JPH06164283A - 増幅装置 - Google Patents

増幅装置

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JPH06164283A
JPH06164283A JP4308493A JP30849392A JPH06164283A JP H06164283 A JPH06164283 A JP H06164283A JP 4308493 A JP4308493 A JP 4308493A JP 30849392 A JP30849392 A JP 30849392A JP H06164283 A JPH06164283 A JP H06164283A
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circuit
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JP4308493A
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Taichi Ohashi
太一 大橋
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Hitachi Ltd
Japan Display Inc
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Hitachi Device Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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  • Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 波形整形等のために増幅率を変化させても波
形に歪が起こらない増幅装置を提供する。 【構成】 アナロググランドGNDに対する入力アナロ
グ信号201の極性の変化をコンパレータ111で判定
し、このコンパレータの出力の変化をクロックとしてカ
ウンタ112で計数し、計数された値をデコードして正
転増幅回路101の抵抗分圧比の制御に利用する。正転
増幅回路に対する抵抗分圧比の変化タイミングは、入力
アナログ信号の極性の変化に同期されるので、アナログ
グランドに対する歪を阻止して、減衰等の波形整形を実
現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、増幅装置、さらにはそ
の増幅率を変化させる技術に係わり、例えばアナログ信
号の半波化や減衰処理などの波形整形に適用して有効な
技術に関する。
【0002】
【従来の技術】本発明者は、例えば増幅装置を利用して
サインカーブのようなアナログ信号波形を減衰させる波
形整形などを行う技術について検討した。前記増幅装置
は、図7に示されるように、演算増幅器721と増幅率
調整回路701から成る。前記増幅率調整回路701
は、演算増幅器721の出力とアナロググランドGND
との間に直列接続された抵抗725,726,727
と、抵抗725〜727相互の結合点と接続されたCM
OSトランスファーゲート回路723,724を介して
演算増幅器721の反転入力端子に帰還される経路を有
する。CMOSトランスファーゲート回路723,72
4は、制御信号712と、CMOSインバータ回路72
2による該信号の反転信号とによって排他的にオン状態
にされる。非反転入力端子に入力アナログ信号711を
入力する演算増幅器721は、このCMOSトランスフ
ァーゲート回路723,724のスイッチ状態に応じて
選択される帰還経路の抵抗分圧比に応じて増幅率が制御
される。斯る増幅装置において、入力アナログ信号波形
の振幅を増減させて出力させるには、制御信号の論理値
を所望のタイミングで変化させればよい。図7には、選
択可能な抵抗分圧比は2通りしか記載しないが、これを
多段階に選択可能として、その抵抗分圧比を順次変化さ
せていけば、入力アナログ信号711の波形を減衰や漸
増が可能になる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図6の
(B)に示されるように減衰波形整形を行うとき、入力
アナログ信号711のサイクルに対して、制御信号71
