DE112005000994T5

DE112005000994T5 - Hochpassfilter, welcher isolierte Gate-Feldeffekttransistoren verwendet

Info

Publication number: DE112005000994T5
Application number: DE112005000994T
Authority: DE
Inventors: Alberto Bilotti; Hernan D. Romero
Original assignee: Allegro Microsystems Inc
Current assignee: Allegro Microsystems Inc
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2025-03-08
Also published as: US20050264348A1; US6995606B2; DE112005000994B4; WO2005119908A1

Abstract

Hochpassfilterschaltung, mit:
einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluss, an welchen eine Differenzial-Eingangsspannung angelegt wird;
ersten und zweiten Ausgangsanschlüssen, an welchen eine Differenzial-Ausgangsspannung geliefert wird;
einem ersten Hochpassfilterabschnitt, der einen ersten Kondensator enthält mit einem ersten und einem zweien Anschluss, wobei der erste Anschluss des ersten Kondensators mit dem ersten Eingangsanschluss gekoppelt ist, und einer ersten IGFET-Vorrichtung mit einem Sourceanschluss, einem Drainanschluss und einem Gateanschluss, wobei der Drainanschluss der ersten IGFET-Vorrichtung an den zweiten Anschluss des ersten Kondensators koppelt ist und der Sourceanschluss der ersten IGFET-Vorrichtung an eine Vorspannungsspannung gekoppelt ist; und
einem zweiten Hochpassfilterabschnitt mit einem zweiten Kondensator, der einen ersten und zweiten Anschluss aufweist, wobei der erste Anschluss des zweiten Kondensators mit dem zweiten Eingangsanschluss gekoppelt ist, und einer zweiten IGFET-Vorrichtung mit einem Sourceanschluss, einem Drainanschluss und einem Gateanschluss, wobei der Drainanschluss der zweiten IGFET-Vorrichtung mit dem zweiten Anschluss des zweiten Kondensators gekoppelt ist und...

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft allgemein elektronische Filter und betrifft spezieller elektronische Hochpassfilter mit sehr niedrigen Grenzfrequenzen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es ist unter Fachleuten eine einfache Form eines Einpol-Hochpass-Analogfilters bekannt, welches einen Kondensator und einen Widerstand enthält, wobei die Werte des Kondensators und des Widerstandes eine Grenzfrequenz bestimmen (im Folgenden auch als Abbruchsfrequenz oder als –3 dB Knickpunkt bezeichnet). Um eine sehr niedrige Abbruchsfrequenz zu erhalten beispielsweise in der Größenordnung von ein paar Hertz, müssen die Werte des Kondensators und/oder des Widerstandes relativ groß gewählt werden und der entsprechende Kondensator und/oder Widerstand werden dann physikalisch groß. Wenn sie physikalisch groß sind ist es im Allgemeinen nicht praktikabel den Kondensator und den Widerstand in ein gemeinsames Substrat zu integrieren wie beispielsweise in ein Siliziumsubstrat.
Auch ist ein isolierter Gate-Feldeffekttransistor (IGFET) bekannt, der relativ klein ist und der auf einem Substrat hergestellt werden kann und der dazu verwendet werden kann, um einen Widerstand mit einem relativ hohen effektiven Widerstandswert vorzusehen und zwar in der Größenordnung von Hunderten von Megohm. Die Hochwiderstands-IGFET-Vorrichtung kann als Widerstand in einem Hochpassfilter verwendet werden. Aufgrund des effektiven Widerstandes der IGFET-Vorrichtung, der ziemlich groß sein kann, ist die IGFET-Vorrichtung für die Verwendung in einem Hochpassfilter mit einer niedrigen Abbruchsfrequenz geeignet.
Da eine IGFET-Vorrichtung oder einfach ein IGFET einen Widerstand besitzt, der nicht linear ist und zwar in Abschnitten von dessen Betriebs-Spannungsbereich, wurden eine Vielzahl an Techniken entwickelt, um einen linearen Betrieb zu realisieren, das heißt um eine Verzerrung eines Hochpassfilters zu reduzieren und zwar bei der Verwendung der IGFET-Vorrichtung.
Gemäß 1 verwendet eine herkömmliche Integratorschaltung 10 IGFET-Vorrichtungen 12, 14 und Kondensatoren 16, 18, die in einer Differenzial-Anordnung um einen Operationsverstärker 20 herum angeordnet sind. Obwohl ein komplettes Hochpassfilter hier nicht gezeigt ist, versteht ein Fachmann, dass ein Hochpassfilter mit Hilfe eines Integrators implementiert werden kann, wobei der Integrator Widerstände und Kondensatoren verwendet. Die Integratorschaltung 10 verwendet IGFET-Vorrichtungen als äquivalente Widerstände. Die IGFET-Vorrichtung 12 in Kombination mit dem Kondensator 16 liefert einen ersten Integratorabschnitt, und die IGFET-Vorrichtung 14 in Kombination mit dem Kondensator 18 liefert einen zweiten Integratorabschnitt, die zusammen eine Integrator-Übertragungsfunktion liefern und zwar zwischen Eingangsanschlüssen 22a, 22b und Ausgangsanschlüssen 24a, 24b.
Wie bekannt ist neigt ein Wert einer Drain-Source-Spannung V_DS, die zwischen einem Drainanschluss und einem Sourceanschluss einer IGFET-Vorrichtung angelegt wird, dazu ihren Widerstand proportional zu dem Wert zu beeinflussen. Eine Wechselstrom-Eingangsspannung Vin, die in Form von entgegengesetzten Phasensignalen +Vin/2, –Vin/2 an den Eingangsanschlüssen 22a, 22b angelegt werden, liefern entgegengesetzte Spannungen an dem Sourceanschluss 12a der IGFET-Vorrichtung 12 und dem Sourceanschluss 12b der IGFET-Vorrichtung 14 und daher bewegen sich die Drain-Source-Spannungen in entgegengesetzten Richtungen und zwar bei jeder der zwei IGFET-Vorrichtungen 12, 14. Es sei für Fachleute darauf hingewiesen, dass die entgegengesetzten Spannungen, die an die Sourceanschlüsse der IGFET-Vorrichtungen 12, 14 angelegt werden, dazu neigen zu entgegengesetzten Änderungen in dem effektiven Widerstand der IGFET-Vorrichtungen 12, 14 zu führen, wenn sich die Eingangs-Wechsel spannung Vin in jedem Zyklus ändert. Dieser Aufhebungseffekt oder Löscheffekt tritt auf, wenn die Eingangsspannung Vin ausreichend klein ist, um einen Arbeitspunkt der IGFET-Vorrichtung 12, 14 innerhalb eines Parabol-Bereiches zu halten, was noch weiter in Verbindung mit 3 beschrieben wird. Wenn daher die Eingangsspannung Vin relativ klein ist, liefert der Integrator 10 eine im Wesentlichen lineare Übertragungsfunktion oder Ansprechverhalten zwischen den Eingangsanschlüssen 22a, 22b und den Ausgangsanschlüssen 24a, 24b.
