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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Prüfvorrichtung mit einer Verzögerungsschaltung,
welche eine gewünschte
Verzögerungszeit
erzeugt.
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Entsprechende
Prüfvorrichtungen
nach dem Stand der Technik sind beispielswise in den Druckschriften
DE 4436494 A1 und
US 4,497,056 beschrieben.
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1 zeigt eine herkömmliche
Verzögerungsschaltung 300.
Die herkömmliche
Verzögerungsschaltung 300 hat
einen ersten Puffer 302, welcher die Wellenform eines Eingangssignals
formt und dann das erhaltene geformte Signal ausgibt, einen Pfad 306, über welchen
das Ausgangssignal übertragen
wird, einen ersten Kondensator 312, welcher die Kapazität C zu dem
Pfad 306 hinzufügt,
einen zweiten Kondensator 314, welcher die Kapazität C' zu dem Pfad 306 hinzufügt, eine
erste Schaltvorrichtung 308, welche den Pfad 306 und
den ersten Kondensator 312 elektrisch verbindet oder trennt,
eine zweite Schaltvorrichtung 310, welche den Pfad 306 und
den zweiten Kondensator 314 elektrisch verbindet oder trennt,
und einen zweiten Puffer 304, welcher die Wellenform des
Signals formt, das über
den Pfad 306 übertragen
wurde, und das erhaltene geformte Signal ausgibt. Eine in der Zeichnung
nicht gezeigte Steuereinheit steuert die Schaltvorrichtungen 308 und 310,
um die zu dem Pfad 306 hinzugefügte Kapazität zu verändern. Auf diese Weise verzögert die in
der Zeichnung nicht gezeigte Steuereinheit das über den Pfad 306 übertragene
Signal um eine gewünschte
Zeitdauer.
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Die
herkömmliche
Verzögerungsschaltung 300 erzielt
eine feine Verzögerungsauflösung durch selektives
Hinzufügen
entweder der Kapazität
C oder der Kapazität
C', welche sich
geringfügig
von der Kapazität
C unterscheidet. Jedoch unterscheidet sich bei der herkömmlichen
Verzögerungsschaltung 300 die
Kanalkapazität
der ersten Schaltvorrichtung 308 von der der zweiten Schaltvorrichtung 310,
und die Drahtkapazität
des Drahtes, welcher den ersten Kondensator 312 mit dem
Pfad 306 verbindet, unterscheidet von der Drahtkapazität des Drahtes,
welcher den zweiten Kondensator 314 mit dem Pfad 306 verbindet.
Die Kapazitätsunterschiede
beeinflussen die zu dem Pfad 306 hinzugefügte Kapazität. Als eine Folge
ist es sehr schwierig, die gewünschte
feine Auflösung
der Verzögerung,
die durch Verwendung des geringen Unterschieds zwischen der Kapazität C und
der Kapazität
C' erhalten werden
soll, zu erzielen.
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Die
Druckschriften
EP 0539831
A2 und
DE 69308978
T2 zeigen vergleichbare Verzögerungsschaltungen nach dem
Stand der Technik, bei denen Feldeffekttransistoren als zusätzliche
Kapazitäten verwendet
werden, für
die ansonsten aber das zuvor Gesagte gilt.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Prüfvorrichtung
zu schaffen, welche das vorbeschriebene Problem überwindet. Diese Aufgabe wird
gelöst
durch in dem unabhängigen
Anspruch beschriebene Kombination. Der abhängige Anspruch definiert eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Prüfvorrichtung
vorgesehen, welche ein Prüfsignal zu
einer elektronischen Vorrichtung liefert und die elektronische Vorrichtung
prüft.