2によって抵抗分圧比の変化タイミングがまちまちであ
るとすれば、出力波形は図6の出力アナログ信号613
のようにアナログ信号グランドに対して歪が生じ、所望
の減衰波形を得ることができない。歪のない波形を得よ
うとすれば、入力アナログ信号レベルがアナログ信号グ
ランドになるタイミングに同期させて抵抗分圧比を変化
させてやればよいことを本発明者は見い出した。
【0004】各種アナログ回路装置で利用される基準電
圧に対しては、プロセス等の影響による電圧レベルのば
らつきを修正してやらなければならない。例えば演算増
幅器と抵抗ラダー回路を利用する場合、演算増幅器の非
反転入力端子に接続される基準電圧レベルに応じて、抵
抗ラダー回路による抵抗分圧比を調整しなければならな
い。斯る調整は、抵抗素子のトリミング或いは帰還経路
をヒューズ素子の選択的な切断にて設定したりすること
で行われる。このような作業は、通常手作業的であり非
能率的である。
【0005】本発明の目的は、波形整形等のために増幅
率を変化させても波形に歪が起こらない増幅装置を提供
することにある。本発明の別の目的は、必要な増幅率を
自動的に調整できる増幅装置を提供することにある。
【0006】本発明の前記並びにその他の目的と新規な
特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるで
あろう。
【0007】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記
の通りである。
【0008】すなわち、本発明のうち減衰等の波形整形
に適用可能な増幅装置は、基準レベルに対する入力アナ
ログ信号の極性の変化を検出する第1比較手段と、前記
変化の検出に同期して、正転増幅回路の帰還経路におけ
る抵抗分圧比を変化させる第1選択手段を有する。ま
た、半波化等の波形整形に適用可能な増幅装置は、基準
レベルに対する入力アナログ信号の極性の変化を検出す
る第2比較手段と、前記変化の検出に同期して、増幅回
路の出力アナログ信号と基準レベルとの出力切り替えを
行う切替手段を有する。また、基準電圧等の信号レベル
の自動的な調整に適用可能な増幅装置は、基準信号に対
する増幅回路出力信号の大小を比較する第3比較手段
と、前記第3比較手段に基づく両信号のレベルの差の程
度を検出する計数手段と、前記差の程度を小さくし得る
ように正転増幅回路の帰還経路における抵抗分圧比を変
化させる第3選択手段を有する。
【0009】
【作用】上記した手段によれば、減衰等の波形整形に適
用可能な増幅装置は、第1比較手段で基準レベルに対す
る入力アナログ信号の極性の変化を検出すると、検出さ
れた入力アナログ信号の変化に同期して、第1選択手段
で正転増幅回路の抵抗分圧比を変化させる。正転増幅回
路は、そのように変化された抵抗分圧比に応じて入力ア
ナログ信号の増幅率を変える。そのタイミングは、入力
アナログ信号の極性の変化に同期され波形整形された出
力アナログ信号の基準レベルに対する歪を阻止する。
【0010】半波化等の波形整形に適用可能な増幅装置
では、第2比較手段で基準レベルに対する入力アナログ
信号の極性の変化が検出されると、検出された変化に同
期して、増幅回路の出力アナログ信号と基準レベルの出
力切り替えが行われる。このような同期的出力切り替え
は、基準レベルに対する入力アナログ信号の半波化を歪
なく実現する。
【0011】基準電圧等の自動的な調整に適用可能な増
幅装置では、正転増幅回路の出力信号を第3手段にて基
準信号と大小比較し、アップダウンカウンタのような計
数手段がその比較結果に基づいて前記基準信号に対する
前記出力信号レベルの差の程度を検出する。前記第3選
択手段は、前記差の程度を小さくし得るように正転増幅
回路の抵抗分圧比を変化させる。斯る制御は、正転増幅
回路の出力信号を前記基準信号レベルに近づけるための
増幅率の自動調整を実現する。
【0012】
【実施例】図1には、本発明の第1実施例に係る増幅装
置の回路図が示され、図2には、前記増幅装置の動作タ
イミングチャートが示されている。同図に示される増幅
装置は、特に限定されないが、入力アナログ信号に対す
る漸増の波形整形を行うものである。
【0013】図1に示される増幅装置は、帰還経路にお
ける抵抗分圧比の選択によって増幅率を変化させ得る正
転増幅回路101と、入力アナログ信号201の基準レ
ベルとしてのアナロググランドGNDに対する極性の変
