DE2337788A1

DE2337788A1 - Anordnung, bestehend aus einem quarzoszillator, der periodische, zweiphasige signale abgibt, und einem frequenzteiler fuer diese signale

Info

Publication number: DE2337788A1
Application number: DE19732337788
Authority: DE
Inventors: Jakob Luescher
Original assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Current assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Priority date: 1972-07-21
Filing date: 1973-07-23
Publication date: 1974-01-31
Also published as: US3848200A; GB1436964A; FR2194083A1; FR2194083B1; IT1014019B; DE2337388A1; DE2337388C3; GB1438625A; US3932773A; JPS4953362A; CH574188A5; DE2337388B2; JPS5650449B2; CH558111A

Description

PATENTANWÄLTE

25 396 Berlin, den 23. Juli 1973

BATTELLE MEMORIAL
INSTITUTE

Anordnung, bestehend aus einem Quarzoszillator, der periodische, zweiphasige Signale abgibt, und einem Frequenzteiler für diese Signale.

Gegenstand dieser Erfindung ist eine Anordnung, bestehend aus einem Quarzoszillator, der periodische, zweiphasige Signale abgibt, und einem Frequenzteiler für diese Signale.

Es ist eines der Hauptziele der Erfindung, die Fertigung einer Anordnung dieser Art zu ermöglichen, deren Verbrauch besonders gering ist und z.B. in der Grössenordnung von einigen uW liegt, damit eine solche Anordnung in alle Arten trag-

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barer Vorrichtungen und Geräte mit geringen Abmessungen eingebaut werden kann, die durch eine Zelle gespeist werden, die bei sehr geringer Energiekapazität die Anordnung ununterbrochen mehrere Monate lang -nämlich ein Jahr und mehr- zu speisen vermag.

Bekanntlich wird in einer Anordnung Oszillator/Frequenzteiler der grösste Teil der aufgenommenen Energie im Frequenzteiler verbraucht, und zwar ganz besonders dann, wenn die zu teilende Frequenz und das erforderliche Untersetzungsverhältnis besonders hohe Werte haben, was z.B. dann der Fall ist, wenn diese Frequenz in der Grössenordnung von mehreren MHz liegt, und wenn das vom Frequenzteiler abgegebene Signal eine vergleichsweise niedrige Frequenz haben muss.

Es ist vorgeschlagen worden, diese Schwierigkeit dadurch zu umgehen, dass man die elektronischen Bauelemente des Frequenzteilers in der Technik der integrierten Schaltungen ausführt.

Will man nun einen Frequenzteiler in Form einer einzigen integrierten Schaltung ausführen, der in der Lage sein soll, ein periodisches Signal sehr hoher Frequenz zu untersetzen (z.B. von einigen MHz) und der nur einige /UW verbrauchen und dabei aus einer Spannungsquelle niedriger Spannung (z.B. eine Quecksilberoxid-Zelle, die eine Spannung von 1,3 Volt abgibt) gespeist werden soll, so stösst man heute auf sehr grosse Schwierigkeiten. Bekannte Lösungen bestehen darin, z.B. Hybrid-Schaltungen mit Übertragern zu verwenden (siehe z.B. das Schweizer Patent Nr. 51^·879). Um jedoch eine mög-

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liehst kostengünstige Lösung zu erhalten, ist es in hohem Masse wünschenswert, dass die Frequenzteilerschaltung in Form eines einzigen IC gefertigt werden kann. Man hat bereits mehrfach versucht, dieses Problem mit Komplementärtransistorschaltungen zu lösen, insbesondere unter Verwendung von Feldeffekt-Transistoren mit isolierter Steuerelektrode. Bekanntlich sind die Verfahren, die erforderlich sind, um Komplmentärtransistoren auf einem einzigen Kristallplättchen zu erzeugen, nur mit grossem Aufwand und unter Schwierigkeiten zu beherrschen, da die vorstehend aufgeführten Forderungen verlangen, dass diese Transistoren eine sehr niedrige Schleusenspannung haben, deren Viert mit relativ engen Toleranzen eingehalten werden muss. Da das Verhältnis Steilheit/Eingangskapazität eines p-Transistors gegenüber dem eines η-Transistors einen dreimal kleineren Wert hat, ist es der p-Transistor, der die Leistung einer derartigen Schaltung begrenzt. Man müsste daher einen solchen Frequenzteiler in so ungewöhnlich kleinen Abmessungen herstellen, dass er beim gegenwärtigen Stand der Technik sehr teuer sein würde.

