランジスタのドレイン
−ドレイン間にMOS)ランジスタのオン抵抗を利用し
た抵抗器を挿入するようにしたので、出力回路のスイッ
チング時の貫通電流を減少でき、スイッチング時のスパ
イクノイズの減少とともに消費電力の低減を図ることが
できる。
第1図は本発明の一実施例による相補型MO5集積回路
の出力回路及び出力前段回路を示す図である。第1図の
本発明回路は第7図の従来回路の同等部分を示す回路に
おいて、出力前段回路のPチャネルMOS)ランジスタ
のドレインとNチャネルMOS)ランジスタのドレイン
との間にPチャネルMOS)ランジスタとNチャネルM
OS)ランジスタを抱き合わせにしたアナログスイッチ
9を挿入して構成したものである。
の出力回路及び出力前段回路を示す図である。第1図の
本発明回路は第7図の従来回路の同等部分を示す回路に
おいて、出力前段回路のPチャネルMOS)ランジスタ
のドレインとNチャネルMOS)ランジスタのドレイン
との間にPチャネルMOS)ランジスタとNチャネルM
OS)ランジスタを抱き合わせにしたアナログスイッチ
9を挿入して構成したものである。
本発明の効果を第7図の従来例と第1図の実施例とを比
較しながら説明する。まず、第7図の従来例で貫通電流
の値を検討する。
較しながら説明する。まず、第7図の従来例で貫通電流
の値を検討する。
第8図は第7図の出力前段回路部の等価回路図で、抵抗
器107はPチャネルMOS)ランジスタフのオン抵抗
値を表し、抵抗器108はNチャネルMOS)ランジス
タ8のオン抵抗値を表す。
器107はPチャネルMOS)ランジスタフのオン抵抗
値を表し、抵抗器108はNチャネルMOS)ランジス
タ8のオン抵抗値を表す。
第9図は、入力電圧(VIN)を0からvccまで変化
させた時のそれぞれのオン抵抗値の変化を基準化して説
明し易い様に決めたものである0例えばVINがO(V
) (7)時、RI6?(7)抵抗値を1とし、VIN
がv、 (V)の時10、・・・・・・と決めている
。
させた時のそれぞれのオン抵抗値の変化を基準化して説
明し易い様に決めたものである0例えばVINがO(V
) (7)時、RI6?(7)抵抗値を1とし、VIN
がv、 (V)の時10、・・・・・・と決めている
。
第7図において、出力回路のMOS)ランジスタ5.6
のゲート電圧は同電位で、第9図の下段に示したV。1
0ONの電圧となる。この例では貫通電流がピークに
なるのは、入力電圧がv2の時で、この時、出力回路の
両MOS)ランジスタのゲート電圧は の時、出力回路に流れる貫通電流は、次式の様に表わせ
る。
のゲート電圧は同電位で、第9図の下段に示したV。1
0ONの電圧となる。この例では貫通電流がピークに
なるのは、入力電圧がv2の時で、この時、出力回路の
両MOS)ランジスタのゲート電圧は の時、出力回路に流れる貫通電流は、次式の様に表わせ
る。
には、コンダクタンス係数で、■ア、はMOS)ランジ
スタのしきい値電圧である。なお、ここではPチャネル
MOS)ランジスタ5とNチャネルMOS)ランジスタ
ロのコンダクタンス係数に1及びしきい値電圧V?+4
は同じとしている。例えばVcc”” 5 V、 V
yo”0.7 VとするとICCは次のようになる。
スタのしきい値電圧である。なお、ここではPチャネル
MOS)ランジスタ5とNチャネルMOS)ランジスタ
ロのコンダクタンス係数に1及びしきい値電圧V?+4
は同じとしている。例えばVcc”” 5 V、 V
yo”0.7 VとするとICCは次のようになる。
次に第1図の実施例で同様に貫通電流の値を検討する。
第2図は従来例の第8図に相当し、RBtとRIOII
の間に抵抗器R,,,が挿入されており、出力回路のP
チャネルMOSトランジスタ5とNチャネルMOSI−
ランジスタロとでゲートに印加される電位が異なる。な
お、ここで抵抗器109は第1図におけるアナログスイ
ッチ9のオン抵抗を表す。
の間に抵抗器R,,,が挿入されており、出力回路のP
チャネルMOSトランジスタ5とNチャネルMOSI−
ランジスタロとでゲートに印加される電位が異なる。な
お、ここで抵抗器109は第1図におけるアナログスイ
ッチ9のオン抵抗を表す。
ここで、Vsrl 10がPチャネルMOS)ランジス
タ5のゲートにかかる電圧、VGNI 11はNチャネ
ルMOS)ランジスタロのゲートにかかる電圧である。
