JPS60142610A - コンパレ−タ回路 - Google Patents
コンパレ−タ回路Info
- Publication number
- JPS60142610A JPS60142610A JP58250062A JP25006283A JPS60142610A JP S60142610 A JPS60142610 A JP S60142610A JP 58250062 A JP58250062 A JP 58250062A JP 25006283 A JP25006283 A JP 25006283A JP S60142610 A JPS60142610 A JP S60142610A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- capacitor
- operational amplifier
- comparator
- offset voltage
- Prior art date
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R17/00—Measuring arrangements involving comparison with a reference value, e.g. bridge
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/34—Analogue value compared with reference values
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/30—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
- H03F1/303—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters using a switching device
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Manipulation Of Pulses (AREA)
- Amplifiers (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】
（１） 発明の技術分野
本発明は２人力信号の大小を比較するコンパレータ回路
に関し、特に応答速度が速く安定した比較動作を行なう
コンパレータ回路に関する。
に関し、特に応答速度が速く安定した比較動作を行なう
コンパレータ回路に関する。
（２） 技術の背景
近年比較回路はＡ−Ｄ変換器を初めコンピュータの記憶
読出しなど各種制御機器の内部回路に多く用いられてい
る。また比較回路にはＣＭＯ３゜ＴＴＬなどのロジック
ＩＣとを用いて構成されたものと差動増幅器を比較器と
して用いたアナログ比較器とがある。特にアナログ比較
器の中でＩｃ化が最も進み２種類１価格の面で有利であ
る素子として演算増幅器いわゆるオペアンプ（オペレー
ショナル・アンブリファイア−）がある。
読出しなど各種制御機器の内部回路に多く用いられてい
る。また比較回路にはＣＭＯ３゜ＴＴＬなどのロジック
ＩＣとを用いて構成されたものと差動増幅器を比較器と
して用いたアナログ比較器とがある。特にアナログ比較
器の中でＩｃ化が最も進み２種類１価格の面で有利であ
る素子として演算増幅器いわゆるオペアンプ（オペレー
ショナル・アンブリファイア−）がある。
第１図はオペアンプをオープンループでコンパレータと
して用いた回路である。同図において。
して用いた回路である。同図において。
入力端子１には基準電圧が印加されていて、入力端子２
へ上述の基準電圧と比較すべき信号が入力する。オペア
ンプ３では再入力電圧値を比較して。
へ上述の基準電圧と比較すべき信号が入力する。オペア
ンプ３では再入力電圧値を比較して。
たとえば、非反転入力端子（＋）に入力した電圧を０と
すれば、オペアンプ３の反転入力端子（−）へ入力した
信号の電圧値が非反転入力端子へ入力した電圧値より大
きい時は反転入力端子（−）へ入力した電圧値を増幅し
て出力端子４へ出力し。
すれば、オペアンプ３の反転入力端子（−）へ入力した
信号の電圧値が非反転入力端子へ入力した電圧値より大