Die Prüfvorrichtung besitzt
eine Mustererzeugungseinheit, welche ein Muster erzeugt, dass dem
Prüfsignal
entspricht, eine Wellenform-Formungseinheit mit einer Verzögerungsschaltung
zum Erzeugen eines verzögerten
Signals, das der Operationscharakteristik der elektronischen Vorrichtung
entspricht, welche das Muster formt und das Prüfsignal ausgibt, eine Signaleingangs-/-ausgangs-Einheit,
welche das Prüfsignal
zu der elektronischen Vorrichtung liefert und ein von der elektronischen
Vorrichtung ausgegebenes Ausgangssignal empfängt, und eine Beurteilungseinheit, welche
auf der Grundlage des Ausgangssignals feststellt, ob die elektronische
Vorrichtung akzeptierbar ist oder nicht. Die Verzögerungsschaltung
hat einen Puffer, welcher die Wellenform eines Eingangssignals formt
und ein geformtes Signal ausgibt, einen Feldeffekttransistor mit
einem Sourcebereich, einem Drainbereich, einer Gateelektrode und
einem Substrat, in welchem der Sourcebereich und der Drainbereich
angeordnet sind, und eine Spannungssteuereinheit, welche eine gewünschte Spannung
an die Gateelektrode anlegt. Der Sourcebereich und der Drainbereich
sind mit einem Pfad verbunden, über welchen
ein Ausgangssignal übertragen
wird. Das Verzögerungssignal
wird erzeugt durch Steuern der Kapazität zwischen dem Sourcebereich,
dem Drainbereich und dem Substrat, indem die Spannung an die Gateelektrode
angelegt wird, wobei die Spannungssteuereinheit zum Erzeugen von
mindestens drei verschiedenen an die Gateelektrode anzulegenden
Spannungswerten ausgebildet ist. Vorzugsweise weist die Spannungssteuereinheit
dazu einen Digital-/Analog-Wandler auf.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
herkömmliche
Verzögerungsschaltung,
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2 eine
Prüfvorrichtung
zum Prüfen
einer elektronischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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3 eine
in der Prüfvorrichtung
nach 2 verwendete Verzögerungsschaltung, und
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4 eine
weitere in der Prüfvorrichtung nach 2 verwendete
Verzögerungsschaltung.
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2 zeigt
eine Prüfvorrichtung 100 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, welche eine elektronische Vorrichtung
prüft. Die
Prüfvorrichtung 100 hat
eine Mustererzeugungseinheit 110, welche Musterdaten eines
Prüfsignals erzeugt,
das in eine zu prüfende
elektronische Vorrichtung 160 einzugeben ist, eine Wellenform-Formungseinheit 120,
welche die Musterdaten formt, eine Signaleingabe-/-ausgabe-Einheit 140,
welche die geformten Musterdaten zu der elektronischen Vorrichtung 160 liefert
und ein von der elektronischen Vorrichtung 160 ausgegebenes
Signal empfängt,
und eine Beurteilungseinheit 150, welche beurteilt, ob
die elektronische Vorrichtung 160 zufriedenstellend ist oder
nicht. Darüber
hinaus hat die Wellenform-Formungseinheit 120 eine Verzögerungsschaltung 200. Diese
Verzögerungsschaltung 200 hat
einen Feldeffekttransistor und eine Spannungssteuereinheit. Der Feldeffekttransistor
hat einen Sourcebereich S, einen Drainbereich D, eine Gateelektrode
G und ein Substrat B, in welchem der Sourcebereich S und der Drainbereich
D angeordnet sind (siehe 3(a)).
Der Sourcebereich S und der Drainbereich D sind elektrisch mit einem
Pfad verbunden, über
welchen das in die Wellenform-Formungseinheit 120 eingegebene Signal übertragen
wird. Die Spannungssteuereinheit legt eine gewünschte Spannung an die Gateelektrode
G an.
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Die
Mustererzeugungseinheit 110 erzeugt Musterdaten, welche
ein in die elektronische Vorrichtung 160 einzugebendes
Prüfmuster
sind, und Erwartungswertdaten, welche die elektronische Vorrichtung 160 auf
der Grundlage der empfangenen Eingangsmusterdaten ausgeben sollte.
Darüber
hinaus gibt die Mustererzeugungseinheit 110 nicht nur die
Musterdaten zu der Wellenform-Formungseinheit 120 aus,
sondern auch den Erwartungswert, welcher von der elektronischen
Vorrichtung 160 auszugeben ist, zu der Beurteilungseinheit 150.
Zusätzlich
gibt die Mustererzeugungseinheit 110 ein Zeitsetzsignal,
welches die Erzeugung eines Verzögerungstaktsignals bezeichnet,
das eine vorbestimmte Verzögerungsgröße hat,
welches den Operationscharakteristiken der elektronischen Vorrichtung 160 entspricht,
zu der Verzögerungsschaltung 240 aus.
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Die
Verzögerungsschaltung 200 erzeugt
ein Verzögerungssignal
mit einer Verzögerungsgröße, die
durch das Zeitsetzsignal bezeichnet ist. Die Wellenform-Formungseinheit 120 formt
die Musterdaten auf der Grundlage des von der Verzögerungsschaltung 200 gelieferten
Verzögerungssignals
und die geformten Musterdaten, welche den Operationscharakteristik
der elektronischen Vorrichtung 160 entsprechen, zu der
Signaleingabe-/-ausgabe-Einheit 140 aus. Die elektronische
Vorrichtung 160 gibt Ausgangswerte, die den geformten Musterdaten
entsprechen, über
die Signaleingabe-/-ausgabe-Einheit 140 zu der Beurteilungseinheit 150 aus.