化を判定するコンパレータ111と、正転増幅回路にお
ける抵抗分圧比を変化させる抵抗選択回路102とから
成る。正転増幅回路101は、演算増幅器114の出力
とアナロググランドGNDとの間に直列接続された9個
の抵抗121〜129と、抵抗121〜129の結合点
と接続された8個のCMOSトランスファーゲート回路
131〜138を介して演算増幅器114の出力を反転
入力端子に帰還させる経路を有する。前記CMOSトラ
ンスファーゲート回路131〜138は、抵抗選択回路
102から出力される8種類の信号S0〜S7と、夫々
の信号S0〜S7がCMOSインバータ回路141〜1
48によって反転された信号とによってスイッチ制御さ
れる。本実施例に従えば、信号S0〜S7は、論理値1
(以下ハイレベルとも記す)にされることによってCM
OSトランスファーゲート回路131〜138をオン状
態に制御する。
【0014】前記コンパレータ111は、反転入力端子
に入力アナログ信号201を入力し、非反転入力端子に
アナロググランドGNDを入力し、入力アナログ信号2
01がアナロググランドGNDに対して負極性であれば
ハイレベル、正極性であればローレベル(以下論理値0
とも記す)のコンパレータ出力信号202を出力する。
前記抵抗選択回路102は、3ビットのバイナリカウン
タ(以下単にカウンタとも記す)112とデコーダ11
3を有する。前記カウンタ112は、前記コンパレータ
出力信号202のローレベルからハイレベルへの立ち上
がりタイミングに同期して昇順カウントを行う。カウン
タ112の3ビットの出力は、下位側からQA,QB,
QCとして図示されている。前記デコーダ113は、カ
ウンタ112の出力のQA,QB,QCをデコードして
前記信号S0〜S7を形成する。本実施例に従えば、デ
コーダ113のデコード論理は、カウンタ出力QA,Q
B,QCが000〜111に順次変化されるとき、信号
S0〜S7を順次ハイレベルにする論理とされる。例え
ば、QA〜QCの全ビットがローレベルの場合に信号S
0がハイレベルで出力され、QA〜QCの全ビットがハ
イレベルの場合に信号S7がハイレベルで出力される。
正転増幅回路101の増幅率は、信号S0〜S7によっ
て帰還経路が選択されることによって決定される抵抗分
圧比に応ずる。例えば、CMOSトランスファーゲート
131を含む帰還経路が選択されるときの増幅率は、概
ね抵抗122〜129の合計抵抗値に対する全部の抵抗
121〜129の合計抵抗値の割合とされる。本実施例
に従えば、入力アナログ信号を漸増波形整形するもので
あるから、例えば斯る抵抗121〜128の抵抗値は、
夫々同じか或いは演算増幅器114の出力側に近いもの
ほど大きくされる。これは、漸増率をどのようにするか
に応じて適宜決定することができる。
【0015】次に本実施例の増幅装置による漸増波形整
形の動作を図2をも参照しながら説明する。
【0016】例えば、図2の入力アナログ信号201の
時刻T1を見ると、コンパレータ出力信号202は、入
力アナログ信号201が負極性に変化するタイミングで
ローレベルからハイレベルに変わり、入力アナログ信号
201が正極性に変化するタイミングで再度ローレベル
に変わる。カウンタ112から出力される3ビットQ
A,QB,QCは、時刻T1の直前において111であ
ったものが時刻T1で000に初期化される。前記3ビ
ットのQA,QB,QCが全てローレベルであるとき、
信号S0は、ハイレベルで出力される。ハイレベルの前
記信号S0は、CMOSトランスファーゲート回路13
1をオン状態にする。これにより抵抗121が帰還経路
に組み込まれ、正転増幅回路の増幅率が変化される。ま
た、時刻T2において、カウンタ112から出力される
3ビットQA,QB,QCは、前記000からカウント
アップされた001として出力される。これにより、信
号S1がハイレベルにされる。前記信号S1は、CMO
Sトランスファーゲート回路132のスイッチを制御し
オン状態にする。これにより抵抗121,抵抗122が
帰還経路に組み込まれる。このときの正転増幅回路10
1の増幅率は、制御信号S0がハイレベルの増分に比べ
て大きくされる。同じようにして、時刻T3〜T8でS
3〜S7が順次ハイレベルで出力され、それに従って正
転増幅回路101の増幅率は漸増され、これによって、
時刻T1からT8のあいだで順次入力アナログ信号の振
幅が漸増された出力波形を得る。時刻T9以降において