タ5のゲートにかかる電圧、VGNI 11はNチャネ
ルMOS)ランジスタロのゲートにかかる電圧である。
また、抵抗器109の抵抗値は、アナログスイッチ9を
構成するPチャネルおよびNチャネルMOS)ランジス
タの並列抵抗の値である。アナログスイッチ9のPチャ
ネルおよびNチャネルMOSトランジスタのゲートは、
出力前段回路の入力に接続されているため、入力の変化
により抵抗器109の抵抗値が変化する。抵抗値は通常
入力電圧がVce/2のときアナログスイッチを構成す
るPチャネルおよびNチャネルMOS)ランジスタのゲ
ート電圧がともに小さくなるため、最大となる。オン抵
抗はトランジスタ能力の逆数:□で決まり、(1)式と
同様に K (Vc −Vy、l) ” Kはコンダクタンス係数+VGはMOS)ランジスタの
ゲート電圧、そしてvyMはMOS)ランジスタのしき
い値電圧である。なお、ここではアナログスイッチ9の
PチャネルトランジスタとNチャネルトランジスタのK
およびVTHは同じとしている。
構成するPチャネルおよびNチャネルMOS)ランジス
タの並列抵抗の値である。アナログスイッチ9のPチャ
ネルおよびNチャネルMOSトランジスタのゲートは、
出力前段回路の入力に接続されているため、入力の変化
により抵抗器109の抵抗値が変化する。抵抗値は通常
入力電圧がVce/2のときアナログスイッチを構成す
るPチャネルおよびNチャネルMOS)ランジスタのゲ
ート電圧がともに小さくなるため、最大となる。オン抵
抗はトランジスタ能力の逆数:□で決まり、(1)式と
同様に K (Vc −Vy、l) ” Kはコンダクタンス係数+VGはMOS)ランジスタの
ゲート電圧、そしてvyMはMOS)ランジスタのしき
い値電圧である。なお、ここではアナログスイッチ9の
PチャネルトランジスタとNチャネルトランジスタのK
およびVTHは同じとしている。
例えば、Vcc=5V、 vyH−0,7Vとしタトキ
比は次の通りである。
比は次の通りである。
Vc、、=OV時のオン抵抗
2 Xl、8”K
オン抵抗(V IN= OV) :オン抵抗(V I
N=4.3” K 2 xl、8” K−1:
2.8 第3図は第1図の回路における出力前段回路の入力電圧
V、、lとアナログスイッチ9のオン抵抗との関係を示
す図である。
N=4.3” K 2 xl、8” K−1:
2.8 第3図は第1図の回路における出力前段回路の入力電圧
V、、lとアナログスイッチ9のオン抵抗との関係を示
す図である。
第4図は第9図に相当し、第9図同様、MOSトランジ
スタの抵抗値及び挿入した抵抗器109を基準化して示
している。
スタの抵抗値及び挿入した抵抗器109を基準化して示
している。
第4図から貫通電流のピークは、入力電圧がV2の時で
、NチャネルMOS)ランジスタロのゲPチャネルMO
S)ランジスタ5のゲート・ソーVCCである。第9図
と同様にこの時出力回路に流れる電流Iceは 同様にVcc−5V、VtM−0,7Vとすると4υ・ となる。
、NチャネルMOS)ランジスタロのゲPチャネルMO
S)ランジスタ5のゲート・ソーVCCである。第9図
と同様にこの時出力回路に流れる電流Iceは 同様にVcc−5V、VtM−0,7Vとすると4υ・ となる。
すなわち、従来例の式(2)に比べ1/1000以下に
貫通電流を減少させることができる。又、第1図と第7
図を比較すると、出力回路のPチャネルMOSトランジ
スタ5及びNチャネルMOS)ランジスタロの電流容量
(ドライブ能力)は全く差がなく、容量性負荷に対して
も充分な高速性を得られることは言うまでもない。又、
第2図においてVGFI OO,VGNI 11は抵抗
比で決定されるが、第1図において全ての抵抗はMOS
)ランジスタで形成されており、バラツキは同様に発生
(例えば、ゲート長しが太くなるあるいは細くなる等)
するので、比として見ればほとんど変化せず、バラツキ
に対して強い回路と言える。
貫通電流を減少させることができる。又、第1図と第7
図を比較すると、出力回路のPチャネルMOSトランジ
スタ5及びNチャネルMOS)ランジスタロの電流容量
(ドライブ能力)は全く差がなく、容量性負荷に対して
も充分な高速性を得られることは言うまでもない。又、
第2図においてVGFI OO,VGNI 11は抵抗
比で決定されるが、第1図において全ての抵抗はMOS