Die Beurteilungseinheit 150 vergleicht die Ausgangswerte
mit den Erwartungswerten, die von der Mustererzeugungseinheit 110 geliefert
wurden, und beurteilt, ob die elektronischen Vorrichtung 160 ak zeptierbar
ist oder nicht.
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3 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
der Verzögerungsschaltung 200.
In 3(a) hat die Verzögerungsschaltung 200 einen
Puffer 202, einen Feldeffekttransistor (FET) 210,
einen zweiten Puffer 204, eine Spannungssteuereinheit 220 und
einen Pfad 206, der elektrisch zwischen dem ersten Puffer 202, dem
zweiten Puffer 204 und dem FET 210 angeordnet
ist. Der erste Puffer 202 und der zweite Puffer 204 formen
die Wellenform eines Eingangssignals und geben das erhaltene geformte
Signal aus. Bei diesem Ausführungsbeispiel
haben sowohl der erste Puffer 202 als auch der zweite Puffer 204 einen
Inverter.
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Der
FET 210 hat einen Sourcebereich S, einen Drainbereich D,
eine Gateelektrode G und ein Substrat B, in welchem der Sourcebereich
S und der Drainbereich D angeordnet sind. Der Sourcebereich S und
der Drainbereich D sind elektrische mit dem Pfad 206 verbunden, über welchen
ein von dem ersten Puffer 202 ausgegebenes Signal übertragen
wird. Der FET 210 kann entweder ein p-Kanal-FET oder n-Kanal-FET
sein. Darüber
hinaus kann der FET 210 ein FET vom Anreicherungstyp oder
ein FET vom Verarmungstyp sein. Es ist bevorzugt, dass der Substratbereich
B auf einem vorgeschriebenen Spannungswert gehalten wird. Bei diesem
Ausführungsbeispiel
ist der Substratbereich B geerdet. Eine vorgeschriebene Kapazität, welche
eine pn-Sperrschichtkapazität ist, ist
zwischen dem Sourcebereich S, dem Drainbereich D und dem Substratbereich
B gebildet, entsprechend der Fläche
des pn-Sperrbereichs,
der von dem Sourcebereich S, dem Drainbereich D und dem Substratbereich
B gebildet ist, und der Dicke der in dem pn-Sperrbereich gebildeten
Verarmungsschicht. Daher ist bei der Verzöge rungsschaltung 200 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel der
FET 210 mit einem ersten Anschluß verbunden, an welchem der
Sourcebereich S und der Drainbereich D mit der Spannungssteuereinheit 220 verbunden
sind. Der FET 210 bildet zusammen mit einem zweiten Anschluß, an welchem
das Substrat B auf einer vorbestimmten Spannung gehalten wird, einen Kondensator.
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Die
Spannungssteuereinheit 220 legt eine Spannung mit einem
gewünschten
Wert an die Gateelektrode G des FET 210 an. Die Spannungssteuereinheit 220 kann
so ausgebildet sein, dass sie drei oder mehr bestimmte Spannungswerte
erzeugt, so dass einer der drei oder mehr bestimmten Spannungswerte
ausgewählt
und dann die Spannung mit dem ausgewählten Wert an die Gateelektrode
G angelegt wird. Darüber
hinaus kann der Wert der Spannung, welche die Spannungssteuereinheit 220 an
die Gateelektrode G anlegt, zwischen dem Spannungswert, bei welchem
das Signal, das. über
den Pfad 206 übertragen
wird, eine H-Logik (VDD) darstellt, und dem Spannungswert, bei welchem
das Signal, das über
den Pfad 206 übertragen
wird, eine L-Logik (VSS) darstellt, sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel
hat die Spannungssteuereinheit 220 einen Digital-/Analog-Wandler (DAC) und
legt eine gewünschte Spannung
an die Gateelektrode G auf der Grundlage eines Befehls, welcher
von einer in der Zeichnung nicht gezeigten Steuereinheit geliefert
wird, an. Darüber
hinaus hängt
die zwischen dem Sourcebereich S, dem Drainbereich D und dem Substratbereich
B gebildete Kapazität
von dem elektrischen Potential der Gateelektrode G mit Bezug auf
das elektrische Potential des Substratbereichs B, das ein elektrisches
Bezugspotential ist, an. Die Spannungssteuereinheit 220 steuert
die Kapazität,
welche zwischen dem Sourcebereich S, dem Drainbereich D und dem Substratbereich
B gebildet ist, durch Steuerung des elektrischen Potentials der
Gateelektrode G mit Bezug auf das elektrische Potential des Substratbereichs
B.
