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JPS63238713A - 遅延回路 - Google Patents

遅延回路

Info

Publication number
JPS63238713A
JPS63238713A JP62072746A JP7274687A JPS63238713A JP S63238713 A JPS63238713 A JP S63238713A JP 62072746 A JP62072746 A JP 62072746A JP 7274687 A JP7274687 A JP 7274687A JP S63238713 A JPS63238713 A JP S63238713A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring
signal
phase
clock signal
delay circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62072746A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideaki Endo
英明 遠藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP62072746A priority Critical patent/JPS63238713A/ja
Priority to US07/174,447 priority patent/US4890022A/en
Publication of JPS63238713A publication Critical patent/JPS63238713A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/13Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Pulse 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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、集積回路やプリント基板実装回路等において
容量のミラー効果を利用にした遅延回路に関するもので
ある。
(従来の技術) 集積回路やプリント基板実装回路等においては、信号の
伝送時間を遅らせて動作タイミングを合せるために、種
々の遅延回路が提案されている。
従来、この種の遅延回路としては、例えば第2図のよう
なものがあった。以下、その構成を図を用いて説明する
第2図は従来め遅延回路の一構成例を示す回路図である
。第2図では信号Siを入力する入力端子1、及び信号
So1 、 So2をそれぞれ出力する2個の出力端子
2,3が設けられ、その入力端子1に信号伝送用の配線
4,5が接続されている。配線5には直列2段のインバ
ータからなる遅延回路6が接続されている。配線4には
信号反転用のインバータ7が接続されると共に、遅延回
路6の出力側に信号反転用のインバータ8が接続され、
さらにそれらのインバータ7.8の出力側が否定論理積
ゲート(以下、NANDゲートという)9を介して出力
端子2に接続されている。また、配線4及び遅延回路6
の出力側には、論理積ゲート(以下、ANDゲートとい
う)10を介して出力端子3が接続されている。なお、
第2図中の81は配線4上の信号、S2は遅延回路6の
出力側の信号である。
第3図は第2図の信号波形図である。
重らない2相のクロック信号Sol 、 So2を得る
には、入力端子1にクロック信号Siを入力する。
このクロック信号Siは、一方の配線4自身が持つ対地
容量により少し遅れて信号S1の形でインバータ7及び
ANDIO側に伝送されると共に、他方の配線5の遅延
回路6及び配線5自身が持つ対地容量により、所定時間
遅れ信号S2の形でインバータ8及びANDゲート10
側に伝送される。そして信号S1とS2は、ANDゲー
ト10で論理積がとられて信号So2の形で出力端子3
から出力されると共に、インバータ7.8で反転されて
NAN[)ゲート9で否定論理積がとられて信号Sol
の形で出力端子2から出力される。これにより、所定間
隔をもった2相のクロック信号soi 、 So2が得
られる。
第4図は従来の遅延回路の池の構成例を示す回路図であ
る。第4図では信号Siを入力する入力端子20、及び
