DE2820580A1 - Transversalfilter mit elektronisch einstellbaren gewichtungsfaktoren - Google Patents
Transversalfilter mit elektronisch einstellbaren gewichtungsfaktorenInfo
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- H03H15/00—Transversal filters
- H03H15/02—Transversal filters using analogue shift registers
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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Description
Anmelderin: International .Business Machines
Corporation, Armonk, N.Y. 10504
gg-bd
Transversalfilter mit elektronisch einstellbaren Gewichtungsfaktoren
___^_
Die Erfindung betrifft einen Transversalfilter mit elektronisch
einstellbaren Gewichtungsfaktoren, basierend auf dem Prinzip
der Ladungsverschiebungstechnik.
Ein Transversalfilter bringt ein zu filterndes Eingangssignal
mit der Impulsansprache des Filters in Zusammenhang. Dies kann dadurch geschehen, daß das Eingangssignal dem Eingang
einer Ladungsverschiebeeinrichtung zugeführt wird, in der eine gewichtete Summenbildung der Ladung in jeder Verschiebestufe
erfolgt. Üblicherweise werden die Signale jeder Stufe der Verschiebeeinrichtung abgegriffen oder abgetastet, mit
den die Filteransprache bestimmenden Gewichtungsfaktoren
multipliziert und dann addiert.
Transversalfilter mit einstellbaren Gewichtungsfaktoren sind ;
bekannt. Transversalfilter mit einstellbaren Gewichtungsfaktoren, basierend auf dem Prinzip der Ladungsverschiebungstechnik,
sind ebenfalls bekannt, dabei wird jedoch das Ladungssignal zunächst abgefühlt und dann außerhalb der Ladungsverschiebeeinrichtung
in einer separaten Anordnung gewichtet. Transversalfilter in Form von Ladungsverschiebeeinrichtungen,
bei denen die Berücksichtigung der Gewichtungsfaktoren mit der '
Ladungsabfühlung kombiniert ist, sind ebenfalls bekannt, jedochj
: i
sind dabei die Gewichtungsfaktoren nicht programmierbar oder i elektrisch einstellbar. Ein derartiges Transversalfilter ist j
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beispielsweise in dem US Patent 3 819 958 beschrieben. Dieses Transversalfilter ist durch aufgespaltene Verschiebeelektroden
gekennzeichnet, die durch Wahl ihrer flächenmäßigen Ausdehnung festliegende, unveränderliche Gewichtungsfaktoren
bestimmen.
Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein auf dem Prinzip der Ladungsverschiebungstechnik beruhendes Transversalfilter
anzugeben, mit dessen Ladungsverschiebeelektroden die die Filteransprache definierenden Gewichtungsfaktoren
gekoppelt sind, wobei diese Gewichtungsfaktoren elektronisch einstellbar sind.
Die Lösung dieser Aufgabe ist durch den Patentanspruch gekennzeichnet.
Zusammenfassend kann die Erfindung darin gesehen werden, daß zwei äquivalente Ladungsverschiebeeinrichtungen vorgesehen
werden, die mit isoliert zwischen Abfühlelektroden und einem Substrat angeordneten schwimmenden Elektroden ausgebildet
sind, über diese schwimmenden Elektroden lassen sich Verarmungszonen
im Substrat festlegen und deren effektive !Kapazität steuern. Die Kapazitäten der Verarmungszonen werden
so eingestellt, daß die gewünschten Gewichtungsfaktoren gebildet
werden.
