DE2727339A1 - Transversalfilter - Google Patents
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Description
SIEMENS AKTIENGESEILSCHAFT 3 Unser Zeichen
Berlin und München 77 ρ 7 Q g 7 gpn
Transversalfilter
(Zusatz zum deutsche Patent
Patentanmeldung P 26 43 704.7, VPA 76 P 7134)
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Transversalfilter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, nach Hauptpatent
(Patentanmeldung P 26 43 704.7, VPA 76 P 7134).
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Ausführungsforraen
von Transversalfiltern der eingangs genannten Art anzugeben, die ein verbessertes Betriebsverhalten zeigen.
Eine erste, die Aufgabe lösende Ausführungsform ist so ausgebildet,
daß zumindest eine Bewerterschaltung so ausgebildet ist, daß deren dotiertes Gebiet eine Einbuchtung aufweist, in die deren erster
Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensator eingepaßt ist und daß dieser ebenfalls eine Einbuchtung aufweist, in die deren zweiter
Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensator eingepaßt ist, so daß letzterer vom dotierten Gebiet und vom ersten Isolierschicht-
oder Sperrschichtkondensator umgeben ist.
Wesentliche Vorteile dieser ersten Ausführungsform sind folgende: Es ist damit zum einen ein Betrieb bei höheren Taktfrequenzen möglieb,
zum anderen wird eine höhere Genauigkeit bei der Realisierung der positiven sowie negativen individuellen Bewertungsfaktoren
erreicht. In der betreffenden Bewerterschaltung wird im Vergleich zu herkömmlichen Bewerterschaltungen eine entsprechende
Ladungsmenge auf kleinerer Fläche gespeichert. Vom jeweiligen Signalwert des zu filternden Signals abhängige Hichtlinearitäten
bei den Bewertungsfaktor^en^eriJen^e^Jpe^blich verringert.
Ed 1 Sti/7.6.77
^ 77 P 7 O 6 7 BRD
Eine vorteilhafte Weiterbildung der ersten Ausfübrungsform ist so
ausgestaltet, daß unmittelbar neben dem zweiten Isoliersobicbt- oder Sperrsobicbtkondensator ein dritter Isolierschicht oder
Sperrschichtkondensator auf dem Substrat angeordnet ist, so daß der erstgenannte vollständig von Isolierschicht- öder Sperrscbiobtkondensatoren umgeben ist. Diese Weiterbildung läßt sich vorteilhafterweise so betreiben, daß etwaige noch verbliebene, vom jeweiligen Signalwert des zu filternden Signals abhängige Nichtlinearitäten zumindest in erster Näherung vollständig beseitigt
werden.
Eine zweite, die Aufgabe lösende Ausführungsform eines Transversalfilters der eingangs genannten Art ist so ausgestaltet, daß
zwischen zumindest einem Schaltelement und dem zugehörigen Paralleleingang des Schieberegisters ein als Zwischenspeicher dienender
zusätzlicher Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensator angeordnet ist.
Ein wesentlicher Vorteil dieser zweiten Ausführungsform liegt darin, daß der Signalhub im Schieberegister nicht mehr auf die
Differenz zwischen der maximalen Betriebsspannung des Schieberegisters und der Maximalspannung begrenzt ist, sondern nur noch
von der maximalen Betriebsspannung abhängt.
Eine weitere, die Aufgabe lösende vorteilhafte Ausführungsform ist als Kombination der Weiterbildung der ersten Ausführungsform
und der zweiten Ausführungsform so gestaltet, daß bei zumindest einer Bewerterschaltung beides, ein dritter und zusätzlicher
Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensator vorhanden ist und daß dabei der dritte Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensator
zugleich das Schaltelement bildet.
Es lassen sich damit die Vorteile der ersten Ausführungsform,
ihrer Weiterbildung und der zweiten Ausführungsform in einer einzigen Ausführungsform vereinigen.
5
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie ein Betriebsdiagramm
sind in ihren wesentlichen Teilen in den Figuren dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
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/ 77 P 7 O 6 7 8RO
Es zeigen
Figur 1 in Draufsicht die Ausführung einer Bewerterscbaltung gemäß der Kombination der Weiterbildung der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsfono der Erfindung
und den Ausschnitt des Schieberegisters, an den sie angesohlossen ist,
Figur 2 einen Querschnitt durch die Ausführung nach Figur 1 längs der Schnittlinie II - II,
Figur 3 einen Querschnitt durch die Ausfübrungsform nach Figur 1
längs der Schnittlinie III - III, die quer zur Schnittlinie II - II verläuft,
des Oberflächenpotentials längs der Schnittlinie III - III bei verschiedenen Setriebszuständen.
15
sohematisoh und nioht maßstäblich.