Wie jedoch bekannt ist vergrößern größere Eingangsamplituden der Eingangsspannung Vin den Betriebsbereich der IGFET-Vorrichtungen 12, 14 in einen Sättigungsbereich hinein, der ebenfalls weiter unten in Verbindung mit 3 beschrieben wird. Wenn daher die Eingangsspannung Vin relativ groß ist, werden die oben erläuterten Löschwirkungen reduziert und die Integratorschaltung 10 erzeugt eine Verzerrung an den Ausgangsanschlüssen 24a und 24b. Um eine Kompensation hinsichtlich der Nichtlinearitäten vorzunehmen, die aus großen Eingangssignalen resultieren, ist eine komplexe Schaltungsanordnung (nicht gezeigt) erforderlich.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung schafft ein Hochpassfilter mit einer Kombination aus Kondensatoren und isolierten Gate-Feldeffekttransistoren (IGFETs), die als effektive Widerstände verwendet werden. Die Hochpassfilterschaltung liefert einen niedrigen Frequenz-Knickpunkt von –3 dB, um ein Beispiel zu nennen und zwar von ein paar Hetz, wobei sie aber eine verbesserte Linearität in dem Filterdurchlassband und auch eine kleine physikalische Größe besitzt.
Das Hochpassfilter der vorliegenden Erfindung enthält eine Differenzialanordnung aus zwei RC-Hochpassfilterabschnitten, von denen jeder einen Kondensator und eine IGFET-Vorrichtung mit hohem effektiven Widerstand enthält. Für relativ große Eingangsspannungen arbeiten die IGFET-Vorrichtungen in einem Sättigungsbereich, wobei jeder RC-Hochpassfilterabschnitt veranlasst wird eine gleichspannungsmäßig verscho bene Spannung an seinem Ausgang zu erzeugen, was zu einer reduzierten Verzerrung von jedem Hochpassfilterabschnitt führt. Die gleichspannungsmäßig verschobenen Spannungen, die durch jeden der RC-Hochpassfilterabschnitte generiert werden, sind im Wesentlichen gleich und neigen daher dazu sich aufgrund der Differenzialanordnung gegenseitig aufzuheben oder zu löschen. Bei einer speziellen Ausführungsform werden Verschiebungen in der Abbruchsfrequenz des Hochpassfilters, die durch die gleichspannungs- oder gleichstrommäßig verschobenen Spannungen verursacht werden, mit Hilfe einer Rückkopplungsanordnung kompensiert, welche die gleichspannungsmäßig verschobenen Spannungen der RC-Hochpassfilterabschnitte erfühlt und die Gatespannungen entsprechend steuert oder regelt, die an die IGFET-Vorrichtungen angelegt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Hochpassfilterschaltung erste und zweite Eingangsanschlüsse, an welchen eine Differenzial-Eingangsspannung angelegt wird, und erste und zweite Ausgangsanschlüsse, an welchen eine Differenzial-Ausgangsspannung geliefert wird. Ein erster Hochpassfilterabschnitt der Hochpassfilterschaltung enthält einen ersten Kondensator mit ersten und zweiten Anschlüssen, wobei der erste Anschluss des ersten Kondensators mit dem ersten Eingangsanschluss gekoppelt ist, und eine erste IGFET-Vorrichtung mit einem Sourceanschluss, einem Drainanschluss und einem Gateanschluss angekoppelt ist, wobei der Drainanschluss der ersten IGFET-Vorrichtung mit dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators gekoppelt ist. Der Sourceanschluss der ersten IGFET-Vorrichtung ist mit einer Vorspannungsspannung beaufschlagt. Ein zweiter Hochpassfilterabschnitt der Hochpassfilterschaltung enthält einen zweiten Kondensator mit einem ersten und zweiten Anschluss, wobei der erste Anschluss des zweiten Kondensators mit dem zweiten Eingangsanschluss gekoppelt ist und mit einer zweiten IGFET-Vorrichtung, die einen Sourceanschluss, einen Drainanschluss und einen Gateanschluss besitzt, wobei der Drainanschluss der zweiten IGFET-Vorrichtung mit dem zweiten Anschluss des zweiten Kondensators gekoppelt ist. Der Sourceanschluss der zweiten IGFET-Vorrichtung ist ebenfalls mit der Vorspannungsspannung gekoppelt bzw. von dieser beaufschlagt.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Hochpassfilter einen ersten RC-Filterabschnitt mit einem ersten Kondensator und einem effektiven Widerstand einer ersten IGFET-Vorrichtung, und einen zweiten RC-Filterabschnitt mit einem zweiten Kondensator und einem effektiven Widerstand einer zweiten IGFET-Vorrichtung, die in Reihe mit der ersten IGFET-Vorrichtung gekoppelt ist. Eine Eingangsspannung zu dem Filter wird differenziell an den ersten und zweiten Kondensator angelegt. Eine Vorspannungsspannung wird an die erste und die zweite IGFET-Vorrichtung angelegt.
Mit diesen speziellen Anordnungen wird ein Hochpassfilter geschaffen, welches eine relativ niedrige Frequenz-Abbruchsfrequenz erzeugt und zwar bei niedriger Verzerrung, und welches aus relativ kleinen elektrischen Komponenten zusammengesetzt ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorangegangen erläuterten Merkmale der Erfindung als auch die Erfindung selbst kann vollständiger anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der Zeichnungen verstanden werden, in welchen zeigen:
1 ein schematisches Diagramm einer herkömmlichen Integratorschaltung, die Kondensatoren und isolierte Gate-Feldeffekttransistoren (IGFETs) enthält, die in einer Differenzial-Konfiguration angeordnet sind;
2 ein schematisches Diagramm einer Hochpassfilterschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung, die Kondensatoren und IGFETs enthält;
3 einen Graphen, der ein beispielhaftes Strom-Spannungs-(I/V)-Ansprechverhalten eines P-Kanal-IGFET wiedergibt;
3A eine beispielhafte Schaltung mit einem P-Kanal-IGFET, welcher der Ansprechcharakteristik von 3 zugeordnet ist; und
4 einen Graphen, der die Stromgleichrichtung und eine entsprechende Spannungsverschiebung darstellt, die mit einem IGFET verbunden ist und zwar als Teil der Schaltung von 2.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bevor das Hochpassfilter der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, werden einige einleitende Konzepte und Terminologie erläutert. Wie hier verwendet bezeichnen die Ausdrücke "Grenzfrequenz", "Abbruchfrequenz" und "–3 dB Punkt" Synonyme, um eine Frequenz an einer Einpol-Filter-Übertragungsfunktionskurve zu beschreiben, bei der das Filter eine Signalamplitudenreduzierung von 3 dB erfährt. Auch bezeichnet der hier verwendete Begriff "niedrige Frequenz" Frequenzen unterhalb von etwa einhundert Hertz. Der hier verwendete Ausdruck "isolierter Gate-Feldeffekttransistor" (IGFET) kann einen isolierten Gate-Feldeffekttransistor (FET) bezeichnen, der auf einem einer Vielfalt von Substraten hergestellt ist und der, ohne auf ein Siliziumsubstrat beschränkt zu sein, einem Galliumarsenid (GaAs) Substrat und ein Saphirsubstrat aufweisen kann. Es kann ersehen werden, dass dann, wenn dieser auf einem Siliziumsubstrat hergestellt ist, der IGFET auch allgemein als ein Metalloxid-Siliziumtransistor (MOS) bezeichnet werden kann.
Um nun auf 2 einzugehen, so enthält eine Hochpassfilterschaltung 100 nach der Erfindung erste und zweite Eingangsanschlüsse 102, 104, um eine Differenzialeingangsspannung Vin zu empfangen. Ein erster Hochpassfilterabschnitt enthält einen ersten Kondensator 106 mit ersten und zweiten Anschlüssen 106a bzw. 106b. Der erste Anschluss 106a des ersten Kondensators 106 ist mit dem ersten Eingangsanschluss 102 gekoppelt. Der erste Hochpassfilterabschnitt enthält auch eine erste IGFET-Vorrichtung 107 mit einem Sourceanschluss bzw. Drainanschluss bzw. Gateanschluss 107a, 107b, 107c. Der Sourceanschluss 107a der ersten IGFET-Vorrichtung 107 ist an einen Vorspannungs-Spannungsknotenpunkt 114 gekoppelt mit einer Vorspannung, die beispielsweise durch eine Spannungsquelle 110 geliefert wird.
Ein zweiter Hochpassfilterabschnitt enthält einen zweiten Kondensator 108 mit einem ersten bzw. zweiten Eingangsanschluss 108a bzw. 108b. Der erste Anschluss 108a des zweiten Kondensators 108 ist mit dem zweiten Eingangsanschluss 104 gekoppelt. Der zweite Hochpassfilterabschnitt enthält auch eine zweite IGFET-Vorrichtung 109 mit einem Sourceanschluss, einen Drainanschluss und einem Gateanschluss 109a bzw. 109b bzw. 109c. Der Sourceanschluss 109a der zweiten IGFET-Vorrichtung 108 ist an den Vorspannungs-Spannungsknotenpunkt 114 gekoppelt.
Eine erste Pufferstufe 116 ist zwischen dem zweiten Anschluss 106b des ersten Kondensators 106 und einem ersten Ausgangsanschluss 119 gekoppelt. Eine zweite Pufferstufe 112 ist zwischen dem zweiten Anschluss 108b des zweiten Kondensators 108 und einen zweiten Ausgangsanschluss 121 gekoppelt.
Erste und zweite Widerstände 118 bzw. 120 sind in Reihe angeordnet und sind zwischen dem ersten Ausgangsanschluss 119 und dem zweiten Ausgangsanschluss 121 gekoppelt, so dass ein Verbindungsknotenpunkt 123 gebildet ist. Bei einer speziellen Ausführungsform besitzen die Widerstände 118, 120 gleichen Wert. Die Differenzierschaltung 124 ist mit dem Verbindungsknotenpunkt 123 und mit dem Vorspannungs-Spannungsknotenpunkt 114 gekoppelt, um ein Spannungsdifferenzialsignal 125 zu liefern, welches auf eine Differenz zwischen einer Spannung an dem Verbindungsknotenpunkt 123 und einer Spannung an dem Vorspannungs-Spannungsknotenpunkt 114 anspricht.
Eine dritte IGFET-Vorrichtung 112 mit einem Sourceanschluss, einem Drainanschluss und einem Gateanschluss 112a bzw. 112b bzw. 112c ist an den Vorspannungs-Spannungsknotenpunkt 114 und an die Gateanschlüsse 107b, 109b der ersten bzw. zweiten IGFET-Vorrichtung 107 bzw. 109 gekoppelt. Der Drainanschluss 112c und der Gateanschluss 112b der dritten IGFET-Vorrichtung 112 sind aneinandergekoppelt und zwar unter Bildung einer Dioden-verbundenen IGFET-Vorrichtung zwischen dem Sourceanschluss 112a und dem Drainanschluss 112c. Eine Stromquelle 128 liefert einen konstanten Stromabschnitt I_O und zwar über die dritte IGFET-Vorrichtung 112.
Ein Transkonduktanz-Verstärker 126 liefert ein Stromsteuersignal 127 mit einem gesteuerten oder geregelten Stromabschnitt ⎕I, der proportional zu dem Spannungsdifferenzsignal 125 ist, um einen Gesamtstrom zu generieren mit einem konstanten Stromabschnitt I_O und mit dem gesteuerten oder geregelten Stromabschnitt ⎕I, die beide durch die dritte IGFET-Vorrichtung 112 fließen. Die dritte IGFET-Vorrichtung 112, die als eine Diode arbeitet, liefert ein Steuerspannungssignal 130 an die Gateanschlüsse 107b, 109b der ersten bzw. zweiten IGFET-Vorrichtung 107 bzw. 109, wodurch der effektive Widerstand der ersten und der zweiten IGFET-Vorrichtung 107, 109 gesteuert oder geregelt wird. Das Steuern oder Regeln des effektiven Widerstandes der IGFET-Vorrichtungen 107, 109 liefert eine Steuerung der Abbruchsfrequenz des Hochpassfilters 100. Die Steuerung oder Regelung des effektiven Widerstandes der ersten und der zweiten IGFET-Vorrichtung 107, 109 mit Hilfe der Gate-Spannungssteuerung wird weiter unten mehr in Einzelheiten in Verbindung mit 3 beschrieben.
Es sei darauf hingewiesen, dass der effektive Widerstand der IGFET-Vorrichtungen 107, 109 eine hochempfindliche Funktion der Spannung ist, die an die Gateanschlüsse 107b, 109b der IGFET-Vorrichtung 107 bzw. 109 angelegt wird, das heißt dem Steuerspannungssignal 130. Um daher eine Feinsteuerung oder Feinregelung der Spannung zu erreichen, die an den Gateanschlüssen 107b, 109b erscheint, wie dies oben beschrieben wurde, ist die dritte IGFET-Vorrichtung 112 als die Diode angekoppelt, was bekannt ist, um die vorwärts gerichtete Spannung um lediglich einen kleinen Betrag über einen weiten Bereich des Stromes zu ändern. Daher liefert das Stromsteuersignal 127 den gesteuerten oder geregelten Strom ⎕I über die dritte IGFET-Vorrichtung 112, was zu einer Feinsteuerung oder Feinregelung des Steuerspannungssignals 130 führt.
Im Betrieb enthält die Eingangsspannung, die an den ersten Anschluss 106a des ersten Kondensators 106 erscheint, eine Wechselstromkomponente +Vin/2, und die Eingangsspannung, die an dem ersten Anschluss 108a des zweiten Kondensators 108 erscheint, enthält eine Wechselstromkomponente –Vin/2, wobei Vin eine Eingangs-Differenzial-Wechselspannung ist. Für relativ kleine Eingangssignale mit einer relativ kleinen Wechselstromkomponente, enthalten die Spannungen, die an den zweiten Anschlüssen 106b, 108b des ersten bzw. zweiten Kondensators 106 bzw. 108 erscheinen (auch an den Drainanschlüssen 107c, 109c der ersten bzw. zweiten IGFET-Vorrichtung 107 bzw. 109) eine Gleichstromkomponente, die aus einer gemeinsamen Modus-Spannung besteht, die gleich ist der Spannung, welche an dem Vorspannungs-Spannungsknotenpunkt 114 erscheint. Bei einer speziellen Ausführungsform besteht die Spannung an dem Vorspannungs-Spannungsknotenpunkt 114 aus einer ausgewählten Spannung zwischen einer und drei Spannungen, so dass die ausgewählte Spannung an den Drainanschlüssen 107c, 109c der ersten bzw. zweiten IGFET-Vorrichtung 107 bzw. 109 erscheint und eine lineare Beziehung zwischen der Eingangsspannung Vin und der Ausgangs-Differenzial- oder Differenz-Spannung Vout erzeugt wird. Für größere Eingangssignale mit einer relativ großen Wechselstromkomponente, besitzen jedoch die Spannungen, die an den zweiten Anschlüssen 106b, 108b des ersten bzw. zweiten Kondensators 106, 108 erscheinen, gleiche Gleichspannungskomponenten, die in einer negativen Spannungsrichtung verschoben sind und zwar unter die Spannung, die an dem Vorspannungs-Spannungsknotenpunkt 114 erscheint. Dieser Effekt, der sich aufgrund einer Gleichrichtung innerhalb des Hochpassfilters ergibt, kann besser anhand der Erläuterung in Verbindung mit den 3 und 4 im Folgenden verstanden werden.
Die Verschiebung der Gleichstromkomponente, die größeren Eingangssignalen zugeordnet ist, wie dies oben beschrieben wurde, hat die Wirkung einer Verschiebung eines Drain-Source-Spannungs-(V_DS)-Betriebsspannungsbereiches der ersten bzw. zweiten IGFET-Vorrichtung 107, 109 mit der Wirkung, dass die erste bzw. zweite IGFET-Vorrichtung 107, 109 in einem lineareren V_DS-Betriebsbereich arbeitet. Daher bleiben Signale, die an den zweiten Anschlüssen 106b, 108b des ersten bzw. des zweiten Kondensators 106 bzw. 108 erscheinen, und bleiben die resultierenden Ausgangssignale, die an dem ersten bzw. zweiten Ausgangsanschluss 119, 121 erscheinen, jeweils im Wesentlichen linear. Die Wirkung besteht darin, dass die Verschiebung des Ausgangs-Gleichstrompegels oder Gleichspannungspegels, die durch den ersten bzw. zwei ten Kondensator 106 bzw. 108 bewirkt wird, dazu neigt, den Betrieb des Durchlassbandes der Hochpassfilterschaltung 100 bei Vorhandensein von relativ hohen Eingangssignalen zu linearisieren und zwar ohne die Notwendigkeit irgendeiner speziellen Linearisierungsschaltung.
Die Verschiebung der Ausgangs-Gleichstromkomponente, die größeren Eingangssignalen zugeordnet ist, wie oben beschrieben wurde, bewirkt auch, dass die Grenzfrequenz der Hochpassfilterschaltung 10 sich in Relation zu dem Betrag der Gleichstromverschiebung ebenfalls verschiebt. Diese Wirkung kann besser anhand der Erläuterung in Verbindung mit den 3 und 4 weiter unten verstanden werden.
Im Betrieb enthält die an dem Verbindungsknotenpunkte 123 erscheinende Spannung eine Gleichstromspannung mit einer Größe, die im Wesentlichen gleich ist einer Summe der oben beschriebenen Gleichspannungswert-Verschiebung, die an den zweiten Anschlüssen 106b, 108b des ersten bzw. zweiten Kondensators 106, 108 und der Vorspannungsspannung an dem Knotenpunkt 114 erscheint. Das Spannungsdifferenzsignal 125 und das Stromsteuersignal 127 sind daher proportional zu dem Betrag des oben beschriebenen Gleichspannungsverschiebungswertes. Wie ferner noch weiter unten in Verbindung mit 3 beschrieben wird, führt ein größeres Eingangssignal Vin mit der Folge einer größeren Gleichspannungsverschiebung zu einem größeren Stromsteuersignal 127, einem höheren Steuerspannungssignal 130 und einem niedrigeren effektiven Widerstand, die der ersten bzw. zweiten IGFET-Vorrichtung 107, 109 zugeordnet sind. Der niedrigere effektive Widerstand entspricht einer höheren Grenzfrequenz. Mit dieser speziellen Anordnung wird, während die Grenzfrequenz der Hochpassfilterschaltung 10 ansonsten dazu neigt niedriger zu werden und zwar mit Zunahme der Amplitude des Eingangssignals Vin, die Verschiebung der Grenzfrequenz durch eine entsprechende Vergrößerung des Steuerspannungssignals 130 kompensiert. Das Steuerspannungssignal 130 arbeitet in solcher Weise, dass es den effektiven Widerstand der IGFET-Vorrichtungen 107, 109 beeinflusst, wobei jedoch die Grenzfrequenz im Wesentlichen konstant gehalten wird und zwar ungeachtet davon ob das Eingangssignal Vin, welches an den Eingangsanschlüssen 102, 104 erscheint, relativ klein ist oder relativ groß ist.
Aufgrund der oben erläuterten Gründe liefert das Hochpassfilter 100, obwohl es mit hohen Widerstandswerten der IGFETs arbeitet, einen linearen Betrieb über einen relativ weiten Bereich von Eingangsspannungen Vin. Auch liefert das Hochpassfilter 100 aufgrund der oben erläuterten Gründe eine Steuerung für die Grenzfrequenz. Ferner sind die IGFET-Vorrichtungen 107, 109 ausreichend klein, so dass sie auf einem einer Vielfalt von Substraten hergestellt werden können und zwar inklusive, jedoch nicht beschränkt auf ein Siliziumsubstrat, Galliumarsenidsubstrat (GaAs) und ein Saphirsubstrat. Da auch der effektive Widerstand der IGFET-Vorrichtungen 107, 109 relativ hoch ist, können die Kondensatoren 106, 108 einen relativ kleinen Wert aufweisen und besitzen somit eine entsprechend kleine physikalische Größe, was die Möglichkeit schafft, dass die Kondensatoren 106, 108 mit den IGFET-Vorrichtungen 107, 109 (und anderen Schaltungen) auf einem gemeinsamen Substrat hergestellt werden können und zwar unter Anwendung von integrierten Schaltungs-Herstellungstechniken. Bei einer speziellen Ausführungsform besteht das gemeinsame Substrat aus einem Siliziumsubstrat.
Bei einer speziellen Ausführungsform besitzen der erste bzw. der zweite Kondensator 106, 108 je einen Wert von etwa einhundertfünfzig PicoFarad, die erste, die zweite und die dritte IGFET-Vorrichtung 107, 109, 112 bestehen aus P-Kanal-IGFET-Vorrichtungen, eine kleine Signal-Grenzfrequenz liegt bei etwa fünfzehn Hertz, eine maximale Eingangsspannung Vin liegt bei etwa 1,5 Volt Spitze-zu-Spitze und eine resultierende Hochpassfilterschaltung liefert eine maximale Ausgangsverzerrung in dem Filterdurchlassband von circa –35 dB bei fünfzehn Hertz und etwa –55 dB bei Frequenzen größer als etwa achtzig Hertz.
Bei noch einer anderen Ausführungsform kann ein Hochpassfilter (nicht gezeigt) mit den gewünschten Eigenschaften lediglich den ersten und zweiten Kondensator 106, 108 enthalten und auch lediglich die erste und die zweite IGFET-Vorrichtung 107, 109 ohne eine Schaltungsanordnung, um das Steuerspannungssignal 130 zu generieren.
Obwohl IGFET-Vorrichtungen 107, 109, 112 so dargestellt sind, dass sie aus P-Kanal-IGFET-Vorrichtungen bestehen, sind bei einer noch anderen Ausführungsform die IGFET-Vorrichtungen 107, 109 und 112 aus N-Kanal-IGFET-Vorrichtungen gebildet. Es sei darauf hingewiesen, dass dann, wenn N-Kanal-IGFET-Vorrichtungen verwendet werden, eine unterschiedliche Gleichstrom-Vorspannungs-Anordnung verwendet werden muss.
Obwohl die Hochpassfilterschaltung 100 aus einem Einzelpol-Hochpassfilter besteht, sei darauf hingewiesen, dass Filter höherer Ordnung auch erreicht werden können und zwar mit Hilfe der oben beschriebenen Schaltungsstrukturen. Bei einer speziellen Ausführungsform können beispielsweise zwei oder mehrere Hochpassfilter 100 in Reihe geschaltet sein.
Um nun auf die 3 und 3A einzugehen, so besitzt ein Graph 200, der einer typischen P-Kanal-IGFET-Vorrichtung 250 (3A) zugeordnet ist, eine vertikale Skaleneinteilung entsprechend dem Drain-Strom I_D (3A) und ein horizontale Skaleneinteilung entsprechend der Drain-Source-Spannung V_DS (3A), das heißt einer Spannung, die zwischen einem Sourceanschluss 250a und einem Sourceanschluss 250c der IGFET-Vorrichtung 250 erscheint. Eine charakteristische Kurve 202 der IGFET-Vorrichtung entspricht den Kennlinien oder Eigenschaften der IGFET-Vorrichtung 250 mit einer Gate-Weite W von sechs Mikron und einer Gate-Länge L von dreihundert Mikron, einer Gate-Source-Spannung mit einem ersten Wert V_GS1. Wie bekannt, entspricht eine Neigung oder Steigung der Kurve 202 an einem ausgewählten Punkt auf der Kurve 202 einem effektiven Widerstand der IGFET-Vorrichtung 250, wenn ein Betrieb bei einer Drain-Source-Spannung nahe dem ausgewählten Punkt durchgeführt wird. Beispielsweise entspricht ein Punkt 206 einer Drain-Source-Spannung von null Volt und einem effektiven Widerstand von etwa achtzig Megohm, wie dies durch eine Steigung oder Neigung einer Linie 207 tangential zu dem Punkt 206 angezeigt ist. Wenn auf den Punkten zur linken des Punktes 206 gearbeitet wird, ist der effektive Widerstand der IGFET-Vorrichtung 250 höher, und wenn an Punkten auf der rechten Seite des Punktes 206 gearbeitet wird, ist der effektive Widerstand niedriger.
Eine sinusförmige Spannungskurve 208 ist repräsentativ für eine relativ kleine Eingangsspannung, die über dem Drainanschluss 250a und dem Sourceanschluss 250c der IGFET-Vorrichtung 250 erscheint und ist auch beispielsweise repräsentativ für eine relativ kleine Spannung, die über den Drainanschlüssen 107a, 109b und den Sourceanschlüssen 107c, 109c der ersten bzw. zweiten IGFET-Vorrichtung 107, 109 von 2 erscheint. Wenn die Drain-Source-Spannung relativ klein ist, arbeitet die IGFET-Vorrichtung 250 in einem parabolisch gestalteten Bereich 210. Wie oben in Verbindung mit 1 beschrieben wurde, wird eine Nichtlinearität, die durch die Änderung des effektiven Widerstandes hervorgerufen wird, mit einer unterschiedlichen Anordnung kompensiert.
Für relativ kleine Eingangswechselspannungen, die gemäß einer Drain-Source-Spannung nahe dem Arbeitspunkt 206 angelegt wird, wobei gilt V_DS = 0, bleibt die Drain-Source-Spannung innerhalb des Parabol-Bereiches oder Zone 210 und der kleine effektive Signalwiderstand R₀ kann anhand der folgenden Beziehung angenähert bestimmt werden: R0 = [(W/L)Kp(VG – Vt)]–1 (1)worin W die Weite des Gates 250b der IGFET-Vorrichtung 250 ist, L die Länge des Gates 250b der IGFET-Vorrichtung 250 ist, K_p der Stromfaktor ist, der durch das Produkt aus der Gatekapazität und der Mobilität gegeben ist, V_G die Gatespannung ist und V_t die Schwellenwertspannung ist. Es kann ersehen werden, dass (V_G – V_t) eine effektive Gatespannung ist, die einer Drain-Sättigungsspannung Vsat entspricht, die beispielsweise in 3 gezeigt ist.
Bei einer speziellen Ausführungsform ist R₀ größer als einhundert Megohm, W/L liegt bei angenähert 0,02 und Vsat liegt bei angenähert minus dreißig Millivolt, wie in 3 gezeigt ist. Für diese Werte und auch allgemein kann festgehalten werden, dass der effektive Widerstand R₀ sehr empfindlich gegenüber der Gatespannung V_G ist.
Wie in Verbindung mit 2 beschrieben wurde, wird zu dem Zweck, um eine Reduzierung der Empfindlichkeit der Gatespannung V_G zu erreichen, die dritte IGFET-Vorrichtung 112 (2) in der Dioden-Schaltungskonfiguration vorgesehen, um ein fein gesteuertes oder geregeltes Spannungssteuersignal 130 zu erreichen. Mit dieser speziellen Anordnung beträgt der effektive Widerstand R₀ angenähert:
worin W₂ und L₂ die Gate-Weite und -Länge entsprechend der dritten IGFET-Vorrichtung 112 bedeuten (2), W₁ und L₁ die Gate-Weite bzw. Gate-Länge entsprechend der ersten bzw. zweiten IGFET-Vorrichtung 107, 109 bedeutet (2), und I₀ (2) ein Strom durch die dritte IGFET-Vorrichtung 112 ist. Die kleine Spannung (V_G – V_t), die in der Gleichung (1) erscheint, ist in der Gleichung (2), die oben angegeben ist, nicht enthalten, und daher besitzt das Hochpassfilter 100 eine reduzierte Empfindlichkeit hinsichtlich der Gatespannung, die an den IGFET-Vorrichtungen 107, 109 erscheint.
Im Allgemeinen werden W₁ und L₁ so ausgewählt, dass das Verhältnis W₁/L₁ in Einklang mit einem gewünschten effektiven Widerstand R₀ minimiert wird, während jedoch die Werte beibehalten werden, die sich in Einklang mit den Herstellungsgrenzen ergeben. Ein Wert von Kp wird in erster Linie durch die Herstellungsprozesse festgelegt. Das Verhältnis W₂/L₂ wird so ausgewählt, um einen annehmbaren Wert von I₀ beispielsweise einen Wert nahe 1,0 μA zu erhalten. Bei einer speziellen Ausführungsform betragen L₁ = 300 μm, W₁ = 4 μm, L₂ = 4 μm, W₂ = 70 μm und I₀ = angenähert 0,5 μA, was zu einem effektiven Nennwiderstand R₀ von angenähert 70 Megohm führt.
Wie weiter oben in Verbindung mit 2 beschrieben wurde, erfährt die Spannung, die an den Drainanschluss der ersten und der zweiten IGFET-Vorrichtung 107, 109 erscheint, eine Gleichspannungsverschiebung in der negativen Spannungsrichtung, mit der Wirkung, dass sich die Arbeitspunkte der ersten und der zweiten IGFET-Vorrichtung 107, 108 nach links auf der Kurve 202 verschieben und zwar in den Sättigungsbereich 212 hinein. Ein Betrieb in dem Sättigungsbereich 212 der Kurve 202, der einen im Wesentlichen linearen Bereich oder Zone darstellt, verbessert den linearen Betrieb mit der Folge einer geringen Verzerrung. Ein Betrieb in dem Sättigungsbereich 212 liefert auch einen hohen effektiven Widerstand, was zu einer Verschiebung in der Grenzfrequenz nach unten hin in der Frequenz führt.
Eine andere Transistor-Kennlinie oder charakteristische Kurve 214 zeigt eine Beziehung zwischen dem Drainstrom und der Drain-Source-Spannung, die dann auftritt, wenn die Gate-Source-Spannung auf einen zweiten Wert V_GS2 geändert wird, der höher ist als die erste Spannung V_GS1, wie dies beispielsweise durch das Spannungssteuersignal 130 von 2 erreicht wird. Es kann ersehen werden, dass bei allen Betriebs-Drain-Source-Spannungen der effektive Widerstand abnimmt (das heißt die Steigung nimmt zu) und zwar im Vergleich zu der charakteristischen Transistorkurve oder Kennlinie 202. Wenn daher eine IGFET-Vorrichtung in einem Hochpassfilter beispielsweise dem Hochpassfilter 100 von 2 verwendet wird, kann die Grenzfrequenz gesteuert werden und zwar beispielsweise mit Hilfe des Steuerspannungssignals 130 (2). Auf diese Weise kann das Steuerspannungssignal 130 und daher auch das Stromsteuersignal 127 (2) eine nach unten verlaufende Verschiebung der Grenzfrequenz des Hochpassfilters 100 kompensieren, die sich aufgrund der oben beschriebenen Gleichstromwertverschiebung ergibt, welche an den zweiten Anschlüssen 106b, 108b des ersten und des zweiten Kondensators bei Vorhandensein einer relativ hohen Eingangsspannungsamplitude einstellt.
Um nun auf 4 einzugehen, so veranschaulicht eine charakteristische Kurve 306 einer P-Kanal-IGFET-Vorrichtung eine diodenähnliche Charakteristik oder Kennlinie. Die charakteristische Kurve 306 der IGFET-Vorrichtung kann die gleiche sein wie oder ähnlich sein wie die Transistor-Kennlinie 202 von 3. Wenn eine Drain-Source-Spannung an der IGFET-Vorrichtung, die durch eine Kurve 304 wiedergegeben ist, relativ groß wird, wird der Drainstrom durch die IGFET-Vorrichtung zu einem pulsieren den Strom oder wird gleichgerichtet, wie dies durch eine Kurve 302 wiedergegeben ist, und die IGFET-Kennlinie nähert sich einer diodenähnlichen Kennlinie an.
Bei Vorhandensein eines pulsierenden Drainstromes in Gegenwart einer relativ großen Eingangsspannung Vin ergibt sich, dass die erste und die zweite IGFET-Vorrichtung 107, 109 (2) eine Gleichspannungsverschiebung an dem Drainanschluss 107c, 109c (2) der IGFET-Vorrichtungen 107, 109 (2) in der oben beschriebenen Weise bewirken. Daher verschiebt sich die Spannung, die an den Drainanschlüssen 107c, 109c der ersten bzw. zweiten IGFET-Vorrichtung 107, 109 erscheint, und zwar entsprechend der Kurve 304, um einen Betrag, der mit Vr angegeben ist und zwar entsprechend einer negativen Spannung, wie dies gezeigt ist.
Die Stromimpulse, die in der Wellenform 302 gezeigt sind und die einer Gleichstromwert-Verschiebung zugeordnet sind und zwar für relativ große Eingangsspannungen, wie dies oben beschrieben wurde, bewirken, dass jede IGFET-Vorrichtung beispielsweise die IGFET-Vorrichtungen 107, 109 von 2 nahezu vollständig in einem linearen Sättigungsbereich arbeiten beispielsweise dem Sättigungsbereich 212 von 3.
Alle Bezugnahmen, die hier aufgeführt wurden, werden in ihrer Gesamtheit hiermit miteinbezogen.
Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, ist es für Fachleute offensichtlich, dass andere Ausführungsformen realisiert werden können, die deren Konzept inkorporiert enthalten. Es wird daher hier festgehalten, dass diese Ausführungsformen nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt sind, sondern lediglich durch den Rahmen der anhängenden Ansprüche festgelegt sind.
Zusammenfassung
Hochpassfilter, welcher isolierte Gate-Feldeffekttransistoren verwendet Hochpassfilter aufweisend eine Kombination aus Kondensatoren C1, C2 und isolierten Gate-Feldeffekttransistoren (IGFETs) M1, M2, die als effektive Widerstände eine niedrige Abbruchsfrequenz aufweisen, wobei gleichzeitig eine verbesserte Linearität und eine stabile bzw. konstante Abbruchsfrequenz über einen relativ großen Bereich von Eingangsspannungen vorgesehen werden. Der Hochpassfilter kann mit einer kleinen physikalischen Größe realisiert werden. Bei einer bestimmten Ausführungsform ermöglicht die kleine physikalische Größe es die Kondensatoren und die IGFET-Vorrichtungen auf einem gemeinsamen Substrat integriert zu werden.

Claims

Hochpassfilterschaltung, mit: einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluss, an welchen eine Differenzial-Eingangsspannung angelegt wird; ersten und zweiten Ausgangsanschlüssen, an welchen eine Differenzial-Ausgangsspannung geliefert wird; einem ersten Hochpassfilterabschnitt, der einen ersten Kondensator enthält mit einem ersten und einem zweien Anschluss, wobei der erste Anschluss des ersten Kondensators mit dem ersten Eingangsanschluss gekoppelt ist, und einer ersten IGFET-Vorrichtung mit einem Sourceanschluss, einem Drainanschluss und einem Gateanschluss, wobei der Drainanschluss der ersten IGFET-Vorrichtung an den zweiten Anschluss des ersten Kondensators koppelt ist und der Sourceanschluss der ersten IGFET-Vorrichtung an eine Vorspannungsspannung gekoppelt ist; und einem zweiten Hochpassfilterabschnitt mit einem zweiten Kondensator, der einen ersten und zweiten Anschluss aufweist, wobei der erste Anschluss des zweiten Kondensators mit dem zweiten Eingangsanschluss gekoppelt ist, und einer zweiten IGFET-Vorrichtung mit einem Sourceanschluss, einem Drainanschluss und einem Gateanschluss, wobei der Drainanschluss der zweiten IGFET-Vorrichtung mit dem zweiten Anschluss des zweiten Kondensators gekoppelt ist und der Sourceanschluss der zweiten IGFET-Vorrichtung mit der Vorspannungsspannung gekoppelt ist.
Hochpassfilter nach Anspruch 1, bei dem der zweite Anschluss des ersten Kondensators an den ersten Ausgangsanschluss gekoppelt ist und der zweite An schluss des zweiten Kondensators an den zweiten Ausgangsanschluss gekoppelt ist.