Demgemäss besteht ein weiteres Ziel der Erfindung darin, einen Frequenzteiler zu erhalten, der die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist, die erwähnten Forderungen erfüllt und in Form einer einzigen integrierten Schaltung gefertigt werden kann. Er enthält nur einen einzigen Typ von MOS-Transistoren -und damit vorzugsweise n-Transistören-, die in relativ grossen Abmessungen gefertigt werden können.

Deshalb ist die erfindungsgemässe Anordnung dadurch gekennzeichnet, dass der Teiler aus einem Schieberegister in integrierter Ausführung besteht, das mehrere Kettenglieder umfasst, die hintereinander miteinander verbunden sind und

dem
deren erstes gegenüber/ letzten so angeordnet ist, dass eine geschlossene Schleife entsteht, wobei diese Kettenglieder durch diesen Oszillator abwechselnd durch den einen und durch den anderen Ausgang des letzten gesteuert werden und zwar dadurch, dass der Oszillator und das Register so miteinander gekoppelt sind, d_ass die Eingangskapazität des Registers einen Teil der Kapazitivlast des Oszillators darstellt, und schliesslich dadurch, dass sie mindestens an einem Punkt der geschlossenen Schleife angeordnete Einrichtungen umfasst, um an diesem Punkt ein charakteristisches Durchgangssignal aus jeder elektrischen Ladung zu bilden, deren Wert mindestens gleich einem vorgegebenen unteren Wert ist, Einrichtungen zum Erhöhen des Wertes dieser Ladung bis auf einen Spitzenwert, und Einrichtungen, um von dieser endlosen Schleife jede Ladung fernzuhalten, deren Wert den vorgegebenen unteren Wert nicht erreicht, wobei diese Anordnung weiterhin Einrichtungen zum Polarisieren des Kristalls umfasst, in den die Bestandteile dieses Registers integriert sind.

Weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen hervorgehen, in denen Beispiele dargestellt sind und folgendes zeigen:

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Fig. 1 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Anordnung,

Fig. 2 das Ersatzschaltbild des Schwingquarzes, der einen Teil der Anordnung nach Fig. 1 darstellt, und der Kapazitivlast des Quarzes,

Fig. 3 einen stark vergrössert gezeichneten, schematischen Schnitt durch einen Teil eines Schieberegisters in bekannter Bauart,

Fig. k ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Frequenzteilers,

Fig. 5a_ und 5b. erklärende graphische Darstellungen, Fig. 6 das Schaltbild eines Hilfskreises, Fig. 7 einen stark vergrössert gezeichneten Schnitt durch einen Teil des Schieberegisters, wie es bei der erfindungsgemässen Anordnung verwendet wird,

Fig. 8 und 9 zwei schematische Schnittdarstellungen längs der Linien VIII-VIII und IX-IX von Fig. 7, die die Elemente einer der Vorrichtungen D₁-D-. von Fig. k darstellen, Fig. 10 und 11 zwei weitere, erklärende, graphische Darstellungen,

Fig. 12 eine schematische Schnittdarstellung der Elemente einer Detailvariante der in den Fig. 8 und 9 dargestellten Anordnung, und
Fig. 13 eine graphische Darstellung.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung umfasst einen symmetrischen Schwingkreis, der seinerseits einen Quarz Q und einen

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elektronisehen Unterhaltungskreis 0 umfasst, der vorzugswiese als integrierte Schaltung ausgeführt ist und dessen Aufbau z.B. so sein kann, wie in der in Frankreich am 1Ο.3·1972 unter der Nummer 71 25878 veröffentlichten Patentanmeldung beschrieben. Die beiden Ausgänge des Kreises 0 und die beiden Elektroden des Quarzes Q sind an die Leitungen x¹ bzw. y¹ angeschlossen, in denen zwei periodische Spannungen entgegengesetzter Phase auftreten, die mit S₁ und φ_ο bezeichnet werden sollen, wobei der Kreis 0 durch eine Zelle P gespeist wird, deren positive Klemme an diesen Kreis angeschlossen ist und deren negative Klemme an der Masse M liegt.