JDie Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher
(erläutert.
s zexgen:
|Fig. 1 einen erfindungsgemäßes, mit einer Ladungs-
i Verschiebungseinrichtung aufgebautes Trans-
ι versalfilter,
976 061 80 988 2/0648
Fig. 2 die kapazitiven Zusammenhänge, die sich aus !
der erfindungsgemäßen Verwendung einer :
potentialmäßig schwimmenden Elektrode ergeben,
Fig. 3A eine Teil-Schnittansicht des Ausführungs
beispiels gemäß Fig. 1,
Fign. 3B bis 3G eine Darstellung der Wirkungsweise des
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels anhand der sich ausbildenden Potentialmulden
und der zeitabhängigen Verschiebung der Ladungspakete,
Fig. 4 eine weitere Teil-Schnittansicht des Aus
führungsbeispiels gemäß Fig. 1 und
Fig. 5 ein Blockschaltbild der verwendeten Abfühl-
schaltung und Mehrphasen-Taktschaltung.
Das in Fig. 1 in rein schematischer Darstellung gezeigte Transversalfilter enthält ein Substrat 10, auf dem äquivalente
erste und zweite Ladungsverschiebeeinrichtungen 12 und 14 untergebracht sind. Diese Ladungsverschiebeeinrichtungen 12
und 14 bilden getrennte Verschiebekanäle 16 und 18, die in
konventioneller Technik herstellbar sind. Solche Techniken sind beispielsweise in dem Buch "Charge Transfer Devices" von
C.H. Sequin und M. F. Tompsett, Academic Press, Inc. 1975,
auf den Seiten 42 und 44 beschrieben. Da beim erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele mehrere konventionelle Ladungsverschiebungstechniken
anwendbar sind, die in dem genannten Buch verständlich beschrieben sind, wird auf dieses Buch im folgenden
mehrmals bezug genommen.
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Über jedem Verschiebekanal 16 und 18 ist isoliert davon eine
Mehrzahl von Verschiebeelektroden 20 angeordnet, die eine Mehrzahl von aufeinanderfolgender Verschiebestufen bilden.
Jede Verschiebestufe der Ladungsverschiebeeinrichtung 12 hat
eine hier entsprechende Verschiebestufe in der Ladungsverschiebeeinrichtung
14. Die jeweils ein Paar bildenden, sich entsprechenden Verschiebestufen sind direkt benachbart angeordnet,
so daß eine gemeinsame elektrische Verbindung ermöglicht ist. Jede Verschiebestufe umfaßt vier Verschiebeelektroden
entsprechend einem vierphasigen Taktsystem mit entsprechend vier Taktleitungen f., φ«, φ3 und φ.. Selbstverständlich
sind auch andere mehrphasige Taktsysteme anwendbar, die also mehr oder weniger Phasen und andere Arten von Verschiebeelektroden
verwenden, wie es im einzelnen in dem genannten Buch, insbesondere auf den Seiten 19 bis 42 beschrieben
ist. Beispielsweise sind zwei- und dreiphasige Taktsysteme mit einer entsprechenden Anzahl von Verschiebeelektroden gebräuchlich.
Eine der Verschiebeelektroden 20 dient als Abfühlelektrode 22. Da sich entsprechende Verschiebeelektroden
j 20, die keine Abfühlelektroden 22 sind, sind elektrisch j miteinander verbunden. Das kann dadurch erreicht werden, daß
I die Verschiebeelektroden benachbart sind bzw. als eine einzige ι
Elektrode ausgebildet sind. Die nicht abfühlenden Elektroden
Elektrode ausgebildet sind. Die nicht abfühlenden Elektroden
24 sind auf diese Weise verwirklicht.