)ランジスタで形成されており、バラツキは同様に発生
(例えば、ゲート長しが太くなるあるいは細くなる等)
するので、比として見ればほとんど変化せず、バラツキ
に対して強い回路と言える。
なお上記実施例では、相補型MOS集積回路を用いて説
明したが、この発明は他のMOS回路についても同様に
適用可能である。
明したが、この発明は他のMOS回路についても同様に
適用可能である。
又、上記実施例は相補型MO5集積回路の場合について
説明したが、これはB I−0M03回路であってもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏する。
説明したが、これはB I−0M03回路であってもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏する。
(発明の効果〕
以上のように、本発明によれば、出力前段回路のPチャ
ネルMOSトランジスタとNチャネルMOS)ランジス
タのドレイン−ドレイン間にMOSトランジスタのオン
抵抗を利用した抵抗器を挿入するようにしたので、出力
回路のスイッチング時の貫通電流を減少させて、スイッ
チング時のスパイクノイズの減少と共に消費電力の低減
を図ることができる効果がある。
ネルMOSトランジスタとNチャネルMOS)ランジス
タのドレイン−ドレイン間にMOSトランジスタのオン
抵抗を利用した抵抗器を挿入するようにしたので、出力
回路のスイッチング時の貫通電流を減少させて、スイッ
チング時のスパイクノイズの減少と共に消費電力の低減
を図ることができる効果がある。
第1図はこの発明の一実施例による相補型MOS集積回
路を示す図、第2図は第1図の出力前段回路の等価回路
図、第3図は第1図の貫通電流を計算するための表を示
す図、第4図は第1図の出力前段回路の入力電圧とアナ
ログスイッチ9のオン抵抗との関係を示す図、第5図は
一般的なCMOS回路の最小構成を示す図、第6図は第
5図の貫通電流を示す図、第7図は従来の出力前段回路
を含む出力回路を示す図、第8図は第7図の出力前段回
路の等価回路図、第9図は第7図の貫通電流を計算する
ための表を示す図、第10図は基板実装時の等価回路を
示す図、第11図はスイッチング時のスパイクノイズを
示す図である。 1は入力端子、2は出力端子、3は電源端子、4はGN
D端子、5は出力回路のPチャネルトランジスタ、6は
出力回路のNチャネルトランジスタ、7は出力前段回路
のPチャネルMO5)ランヤネルMOS)ランジスタフ
のオン抵抗、108はNチャネルMOS)ランジスタ8
のオン抵抗、109はアナログスイッチ9のオン抵抗で
ある。
路を示す図、第2図は第1図の出力前段回路の等価回路
図、第3図は第1図の貫通電流を計算するための表を示
す図、第4図は第1図の出力前段回路の入力電圧とアナ
ログスイッチ9のオン抵抗との関係を示す図、第5図は
一般的なCMOS回路の最小構成を示す図、第6図は第
5図の貫通電流を示す図、第7図は従来の出力前段回路
を含む出力回路を示す図、第8図は第7図の出力前段回
路の等価回路図、第9図は第7図の貫通電流を計算する
ための表を示す図、第10図は基板実装時の等価回路を
示す図、第11図はスイッチング時のスパイクノイズを
示す図である。 1は入力端子、2は出力端子、3は電源端子、4はGN
D端子、5は出力回路のPチャネルトランジスタ、6は
出力回路のNチャネルトランジスタ、7は出力前段回路
のPチャネルMO5)ランヤネルMOS)ランジスタフ
のオン抵抗、108はNチャネルMOS)ランジスタ8
のオン抵抗、109はアナログスイッチ9のオン抵抗で
ある。
Claims (2)
- (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に接続した出力回路を内蔵した
相補型MOS集積回路において、出力回路を駆動する出
力前段回路のPチャネルMOSトランジスタとNチャネ
ルMOSトランジスタのドレインとドレインとの間にM
OSトランジスタのオン抵抗を利用した抵抗を挿入した
ことを特徴とする相補型MOS集積回路。 - (2)上記MOSトランジスタのオン抵抗を利用した抵
抗はPチャネルMOSトランジスタとNチャネルMOS
トランジスタのドレイン同士、ソース同士を接続したア
ナログスイッチからなり、該アナログスイッチのPチャ
ネルMOSトランジスタとNチャネルMOSトランジス