Befindet sich der Kreis 0 in einem p-Kristall, der schematisch durch eine schraffierte Zone ρ dargestellt ist, so besteht die Masse M vorteilhafterweise aus einer in diesen Kristall integrierten Zone des Typs η .

Der Kreis 0, der aus Transistoren jeglicher Art ausgeführt sein könnte, soll hier nur Transistoren eines Typs umfassen, insbesondere Feldeffekt-Transistoren mit isolierter Steuerelektrode. In diesem Falle ist es höchst wünschenswert, den Wert der Schleusenspannung derartiger Transistoren regulieren zu können. Es wird empfohlen, hierzu eine geeignete Polarisierung des Kristalls zu benutzen, in den diese Transistoren integriert sind, insbesondere mit einer Polarisierungsschaltung CP. , deren Aufbau und Wirkungsweise

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im Patent (Patentanmeldung P 23 33 777.1)

beschrieben wird, aus der sie entnommen werden können.

Der Einfachheit halber sei angenommen , dass der Kreis CP. , der durch das vom Oszillator O-Q abgegebene, periodische Signal gesteuert wird, vorzugsweise in integrierter Form im selben Kristall ausgeführt ist, in den auch der Kreis O integriert ist, was bei der schematisch auf Fig. dargestellten Ausführungsform der Fall ist.

Kr könnte auch in einem anderen Kristall als der Schaltung ausgeführt sein; in diesem Falle ist es erforderlich, die beiden Kristalle bzw. die beiden Zonen M in geeigneter Weise galvanisch miteinander zu verbinden.

Die bereits erwähnten Leitungen x¹ und y' sind über Kondensatoren C und C , deren Zweck nachstehend beschrieben werx y'

den soll, mit entsprechenden Leitungen χ und y verbunden, die an einem Teiler DIV enden, um dessen Steuerung durch periodische und symmetrische Signale zu ermöglichen, die aus den vom Oszillator 0-Q abgegebenen Signalen hervorgegangen sind. Diese Signale schwanken in der Leitung χ zwischen 0 und - φ., und in der Leitung y zwischen 0 und - A₂ (während die entsprechenden Signale in den Leitungen x¹ und y¹ zwischen 0 und ^₁ bzw. zwischen 0 und φ„ schwanken), und zwar infolge der Gegenwart der beiden Feldeffekt-Transistoren T und T mit isolierter Steue!elektrode, die zwischen die Leitungen

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χ un y in Serie geschaltet und mit ihrer Steuerelektrode
im Falle des Transistors T mit der Leitung χ und im Falle
des Transistors T mit der Leitung y verbunden sind. Weiterhin sind diese beiden Transistoren über ihren gemeinsamen Anschluß mit der Masse M verbunden, wie dies auch
für den Teiler DIV und den Kreis 0 der Fall ist.

Die Bestandteile des Teilers DIV sind ebenfalls in integrierter Form im Kristall ρ ausgeführt, in dem der Unterhaltungskreis 0 und der Polarieationskreis C.P. in integrierter Form
vorliegen.

Bevor angegeben werden soll, warum die dargestellte Anordnung die zahlreichen, bereits erwähnten Vorzüge aufweist, soll
zunächst auf die Besonderheiten der Teilerschaltung DIV eingegangen werden.

Bei diesem Frequenzteiler wird zum Teil das Prinzip ausgenutzt, das als "Charge-Transfer Dynamic Shift Registers"
bezeichnet wird (siehe z.B. CN. Berglund und R.J. Strain,
"Fabrication an Performance Considerations of Charge-Transfer Dynamic Shift Registers", Bell Syst. Techn. Journal, Vol. 51 (1972) Nr, 3· Die beiden herkömmlichen Versionen dieser Vorrichtung sind das IGFET (insulated Gate Field Effect Transistor)-Eimer-kettenregister und die CCD (Charge-Coupled Device). Die Arbeitsweise dieser beiden Vorrichtungen ist praktisch
die selbe, und die nachstehenden Erklärungen über die Art der Herstellung eines Bequenzteilers unter Anwendung dieses Prin-

S Q 9 8 8 B / 1 1 8 1

zips beziehen sich als Beispiel auf IGFET-Eimerkettenregister. Pig· 3 steigt in einer halbscheraatischen Darstellung zwei Kettenglieder I und TI eines solchen Registers an sich bekannter Art.