Unterhalb jeder Abfühlelektrode 22 befindet sich eine entsprechend
ausgedehnte schwimmende Elektrode 26. Die schwimmenden Elektroden 26 sind sowohl gegen die darüberliegende
Abfühlelektrode 22 als auch gegen das darunterliegende Substrat 10 isoliert. Jede schwimmende Elektrode 26 der
Verschiebeeinrichtung 12 ist elektrisch über einen zugeordneten Feldeffekttransistor (FET) 28 mit einer gemeinsamen
Leitung R verbunden. Die Gates aller FETs 28 liegen an einer
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gemeinsamen Gateleitung G . Jede schwimmende Elektrode 26 der Verschiebeeinrichtung 14 ist ebenfalls über einen zugeordneten
FET 30 mit einer gemeinsamen Leitung R verbunden. Die Gates der FETs 30 liegen an einer gemeinsamen Gateleitung
G~. Die Taktleitung φ1 wird in zwei parallele und synchron
+ —
betriebene Taktleitungen Φ1 und φ1 aufgeteilt, die von derselben
Taktquelle angesteuert werden und damit mit derselben Taktspannung beaufschlagt werden. In diesen beiden Taktleitungen
Φ1 und Φ1 fließen jedoch unterschiedliche Taktströme,
die Gründe dafür werden anschließend dargelegt. Nach einer Integration dient die Stromdifferenz als Ausgangssignal des
Transversalfilters. Die Taktleitung Φ1 ist also aufzuteilen.
Die Taktleitung φ1 ist an jede Abfühlelektrode 22 der Verschiebeeinrichtung
12 und die Taktleitung φ1 ist an jede Abfühlelektrode
22 der Schiebeeinrichtung 14 angeschlossen. Die Taktleitungen Φ2, Φ3 und φ. sind jeweils an die anderen,
sich entsprechenden Verschiebeelektroden in jeder Verschiebestufe angeschlossen und bewirken die Ladungsverschiebung entlang
der Kanäle 16 und 18 von Stufe zu Stufe.
Die isolierte Anordnung einer schwimmenden Elektrode 26 zwischen einer Abfühlelektrode 22 und dem Substrat 10 ergibt
elektrisch eine Reihenschaltung von drei Kapazitäten. Das Ersatzschaltbild ist in Fig. 2 dargestellt. Es ergeben sich
drei in Reihe geschaltete Kapazitäten für jede der zwei Verschiebestufen
eines entsprechenden Stufenpaares. Die Kapazität C1 stellt den Kapazitätswert pro Flächeneinheit zwischen der
entsprechenden Abfühlelektrode und der schwimmenden Elektrode dar. Die Kapazität C2 entspricht dem Kapazitätswert pro
Flächeneinheit zwischen der entsprechenden schwimmenden Elekjtrode
und der Substratoberfläche. Die Kapazitäten et und C~
sind die Kapazitäten pro Flächeneinheit der im Substrat unterhalb der schwimmenden Elektrode gebildeten Verarmungszone.
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Die äquivalente Kapazität pro Flächenheit der Reihenschaltung von C1 und C„ ergibt sich als:
1 = _±_ + _J_ Cox C1 C2
unter Annahme, daß in die eine Potentialmulde bildende Verarmungszone
unter den schwimmenden Elektroden beide sich entsprechende Verschiebestufen die gleiche Ladung Q gebracht
wird, so bewirkt der Taktstrom in den Taktleitungen φ., und
φ1 Ladungen Q und Q zu den entsprechenden Abfühlelektroden.
Dabei gilt:
θ! = Q( Cox ) und Q~ = Q( Cox )
c + el c + c,
ox d ox d
Die Differenz zwischen Q und Q ist
S S
,Wählt man C"t und cZ , so daß
et = C + AC und el = CD - AC, dann ergibt sich
lc \ λ. oc c j. lc \ —
OX OX D D
Vernachlässigt man den Wert (AC) , dann erhält man
Qs " Qs = KQAC
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2C
wobei K = _ ist.
wobei K = _ ist.
(0Ox) 2 + 2CoxCD + (V 2
Die sich auf den Abfühlelektroden ergebende Stromdifferenz
ist proportional der in die zugeordnete Verarmungszone
transportierten Ladung multipliziert mit einem zusätzlichen Gewichtungsfaktor, der gleich der Differenz zwischen den
effektiven Kapazitäten der Verarmungszonen ist. Die Kapazität einer Verarmungszone ändert sich mit der über der Zone
angelegten Spannung. Über die Verarmungszonen unterhalb der
Abfühlelektroden zweier sich entsprechender Stufen werden also unterschiedliche Spannungen angelegt, indem an die zugeordneten
schwimmenden Elektroden unterschiedliche Spannungen angelegt werden. Über die schwimmenden Elektroden erfolgt
also eine unterschiedliche Vorspannung der Verarmungszonen, so daß sich ein Unterschied in der Kapazität der Verarmungszonen ergibt.