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Das
von dem ersten Puffer 202 ausgegebene Signal wird über den
Pfad 206 übertragen,
um die Zeitdauer, welche der zwischen dem Sourcebereich S, dem Drainbereich
D und dem Substratbereich B gebildeten Kapazität entspricht, verzögert und
in den zweiten Puffer 204 eingegeben. Der zweite Puffer 204 invertiert
dann die Wellenform des verzögerten Signals,
formt die Wellenform des invertierten verzögerten Signals und gibt das
geformte invertierte verzögerte
Signal aus.
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Die
Verzögerungsschaltung 200 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
kann die Kapazität
des Quellenbereichs S und des Drainbereichs D mit Bezug auf den
Substratbereich B steuern, indem der Wert der an die Gateelektrode
G des FET 210 anzulegenden Spannung gesteuert wird. Daher
kann die Verzögerungsschaltung 200 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
die zu dem Pfad 206 hinzugefügte Kapazität steuern. Als eine Folge kann
die Verzögerungsschaltung 200 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
eine Verzögerung
jeder gewünschten
Größe einfach
erzeugen, indem die zu dem Pfad hinzugefügte Kapazität gesteuert wird, ohne dass
eine Schaltvorrichtung wie ein Übertragungsgate
oder ein Schalter zwischen dem Kondensator zur Erzeugung einer Verzögerungsgröße und dem
Pfad, über
welchen Signale übertragen
werden, vorhanden ist. Darüber
hinaus kann selbst in dem Fall, in welchem die Verzögerungsschaltung 200 eine
Schaltvorrichtung zwischen dem Kondensator zur Erzeugung einer Verzögerungsgröße und dem
Pfad, über
welchen Signale übertragen
werden, hat, die Verzögerungsschaltung 200 die
Varianz von Verzögerungsgrößen korrigieren,
die durch die Unterschiede in den Eigenschaften der Drähte und
Schaltvorrichtungen aufgrund von Verarbeitungsvarianzen bei den
Herstellungsvorgängen
der Drähte
und Schaltvorrichtungen bewirkt werden, indem einfach die zu dem
Pfad hinzugefügte
Kapazität
gesteuert wird.
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Wie
in 3(b) gezeigt ist, kann die Verzögerungsschaltung 200 mehrere
Feldeffekttransistoren 210-1 bis 210-n haben,
so dass jeder FET 210-k einen Sourcebereich S-k und einen
Drainbereich D-k hat, welche mit dem Pfad 206 verbunden
sind, wobei 1 ≤ k ≤ n. Darüber hinaus
ist es wünschenswert,
dass die Verzögerungsschaltung 200 weiterhin
mehrere Spannungssteuereinheiten 220-1 bis 220-n hat
für das
Anlegen von Spannungen mit gewünschten
Werten an die Gateelektroden G-1 bis G-n der Feldeffekttransistoren 210-1 bis 210-n.
Die Spannungssteuereinheiten 220-1 bis 220-n steuern
die Werte der an die Gateelektroden G-1 bis G-n der Feldeffekttransistoren 210-1 bis 210-n anzulegenden
Spannungen auf der Grundlage eines von einer in der Zeichnung nicht
gezeigten Steuereinheit gelieferten Befehls, um ein Signal, das über den
Pfad 206 übertragen
wird, um eine gewünschte
Zeitdauer zu verzögern.
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4 zeigt
ein anderes Ausführungsbeispiel der
Verzögerungsschaltung 200. 4(a) zeigt eine beispielhafte Spannungssteuereinheit 220,
welche drei unterschiedliche Spannungswerte erzeugt. In 4(a) hat die Spannungssteuereinheit 220 eine Spannungserzeugungseinheit 212,
welche drei Spannungswerte erzeugt, und eine Spannungsauswahleinheit 214,
welche einen der drei unterschiedlichen Spannungswerte, die von
der Spannungserzeugungseinheit 212 erzeugt werden, auswählt. Die Spannungserzeugungseinheit 212 hat
vier miteinander verbundene Widerstände. In der Span nungserzeugungseinheit 212 wird
eine Spannung mit einem ersten vorbestimmten Wert an ein Ende der
vier in Reihe geschalteten Widerstände angelegt, und eine andere
Spannung mit einem zweiten vorbestimmten Wert wird an das andere
Ende der vier in Reihe geschalteten Widerstände angelegt. Es ist bevorzugt, dass
die Spannungserzeugungseinheit 212 drei Spannungen mit
unterschiedlichen Werten in einer solchen Weise erzeugt, dass jeder
dieser unterschiedlichen Wert zwischen dem Wert der an das eine
Ende der in Reihe geschalteten Widerstände angelegten Spannung und
dem Wert der an das andere Ende der in Reihe geschalteten Widerständen angelegten
Spannung liegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
hat die Spannungserzeugungseinheit 212 in Reihe geschaltete
Feldeffekttransistoren 216-1 bis 216-4. Bei dieser
Spannungserzeugungseinheit 212 ist eine Spannung VDD an
den Sourcebereich oder Drainbereich des ersten FET 216-1 und
die Gateelektrode des FET 216-1 angelegt, und eine Spannung
VSS ist an den Drainbereich oder den Sourcebereich des letzten FET 216-4 angelegt.