タのゲートは上記出力前段回路の入力に接続されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の相補型M
OS集積回路。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61235047A JPS6388918A (ja) | 1986-10-01 | 1986-10-01 | 相補型mos集積回路 |
KR1019870006240A KR910001069B1 (ko) | 1986-10-01 | 1987-06-19 | 상보형 mos집적회로 |
DE8787112400T DE3784285T2 (de) | 1986-08-29 | 1987-08-26 | Integrierte komplementaere mos-schaltung. |
EP87112400A EP0258808B1 (en) | 1986-08-29 | 1987-08-26 | Complementary mos integrated circuit |
US07/091,132 US4806802A (en) | 1986-08-29 | 1987-08-31 | CMOS circuit having shoot through current control |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61235047A JPS6388918A (ja) | 1986-10-01 | 1986-10-01 | 相補型mos集積回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6388918A true JPS6388918A (ja) | 1988-04-20 |
Family
ID=16980297
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61235047A Pending JPS6388918A (ja) | 1986-08-29 | 1986-10-01 | 相補型mos集積回路 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6388918A (ja) |
KR (1) | KR910001069B1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01305616A (ja) * | 1988-06-02 | 1989-12-08 | Toshiba Corp | 半導体集積回路の出力回路 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55141828A (en) * | 1979-04-23 | 1980-11-06 | Hitachi Ltd | Complementary type mis circuit |
-
1986
- 1986-10-01 JP JP61235047A patent/JPS6388918A/ja active Pending
-
1987
- 1987-06-19 KR KR1019870006240A patent/KR910001069B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55141828A (en) * | 1979-04-23 | 1980-11-06 | Hitachi Ltd | Complementary type mis circuit |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01305616A (ja) * | 1988-06-02 | 1989-12-08 | Toshiba Corp | 半導体集積回路の出力回路 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR910001069B1 (ko) | 1991-02-23 |
KR880005753A (ko) | 1988-06-30 |
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