Die schwimmenden Elektroden werden über die FETs 28 und 30
auf die gewünschten Spannungen aufgeladen. Eine individuelle Aufladung der schwimmenden Elektroden ist über individuell
gesteuerte FETs möglich. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist jedoch eine individuelle Steuerung der FETs
nicht erforderlich. Die Ladungen werden mit Hilfe der Taktsignale
in die Potentialmulden unter den schwimmenden Elektroden gebracht. Anschließend werden die FETs gemeinsam über
an die Gateleitung G oder G angelegte Potentiale durchgeschaltet. Über die Leitungen R oder R gelangt somit gleichzeitig
das gleiche Potential an die schwimmenden Elektroden. Die Einstellung oder Programmierung der Ladungsverschiebeeinrichtungen
12 und 14 erfolgt beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 zu unterschiedlichen Zeiten, da die Eingangs-
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struktur und das Taktsystem nicht dafür geeignet sind, unterschiedliche
Ladungen gleichzeitig in die Verschiebeeinrichtungen zu bringen. Im Normalbetrieb verarbeitet das Transversalfilter
identische Ladungen in beiden Verschiebeeinrichtungen 12 und 14. Die Eingangsstruktur und das Taktsystem
sind für diese Betriebsweise eingerichtet. Beim Einstellen der Gewichtungsfaktoren können in die beiden Verschiebeeinrichtungen
getrennte Signale taktgesteuert eingegeben werden und es können sämtliche schwimmenden Elektroden gleichzeitig
eingestellt werden, wenn die Eingangsstruktur und das Taktsystem für diese Betriebsweise geeignet sind. Eine gleichzeitige
Einstellung ist jedoch nicht erforderlich, wenn, wie in Fig. 1 gezeigt, die FETs getrennt schaltbar sind. Es wird
also das gewünschte Ladungssignal zur Einstellung der positiven Ladungsverschiebeeinrichtung 12 eingegeben. Diese Eingabe
kann, muß aber nicht, gleichzeitig in die Ladungsverschiebeeinrichtung
14 erfolgen. Sobald das die Einstellung bewirkte Ladungssignal im Bereich der schwimmenden Elektroden der
Verschiebeeinrichtung 12 vorhanden ist, wird über die Gates der FETs 28 gesteuert allen schwimmenden Elektroden der Verschiebeeinrichtung
12 das gleich vorbestimmte Potential zugeführt. In Abhängigkeit vom unter jeder schwimmenden Elektrode
vorhandenen Ladungssignal fließen dabei unterschiedliche Ladungsmengen zu den einzelnen schwimmenden Elektroden.
Anschließend werden die FETs 28 über die Leitung G wieder gesperrt. Die schwimmenden Elektroden der Verschiebeeinrichtung
12 sind eingestellt oder programmiert. Solange die von den FETs 28 gebildeten Tore gesperrt sind, bleiben die die
Einstellung bewirkenden Ladungen auf den schwimmenden Elektroden erhalten. Sobald die die Einstellung bewirkende Ladung
entfernt wird, nehmen die schwimmenden Elektroden abhängig von der auf der Elektrode gespeicherten Ladung unterschiedliche
elektrische Potentiale an, wobei die gespeicherte La-
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282058Ü
dung bei der Einstellung festgelegt wurde. Die schwimmenden Elektroden der Ladungsverschiebeeinrichtung 14 werden in entsprechender
Weise über Leitungen R und G programmiert, so daß die sich entsprechenden schwimmenden Elektroden jedes
Elektrodenpaares Potentiale aufweisen, die über und unter einem Mittelwert liegen, der für alle Paare gleich groß ist.