信号SOを出力する出力端子21が設けられ、その入力
端子20に信号伝送用の配線22.23が接続されてい
る。配線23には偶数個のインバータからなる遅延回路
24が接続されている。配線22には制御信号Saによ
りオン、オフするスイッチ25を介して出力端子21が
接続されると共に、遅延回路24の出力側は反転制御信
号sbによりオン、オフするスイッチ26を介して前記
出力端子21に接続されている。
第4図において、一方の配線22を使用する場合には、
制御信号Saによりスイッチ25をオン状態にすると共
に、反転制御信号sbによりスイッチ26をオフ状態に
する。すると、入力端子20に供給された信号Siは配
線22自身が持つ対地容量により時間Tpdlだけ遅れ
、信号SOの形でスイッチ25を通して出力端子21か
ら出力される。また、信号Siを通常より遅延させるた
めに他方の配線を使用する場合には、制御信号Saによ
りスイッチ25をオフ状態にすると共に、反転制御信号
sbによりスイッチ26をオン状態にする。これにより
、入力端子20に供給された信号Siは遅延回路24及
び配線23自身の持つ対地容量により時間Tpd2だけ
遅れ、信号Soの形でスイッチ26を通して出力端子2
1から出力される。
このように、スイッチ25.26の切換えにより、遅延
時間TI)dlまたはTpd2を持つ信号SOが出力端
子21から得られる。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上記構成の遅延回路6,24では、次の
ような問題点があった。
第2図の遅延回路6では、それを構成するためのインバ
ータが必要となり、それによって素子数の増加とその形
成面積の増加を招くという問題点があった。さらに、配
線4はそれ自身のもつ対地容量により信号を遅延させる
と共に、配線4と5が近接して配置されるとそれらの間
に結合容量が生じてその各配線4,5上の信号を遅延さ
せる。
そのため、所望の時間間隔をもつ2相りロック信号So
l 、 So2が精度良く得られないおそれがあり、遅
延回路6における遅延時間の再設計という問題が生じる
また第4図の遅延回路24では、第2図と同様に、素子
数の増加とその形成面積の増加、さらに配線22と23
間における結合容量のために配線22の遅延時間Tpd
l、及び配線23側の遅延時間Tpd2にそれぞれ結合
容量分の遅れが生じ、精度の高い遅延時間を得ることが
困難であった。
本発明は前記従来技術が持っていた問題点として、素子
数の増加、その形成面積の増加、及び精度の高い遅延時
間を得ることが困難な点について解決した遅延回路を提
供するものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明は前記問題点を解決するために、信号を所定時間
遅らせる遅延回路において、第1の信号を伝送する第1
の配線と、この第1の配線の近傍に配置されその第1の
配線と容量結合される第2の配線とを備え、前記第1の
信号と同相または逆相の第2の信号を前記第2の配線に
供給して前記第1の信号の伝送時間を変化させるように
したものである。
(作 用) 本発明によれば、以上のように遅延回路を構成したので
、第1の信号と逆相の第2の信号を第2の配線に供給す
ることにより、第1と第2の配線間結合容量はミラー効
果によってほぼ2倍となる。
そのため、第1の配線上を流れる第1の信号は、その第
1の配線自身のもつ対地容量と2倍の結合容量との和に
応じた時間だけ遅れることになる。
また、第1の信号と同相の第2の信号を第2の配線に供
給することにより、前記結合容量は見かけ上無視できる
程度に小さくなる。これにより、第1の配線上を流れる
第1の信号は、その第1の配線自身のもつ対地容量に応
じた時間だけ遅れることになる。このように第2の信号
の極性を変えることにより、第1の信号の遅延時間を変
化させることが可能となる。従って前記問題点を除去で
きるのである。
(実施例) 第1図(1) 、 (2)は本発明の第1の実施例に係
る遅延回路を示すもので、第1図(1)は回路図、同図
(2)は断面構造図である。
この遅延回路は、例えば集積回路(以下、ICという)
に設けられるもので、第1の信号、例えばクロック信号
φを入力する入力端子30aと出力端子30bとをもつ
第1の配線30を有し、その第1の配線30の近傍には
第2の信号、例えばタロツク信号φまたはその逆相のタ
ロツク信号Tを入力する入力端子31aと出力端子31
bとをもつ第2の配線31が配設されている。第1の配
線30はその断面の幅が長さし1、厚みが長さ[2であ