1 aus dotiertem Halbleitermaterial das entgegengesetzt dazu dotierte Gebiet 2 der betrachteten Bewerterschaltung, welches zur
Hervorhebung schraffiert ist. Dieses Gebiet 2 weist eine Einbuchtung auf, deren Rand mit 21 bezeichnet ist und in die der erste
Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensator der betrachteten
Bewertersohaltung, von dem nur die äußere Elektrode 3 sichtbar
ist, eingepaßt ist. Die Flächenform der äußeren Elektrode 3 ist bei Vernachlässigung etwaiger Randfelder während des Betriebes
mit der des gesamten Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensators identlsoh. Danach weist dieser ebenfalls eine Einbuchtung auf,
deren Rand mit dem mit 31 bezeichneten Rand der äußeren Elektrode
3 - wieder bei Vernachlässigung etwaiger Randfelder - zusammenfällt. In diese Einbuchtung ist der zweite Isolierschicht- oder
Sperrschichtkondensator der Bewerterschaltung, von dem nur die äußere Elektrode 4 sichtbar ist, eingepaßt. Die Flächenform dieser
Elektrode ist wiederum bei Vernachlässigung von Randfeldern mit der des gesamten Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensators
identisch. Der zweite Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensator ist so vom ersten Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensator und vom dotierten Gebiet umgeben.
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Durch diesen Aufbau der Bewerterschaltung werden die Zeitspanne,
die zur Übertragung einer Ladungsmenge vom dotierten Gebiet 2 in den zweiten Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensator 4
notwendig ist, sowie die Zeitspanne, die für das Rückfließen überschüssiger Ladungsmenge in das dotierte Gebiet notwendig
ist, verringert. Damit ist ein Betrieb bei näheren Taktfrequenzen möglich.
Weiterhin bewirkt die fast vollständige Umrandung des zweiten Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensators durch den ersten,
daß am Rand des zweiten ein konstantes Oberflächenpotential herrscht, da die Potentialmulde unter der äußeren Elektrode 4
durch bewegliche Ladungsträger bis zum Oberflächenpotential unter der Elektrode 3 aufgefüllt wird. Damit sind außerhalb des betrachteten Randes der Elektrode 4 kein Potentialabfall und somit
auch keine Randfelder vorbanden.
Dies bringt zwei entscheidende Vorteile mit sich. Erstens entspricht die aktive Fläche, unter der Ladungen gespeichert werden,
der Elektrode 4 » wodurch sowohl bei positiven als auch bei negativen Bewertungsfaktoren eine hohe Genauigkeit erreicht wird, da
die aktive Fläche nioht mehr wie bisher von der minimalen Signalspannung abhängt.
:5 Zweitens wurde bei den negativen Bewertungsfaktoren bisher die
aktive Fläche in Abhängigkeit von der Signalspannung verändert, so daß siob ein niobtlinearer .Anteil ergab. Diese Nicbtlinearität
wird durch eine wie in Figur 1 dargestellte Bewerterscbaltung ausgeschlossen, da Randeffekte bei der Elektrode 4 nicht mehr von
der Signalspannung abhängig sind.
Die Bewerterschaltung nach Figur 1 kann in herkömmlicher Weise über ein Schaltelement, für gewöbnli* eine Torelektrode, an das
Schieberegister angeschlossen werden, welches in der Figur 1 eine ladungsgekoppelte Verschiebevorrichtung 7 für Drei-Phasen-Betrieb
mit den Elektroden 71 bis 73 und den Taktleitungen 710, 720 und 730 ist.
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ϊ
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-X-Torteilhafterweise
erfolgt jedoch nach Figur 1 der Anschluß über einen dritten Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensator,
dessen äußere Elektrode mit 5 und einen zusätzlichen Isolierscbicht-oder
Sperrschichtkondensator, dessen äußere Elektrode mit 6 bezeichnet ist. Der dritte Kondensator dient einerseits
dazu, etwaige noch verbliebene Nicbtlinearitäten erzeugende
Randfelder zumindest in erster Näherung zu beseitigen, zu welchem Zweck er sich über die ganze Breite des zweiten Kondensators
4, besser noch darüber hinaus, erstrecken sollte, andererseits dient seine Elektrode 5 in herkömmlicherweise als Torelektrode
und damit als Schaltelement.
Der zusätzliche Kondensator dient als Zwischenspeicher. Unter seiner Elektrode 6 kann Ladungsmenge, die vom zweiten Kondensator
in das Schieberegister 7 eingelesen werden soll, zwischengespeichert werden.
Die Figuren 2 und 3 zeigen Querschnitte durch die Ausführung nach Figur 1 längs den Schnittlinien I - I und II - II. Sämtliehe
Kondensatorelektroden 3 bis 6 und 72 sind danach durch eine elektrisch isolierende Schicht 11 vom Substrat getrennt,
wonach es sich also bier um Isolierschichtkondensatoren handelt. Die Schicht 11 ist in Figur 1 der besseren Übersichtlichkeit
halber nicht gezeichnet. Sie wäre auch überflüssig, wenn sämtliehe
Kondensatoren reine Sperrschichtkondensatoren wären.