Dabei ist es nicht erforderlich, daß das Potential der positiven schwimmenden Elektrode eines Paares um den gleichen
Betrag über dem mittleren Potential liegt, um den das Potential der weniger positiven schwimmenden Elektrode unterhalb
dem Mittelwert liegt. Dies wäre nur notwendig, wenn die Veränderung der Kapazität der Verarmungszone linear mit der zugeführten
Spannung verläuft, was im allgemeinen nicht der Fall ist. Eine lineare Abhängigkeit kann natürlich durch ein
geeignetes Dotierungsprofil des Substrates erzielt werden.
Ein derartiges Dotierungsprofil kann durch Ionenimplantation hergestellt werden. Ohne an dieser Stelle eine exakte Ableitung
vornehmen zu wollen, dürfte ein Dotierungsprofil , das
sich mit dem Kehrwert der dritten Potenz der Entfernung von der Oberfläche des Substrats ändert, rein theoretisch einen
linearen Zusammenhang ergeben. Genauere Angaben über die Veränderung der Kapazität einer Verarmungszone in Abhängigkeit
von der angelegten Spannung und der Dotierung ist beispielsweise in dem Buch von Sze "Physics of Semiconductor Devices",
Wiley (1969), Seiten 84 bis 96 und 370 bis 372 zu entnehmen. Ganz allgemein werden die zwei schwimmenden Elektroden jeder
Stufe so aufgeladen, daß die eine eine bestimmte Erhöhung der Kapazität der Verarmungszone im bezug auf eine bestimmte
mittlere Kapazität erfährt, während die Kapazität der Verarmungszone der anderen Elektrode eine dieser Erhöhung entsprechende
Verminderung erfährt.
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Es sei nun die in Fig. 3A dargestellte Teil-Schnittansicht des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 näher betrachtet. Die
Eingangsstruktur umfaßt eine beispielsweise durch Diffusion
hergestellte Eingangs zone 32, die als Quelle für Ladungsträger dient. Außerdem schließen sich dieser Eingangszone
Eingangselektroden 34 und 36 an, die in konventioneller Weise aufgebaut und ebenso betrieben werden. Die Wirkungsweise
dieser Eingangstruktur ist in dem bereits erwähnten Buch
"Charge Transfer Devices" auf den Seiten 47 bis 52 näher beschrieben. Die in Fig. 3A dargestellten Elektroden können
beispielsweise aus polykristallinem Silicium, das Substrat aus Silicium und die Dielektroden vom Substrat und die Elektroden
gegeneinander isolierenden Schichten 37 aus Siliciumoxyd bestehen. Die lateralen Dimensionen sind in Fig. 3A verzerrt
dargestellt, so daß die Breite der Elektroden gegenüber der Wirklichkeit wesentlich verringert erscheint. Die Elektrodendicke
kann in der Größenordnung von 1 um und die Elektrodenbreite in der Größenordnung von 8 um liegen. Die Isolationsschichten
weisen beispielsweise eine Dicke in der Größenordnung von 500 nm auf.
Auch in der Schnittansicht gemäß Fig. 4 sind die lateralten Abmessungen verkürzt dargestellt. Die Länge der Elektroden
kann beispielsweise in der Größenordnung von 100 um angenommen werden.