Diese Figur zeigt einen Kristall p, in den fünf Zonen Z und Z₁ bis Zr des Typs η integriert sind. Das Ganze ist mit einer Isolierschicht I überzogen, die an einer Stelle über einem Teil der Zone Z unterbrochen ist, auf die ein Kontakt k

in Form einer leitenden Beschichtung aufgebracht ist, der eine Elektrode zur Entgegennahme des durch das Register zu übertragenden Signals bildet. Man sieht, dass die Elektrode dazu eine Klemme B aufweist.

Dieses Register weist weiterhin noch mehrere andere Elektroden auf, von denen nur die ersten vier k, bis k. auf der Zeichnung dargestellt sind und sich jeweils über dem grössten Teil der entsprechenden Zone (k. über Z₁, k_ über Z₀, k_ über Z„ usw) sowie über dem Endteil der vorhergehenden Zone in steigender Reihenfolge der Numerierung dieser Zonen erstrecken. Die Elektroden k_, k_o, k_ ..... sind abwechselnd an Leitungen χ und y angeschlossen, die mit symmetrischen Wechselsignalen -(J>,(t) bzw. - φ₂^*^ gespeist werden. Jede Elektrode k,, k_o ... stellt einerseits die Steuerelektrode eines Feldeffekt-Transistors mit isolierter Elektrode dar, dessen entsprechende Zone Z die Anode und dessen vorhergehende Zone Z die Kathode ist, und andererseits den einen der Beläge e.ines Kondensators (C₁ für die Elektrode Ic₁, C₀ für die Elek-

J- J- £*j

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trode k_o, usw.), dessen anderer Belag durch die Zone Z mit der der jeweiligen Elektrode entsprechenden Bezugsziffer dargestellt wird.

Es umfassen also die beiden Kettenglieder I und II des auf Fig. 3 dargestellten Registerteils jeweils einerseits zwei Feldeffekt-Transistoren mit isolierter Steuerelektrode, die im Falle des Kettengliedes I durch die Elemente Z , Z₁ , k, und Z₁, Z₀, k_o und im Falle des Kettengliedee II durch die Elemente Z , Z„, k, und Z„, Zr, kr dargestellt werden, und andererseits zwei Kondensatoren C₁ und C₀ bzw. C- und C, für die Kettenglieder I bzw. II, wobei jeder dieser Kondensatoren zwischen die Steuerelektrode und die Anode des entsprechenden Transistors geschaltet ist.

Die Arbeitsweise eines solchen Registers ist in der zitierten Literaturstelle ausführlich beschrieben, so dass hier nicht näher darauf einzugehen ist. Ganz kurz gesagt arbeitet es so, dass, wenn ein Impuls mit gegenüber der Elektrode k negativer, geeigneter Spannung an die Klemme B (Zone Z ) gelegt wird, der Kondensator C. über den Transistor aufgeladen wird, dessen Zone Z₁ die Anode und dessen Zone Z die Kathode bildet. Wenn die Spannung - ^₁(^) abnimmt und die Spannung ~ h n('t) steigt, wird die Ladung im Kondensator C, auf den Kondensator C_p übertragen, und zwar über den nächsten Transistor, dessen Kathode jetzt die Zone Z.. und dessen Anode jetzt die Zone Z_g ist, usw. Nach jeder Periode der Spannung

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vto (t) oder ψ (t) wird also die Ladung von einem Kettenglied zur nächsten transferiert.

Steuert man den Eingang des Systems durch seine Ausgangsladung, indem man z.B. ganz einfach das Register zu einem Ring schaltet -d.h. seine Ausgangszone mit der seines Eingangs verbindet-, so erfolgt der Ladungsübergang an einer gebenenen Stelle mit einer Periodizität von η T, wobei T die Periode der Spannung d (t) ist, die gleich der von φ (t) ist, und η die Anzahl der benutzten Kettenglieder. Wenn eine solche aus η Ladungsübertragungselementen bestehende Kette durch einen symmetrischen Oszillator angesteuert wird, der zwei periodische Spannungen entgegengesetzter Phase abgibt, so hat man bereits das Prinzip eines Frequenzteilers, der die Frequenz des Oszillators durch η teilt. Um jedoch dieses Prinzip auch praktisch anwenden zu können, muss man mehrere Probleme lösen. Ein erstes Hindernis ergibt sich aus der Tatsache, dfas nicht die gesamte, in einen Kondensator eingebrachte Ladung auf den nächsten Kondensator übertragen wird, so dass nach jeder Übertragung ein gewisser Ladungsverlust eintritt. Das bedeutet, dass die Anfangsladung in dem Masse geringer wird, in dem sie von einem Kettenglied auf das andere übertragen wird und dass nach kurzer Zeit die zunächst in einen Kondensator eingebrachte Ladung auf die gesamte Kette verteilt ist.

Man muss im übrigen an einer bestimmten Stelle der Kette über

Il

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einen Ausgang verfügen, an dem im Augenblick des Durchganges der Ladung ein Signal erscheint, das so beschaffen ist, dass es eine andere elektronische Schaltung steuern kann -wie z.B. einen weiteren Frequenzteiler, der so ausgelegt ist, dass er eine niedrigere Frequenz teilt. Dieser Ausgang muss also mit der Eingangsimpedanz dieser elektronischen Schaltung belastet werden können, ohne dass dadurch das Arbeiten der Ladungsübertragungs-Kette gestört wird. Selbst wenn es weiterhin gelingt, an diesem Ausgang ein Signal zu erzeugen, dessen Amplitude etwa der von <j>(t) entspricht und dessen Dauer der des Durchganges der Ladung in einem Kettenglied äquivalent ist, d.h. der Dauer einer Periode T dieser zu teilenden Spannung ^(t), so wird doch die Amplitude der Grundkomponente der Spannung der geteilten Frequenz in einem Masse vermindert, das der Anzahl η proportional ist. Daher muss· auch die zu steuernde Vorrichtung so ausgelegt sein, dass sie Signale mit einer Frequenz zu verarbeiten vermag, die ebenso hoch wie die des Oszillators ist und das bei minimalem Verbrauch. Es würde also ein Teiler dieser Art keinerlei praktische Vorteile mit sich bringen.

Es muss gefordert werden, dass der Hochfrequenzteiler eine geteilte Wechselspannung zu liefern vermag,! die eine Grundkomponente grosser Amplitude hat, und dass die durch diesen Teiler zu steuernde Vorrichtung eine Eingangskapazität hat, die gegenüber der eines Kettengliedes dieses Teilers gross ist.

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Zur Beschreibung der Arbeitsweise einer Schaltung, die die Erfüllung der letztgenannten Forderung ermöglicht, soll

zunächst angenommen werden, dass wir bereits über eine Vorwird
richtung verfügt/, die in die Kette geschaltet werden kann

und die folgenden Eigenschaften hat:

a) Sie bringt die in sie eingespeiste Eingangsladung nach Durchlaufen einer gewissen Anzahl Kettenglieder (wobei sie etwas geringer geworden ist) wieder auf den Anfangswert und transferiert sie zum folgenden Kettenglied (das an den Ausgang dieser Vorrichtung angeschlossen ist), wonach diese Ladung dann weiter von einem Kettenglied zum nächsten transportiert wird.

b) Nach Durchgang und Regenerierung der Ladung führt diese Vorrichtung sämtliche, an ihren Eingang gelangende Ladungsträger (im beschriebenen Falle Elektronen) aus der Kette ab, bis eine Ladung ankommt, deren Wert eine bestimmte Schwelle überschreitet, die dann, wie unter a) gefordert, regeneriert und transferiert wird. Diese aus der Schaltung zu entfernenden Ladungsträger sind diejenigen, die bei unvollständigen Übertragungen der Anfangsladung von einem Kettenglied zum anderen anfallen, sowie die dur_ch thermische Anregung entstandenen..

c) Sie liefert an einen zweiten Ausgang Spannungsimpulse mit einer Dauer von mindestens einer Halbperiode derjenigen der Steuerspannung (fr (t) bzw. ψ₂^*^ des durch die Kette gebildeten Teilers, d.h. im beschriebenen Falle der Äusgangsspannung des Oszillators. Diese Impulse müssen mindestens

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einen Transistor mit geringer Eingangspakazität aussteuern können.

Fig. 4 zeigt stark vereinfacht und als Beispiel eine Kette von Ladungsübertragungselementen, die 2n,+2n„ zu einem Ring geschaltete Kettenglieder umfasst und die durch zwei Spannungen entgegengesetzter Phase - φ.(ΐ) und - φ (t) gesteuert werden, die z.B. ein Schwinger-Oszillator liefert. Auf der Zeichnung sind von einem Abschnitt mit n.. Kettengliedern nur die beiden Kettenglieder I und II schematisch dargestellt, es versteht sich jedoch, dass diese Kettenglieder wie auch alle anderen einen Aufbau aufweisen, wie er anhand von Fig. 3 beschrieben worden ist.

In der dargestellten Form umfasst die Kette weiterhin noch vier Vorrichtungen D , D , ¹⁵TTT ^und ^TV ^*~^B ^*^e °^^en angegebenen Eigenschaften a, b und c besitzen.

Die Übertragung der in einen Kondensator eines Kettengliedes eingebrachten Ladung erfolgt in Richtung der Pfeile. Zwischen dem Ausgang s„ der Vorrichtung D_TV und dem Eingang der Vorrichtung D_T befinden sich n.. Kettenglieder und ebenso zwischen den Vorrichtungen D-i--·- und D_TTT. Zwischen den Vorrichtungen D_T und D sowie zwischen den Vorrichtungen D₁₁₁ und D_x-. befinden sich η Kettenglieder. Jede Vorrichtung D liefert damit an ihrem Ausgang s_o einen kurzen SpannungsimpTils, der gegenüber den von den anderen Vorrichtungen D gelieferten Impulsen zeitlich verschoben ist (siehe Fig, 5a).

3-0 9 8 8 5 / 1 1 β 1

Wie nachstehe_nd beschrieben werden wird, kann der Durchgang der Ladung durch eine Vorrichtung D die Zeit einer halben Periode T erfordern, die derjenigen entspricht, die für die Übertragung der Ladung durch ein Halb-Kettenglied erforderlich ist. Bezeichnet man mit t_T und t_TT die Zeit, 7\\ der das Signal am Ausgang s_ der Vorrichtungen D_T bzw. D usw. seinen Maximalwert hat, so wird das Ausgangssignal der Vorrichtung D_TT gegenüber dem der Vorrichtung D_T um (n_o + 1/2) T verzögert, das von Dy₁-I- gegenüber dem von D₁-. um (n, + I/2), usw.

Die auf Fig. 6 dargestellte Schaltung, die durch die zeitlich gegeneinander verschobenen Signale I bis IV (Fig. la) gesteuert wird, ermöglicht die Ausführung der gesuchten Umwandlung, d.h. sie ermöglicht es, aus einer sehr kleinen Amplitude der Hauntkomnonente der Spannung der geteilten Frequenz eine grosse Amplitude zu machen, die ein Laden und Entladen einer Kapazität mit relativ hohem VTert -insbesondere der eines Verbraucherkreises A- ermöglicht..

Diese Schaltung umfasst sechs IGFET¹ s T , T₃₁ T , T^, T₁. und T,-, die folgendermassen geschaltet sind:

- Die Transistoren T_n und T„ sind in Serie mit einer Gleichspannungsquelle V verbunden, die mit ihrem Minuspol an Masse liegt. Der Eingang S _TT des Transistors T„ ist mit dem Ausgang S_n der Vorrichtung D__T verbunden und der Eingang des Transistors T mit dem Ausgang S„ der Vorrichtung ^Diir

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- Die Transistoren T, und T, sind ±n Serie mit der Quelle V geschaltet» Ihre Eingänge sind an den Ausgang S„ der Vorrichtungen D_ bzw. 3__v angeschlossen.

- Die Transistoren T_ und Ty- sind mit der Quelle V in Serie

5 ft ρ

geschalxet. Der Eingang des Transistors T_ ist mit dem Verbindungspunkt b_ der Transistoren T„ und T verbunden, und ebenso ist der Eingang des Transistors T/- an den Verbindungspunkt c der Transistoren T und T. angeschlossen. Der erwähnte Kreis A ist schliesslich an den gemeinsamen Punkt a dieser Transistoren T_ und T₁- angeschlossen.

— 5 b

Zum Transistor T_ ist schliesslich noch zu sagen, dass seine Kapazität zwischen seiner Steuerelektrode und dem Punkt a_ kleiner ist als die durch den Kreis A dargestellte Kapazität.