Aufgrund des Kanalwiderstandes jedes der in Reihe geschalteten Feldeffekttransistoren 216-1 bis 216-4 werden, wenn
die Spannungen VDD und VSS auf diese Weise angelegt werden, die
Werte der Spannungen an den Knoten N-1, N-2 und N-3, welche den
Sourcebereich eines FET mit dem Drainbereich des benachbarten FET
verbinden, auf der anderen Seite der Reihe, alle unterschiedlichen
und liegen zwischen dem Wert von VDD und dem Wert von VSS. Auf diese Weise
werden drei Spannungen mit unterschiedlichen Werten, die zwischen
dem Wert von VDD und dem Wert von VSS liegen, erzeugt. Um n Spannungen
mit unterschiedlichen Werten, welche zwischen dem Wert von VDD und
dem Wert von VSS liegen, wobei n ≥ 4
ist, zu erzeugen, werden n + 1 in Reihe geschaltete Feldeffekttransistoren 216-1 bis 216-(n
+ 1) in der Spannungserzeugungseinheit angeordnet. In diesem
Fall wird eine Spannung VDD an den Sourcebereich oder Drainbereich
des ersten FET 216-1 und die Gateelektrode des FET 216-1 angelegt,
und eine Spannung VSS wird an den Drainbereich oder den Sourcebereich
des letzten FET 216-(n + 1) angelegt.
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In
dem Fall, in welchem drei Spannungen mit unterschiedlichen Werten
erzeugt werden, hat die Spannungsauswahleinheit 214 drei
Feldeffekttransistoren 218-1 bis 218-3, welche
als Schaltvorrichtungen dienen. Es ist bevorzugt, dass der Sourcebereich
oder Drainbereich von jedem der Feldeffekttransistoren 218-1 bis 218-3 mit
den Knoten N-1, N-2 bzw. N-3 in der Spannungserzeugungseinheit 212 verbunden
ist. Die in der Zeichnung nicht gezeigte Steuereinheit legt eine
Spannung an die Gateelektrode von einem Feldeffekttransistoren 218-1 bis 218-3 an,
um eine Spannung mit einem vorbestimmten Wert an die Gateelektrode
G des FET 210 anzulegen. In dem Fall der Erzeugung von
n Spannung mit unterschiedlichen Werten, welche zwischen dem Wert
von VDD und dem Wert von VSS, wobei n ≥ 4 ist, hat die Spannungsauswahleinheit 214n Feldeffekttransistoren 218-1 bis 218-n,
welche als Schaltvorrichtungen dienen. Es ist bevorzugt, dass der Sourcebereich
oder der Drainbereich von jedem der Feldeffekttransistoren 218-1 bis 218-n mit
jeweils einem der Knoten N-1 bis N-n in der Spannungserzeugungseinheit 212 verbunden
ist. In diesem Fall legt die in der Zeichnung nicht gezeigte Steuereinheit eine
Spannung an die Gateelektrode von einem der Feldeffekttransistoren 218-1 bis 218-n an,
um eine Spannung mit einem vorbestimmten Wert an die Gateelektrode
G des FET 210 anzulegen. Auf diese Weise wird das Signal,
das über
den Pfad 206 übertragen
wird, um eine gewünschte
Zeitdauer verzögert.
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Wie
in 4(b) gezeigt ist, kann die Verzögerungsschaltung 200 einen
zusätzlichen
Kondensator 230 mit einer vorbestimmten Kapazität aufweisen. Es
ist bevorzugt, dass der Kondensator 230 eine feste Kapazität hat. Es
ist bevorzugt, dass die feste Kapazität des Kondensators 230 ein
vorbestimmtes Verhältnis
mit Bezug auf die Änderung
der Kapazität des
FET 210, die zu dem Pfad 206 hinzugefügt wird, hat.
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Wie
aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, kann gemäß der vorliegenden
Erfindung eine gewünschte
Verzögerungsgröße erzeugt
werden.