Es sei nunmehr wieder die Fig. 3A betrachtet. Die gestrichelt angedeuteten Zonen 38 und 40 stellen die Verarmungszonen oder
Potentialmulden dar, die durch die auf der jeweils darüber angeordneten schwimmenden Elektrode verursacht werden. Das
Aufbringen der Ladung auf diese schwimmenden Elektroden ist bereits beschrieben worden. Fig. 3B zeigt die gleiche Struktur,
nach dem gleiche Taktsignale über die Leitungen ψ .. und
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φ3 zugeführt wurden. Die Potentialmulden 38 und 40 sind um
einen Betrag tiefer geworden, der der Tiefe der Potentialmulden 42 und 44 entspricht, die unter dem mit der Leitung
φ_ verbundenen Verschiebeelektroden 20 entstanden sind. Innerhalb
der Potentialmulden 42 und 44 sind die vorhandenen Lajdungspakete gestrichelt angedeutet. Diese Ladungspakete sind
Jim allgemeinen nicht sehr groß und verglichen mit der Größe der Potentialmulden klein, um eine bessere Linearität zu
erzielen. In den Potentialmulden 38 und 40 sind keine Ladungspakete vorhanden.
IFig. 3C zeigt die gleiche Struktur, nach dem Taktsignale
'über die Leitungen φ . zugeführt und das Taktsignal an der
Leitung φ, abgesenkt wurde. Das zuvor in der Potentialmulde
42 vorhandene Ladungspaket ist in die Potentialmulde 40 verschoben. Gleichzeitig wurde das folgende Ladungspaket in
die Potenialmulde 38 transportiert. Das zuvor in der Potentialmulde 44 gespeicherte Ladungspaket ist nach rechts in
den nicht mehr dargestellten Bereich verschoben.
Fig. 3D zeigt die Struktur, nach dem das Taktsignal auf der Leitung φ., vollständig entfernt wurde. Die entsprechende
Verarmungszone 42 ist nunmehr vollständig verschwunden. Das
ursprünglich in der Potentialmulde 42 vorhandene Ladungspaket ist nach rechts verschoben, so daß es gänzlich innerhalb
der Potentialmulde 40 oder verteilt auf die Potentialmulden 40 und 46 gespeichert ist, abhängig davon wie groß
die von der schwimmenden Elektrode erzeugte Vorspannung im Vergleich zur Größe des Ladungspaketes ist. Sind die Ladungspakete
im Vergleich zu den Potentialmulden klein, so sind sie gänzlich unter die Abfühlelektroden transportiert, wie es in
bezug auf die Potentialmulden 38 und 40 dargestellt ist.
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iln der Struktur gemäß Fig. 3E ist das Taktsignal auf der
Leitung φ, entfernt, so daß die damit verbundenen Potentialmulden
vollständig verschwunden sind. Damit ist sichergestellt, idaß die Ladungspakete nunmehr vollständig in die Potentialjmulden
unterhalb der Abfühlelektroden verschoben sind. Dadurch !daß Ladung in die Potentialmulden unterhalb der Abfühlelekitroden
verschoben wurde, fließt auch Ladung zu den Abfühlelektroden. Die auf die Abfühlelektroden fließende Ladung
iwird, wie anschließend noch beschrieben, abgefühlt. Die Abfühlung muß erfolgen in einem Zeitraum der mit dem Zustand
gemäß Fig. 3B oder kurz danach beginnt und bis zum Zustand gemäß Fig. 3E andauert.
In der Struktur gemäß Fig. 3F ist das Taktsignal an die Leitung φ2 angelegt und von der Leitung φ1 entfernt. Die Verarmungszonen
38 und 40 sind wie in Fig. 3A gezeigt weniger tief. Die Ladungspakete sind nach rechts in die Potentialmulden
48 und 50 verschoben.
Fig. 3G zeigt, daß die Potentialmulden 48 und 50 durch Entfernung des Taktsignals von der Leitung φ_ zusammenfallen.
Ein Taktsignal ist der Leitung φ3 wieder zugeführt worden,
so daß nunmehr die Potentialmulden 42 und 44 wieder entstanden sind, aber unterschiedliche Ladungspakete enthalten. Das
ursprünglich in der Potentialmulde 42 vorhandene Ladungspaket ist vollständig in die Potentialmulde 44 transportiert. Anschließend
wird das Taktsignal wieder der Leitung φ- zugeführt,
so daß die Operation wieder bei der in Fig. 3B dargestellten Situation beginnt.