り、大地に対して長さし2だけ離れた距離に配置されて
おり、対地容量C3を有している。第1の配線30の近
くに配設される第2の配線31は、第1の配線30に流
れるクロック信号φの遅延時間に影響を与える範囲の配
線間結合容量Cpを生じる程度に第1の配線30に近接
して配置される。例えば、この第2の配線31はその断
面の幅が長さし1、厚みが長さ[2であり、第1の配線
30に対して長さL2だけ離れた距離で、かつその第1
の配線30と同一層上、あるいはシリコン酸化膜等の誘
電層を介して異なる層上に形成されている。ここで、対
地容量Cs及び結合容量Cpの関係は、例えば、Ll 
: L2=2 : 1の時、はぼ(C3+Cp) : 
Cp= 1 : 0.30となる。第2の配線31の入
力端子31aは、ワイヤ32によりバッド33または3
4と接続され、このパッド33または34を介してクロ
・ツク信号φまたはその逆相クロック信号Tが供給され
る構造になっている。
以上の構成において、第1の配線30の入力端子30a
にクロック信号φを入力すると共に、第2の配線31の
入力端子31aヘパツド34及びワイヤ32を介して逆
相のクロック信号Tを入力すると、第1と第2の配線3
0.31間の結合容量がミラー効果によりほぼ2Cpと
なる。また、第2の配線31の入力端子31aヘパ・・
lド33及びワイヤ32を介して同相のクロック信号φ
を入力すると、第2の配線31は第1の配線30に対し
て同電位となり、第1の配線30からみると結合容量C
Dが見かけ上無視できる程度に減少する。こうした第1
と第2の配線30.31間の2次元的容量の変化を第2
の配線31を使用して制御するとにより、第1の配線3
0上を流れるタロツク信号φの遅延時間Tpdを変化さ
せることが可能となる。
第1図の遅延回路のシュミレーションを第5図(1) 
、 (2) 、 (3)の方法で行った。
すなわち、第5図(1)では第1および第2の配線30
.31の各対地容量Csを2pF、結合容量Cpを0.
6pF 、各配線抵抗rを100Ωとし、それらを等価
回路で表わすと、第5図(2)のような回路となる。こ
の等価回路で表わされた第1の配線30の入力側と出力
側にそれぞれNチャネル803 )ランジスタ(以下、
NHO3という)、及びPチャネルHOSトランジスタ
(以下、PMO3という)からなる相補型HOSトラン
ジスタ(以下、CMO3という)構成のインバータ40
.41を接続すると共に、第2の配線31の入力側と出
力側にもNHO3及びPH03からなるインバータ42
.43を接続し、その第1.第2の配線30、31を駆
動してシュミレーションを行った。ここで、各インバー
タ40〜43を構成するNHO3及びPMO3としては
、第5図(3)に示すようなゲート幅W/ゲート長し、
閾値電圧Vt、及びキャリア移動度μのものを使用した
第6図はシュミレーション結果を示す図である。
同相のタロツク信号φ、φをそれぞれインバータ40.
42を介して第1および第2の配線30.31に入力し
た場合、インバータ41の入力信号がHレベルからLレ
ベルへの立下り時において伝達遅延時間Tpd HLが
6.5ns 、 LレベルからHレベルの立上り時にお
いて伝達遅延時間Tpd団が7.8nsであり、その平
均値AVEが7.2nsであった。クロック信号φをイ
ンバータ40を介して第1の配線30に入力すると共に
、−逆相のクロック信号Tをインバータ42を介して第
2の配線31に入力した場合、インバータ41の入力信
号はHレベルからLレベルの立下り時において伝達遅延
時間Tpd叶が9.4nS 、 LレベルからHレベル
の立上り時において伝達遅延時間Tpd叶が11.8n
sとなり、その平均値AVEが10.6nsであった。
そして同相の場合の平均値AVEを1とすると、逆相の
場合の平均値AVEが1,5となり、同相のときに比べ
て逆相のときには50%増の遅延が発生していることが
わかる。
第1の実施例では、次のような利点を有する。
■ 第1の配線30に入力されたタロツク信号φを遅延
させる場合、従来の第2図及び第4図のような遅延素子
を設ける必要がないなめ、回路の簡略化とそれによる省
スペース化が図れる。
■ 遅延時間を切換える場合、従来の第4図のようなス
イッチ25.26が不要となるため、前記■と同様に回
路の簡略化と省スペース化が図れる。
■ 短い遅延時間が必要な場合、第2図の配線31に同
相クロック信号φを入力すれば、配線間の結合容量CO
が無視できる程度に小さくなるので、最速遅延条件を実
現でき、それにより高性能化が図れる。
■ 第2の配線31には同相のタロツク信号φまたは逆
