DE2727339A1

DE2727339A1 - Transversalfilter

Info

Publication number: DE2727339A1
Application number: DE19772727339
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Ing Knauer; Hans-Joerg Dr Pfleiderer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-06-16
Filing date: 1977-06-16
Publication date: 1979-01-04
Also published as: US4200848A; GB1602853A; CA1120556A; FR2394932B2; NL7806480A; IT7824437A0; BE868201R; FR2394932A2; DE2727339C2; JPS547281A

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

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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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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,

Figur 4 in Diagrammen IY - VII jeweils den örtlichen Verlauf

des Oberflächenpotentials längs der Schnittlinie III - III bei verschiedenen Setriebszuständen. 15

Der besseren Übersichtlichkeit halber sind die Darstellungen

sohematisoh und nioht maßstäblich.

In der Figur 1 befindet sich an einer Oberfläche eines Substrats

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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-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

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche

M .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-

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ORIGINAL

ν mim

dest 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.

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