Es sei nunmehr das Blockschaltbild gemäß Fig. 5 betrachtet. Stromabfühler 54 und 56 stellen den Betrag oder die Amplitude
des den Taktleitungen Φ1 und φ1 zugeführten Stromes fest. Die
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j - 14 -
abgefühlten Ströme werden in Integratoren 58 und 60 integriert, so daß Signale erzeugt werden, die quantitativ der
Summe der Ladung entspricht, die auf die Abfühlelektroden : der Ladungsverschiebeeinrichtungen 12 und 14 in Abhängigkeit
von der in den Verarmungszonen unter diesen Elektroden
fließenden Ladung geflossen ist. Die Signale der Integratoren , werden in einem Differenzverstärker 62 subtrahiert, wodurch ! das Filterausgangssignal gebildet wird. Die Stromabfühlung, j Integration und die Differenzbildung kann in bekannter Weise ! ;erfolgen. Geeignete Einrichtungen sind beispielsweise in der !
Summe der Ladung entspricht, die auf die Abfühlelektroden : der Ladungsverschiebeeinrichtungen 12 und 14 in Abhängigkeit
von der in den Verarmungszonen unter diesen Elektroden
fließenden Ladung geflossen ist. Die Signale der Integratoren , werden in einem Differenzverstärker 62 subtrahiert, wodurch ! das Filterausgangssignal gebildet wird. Die Stromabfühlung, j Integration und die Differenzbildung kann in bekannter Weise ! ;erfolgen. Geeignete Einrichtungen sind beispielsweise in der !
bereits genannten US Patentschrift 3 819 958 beschrieben. '
■Vorzugsweise werden die äquivalenten Ladungsverschiebeein-,'richtungen
12 und 14 so identisch oder symmetrisch wie möglich
aufgebaut. Dadurch erreicht man, daß die entsprechenden Abfühlelektroden und schwimmenden Elektroden flächenmäßig gleich-j groß sind und daß die Verschiebekanäle 16 und 18 identisch ! sind. Der wesentliche Grund für einen derartigen Aufbau liegt
;darin, sicherzustellen, daß sich Werte höherer Ordnung, falls
j solche vorhanden sind, während der Differenzbildung aufheben.
Außerdem wird erreicht, daß beide Ladungsverschiebeeinrichtungen mit identischen Ladungssignalen arbeiten. Falls es
möglich ist, auf andere Weise zu erreichen, daß in beide Ver-
aufgebaut. Dadurch erreicht man, daß die entsprechenden Abfühlelektroden und schwimmenden Elektroden flächenmäßig gleich-j groß sind und daß die Verschiebekanäle 16 und 18 identisch ! sind. Der wesentliche Grund für einen derartigen Aufbau liegt
;darin, sicherzustellen, daß sich Werte höherer Ordnung, falls
j solche vorhanden sind, während der Differenzbildung aufheben.
Außerdem wird erreicht, daß beide Ladungsverschiebeeinrichtungen mit identischen Ladungssignalen arbeiten. Falls es
möglich ist, auf andere Weise zu erreichen, daß in beide Ver-
j Schiebeeinrichtungen gleiche Ladungssignale eingeführt werden i
jund daß sich nicht aufhebende Werte höherer Ordnung ohne Be- I
ideutung bleiben, dann müssen die beiden Verschiebeeinrichtungeii
ίnicht identisch oder nahezu identisch sein. Die beiden Ver- |
Schiebeeinrichtungen sind als äquivalent anzusehen, wenn sie j aufgrund ihrer konstruktiven Unterschiede keine signifikanten,
sich nicht aufhebenden Werte höherer Ordnung liefern und wenn
gleiche Ladungssignale in sie eingegeben werden können.