は、上記同様の動作が行われる。以上の漸増波形整形に
おいては、時刻T1〜T8で示されるように入力アナロ
グ信号の極性が正極性に変化されるタイミングに同期し
て正転増幅回路の増幅率が変化されるから、アナロググ
ランドGNDに対して一切歪のない波形整形を得ること
ができる。尚、図2において入力アナログ信号と出力ア
ナログ信号との振幅スケールは相違されている。
【0017】図3には、本発明の第2実施例に係る増幅
装置の回路図が示され、図6の(A)には、前記増幅装
置の入力アナログ信号と整形された出力アナログ信号の
波形が示される。同図に示される増幅装置は、特に限定
されないが、入力アナログ信号に対する半波化の波形整
形を行うものである。
【0018】図3に示される増幅装置は、入力アナログ
信号601の増幅率を1とするボルテージフォローのよ
うな演算増幅器114と、前記入力アナログ信号601
の基準レベルとしてのアナロググランドGNDに対する
極性の変化を判定するコンパレータ111と、半波化の
ために前記演算増幅器114の出力アナログ信号とアナ
ロググランドGNDの出力切り替えを行うための出力切
替回路603とから成る。前記出力切替回路603は、
演算増幅器114と増幅装置との間に挿入されたCMO
Sトランスファゲート回路321と、前記出力端子60
4と回路のアナロググランドGNDとの間に挿入された
CMOSトランスファゲート回路322とを備える。双
方のCMOSトランスファゲート回路321,322
は、前記コンパレータ111の出力信号と該出力信号を
CMOSインバータ回路311で反転した信号とで排他
的にオン状態に制御される。前記コンパレータ111
は、反転入力端子に入力アナログ信号601を入力し、
非反転入力端子にアナロググランドGNDを入力し、入
力アナログ信号601がアナロググランドGNDに対し
て正極性であればローレベル、負極性であればハイレベ
ルの信号を出力する。前記CMOSトランスファーゲー
ト回路321は、前記コンパレータ111の出力信号が
ローレベルのときオン状態にされ、これによって出力端
子604には前記演算増幅器114の出力信号が得られ
る。コンパレータ111の出力がハイレベルのときは、
前記CMOSトランスファゲート回路322がオン状態
にされ、出力端子604にはアナロググランドGNDが
得られる。
【0019】図3に示される増幅装置の動作を図6の
(A)をも参照しながれ説明する。例えば、コンパレー
タ出力信号は、図6の(A)の入力アナログ信号601
が正極性に変化するタイミングでハイレベルからローレ
ベルに変わり、入力アナログ信号が負極性に変化するタ
イミングで再度ハイレベルに変わる。ローレベルの前記
コンパレータ出力信号は、前記CMOSトランスファー
ゲート回路321をオン状態にし、出力端子604には
前記演算増幅器114の出力アナログ信号が得られる。
また、ハイレベルの前記コンパレータ出力信号は、前記
CMOSトランスファーゲート回路322をオン状態に
し、これにより出力端子604にはアナロググランドG
NDが得られる。前記コンパレータ111の出力信号
は、入力アナログ信号601の極性が変化するタイミン
グに同期して論理値が反転され、この論理値反転に同期
してCMOSインバータ回路321,322のスイッチ
状態も切り替え制御されるので、出力端子604に得ら
れる波形は、アナロググランドに対して歪みのない半波
化された波形とされる。
【0020】図4には、本発明の第3実施例に係る増幅
装置の回路図が示される。同図に示される増幅装置は、
特に限定されないが、基準電圧の出力レベルを自動的に
調整するものである。
【0021】図4に示される増幅装置は図1の正転増幅
回路と同様に演算増幅器114と抵抗ラダー回路によっ
て構成される。図4では抵抗ラダー回路を省略して図示
してある。演算増幅器114の非反転入力端子には入力
基準電圧401が供給される。この入力基準電圧401
は、例えばシリコンのバンドギャップを利用した回路で
形成することができる。このような基準電圧401はプ
ロセスなどの影響によってばらつく。抵抗ラダー回路は
その電圧レベルのばらつきをキャンセルするように調整
される。本実施例においては、それを自動調整可能にす
るために、演算増幅器114の出力を反転入力端子に受
け、テスタ等からの基準信号403を非反転入力端子に
受けるコンパレータ412が設けられ、その出力はアッ