Anhand der Figur 4 sei die Ladungsübertragung in das Schieberegister
näher beschrieben. Diagramm III zeigt den Fall, daß bereits eine Ladungsmenge Q vom dotierten Gebiet II unter die
Elektrode 4 gebracht wurde (siehe dazu Hauptpatent). Diese
Ladungsmenge Q ist in der Figur 4 durch die schraffierten Flächen,
die alle denselben Fläoheninhalt aufweisen, repräsentiert. Im Diagramm IY ist die Ladungsmenge bereits unter die beiden Elektroden
5 und 6 geflossen. Dies geschieht durch Erzeugen einer entsprechenden Potentialmulde mittels geeigneter Spannung an
diesen Elektroden. Hun wird durch Anlegen einer entsprechenden Spannung an die Elektrode 5 die Ladungsmenge mittels einer Potentialschwelle
vollständig von der Elektrode 4 abgetrennt und
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allein unter der Elektrode 6 zwiscbengespeicbert. Dieser Zustand
ist im Diagramm V dargestellt. Diagramm VI zeigt den Zustand,
in dem die Ladungsmenge bereits unter die Elektrode 72 der Verschiebevorrichtung 7 geflossen ist. Nach dem Weitertransport
der Ladungsmenge kann der Vorgang erneut eingeleitet werden. Dieses Verfahren bringt zusätzlich den Vorteil mit sieb, daß
der Spannungshub in der Verschiebevorrichtung gegenüber dem Hauptpatent verdoppelt werden kann, wodurch die für die Verschiebevorrichtung
benötigte Fläche auf die Hälfte reduziert werden kann.
4- Patentansprüche
4- Figuren
4- Figuren
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Leerseite
Claims (4)
- 77 P 7 O 6 7 BRQPatentansprücheM .j Transversalfilter mit mindestens einem analogen Schieberegister, welches eine Anzahl Paralleleingänge und einen Serienausgang aufweist, bei dem eine weitere Anzahl einzelner vorgebbarer Bewertersobaltungen vorgesehen ist, wobei jede Bewerterschaltung zumindest einen Signaleingang zur Eingabe des zu filternden Signals und zumindest einen Ausgang aufweist, bei dem jede Bewerterschaltung aus einem auf einer Oberfläche eines mit wenigstens einem Substratanschluß versehenen Substrats aus dotiertem Halbleitermaterial angeordneten Kondensatorpaar, bestehend aus einem ersten Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensator, der ein an der Oberfläche des Substrats befindliches, mit einem Anschlußkontakt versehenes Gebiet, das entgegengesetzt zum Substrat dotiert ist, berührt und aus einem dicht neben dem ersten angeordneten zweiten Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensator besteht und bei der der zweite Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensator über ein Schaltelement an einen zugehörigen Paralleleingang ansohließbar ist, nach Hauptpatent (Patentanmeldung P 26 43 704.7), dadurch gekennzeichnet , daß zumindest eine Bewerterschaltung so ausgebildet ist, daß deren dotiertes Gebiet eine Einbuchtung aufweist, in die deren erster Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensator eingepaßt ist und daß dieser ebenfalls eine Einbuchtung aufweist, in die deren zweiter Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensator eingepaßt ist, so daß letzterer vom dotierten Gebiet und vom ersten Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensator umgeben ist.
- 2. Transversalfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar neben dem zweiten Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensator ein dritter Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensator auf dem Substrat angeordnet ist, so daß der erstgenannte vollständig von Isolierschicht- oder Sperrschiohtkondensatoren umgeben ist.
- 3. Transversalfilter mit mindestens einem analogen Schieberegister, welches eine Anzahl Paralleleingänge und einen Serienausgang aufweist, bei dem eine weitere Anzahl einzelner vorgebbarer Bewerter- sohaltungen vorgesehen ist, wobei jede Bewerterschaltung zumin-809881/0152ORIGINALν mimdest einen Signaleingang zur Eingabe des zu filternden Signals und zumindest einen Ausgang aufweist, bei dem jede Bewerterschaltung aus einem auf einer Oberfläche eines mit wenigstens einem Substratanscbluß versehenen Substrats aus dotiertem Halbleitermaterial angeordneten Kondensatorpaar, bestehend aus einem ersten Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensator, der ein an der Oberfläche des Substrats befindliches mit einem Anschlußkontakt versebenes Gebiet, das entgegengesetzt zum Substrat dotiert ist, berührt und aus einem dicht neben dem ersten angeordneten zweiten Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensator besteht und bei der der zweite Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensator über ein Schaltelement an einen zugehörigen Paralleleingang anschließbar ist, nach Hauptpatent (Patentanmeldung P 26 43 704.7)dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zumindest einem Schaltelement und dem zugehörigen Paralleleingang des Schieberegisters ein als Zwischenspeicher dienender zusätzlicher Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensator angeordnet ist.
- 4. Transversalfilter nach Anspruch 1 oder 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei zumindest einer Bewerterschaltung beides, ein dritter und zusätzlicher Isolierschicht- oder Sperrschichtkondensator vorhanden ist und daß dabei der dritte Isolierschichtoder Sperrschichtkondensator zugleich das Schaltelement bildet.809881 /01 52
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