きい時は反転入力端子（−）へ入力した電圧値を増幅し
て出力端子４へ出力し。
逆に電圧値が小さい時は反転入力へ入力した電圧値の電
圧を増幅して出力端子４へ出力する。したがって出力端
子４へ出力された出力電圧を確認することで再入力電圧
値の大小を比較することができる。
圧を増幅して出力端子４へ出力する。したがって出力端
子４へ出力された出力電圧を確認することで再入力電圧
値の大小を比較することができる。
しかしながら実際製造されたオペアンプ３はオペアンプ
３内の素子の特性の不均一により、２つの入力電圧の差
を零としても出力端子４には数ｍＶ〜数十ｍＶの値の出
力電圧、いわゆるオフセント電圧を生ずる。さらにこの
オフセント電圧は各オペアンプごとに電圧値がバラツキ
、一定値とはならない。このオフセット電圧はオペアン
プ３で大小を比較する時、オペアンプ３の反転入力から
オフセット電圧を差し引いた電圧と非反転入力電圧とを
常に比較していることになり、オフセット電圧を■。ト
４．非反転入力電圧をＶ ＩＮ ２ 、反転入力電圧を
ＶＩＮ＋とすれば＋ Ｖ ＩＮ ２ Ｖ６ＦＦとＶＩＮ
＋を比較することになり、比較動作を誤動作させる原因
となる。
３内の素子の特性の不均一により、２つの入力電圧の差
を零としても出力端子４には数ｍＶ〜数十ｍＶの値の出
力電圧、いわゆるオフセント電圧を生ずる。さらにこの
オフセント電圧は各オペアンプごとに電圧値がバラツキ
、一定値とはならない。このオフセット電圧はオペアン
プ３で大小を比較する時、オペアンプ３の反転入力から
オフセット電圧を差し引いた電圧と非反転入力電圧とを
常に比較していることになり、オフセット電圧を■。ト
４．非反転入力電圧をＶ ＩＮ ２ 、反転入力電圧を
ＶＩＮ＋とすれば＋ Ｖ ＩＮ ２ Ｖ６ＦＦとＶＩＮ
＋を比較することになり、比較動作を誤動作させる原因
となる。
（３） 従来技術と問題点
したがって上記の問題を解決するため、このオフセント
電圧Ｖａｒｙを相殺するためＶ、、２にＶ。旺を加算す
る。即ち反転入力（−）にＶ ＩＮ ２ ＋Ｖ、Ｆｐの
電圧を入力することでオフセットを補償する為にオペア
ンプ出力を非反転入力へ帰還させ、いわゆるボルテージ
フォロワ接続を行ない、さらにオフセン１〜電圧を一時
充電するコンデンサを用いたコンパレータ回路が提案さ
れている。この従来のコンパレータ回路を第２図に示す
。
電圧Ｖａｒｙを相殺するためＶ、、２にＶ。旺を加算す
る。即ち反転入力（−）にＶ ＩＮ ２ ＋Ｖ、Ｆｐの
電圧を入力することでオフセットを補償する為にオペア
ンプ出力を非反転入力へ帰還させ、いわゆるボルテージ
フォロワ接続を行ない、さらにオフセン１〜電圧を一時
充電するコンデンサを用いたコンパレータ回路が提案さ
れている。この従来のコンパレータ回路を第２図に示す
。
第２図には、従来のコンパレータ回路を示し。
入力端子１及び２へ入力した２人力信号の大小比較動作
は第１図と同様であり、この際発生する前述のオフセッ
ト電圧の影響を除去するようにしたものである。
は第１図と同様であり、この際発生する前述のオフセッ
ト電圧の影響を除去するようにしたものである。
すなわち、スイッチ６及び７を導通とし、スイッチ８を
非導通としてオペアンプ３に電源を印加し、出力端子４
に生じる素子の特性不平衡によるオフセント電圧をスイ
ッチ６を介してコンデンサ５に一度蓄える。次にスイッ
チ６及び７を非導通とし、さらにスイッチ８を導通とす
る。したがってこの時、コンデンサ５に蓄えられていた
オフセット電圧が入力端子２に入力される電圧に加算さ
れることになる。いいかえれば等何曲に、コンパレータ
３の非反転入力端子（＋）へ入力する電圧値から前もっ
てオフセット電圧を差し引いたことになり、出力端子４
にはオフセント電圧の影響を除去した出力電圧を得るこ
とができる。
非導通としてオペアンプ３に電源を印加し、出力端子４
に生じる素子の特性不平衡によるオフセント電圧をスイ
ッチ６を介してコンデンサ５に一度蓄える。次にスイッ
チ６及び７を非導通とし、さらにスイッチ８を導通とす
る。したがってこの時、コンデンサ５に蓄えられていた
オフセット電圧が入力端子２に入力される電圧に加算さ
れることになる。いいかえれば等何曲に、コンパレータ
３の非反転入力端子（＋）へ入力する電圧値から前もっ
てオフセット電圧を差し引いたことになり、出力端子４
にはオフセント電圧の影響を除去した出力電圧を得るこ
とができる。
しかしながら上述のボルテージフォロワ回路では、出力
端子４からオペアンプ３の反転入力端子（＝）へ負帰還
をかけるので、オペアンプ３の内部動作時間により完全
な負帰還動作ができず、特に高い周波数の入力信号に対
しては自己発振を起こすという問題がある。この自己発
振を防止する為には位相補償用コンデンサを必要とする
。しかしこの位相補償用コンデンサはオペアンプ３の出
力と、非反転入力（→−）へ入力する入力信号の位相の
一致を行ない５発振を防止することはできるが、この為
コンパレータの応答時間が遅くなる欠点を有する。
端子４からオペアンプ３の反転入力端子（＝）へ負帰還
をかけるので、オペアンプ３の内部動作時間により完全
な負帰還動作ができず、特に高い周波数の入力信号に対
しては自己発振を起こすという問題がある。この自己発
振を防止する為には位相補償用コンデンサを必要とする
。しかしこの位相補償用コンデンサはオペアンプ３の出
力と、非反転入力（→−）へ入力する入力信号の位相の
一致を行ない５発振を防止することはできるが、この為
コンパレータの応答時間が遅くなる欠点を有する。
（４） 発明の目的
本発明は上記欠点に鑑みなされたものでその目的とする
ところは、オペアンプをボルテージフォロワ接続で使用
する場合位相補償用コンデンサを用い、オープンループ
で使用する場合位相補償用５− コンデンサを用いないでオペアンプを動作させることに
より、コンパレータの応答速度が早くしかもオフセット
電圧も補償し１発振も防止できるコンパレータ回路を提
供することにある。
ところは、オペアンプをボルテージフォロワ接続で使用
する場合位相補償用コンデンサを用い、オープンループ
で使用する場合位相補償用５− コンデンサを用いないでオペアンプを動作させることに
より、コンパレータの応答速度が早くしかもオフセット
電圧も補償し１発振も防止できるコンパレータ回路を提
供することにある。
（５） 発明の構成
そしてその目的は演算増幅器と、その出力端子と入力端
子間に設けられた第１のスイッチ手段と。
子間に設けられた第１のスイッチ手段と。
前記演算増幅器に第２のスイッチ手段を介して接続され
た位相補償用コンデンサとを具備し、前記第１のスイッ
チ手段は、前記第２のスイッチ手段と連動してオンオフ
動作するように構成されていることを特徴とするコンパ
レータ回路を提供することにより達成される。
た位相補償用コンデンサとを具備し、前記第１のスイッ
チ手段は、前記第２のスイッチ手段と連動してオンオフ
動作するように構成されていることを特徴とするコンパ
レータ回路を提供することにより達成される。
（６） 発明の実施例
第３図は本発明のコンパレータ回路図である。
同図において基準電圧の入力端子９はオペアンプ１０の
非反転入力側に接続し、基準電圧と比較する信号が入力
する入力端子１１はスイッチ１２及びオフセット電圧を
一旦保持する為のコンデンサ１３を介してオペアンプ１
０の反転入力側（−６− ）に接続している。またオペアンプ１ｏの出力１８から
はスイッチ１４を介してコンデンサ１３とコンパレータ
１０の反転入力（−）の接続点に接続している。またス
イッチ１７はスイッチ１２とコンデンサ１３の接続点を
入力端子９の接続点に接続している。
非反転入力側に接続し、基準電圧と比較する信号が入力
する入力端子１１はスイッチ１２及びオフセット電圧を
一旦保持する為のコンデンサ１３を介してオペアンプ１
０の反転入力側（−６− ）に接続している。またオペアンプ１ｏの出力１８から
はスイッチ１４を介してコンデンサ１３とコンパレータ
１０の反転入力（−）の接続点に接続している。またス
イッチ１７はスイッチ１２とコンデンサ１３の接続点を
入力端子９の接続点に接続している。
一方位相補償用コンデンサ１５とスイッチ１６の直列回
路はオペアンプ１ｏの内部の異なった端子に接続してい
る。
路はオペアンプ１ｏの内部の異なった端子に接続してい
る。
以上の様な構成のコンパレータ回路において以下にその
動作を説明する。
動作を説明する。
ＭＯＳ）ランジスタ等で構成されるスイッチ１２．１４
，１６．１７は連動して動作し、コンパレータ１０へ入
力する信号を比較する場合と。
，１６．１７は連動して動作し、コンパレータ１０へ入