プダウンカウンタ413の制御端子に供給される。アッ
プダウンカウンタ413は、クロック信号CLKを計数
するが、計数方向すなわちアップカウントかダウンカウ
ントかの指示は前記コンパレータ412の出力で指示さ
れる。例えば、コンパレータ412は、基準信号に対し
て出力基準電圧402が小さいときハイレベルを出力
し、これを受けるアップダウンカウンタ413はクロッ
ク信号CLKをアップカウントする。カウンタ413の
出力はデコーダ414でデコードされて、これによって
抵抗ラダー回路のスイッチ制御信号が生成される。例え
ばアップダウンカウンタが4ビットカウンタであると
き、デコーダ414はその4ビットをデコードして16
種類のスイッチ制御信号を生成する。特に制限されない
が、デコード論理は第1実施例と同様とされる。デコー
ダ414の出力は抵抗ラダー回路に直接的には供給され
ず、制御回路415を経由する。制御回路415は、デ
コーダ414の出力を抵抗ラダー回路に与えると共に、
デコーダ414の出力が特定のスイッチ制御信号の選択
状態に収束するかを判定し、収束した時点でデコーダ4
14の出力状態をEEPROM(エレクトリカリ・イレ
ーザブル・アンド・プログラマブル・リード・オンリ・
メモリ)のような不揮発性メモリ416に書込み、その
後は、デコーダ414の出力に代えて不揮発性メモリ4
16の出力を抵抗ラダー回路に供給するように制御す
る。
【0022】次に上記実施例の動作を説明する。本実施
例の回路が組み込まれたウェーハのテストにおいて、テ
スタは正規の基準電圧レベルとされるべき所要の目的電
圧に応ずるレベルの基準信号403をコンパレータ41
2に与える。コンパレータ412の出力に応ずるカウン
タ413のアップカウント又はダウンカウント出力に従
って、抵抗ラダー回路の抵抗分圧比が制御される。この
ような負帰還制御によって、出力基準電圧402は基準
信号403のレベルに収束しようとする。この収束状態
は制御回路415で判定され、このときのデコーダ41
4の出力状態が不揮発性メモリ416に記憶され、それ
以降抵抗ラダー回路の抵抗分圧比は当該不揮発性メモリ
416の記憶データによって制御される。このようにし
て、抵抗分圧比の自動調整が行われ、出力基準電圧40
2は所望のレベルにされる。これにより、抵抗のトリミ
ング又はヒューズプログラムのような手間のかかる作業
を省くことができる。
【0023】図5には本発明の第4実施例係る増幅装置
の回路図が示される。同図に示される増幅装置は、第3
実施例に対してコンパレータ412の非反転入力端子へ
の入力を規定しない実施例であり、更に、第3実施例に
おける制御回路415及び不揮発性メモリ416が省か
れている。その他の構成は第3実施例と同じである。こ
の実施例において、例えば入力信号501としてサイン
波形のアナログ信号を供給し、基準信号503として一
定電圧レベルの信号を採用すると、出力信号502は基
準信号503に収束しようとすると共に、負帰還制御の
遅れによって、入力信号501に対して振幅の小さなア
ナログ波形を出力信号として得ることができる。このと
き、基準信号503の電圧レベルを変化させれば、出力
信号502が収束しようとするレベルが変わるため、出
力信号502のアナロググランドをシフトさせたような
波形を得ることができる。このように本実施例において
は、入力信号501を基準信号503のレベルに収束さ
せるように演算増幅器114の増幅率を自動的に制御で
きるので、入力信号501及び基準信号503の波形若
しくはレベルを適当に設定若しくは制御すれば、任意の
波形を得ることができる。
【0024】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲におい
て種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、
第1実施例、第2実施例において、入力アナログ信号の
波形整形を行う場合の基準レベルにアナロググランドを
用いたが、他の信号レベルを採用してもよい。また、デ
コーダのデコード論理も上記実施例に限定されない。ま
た波形整形は、減衰、漸増、半波に限定されない。例え
ば、振幅が漸増する入力アナログ信号をサイン波形に波
形整形したりすることも可能である。
【0025】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