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L e e r s e i t e
Claims (1)
1. Transversalfilter mit elektronisch einstellbaren
Gewichtungsfaktoren, basierend auf dem Prinzip der Ladungsverschiebungstechnik, dadurch gekennzeichnet,
daß zwei äquivalente LadungsVerschiebeeinrichtungen
(12, 14) mit jeweils einer entsprechenden Anzahl von paarweise angeordneten Verschiebestufen, die jeweils
mehrere durch eine Isolationsschicht (37) von einem Substrat (10) getrennte Verschiebeelektroden (20)
umfassen, vorgesehen ist, daß jeweils eine der Verschiebeelektroden (22) jeder Stufe als Abfühlelektrode
mit einer zwischen ihr und dem Substrat (10) isoliert angeordneten, schwimmenden Elektrode (26)
ausgebildet ist, daß Mittel (28, 30) zur steuerbaren, die Gewichtungsfaktoren des Filters bestimmenden Aufladung
der schwimmenden Elektroden (26) jedes Verschiebestufenpaares relativ zueinander vorgesehen
sind, daß eine Eingangsstruktur (32, 34, 36) vorgesehen
ist, über die jeder Verschiebestufe eines Paares gleichzeitig gleiche Ladungen zugeführt werden, daß
die Verschiebestufen über einen Mehrphasentakt gesteuert werden, so daß der Ladungstransport in beiden
Verschiebeeinrichtungen (12, 14) gleichzeitig und synchron erfolgt, wobei an sämtliche Abfühlelektroden
(22) das gleiche Taktsignal angelegt wird, und daß als Filterausgangssignal die Differenz zwischen der
gesamten, zu den Abfühlelektroden (22) der ersten (12) und der gesamten, zu den Abfühlelektroden (22) der
zweiten Verschiebeeinrichtung (14) aufgrund des entweder in die oder aus den den Abfühlelektroden (22)
zugeordneten Verarmungszonen transportierten Ladungen
fließenden Ladung gebildet wird.
ϊθ 976 061 ORIGINAL INSPECTED
809882/0648
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| US05/811,748 US4149128A (en) | 1977-06-30 | 1977-06-30 | Charge transfer device transversal filter having electronically controllable weighting factors |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2820580A1 true DE2820580A1 (de) | 1979-01-11 |
Family
ID=25207457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19782820580 Withdrawn DE2820580A1 (de) | 1977-06-30 | 1978-05-11 | Transversalfilter mit elektronisch einstellbaren gewichtungsfaktoren |
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| DE (1) | DE2820580A1 (de) |
| FR (1) | FR2396455A1 (de) |
| GB (1) | GB1565338A (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0006465A1 (de) * | 1978-06-30 | 1980-01-09 | International Business Machines Corporation | Ladungsgekoppeltes Zwei-Kanal-Halbleiterbauelement |
| DE2939543A1 (de) * | 1979-09-28 | 1981-04-23 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Monolithisch integrierte mis-filterschaltung |
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|---|---|---|---|---|
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| US5530681A (en) * | 1983-06-24 | 1996-06-25 | Raytheon Company | Cascaded shift register beamformer |
| US4555770A (en) * | 1983-10-13 | 1985-11-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Charge-coupled device Gaussian convolution method |
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- 1978-05-11 DE DE19782820580 patent/DE2820580A1/de not_active Withdrawn
- 1978-05-25 JP JP6180378A patent/JPS5413243A/ja active Granted
- 1978-06-13 FR FR7818484A patent/FR2396455A1/fr active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0006465A1 (de) * | 1978-06-30 | 1980-01-09 | International Business Machines Corporation | Ladungsgekoppeltes Zwei-Kanal-Halbleiterbauelement |
| DE2939543A1 (de) * | 1979-09-28 | 1981-04-23 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Monolithisch integrierte mis-filterschaltung |
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| FR2396455A1 (fr) | 1979-01-26 |
| JPS5532293B2 (de) | 1980-08-23 |
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| JPS5413243A (en) | 1979-01-31 |
| US4149128A (en) | 1979-04-10 |
| FR2396455B1 (de) | 1980-06-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |