DE2004333B2 - Kapazitiver Speicher - Google Patents

Description

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spannung (as 6 V) ist. Der kapazitive Speicher nach und durch die Diode D₁ ein Strom fließen, bis die Spander Erfindung eignet sich daher vorzüglich zur Ver- nung über der Kapazität C₀ gleich -(E-AV) Volt arbeitung von Audiofrequenzsignaleo, wobei oft das geworden ist. In demselben Zeitintervall T₁ werden der Signal-Rauschverhältnis besonders strenge Anforde- Transistor T₂ und die Diode Zi₁ leitend sein, wodurch rungen erfüllen muß (z. B. 70 dB V Das Signal-Rausch- 5 ein Strom durch die Diode B₁, die Kapazität C₁ und verhältnis ist nämlich etwa proportional zu den Transistor T₂ fließen wird, bis die Spannung über , _ * der Kapazität C₁ gleich + E Volt ist. Im Zeitinterj/Jr_l__t VaIIr₁ ist also die Information AV₁ auf die Kapazi- Y ⁿ tat C₀ übertragen; die Spannung über dieser Kapazität wobei C den Wert der Speicherkapazität, £ die höchst- io hat gegenüber ihrer Bezugsspannung — £ Volt um zulässige Amplitude des Schaltsignals und η die An- einen Betrag AV₁ zugenommen,
zahl verwendeter Speicherkapazitäten darstellt. Im Zeitintervall T₂ gibt die Schaltspannungsquelle S Eine Vergrößerung" der höchstzulässigen Ampli- eine Spannung ab, die gleich —(£+2 Kj)VoIt ist. tude £ des Schaltsignals um einen Faktor 10 gibt also Dadurch werden die Dioden Z)₂, B₀ und der Tranein j 10 =-- 10 dB besseres Signal-Rauschverhältnis. 15 sislor T₁ leitend. Es wird durch die Diode D₂, die Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Kapazität C₁, den Transistor T₁, die Kapazität C₀ und Zeichnungen näher erläutert. Es zei~t die Diode B₀ ein Strom fließen, bis die Spannung über Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des kapazitiven der Kapazität C₀ gleich — £ Volt geworden ist. Wenn Speichers nach der Erfindung, die Kapazitäten C₀ und C₁ gleich groß sind, wird die F i g. 2 die in diesen» Speicher an verschiedenen 20 Spannung über der Kapazität C₁ um einen Betrag Punkten auftretenden Spannungen als Funktion der Δ V₁ abnehmen (siehe F i g. 2d). Im Zeitintervall T₂ ist Zeit. also die Information AV₁ an die Kapazität C₁ weiterin F i g. 1 bezeichnen C₀ bis C_n die Speicher- geleitet. In demselben Zeitintervall T₂ werden der kapazitäten, die mit den Hauptstrombahnen der Transistor T₁ und die Dioden B₂, Z)₄ leitend sein, Transistoren T₁ bis T_n in Reihe geschaltet sind. Die 25 wodurch durch die Diode Z)₄, die Kapazität C_a, den Transistoren T₁ bis T_n weisen abwechselnd einen ent- Transistor 7"₃, die Kapazität C₂ und die Diode B_z ein gegengesetzten Leitfähigkeitstyp auf. Dabei sei noch Strom fließen wird, bis die Spannung über der Kapabemerkt, daß bei bipolaren Transistoren unter'Haupt- zität C₂ gleich — £ Volt geworden ist.
strombahn« die Emitter-Kollektor-Strecke des be- Im Zeitintervall τ₃ gibt die Schaltspannungsquelle S treffenden Transistors zu verstehen ist, während bei 30 eine Spannung ab, die gleich +(£+2 V₁) Volt ist. Da-Feldeffekttransistoren unter »Hauptstrombahn« die durch werden die Dioden A₁, D₃ und der Transistor T₂ Strecke zwischen Zufluß- und Abflußelektrode des leitend. Es wird durch die Diode S₁, die Kapazität C₁, betreffenden Transistors zu verstehen ist. Die Basis- den Transistor T₂, die Kapazität C₂ und die Diode D₃ Elektroden der Transistoren T₁ bis T_n sind gemeinsam ein Strom fließen, bis die Spannung über der Kapaan einen Punkt konstanten Potentials angeschlossen. 35 zität C₁ gleich +£VoIt geworden ist. Wenn die Zwischen dtn Basis-Elektroden sämtlicher Tran- Kapazitäten C, und C₂ gleich groß sind, wird die sistoren T_x (x = 1 ... n) sind Halbleiterdioden D_x Spannung über der Kapazität C₂ um einen Betrag A V₁ (x = 1 ... n) angebracht, deren Leitfähigkeitstyp dem zunehmen. Im Zeitintervall r₃ wird die Information der Transistoren T_x (x = 1 ... n) entgegengesetzt ist. A V₁ an die Kapazität C₂ weitergeleitet. Die Signal-Die Kollektor-Elektrode jedes der Transistoren T_x ist 40 muster A V₂, VA₃ und Δ K₄ werden auf ähnliche Weise über eine Halbleiterdiode B_x (x ~ 1 ... n) vom glei- übertragen.

chen Leitfähigkeitstyp wie die vorerwähnten Dioden Die in F i g. 1 gezeigten geradzahligen Dioden B₀,

D_x mit der Schaltspannungsquelle 5 verbunden. Die B₂, B_t ... können durch eine gleiche Anzahl von

erste Speicherkapazität C₀ ist mit ihrem vom Emitter Basis-Emitter-Dioden eines pnp-Mehremittertransitors des Transistors T₁ abgekehrten Anschiußende einer- 45 ersetzt werden. Die ungeradzahligen Dioden B₁,

seits über eine Halbleiterdiode B₀ an die Schaltspan- B₃ ... können durch eine gleiche Anzahl von Basis-

nungsquelle S und andererseits über einen Bemuste- Emitter-Dioden eines npn-Mehremittertransistors er-

rungskreis A an die Signalspannungsquelle K< ange- setzt werden.

schlossen. Die Wirkungsweise des kapazitiven Spei- Es dürfte einleuchten, daß die Erfindung nicht auf chers wird an Hand der F i g. 2 näher erläutert. In 50 das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt und

F i g. 2a ist die von der Schaltspannungsquelle S ab- daß für den Fachmann im Rahmen der Erfindung

gegebene Schaltspannung über der Zeit aufgetragen. viele Abarten möglich sind. So können sowohl bi-

Die Amplitude der Schaltspannung ist gleich (£+2 V_}) polare Transistoren wie auch Feldeffekttransistoren

Volt gewählt, wobei Vj gleich dem Spannungsabfall verwendet werden. Auch können sowohl Feldeffektüber den Dioden D_x und B_x (x = 1 ... n) im leitenden 55 transistoren mit einer n-leHenden und einer p-leitenden

Zustand und gleich der Basis-Emitter-Schwellwertspan- Kanalzone wie auch Feldeffekttransistoren vom An-

nung der verwendeten Transistoren ist. In Fig. 2b ist reicherungs- und vom Verarmungstyp verwendet wer-

das Eingangssignal K< über der Zeit aufgetragen, wäh- den. Ferner kann die in F i g. 1 beschriebene Schal-

rend in dieser Figur auch die Signalmuster /JK₁, AV₂, üingsanordnung z.B. vorteilhaft bei einem üblichen ZlK₃ und AV, dargestellt sind, die vom Bemusterungs- 60 Verfahren zur Herstellung eines Filters für elektrische

kreis A in den respektiven Zeitintervallen t„ r₃, τ₅ ndu Signale verwendet werden. Auch können in Vereini-

T, abgegeben werden (s. die schraffierten Blöcke), im gung mit der beschriebenen Schaltungsanordnung

Zeitintervall T₁ liefert die Schaltspannungsquelle S eine nach F i g. 1 übliche Ein- und Ausgangskreise An-

Spannung, die gleich (E + 2 Vj) Volt ist. Dadurch sind Wendung finden. Außerdem können zwei oder mehrere der Transistor T₁ und die Diode B₀ gesperrt. Zwischen 65 Schaltungsanordnungen nach F i g. 1 parallel ge-

dem mit der Diode B₀ verbundenen Anschlußende der schaltet werden, derart, daß sie einen gemeinsamen

Kapazität C_n und Erde wird die Spannung gleich — Eingang (gemeinsame Eingänge) und/oder einen ge-

(£ — Vj) + A KVoIt sein. Es wird durch die Kapazität C₀ meinsamen Ausgang (gemeinsame Ausgänge) haben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

„ der Quotient des Basiswiderstandswertes und des Patentansprüche: Emitterwiderstandswertes nahezu gleich 1 sein muß.

1. Kapazitiver Speicher, der eine Reihe von Wenn dieser Quotient nämlich < 1 ist, tritt bei VerKapazitäten und Transistoren enthält, dadurch weiyiung einer großen Anzahl von Transistoren in der gekennzeichnet, daß die Kapazitäten mit 5 Reihe eine erhebliche Schwächung des Signals auf. den Hauptstrombahnen der Transistoren in Reihe 1st der Quotient >1, so wird bei Verwendung einer geschaltet sind, wobei die Transistoren abwechselnd großen Anzahl von Transistoren in der Reihe das einen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp auf- Signa* gesperrt, wodurch eine erhebliche Verzerrung _wej_sen des Signals herbeigeführt wird.

2. Kapazitiver Speicher nach Anspruch 1, bei 10 Beim bekannten Speicher wird das Signal außerdem dem die Transistoren je eine Steuerelektrode, eine stets verzerrt werden, weil der Strom durch den Emitter- oder Zuflußelektrode und eine Kollektor- Emitterwiderstand jedes der Transistoren eine Funkoder Abflußelektrode enthalten, dadurch gekenn- tion der Basis-Emitter-Schwellwertspannung des bezeichnet, daß die Steuerelektroden miteinander treffenden Transistors ist. Überdies ist die Basisverbunden sind, wobei zwischen der Steusrelek- 15 Emitter-Schwellwertsnannung von der Temperatur trode und der Emitter- und Zuflußelektrode jedes abhängig, so daß die Verzerrung auch temperaturder Transistoren eine Halbleiterdiode angebracht abhängig sein wird. Die erwähnte Verzerrung kann ist, deren Leitfähigkeitstyp dem des Transistors nur gering gehalten werden, wenn das Signal über dem entgegengesetzt ist, und wobei die Kollektor- oder Basiswiderstand eine große Amplitude aufweist.
Abflußelektrode jedes der Transistoren über eine 20 Außerdem soll im bekannten Speicher der Kapazi-Halbleiterdiode vom gleichen Leitfähigkeitstyp tätswert jeder der Speicherkapazitäten viele Male wie die vorerwähnte Halbleiterdiode an eine größer als die Basis-Kollektor-Kapazität der ver-Schaltspannungsquelle angeschlossen ist. wendeten Transistoren sein, weil sonst Übersprechen

3. Kapazitiver Speicher nach Anspruch 1, da- auftreten wird, wodurch eine erhebliche Verzerrung durch gekennzeichnet, daß die Emitter- oder Zu- 25 des Signa's herbeigeführt wird. Da die Basis-Kollekflußelektrode jedes der geradzahligen Transistoren tor-Kapazität meistens groß, z. B. 2 pF ist, muß die der Reihe mit einer Emitter-Elektrode eines ersten Speicherkapazität sehr groß, z. B. 1000 pF, sein, wo-Mehremhtertransistors verbunden ist, dessen Leit- durch der bekannte Speicher für die Verarbeitung von fähigkeitstyp dem des betreffenden Transistors H Dchfrequenzsignalen und auch für Integration nicht entgegengesetzt ist, dessen Kollektor- oder Abfluß- 30 geeignet ist.

elektrode über eine Halbleiterdiode vom gleichen Die Erfindung bezweckt einen kapazitiven Speicher Leitfähigkeitstyp wie der vorerwähnte Mehremitter- zu schaffen, der die obenerwähnten Nachteile nicht transistor mit einer Schaltspannungsquelle ver- aufweist und außerdem für Integration geeignet ist, bunden ist, wobei die Emitter- oder Zuflußelek- und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitäten trode jedes der ungeradzahligen Transistoren der 35 mit den Hauptstrombahnen der Transistoren in Reihe Reihe mit einer Emitter-Elektrode eines zweiten geschaltet sind, wobei die Transistoren abwechselnd Mehremittertransistors verbunden ist, dessen Leit- vorn entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp sind,
fähigkeitstyp dem des betreffenden Transistors Der kapazitive Speicher nach der Erfindung hat entgegengesetzt ist, dessen Kollektor- oder Ab·· den VoUeil, daß die Stromverstärkung jeder Tranflußelektrode über eine Halbleiterdiode vom 40 sistorstufe nicht durch den Quotienten zweier Widergleichen Leitfähigkeitstyp wie der vorerwähnte staindswerte bestimmt wird, während außerdem die zweite Mehremittertransistor mit einer Schalt- beiden Widerstände fortgelassen werden können. Daspannungsquelle verbunden ist. durch wird erreicht, daß der Speicher sich viel leichter

integrieren läßt und daß eine viel größere Anzahl von

45 Stufen hintereinander angeordnet werden können,

bevor eine merkliche Verzerrung des Signals auftritt.

Die Erfindung bezieht sich auf einen kapazitiven Außerdem hat ein kapazitiver Speicher nach der Speicher mit einer Reihe von Kapazitäten und Tran- Erfindung den Vorteil, daß die Kollektor-Emittersistoren. Kapazitive Speicher werden häufig als Ver- Kapazität der bekannten integrierten Transistoren zögerungsleitungen für z. B. Audio- oder Video- 50 ohne zusätzliche Maßnahme etwa 0,01 pF beträgt, die frequenzsignale verwendet. Dabei ist es erforderlich, Speicherkapazitäten viel größer als die Emitter-Koldaß die Datenübertragung zwischen zwei der Speicher- lektor-Kapazität der verwendeten Transistoren sein kapazitäten möglichst verzerrungsfrei erfolgt. Ein sollen, damit Übersprechen vermieden wird, wobei derartiger kapazitiver Speicher ist aus der nieder- unter »Übersprechen« zu verstehen ist, daß zwei aufländibchen Patentanmeldung 64 14 949 bekannt. Bei 55 einanderfolgende Signalmuster sich gegenseitig beeindiesem bekannten Speicher sind die Kapazitäten mit flüssen, indem die erwähnte parasitäre Kollektorden Basis-Kollektor-Strecken der Transistoren in Basis-Kapazität eine direkte Kopplung zwischen zwei Reihe geschaltet. Die Emitter-Elektrode und die Basis- aufeinanderfolgenden Speicherkapazitäten bildet, da Elektrode jedes der Transistoren sind über einen kann die Speicherkapazität nun 5 pF betragen, bevor Emitterwiderstand bzw. einen Basiswiderstand mit 60 eine merkliche Verzerrung des Signals auftritt. Da-Erde verbunden, während die Basis-Elektrode jedes durch eignet sich der Speicher nach der Erfindung zur der Transistoren außerdem über eine Halbleiterdiode Verarbeitung von z. B. Videofrequenzsignalen,
an Erde gelegt ist. Die Kollektor-Elektrode jedes der Ein zusätzlicher Vorteil des kapazitiven Speichers Transistoren ist über einen elektronischen Schalter nach der Erfindung besteht darin, daß die höchstzumit einer Schaltspannungsquelle verbunden. 65 lässige Amplitude des Schaltsignals nun durch die Eine befriedigende Wirkung des bekannten Spei- Kollektor-Basis-Durchschlagspannung der verwendechers erfordert, daß die Stromverstärkung jeder ten Transistoren (=5.· 60 V) bestimmt wird, welche Transistorstufe nahezu gleich 1 ist, v.as bedeutet, daß viele Male größer als die Emitter-Basis-Durchschlag-