Hochpassfilterschaltung nach Anspruch 1, ferner mit: einer ersten Pufferstufe, die zwischen dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators und dem ersten Ausgangsanschluss gekoppelt ist; einer zweiten Pufferstufe, die zwischen dem zweiten Anschluss des zweiten Kondensators und dem zweiten Ausgangsanschluss gekoppelt ist; einen ersten Widerstand, der zwischen dem ersten Ausgangsanschluss und einem Verbindungsknotenpunkt gekoppelt ist; einen zweiten Widerstand, der zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss und dem Verbindungsknotenpunkt gekoppelt ist; einer Differenzschaltung, die an den Verbindungsknotenpunkt und an die Vorspannungsspannung gekoppelt ist, um ein Spannungsdifferenzsignal zu liefern; einer dritten IGFET-Vorrichtung mit einem Sourceanschluss, einem Drainanschluss und einem Gateanschluss, wobei der Sourceanschluss der dritten IGFET-Vorrichtung mit dem Vorspannungs-Spannungsknotenpunkt gekoppelt ist und der Drainanschluss und der Gateanschluss der dritten IGFET-Vorrichtung aneinandergekoppelt sind, wobei der Drainanschluss und der Gateanschluss der dritten IGFET-Vorrichtung an den Gateanschluss der ersten IGFET-Vorrichtung und an den Gateanschluss der zweiten IGFET-Vorrichtung gekoppelt ist; einer Stromquelle, die an den Drainanschluss der dritten IGFET-Vorrichtung gekoppelt ist; und einem Transkonduktanzverstärker, der das Spannungsdifferenzsignal empfängt und ein Stromsteuersignal liefert, welches an den Drainanschluss der dritten IGFET-Vorrichtung gekoppelt wird und proportional zu dem Spannungsdifferenzsignal ist, um eine Grenzfrequenz der Hochpassfilterschaltung einzustellen.
Hochpassfilter nach Anspruch 3, bei dem der erste Kondensator, der zweite Kondensator, die erste IGFET-Vorrichtung, die zweite IGFET-Vorrichtung, die erste Pufferstufe, die zweite Pufferstufe, die Differenzschaltung, die dritte IGFET-Vorrichtung, die Stromquelle und der Transkonduktanzverstärker auf einem gemeinsamen Substrat vorgesehen sind.
Hochpassfilter nach Anspruch 3, bei dem der erste Kondensator, der zweite Kondensator, die erste IGFET-Vorrichtung und die zweite IGFET-Vorrichtung auf einem gemeinsamen Substrat vorgesehen sind.
Hochpassfilter nach Anspruch 1, bei dem der erste Kondensator, der zweite Kondensator, die erste IGFET-Vorrichtung und die zweite IGFET-Vorrichtung auf einem gemeinsamen Substrat vorgesehen sind.
Hochpassfilterschaltung nach Anspruch 1, bei der eine Gleichstromverschiebungs-Nachbildung der Differenzial-Eingangsspannung an dem zweiten Anschluss des ersten Kondensators und dem zweiten Anschluss des zweiten Kondensators erzeugt wird.
Hochpassfilter nach Anspruch 1, bei dem die Differenz-Eingangsspannung zu einer Drain-Source-Spannung an der ersten IGFET-Vorrichtung und einer Drain-Source-Spannung an der zweiten IGFET-Vorrichtung führt, die bewirkt, dass die erste und die zweite IGFET-Vorrichtung in einem Sättigungsbereich arbeiten und zwar in einer parabolförmigen Zone der Drain-Source-Spannung/Strom-Kennlinien, die der ersten und zweiten IGFET-Vorrichtung zugeordnet sind.
Hochpassfilter nach Anspruch 1, ferner mit einem Rückkopplungsmechanismus zum Einstellen einer Grenzfrequenz des Hochpassfilters.
Hochpassfilter, mit: einem ersten RC-Filterabschnitt, der einen ersten Kondensator und einen effektiven Widerstand einer ersten IGFET-Vorrichtung aufweist; einem zweiten RC-Filterabschnitt mit einem zweiten Kondensator und einem effektiven Widerstand einer zweiten IGFET-Vorrichtung, die mit der ersten IGFET-Vorrichtung in Reihe gekoppelt ist, wobei eine Eingangsspannung zu dem Filter differenziell an dem ersten und zweiten Kondensator angelegt wird; und einer Vorspannungsspannung, die an die erste und die zweite IGFET-Vorrichtung gekoppelt ist.
Hochpassfilter nach Anspruch 10, bei dem die Eingangsspannung zu einer Drain-Source-Spannung an der ersten IGFET-Vorrichtung und zu einer Drain-Source-Spannung an der zweiten IGFET-Vorrichtung führt, die bewirkt, dass die erste und die zweite IGFET-Vorrichtung in einer Sättigungszone und in einer parabolförmi gen Zone der Drain-Source-Spannung/Strom-Kennlinien arbeitet, die der ersten und der zweiten IGFET-Vorrichtung zugeordnet sind.
Hochpassfilter nach Anspruch 10, bei dem der erste und der zweite Kondensator und die erste und die zweite IGFET-Vorrichtung auf einem gemeinsamen Substrat integriert sind.
Hochpassfilter nach Anspruch 10, ferner mit einer dritten diodenmäßig geschalteten IGFET-Vorrichtung, die ein Spannungssteuersignal zu einem Gateanschluss der ersten IGFET-Vorrichtung und zu einem Gateanschluss der zweiten IGFET-Vorrichtung liefert.
Hochpassfilter nach Anspruch 13, ferner mit einer ersten Pufferstufe, die zwischen den ersten Kondensator und einen ersten Ausgangsanschluss des Hochpassfilters gekoppelt ist, und mit einer zweiten Pufferstufe, die zwischen den zweiten Kondensator und einen zweiten Ausganganschluss des Hochpassfilters gekoppelt ist.
Hochpassfilter nach Anspruch 14, ferner mit einem Rückkopplungsmechanismus zum Einstellen einer Grenzfrequenz des Hochpassfilters.
Hochpassfilter nach Anspruch 15, ferner mit einem ersten und einem zweiten Widerstand, die in Reihe gekoppelt sind und zwar zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgangsanschluss des Hochpassfilters und die einen Verbindungsknotenpunkt zwischen dem ersten und dem zweiten Widerstand bilden, wobei ein Vorspannungs-Knotenpunkt zwischen der Reihenschaltung gebildet wird, die an die erste und die zweite IGFET-Vorrichtung gekoppelt ist, und wobei der Rück kopplungsmechanismus einen Subtrahierer umfasst mit einem ersten Eingangsanschluss, der an den Verbindungsknotenpunkt gekoppelt ist, einem zweiten Eingangsanschluss, der an den Vorspannungs-Knotenpunkt gekoppelt ist, und mit einem Ausgangsanschluss, an welchem eine Differenzspannung geliefert wird.
Hochpassfilter nach 16, ferner mit einem Transkonduktanzverstärker, der dafür ausgebildet ist, um die Differenzspannung zu empfangen und um einen gesteuerten oder geregelten Strom proportional zu der Differenzspannung zu liefern, wobei der gesteuerte oder geregelte Strom durch die dritte IGFET-Vorrichtung fließt, um das Steuerspannungssignal einzustellen.