相のクロック信号すが入力されるなめ、フローティング
状態にならず、第1の配線30へのノイズに対して保護
機能を有している。
■ 第2の配線31を一定電位とすることにより、3態
様の遅延時間が得られる。
■ 第1と第2の配線3<)、 31は配線長や配線幅
が同じである必要はないし、それらが平行である必要も
ない。また配線の厚みと大地までの距離から同じである
必要もない。ただし、ミラー効果を高めるためには、第
1と第2の配線30.31の平行している部分を長くし
なり、結合容量Cpを大きくするために第1と第2の配
線30.31間にSi3 N4等の比誘電率の大きな誘
電層を介在させたり、大地までの距離に対して配線の厚
みを大きくしなりすることが望ましい。
第7図(1) 、 (2)は本発明の第2の実施例に係
る遅延回路を示すもので、第7図(1)は回路図、同図
(2)は断面構造図である。
この遅延回路は、例えばICに設けられるもので、タロ
ツク信号φを入力する入力端子50と出力端子50bと
をもつ第1の配線50を有し、その第1の配線50の近
傍には2本の第2の配線51.52が配設されている。
各第2の配線51.52にはそれぞれ入力端子51a 
、 52a及び出力端子51b 、 52bが接続され
、さらにその各入力端子51a 、 52aに信号切換
用のトランスファゲート53.54がそれぞれ接続され
ている。各トランスファゲート53.54は、Hレベル
の制御信号により逆相のクロック信号Tを入力端子si
a 、 52aへ供給し、Lレベルの制御信号により同
相のクロック信号φを入力端子51a。
52aへ供給する回路である。第1.第2の配線50゜
51、52はその断面の幅が長さLl、厚みが長さ[2
であり、大地に対して長さL2だけ離れた距離にそれぞ
れ配置され、さらに第1の配線50と一方の第2の配線
51とが長さL3だけ離れ、第1の配線50と他方の第
2の配線52とが長さ[2だけ離れている。そして第1
の配線50には対地容量Csが接続され、さらに結合容
量Cplを介して一方の第2の配線51に接続されると
共に、結合容量Cp2を介して他方の第2の配線52に
接続されている。
この遅延回路では、トランスファゲート53.54によ
って同相のタロツク信号φまたは逆相のクロック信号3
を第2の配線51.52に入力することにより、第1の
配線50から見た容量の組合せが4〈=22)通りとな
る。すなわち、第2の配線51゜52に同相のタロツク
信号φを入力すると、第1の配線50の容量はCs、一
方の第2の配線51に同相のクロ・・lり信号φを、他
方の第2の配線52に逆相のクロック信号Tをそれぞれ
入力すると、第1の配線50の容量はほぼ(Cs+2C
p2>となる。同様に、配線51が逆相のクロック信号
革、配線52が同相のタロツク信号φのときに容量がほ
ぼ(Cs+2Cpl)、配線51.52が共に逆相のタ
ロツク信号Tのときに容量がほぼ(Cs+2Cpl +
2Cp2 >となる。従ってこれら4通りの容量の組合
せに対応して第1の配線50の遅延時間を4通り実現で
きる。
第7図の遅延回路のシュミレーションを第8図(1) 
、 (2)の方法で行った。
すなわち、第8図(1)では第1.第2の配線50゜5
1、52の各対地容量Csを2pF 、結合容量Cf)
1を0.6pF 、 Cp2を0.31)F 、各配線
抵抗rをiooΩとし、それらを等価回路で表わすと、
第8図(2)のような回路となる。この等価回路で表わ
された第1の配線50の入力側と出力側にそれぞれれN
HO3及びPMO3からなる0MO3構成のインバータ
60.61を接続すると共に、第2の配線51.52の
入力側と出力側にもNHO3及びP)IO3からなる0
MO3構成のインバータ62.63.64.65を接続
し、その第1.第2の配線50.51.52を駆動して
シュミレーションを行った。ここで、各インバータ60
〜65を構成するN)103及びPH03としては、第
5図(3)と同じゲート幅W/ゲート長し、閾値電圧V
t、及びキャリア移動度μのみを使用した。
第9図はシュミレーション結果を示す図である。
タロツク信号φをインバータ60を通して第1の配線5
0に入力すると共に、同相のクロック信号φをインバー
タ62.64を通して第2の配線51.52に入力した
場合、インバータ61の入力信号はHレベルからI−レ
ベルの立上り時において伝達遅延時間Tpd叶が6.5
ns 、 LレベルからHレベルの立上り時において伝
達遅延時間Tpd団が7.8nsであり、その平均値へ
VEが7.2nsであった。同様に、第2の配線51.
52に同相のクロック信号φと逆相のクロック信号Tを
入力した場合の伝達遅延時間Tpd及び°平均値へVE
が第9図のようになった。そして第2の配線51.52
に同相のクロック信号φ、φを入力したときの平均値A
VEを1とすると、一方の第2の配線51が同相のタロ
ツク信号φ、他方の第2の配線52が逆相のクロック信
号Tのときには19%増の遅延、一方の第2の配線51
が逆相のクロック信号T、他方の第2の配線52が同相
のときには42%増の遅延、及び第2の配線51.52
が共に逆相のときには82%増の遅延が発生しているこ
とがわかる。このように、配線50.51.52間の距
離を異ならせることにより、ミラー効果によって発生す
る容量の大きさが変わり、逆相のタロツク信号革を入力
する配線51.52を適宜選択すれば、19%〜82%
増の各段階の遅延を実現できる。
第2図の実施例では、次のような利点を有する。
(i)  第1の実施例の利点■、■、■、■と同様の
利点が得られる。
(ii)  hランスファゲート53.54のオン、オ
フ制御により、多種類の遅延時間を選択でき、多機能化
が図れる。
(iii)  )ランスファゲート53.54をオン、
オフ制御するための制御信号のHレベルまたはLレベル
の選択は、ROM 、 PROH,EPROH、EEP
RO)1等のメモリの格納データによって実行したり、
マイクロプロセッサとRAMにあるプログラム等によっ
て実行することができる。これらにより、ソフトウェア
的に同相、逆相の選択が可能となり、ソフトウェアによ
る遅延時間の制御化が図れる。
第10図は本発明の第3の実施例を示す遅延回路の断面
構造図である。
この遅延回路では、第1の配線70の近くに7本の第2
の配線71〜77が配設され、それによってそれらの間
が結合容HCp1〜Cp7でそれぞれ接続されている。
第1の配線70は対地容ff、C3を介して大地と接続
されている。対地容量Cs及び結合容量Cp1〜CD7
の組合せにより、第1の配線70の遅延時間を128 
 (=27)段階に変化させることができ、それによっ
て多機能化が図れる他、第2の実施例と同様の利点が得
られる。
第11図、第12図(1) 、 (2) 、及び第13
図はタロツク信号φまたはその逆相クロック信号下の入
力手段の変形例を示す図である。
第11図は例えばIC内に設けられるもので、クロック
信号φを入力する第1の配線80と、その近くに配置さ
れる第2の配線81とを備え、その舖2の配線81の入
力側が同相のタロツク信号φを入力する端子82と、逆
相のクロック信号Tを入力する端子83とに接続されて
いる。各端子82.83のいずれか一方をレーザ等で切
断して入力すべき信号φまたはすを選択すれば、第1の
配線80の遅延時間を設定できる。
第12図(1) 、 (2)も例えばIC内に設けられ
るもので、第2の配線81の入力側に、同相のタロツク
信号φを入力するパッド84と逆相のタロツク信号Tを
入力するパッド85とが設けられている。ゲートアレイ
等により配線層をマスクで形成する鳩舎、第12図(1
)のようにパッド84と第2の配線81とが接続された
マスクを使用するか、あるいは第12図(2)のように
パッド85と第2の配線81とが接続されたマスクを使
用するかを選択すれば、第1の配線80の遅延時間を設
定できる。
第13図は例えばプリント基板に設けられるもので、第
2の配線81の入力側にディプスイッチ等ののメカニカ
ルスイッチ86を接続し、そのスイッチ86を切換える
ことにより、同相のクロック信号φまたは逆相のクロッ
ク信号Tを第2の配線81に入力するようにしたもので
ある。これにより第1の配線80の遅延時間を選択でき
る。
さらに本発明は、入力部を他の構造にしたり、配線の形
状や配置位置を他の形態にする等、種々の変形が可能で
ある。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明によれば、第1の信
号を伝送する第1の配線の近くに第2の配線を設け、第
1の信号と同相または逆相の第2の信号を第2の配線に
供給してミラー効果により、第1の信号の伝送時間を変
化させるようにしたので、従来のような遅延素子を設け
る必要がなく、回路の簡略化と省スペース化が図れるば
かりか、高精度な遅延時間が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図(1) 、 (2)は本発明の第1の実施例に係
る遅延回路を示すもので、同図(1)は回路図、同図(
2)は断面構造図、第2図は従来の遅延回路の回路図、
第3図は第2図の信号波形図、第4図は従来の他の遅延
回路の回路図、第5図(1) 、 (2) 。 (3)は第1図のシュミレーション方法を示す図、第6
図は第1図のシュミレーション結果を示す図、第7図(
1) 、 (2)は本発明の第2の実施例に係る遅延回
路を示すもので、同図(1)は回路図、同図(2)は断
面構造図、第8図(1) 、 (2)は第7図のシュミ
レーション方法を示す図、第9図は第7図のシュミレー
ション結果を示す図、第10図は本発明の第3の実施例
を示す遅延回路の断面構造図、第11図、第12図(1
) 、 (2) 、第13図は本発明の入力部の変形例
を示す図である。 30、50.70.80・・・・・・第1の配線、31
.51.52゜71〜77、81・・・・・・第2の配
線、32・・・・・・ワイヤ、33゜34、84.85
・・・・・・パッド、53.54・・・・・・トランス
ファゲート、82.83・・・・・・端子、86・・・
・・・スイッチ、Cp。 Cpl〜Cp7・・・・・・結合容量、Cs・・・・・
・対地容量、φ。 T・・・・・・クロック信号。 出願人代理人  柿  本  恭  成従来の伯の遅延
回路 第4図 第1図のシュミレーション方法 第5図 第7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1の信号を伝送する第1の配線と、 この第1の配線の近傍に配置され該第1の配線と容量結
    合される第2の配線とを備え、 前記第1の信号と同相または逆相の第2の信号を前記第
    2の配線に供給して前記第1の信号の伝送時間を変化さ
    せることを特徴とする遅延回路。 2、前記第2の配線は複数本形成され、それらの各々に
    プログラムに従って前記伝送時間に応じた極性の前記第
    2の信号を供給する特許請求の範囲第1項記載の遅延回
    路。 3、前記第2の配線は、前記第1の配線と同一層上に形
    成した特許請求の範囲第1項記載の遅延回路。 4、前記第2の配線は、前記第1の配線に対し誘電層を
    介して異なる層上に形成した特許請求の範囲第1項記載
    の遅延回路。
JP62072746A 1987-03-26 1987-03-26 遅延回路 Pending JPS63238713A (ja)

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