力する信号を比較する場合と。
オフセット電圧をコンデンサ１３に蓄える場合とを外部
回路（図示せず）で切換え制御される。
回路（図示せず）で切換え制御される。
先ずオフセット電圧をコンデンサ１３に蓄える為、スイ
ッチ１２を非導通に切換えさらにスイッチ１４及び１７
を導通に切換え、コンパレータ１０に負帰還をかけて増
幅率が１となる様なボルテージフォロアで使用する。こ
の時同時に位相補償用コンデンサ１５を用いる為スイッ
チ１６も導通に切換えておく。
ッチ１２を非導通に切換えさらにスイッチ１４及び１７
を導通に切換え、コンパレータ１０に負帰還をかけて増
幅率が１となる様なボルテージフォロアで使用する。こ
の時同時に位相補償用コンデンサ１５を用いる為スイッ
チ１６も導通に切換えておく。
ここでコンパレータ１０に基準電圧を印加して出力端子
１日に発生するオフセット電圧をスイッチ１４を介して
コンデンサ１３に一度充電する。
１日に発生するオフセット電圧をスイッチ１４を介して
コンデンサ１３に一度充電する。
この時位相補償用コンデンサ１５がオペアンプ１０に接
続されていることにより、コンデンサの位相遅延効果が
比較信号に働きオペアンプ１ｏの入出力端子間に位相差
を生じなくなり、入力端子９へ入力する信号が高い周波
数であっても発振は起こらない。
続されていることにより、コンデンサの位相遅延効果が
比較信号に働きオペアンプ１ｏの入出力端子間に位相差
を生じなくなり、入力端子９へ入力する信号が高い周波
数であっても発振は起こらない。
次にスイッチ１４，１６．１７を非導通としてスイッチ
１２を導通に切換え、オペアンプ１ｏをオープンループ
で使用する。この時入力端子１１へ入力した電圧にコン
デンサ１３に蓄えられていタオフセント電圧が加算され
る為、コンパレータ３の反転入力（−）へ入力する電圧
値は、前もってオフセット電圧値が加算された電圧値と
なり出力端子１８にはオフセット電圧の影響を除去した
出力電圧が現れる。
１２を導通に切換え、オペアンプ１ｏをオープンループ
で使用する。この時入力端子１１へ入力した電圧にコン
デンサ１３に蓄えられていタオフセント電圧が加算され
る為、コンパレータ３の反転入力（−）へ入力する電圧
値は、前もってオフセット電圧値が加算された電圧値と
なり出力端子１８にはオフセット電圧の影響を除去した
出力電圧が現れる。
この様にオフセント電圧充電時と、２人力信号電圧比較
時のコンパレータ回路をスイッチ１２゜１４−．１６．
１７を用いて切換えることにより。
時のコンパレータ回路をスイッチ１２゜１４−．１６．
１７を用いて切換えることにより。
オフセット電圧充電時にオペアンプ１０のボルテージフ
ォロア接続による発振を起こすことなく。
ォロア接続による発振を起こすことなく。
また２人力信号電圧比較時のオーブンループ接続による
オフセット電圧による誤動作を起こすことな（オペアン
プ１０の出力端子に正確な２人力信号の比較出力電圧を
得ることができる。
オフセット電圧による誤動作を起こすことな（オペアン
プ１０の出力端子に正確な２人力信号の比較出力電圧を
得ることができる。
本発明は以上の実施例に限るわけではなく、比較信号と
被比較信号を交換してオペアンプ１０の反転入力（−）
、非反転入力（＋）へ入力しても同時に実施することも
可能である。
被比較信号を交換してオペアンプ１０の反転入力（−）
、非反転入力（＋）へ入力しても同時に実施することも
可能である。
（７） 発明の効果
以上詳細に説明した様に本発明によれば、オペアンプを
ボルテージフォロアで使用することによって比較誤動作
の原因となるオフセント電圧の影響を防止し、オペアン
プをオープンループで使用することにより発振を防止し
、さらに逐次この２９一 つの回路をスイッチにより切換えることによりコンパレ
ークの比較応答時間を遅らせることなく動作させ、簡単
な回路構成で正確な比較動作を行なうコンパレータ回路
を提供することができる。
ボルテージフォロアで使用することによって比較誤動作
の原因となるオフセント電圧の影響を防止し、オペアン
プをオープンループで使用することにより発振を防止し
、さらに逐次この２９一 つの回路をスイッチにより切換えることによりコンパレ
ークの比較応答時間を遅らせることなく動作させ、簡単
な回路構成で正確な比較動作を行なうコンパレータ回路
を提供することができる。
第１図はオペアンプをオープンループで使用したコンパ
レータの回路図、第２図はオペアンプをポルチーシフ・
オロアで使用したコンパレータの回路図、第３図は本発
明によるコンパレータの一実施例の回路図である。 ９．１１・・・入力端子、 １０・・・コンパレータ、
１２，１４，１６．１７・・・スイッチ、 １３・・
・コンデンサ。 １５・・・位相補償用コンデンサ、 １８・・・出力端
子 １０− 第１図 ］ 第２図 第３図 手続補正書泪発） 昭和 年 月 日 ５９、１２．１１ １事件の表示 昭和ぷ２年特許願第２女Ｏｃｔλ号 ３ 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 神奈川県用崎市中原区−１−ｌＩ−ＦＩＪ中１０
１５番地（５２２）名称富士通株式会社 ４、代 理 人 住所 神奈川県用崎市中原区」二小田
１１月０１５番地富士通株式会社内 ８、補正の内容別紙の通り （１）明細書第１頁の特許請求の範囲の欄を以下の様に
補正する。 「２、特許請求の範囲 差動増幅器と、その出力端子と一方の入力端子間に設け
られた第１のスイッチ手段と、スイッチ手段を介して接
続された位相補償用コンデンサとを具備し、前記第１の
スイッチ手段は、前記第２のスイッチ手段と連動してオ
ンオフ動作するように構成されていることを特徴とする
コンパレータ回路。」 （２）明細書第６頁第６行乃至第１３行を以下の様に補
正する。 「そしてその目的は、差動増幅器と、その出力端子と一
方の入力端子間に設けられた第１のスイッチ手段と、 前記一方の入力端子に接続されたオフセット電圧補償用
コンデンサと、前記差動増幅器に第２のスイッチ手段を
介して接続された位相補償用コンデンサとを具備し、前
記第１のスイッチ手段は、前記第２のスイッチ手段と連
動してオンオフ動作するように構成されていることな特
徴とするコンパレータ回路によって達成される。」
レータの回路図、第２図はオペアンプをポルチーシフ・
オロアで使用したコンパレータの回路図、第３図は本発
明によるコンパレータの一実施例の回路図である。 ９．１１・・・入力端子、 １０・・・コンパレータ、
１２，１４，１６．１７・・・スイッチ、 １３・・
・コンデンサ。 １５・・・位相補償用コンデンサ、 １８・・・出力端
子 １０− 第１図 ］ 第２図 第３図 手続補正書泪発） 昭和 年 月 日 ５９、１２．１１ １事件の表示 昭和ぷ２年特許願第２女Ｏｃｔλ号 ３ 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 神奈川県用崎市中原区−１−ｌＩ−ＦＩＪ中１０
１５番地（５２２）名称富士通株式会社 ４、代 理 人 住所 神奈川県用崎市中原区」二小田
１１月０１５番地富士通株式会社内 ８、補正の内容別紙の通り （１）明細書第１頁の特許請求の範囲の欄を以下の様に
補正する。 「２、特許請求の範囲 差動増幅器と、その出力端子と一方の入力端子間に設け
られた第１のスイッチ手段と、スイッチ手段を介して接
続された位相補償用コンデンサとを具備し、前記第１の
スイッチ手段は、前記第２のスイッチ手段と連動してオ
ンオフ動作するように構成されていることを特徴とする
コンパレータ回路。」 （２）明細書第６頁第６行乃至第１３行を以下の様に補
正する。 「そしてその目的は、差動増幅器と、その出力端子と一
方の入力端子間に設けられた第１のスイッチ手段と、 前記一方の入力端子に接続されたオフセット電圧補償用
コンデンサと、前記差動増幅器に第２のスイッチ手段を
介して接続された位相補償用コンデンサとを具備し、前
記第１のスイッチ手段は、前記第２のスイッチ手段と連
動してオンオフ動作するように構成されていることな特
徴とするコンパレータ回路によって達成される。」
Claims (1)
- 演算増幅器と、その出力端子と入力端子間に設けられた
第１のスイッチ手段と、前記演算増幅器に第２のスイッ
チ手段を介して接続された位相補償用コンデンサとを具
備し、前記第１のスイッチ手段は、前記第２のスイッチ
手段と連動してオンオフ動作するように構成されている
ことを特徴とするコンパレータ回路。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58250062A JPS60142610A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | コンパレ−タ回路 |
| EP84308890A EP0150606B1 (en) | 1983-12-28 | 1984-12-19 | Comparator circuit |
| DE8484308890T DE3477866D1 (en) | 1983-12-28 | 1984-12-19 | Comparator circuit |
| KR1019840008424A KR890004654B1 (ko) | 1983-12-28 | 1984-12-27 | 비교기회로 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58250062A JPS60142610A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | コンパレ−タ回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60142610A true JPS60142610A (ja) | 1985-07-27 |
Family
ID=17202230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58250062A Pending JPS60142610A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | コンパレ−タ回路 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0150606B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60142610A (ja) |
| KR (1) | KR890004654B1 (ja) |
| DE (1) | DE3477866D1 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62291217A (ja) * | 1986-06-11 | 1987-12-18 | Fujitsu Ltd | コンパレ−タ回路 |
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| US7005838B2 (en) | 2003-12-19 | 2006-02-28 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Voltage generation circuit |
| JP2007195168A (ja) * | 2006-01-16 | 2007-08-02 | Hynix Semiconductor Inc | オンダイターミネーション制御装置 |
| CN116577597A (zh) * | 2023-07-14 | 2023-08-11 | 深圳市爱普特微电子有限公司 | 用于测试高精度比较器的失调电压的方法及系统 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2581387B2 (ja) * | 1992-12-28 | 1997-02-12 | 日本電気株式会社 | 入力増幅回路 |
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| EP0669718A1 (en) * | 1994-02-28 | 1995-08-30 | STMicroelectronics S.r.l. | Electronic switch for low supply voltage MOS integrated circuits |
| DE19653191C2 (de) * | 1996-12-19 | 1998-10-08 | Sgs Thomson Microelectronics | Elektrische Schaltungsanordnung mit einem schaltbaren Rückkopplungszweig |
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