の通りである。
【0026】すなわち、正転増幅回路に対する抵抗分圧
比の変化タイミングを、入力アナログ信号の極性の変化
に同期させるので、波形整形された出力アナログ信号の
基準レベルに対する歪を阻止して、減衰等の波形整形を
行うことができる。半波化等の波形整形においては、入
力アナログ信号の極性の変化が検出されると、検出され
た変化に同期して、増幅回路の出力アナログ信号と基準
レベルの出力切り替えを行うので、基準レベルに対する
入力アナログ信号の半波化を歪なく実現することができ
る。正転増幅回路の出力信号を基準信号と大小比較し、
アップダウンカウンタのような計数手段がその比較結果
に基づいて前記基準信号に対する前記出力信号レベルの
差の程度を検出し、当該差の程度を小さくし得るように
正転増幅回路の抵抗分圧比を変化させることにより、正
転増幅回路の出力信号を前記基準信号レベルに近づける
ための増幅率の自動調整を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例である減衰波形整形用の増
幅装置の回路図である。
【図2】図1の増幅装置における動作タイミングチャー
トである。
【図3】本発明の第2実施例である半波化波形整形用の
増幅装置の回路図である。
【図4】本発明の第3実施例である基準電圧自動調整用
の増幅装置の回路図である。
【図5】本発明の第4実施例である任意の0dBレベル
を以って増幅率を自動調整する増幅装置の回路図であ
る。
【図6】波形整形処理の一例を示す説明図である。
【図7】本発明者が先に検討した波形整形用の増幅装置
の回路図である。
【符号の説明】
101 正転増幅回路 102 抵抗選択回路 111 コンパレータ 112 カウンタ 113 デコーダ 114 演算増幅器 121〜129 抵抗 131〜138 CMOSトランスファーゲート回路 141〜148 CMOSインバータ回路 311 CMOSインバータ回路 321〜322 CMOSトランスファーゲート回路 412 コンパレータ 413 アップダウンカウンタ 414 デコーダ 603 出力切替回路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 帰還経路の抵抗分圧比に応じて、入力ア
    ナログ信号に対する増幅率を変化させ得る正転増幅回路
    を含む増幅装置において、基準レベルに対する入力アナ
    ログ信号の極性の変化を判定する第1比較手段と、前記
    第1比較手段によって検出された所定の変化タイミング
    に同期して、前記正転増幅回路の帰還経路の抵抗分圧比
    を変化させる第1選択手段とを設けて成るものであるこ
    とを特徴とする増幅装置。
  2. 【請求項2】 入力アナログ信号を所定の増幅率に従っ
    て増幅し出力する増幅回路と、基準レベルに対する入力
    アナログ信号の極性の変化を判定する第2比較手段と、
    前記第2比較手段によって検出された所定の変化タイミ
    ングに同期して、前記増幅回路から出力された出力信号
    と基準レベルを切り替える切替手段とを備えるものであ
    ることを特徴とする増幅装置。
  3. 【請求項3】 前記基準レベルは、アナログ信号のアナ
    ロググラウンドであることを特徴とする請求項1又は2
    に記載の増幅装置。
  4. 【請求項4】 帰還経路の抵抗分圧比に応じて、入力信
    号に対する増幅率を変化させ得る正転増幅回路を含む増
    幅装置において、基準信号のレベルと前記正転増幅回路
    の出力信号レベルとの大小比較を行う第3比較手段と、
    第3比較手段の比較結果に基づいて前記基準信号と前記
    正転増幅回路の出力信号とのレベル差の程度を検出する
    ための計数手段と、この計数手段から得られる計数値に
    基づいて前記レベル差の程度を小さくし得る値に前記帰
    還経路の抵抗分圧比を変化させる第3選択手段とを設け
    てなるものであることを特徴とする増幅装置。
  5. 【請求項5】 前記入力信号は基準電圧であることを特
    徴とする請求項4に記載の増幅装置。
JP4308493A 1992-11-18 1992-11-18 増幅装置 Pending JPH06164283A (ja)

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