Im übrigen soll noch darauf hingewiesen werden, dass im beschriebenen Falle und insbesondere dann, wenn die Folgefrequenz der von Jen Vorrichtungen D_T bis ^-ry erzeugten Impulse weit unter der Steueyfrequen?: der Kette liegt, diese erstere Frequenz immer noch so hoch ist (in der Grössenordnung von mindestens 10OkHz), dass man alle durch Grenzschicht-Gegenströme verursachten Effekte vernachlässigen kann. Alle Transistoren haben schmale Kanäle, um eine geringe Eingangskapazität zu haben. Vorzugsweise haben die Transistoren T_ und Τ,- eine geringe Steilheit, damit die Flanken der am Ausgang a_ des Kreises erscheinenden, relativ langen Impulse

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relativ schwach geneigt sind. Alle Transistoren, die durch einen aus den Vorrichtungen D kommenden, kurzen Impuls, der damit im wesentlichen aus hochfrequenten Anteilen besteht, gesteuert werden, müssen im wesentlichen die Eingangskapazität eines der Transistoren T_ und T/- laden oder entladen. Diese durch kurze Impulse gesteuerten Transistoren müssen ihrerseits eine geringe Steilheit haben, da sie dann selbst eine geringe Eingangskapazität aufweisen und damit eine geringe kapazitive Last für die Vorrichtungen D darstellen. Das ist deshalb wichtig, weil es diese kapazitive Last ist, die im wesentlichen die Dimensionierung der Kette und damit deren Verbrauch festlegt.

Die Arbeitsweise dieser Schaltung lässt sich wie folgt beschreiben:

Es sei angenommen , dass nur die Eingangskapazität des Transistors T/- geladen sein. Der aus der Vorrichtung D_ (Fig. 5a) kommende Spannungsimpuls bewirkt die Entladung der Eingangskapazität des Transistors T,- durch den Transistor T_. Da die Kapazität, die der Kreis A darstellt, weit grosser ist als die Eingangskapazität des Transistors T_, ist es im wesentlichen die letztere, an der währe'ηd der Zeit des Ladens dieser Kapazität und der des Kreises A über den Transistor T„ eine Spannung erscheint, wenn der letztere durch den von der Vorrichtung D,- kommenden Impuls angesteuert wird. Von diesem Augenblick an ist und bleibt der Transistor T- geöffnet; demgemäss steigt die Spannung am Punkt a bis

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auf den Wert der Spannung der Batterie (siehe Fig. 5b). Auf Grund des niedrigen Wertes des Verhältnisses zwischen der Steilheit des Transistors T- einerseits und der Eingangskapazxtät des Kreises A andererseits erfolgt dieser Spannungsanstieg vergleichsweise langsam, was für einen Kreis A niedrigerer Frequenz günstig ist, ganz; besonders dann, wenn es sich bei diesem Kreis z.B. um einen sogenannten "Kondensator-Anhalt ekreis" handelt (siehe z.B. Robert H. Crawford und Bernard Bazin, "Theory and Design of MOS Capacitor Pull" , IEEE, Journal of Solid State Circuits,Vol.

56k (1969), Nr. 3, Juni).

Der von der Vorrichtung D.,. kommende Impuls entlädt dann über den Transistor T,, die am Punkt b vorhandene Kapazität.

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Dann hat die Kathode des Transistors T_ gegenüber seiner Steuerelektrode ein positives Potential; dieser Transistor wird gesperrt. Wenn der Kreis A eine rein kapazitive Last darstellt, bleibt die Spannung am Punkt a^ erhalten, bis der von der Vorrichtung D_- kommende Impuls erscheint, der dann über den Transistor T· die Eingangskapazxtät des Transistors T>- lädt. Dieser Transistor öffnet, und die durch den Kreis A dargestellte Kapazität wird über den Transistor T^ vergleichsweise langsam entladen. Dann kann der Zyklus mit dem von der Vorrichtung D_T kommenden Impuls von neuem beginnen. Es dürfte klar sein, dass die Kathode des Transistors T_ anstelle an die Masse M auch an den Punkt a_ angeschlossen sein kann· In diesem Falle ist wohlverstanden erforderlich, dass die Spitzen-Steuerspannung dieses Transistors die Bat-

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teriespannung weit genug übersteigt, damit die Eingangskapazität des Transistors T_ entladen wird» Dagegen wird der Ladungszustand dieser Eingangskapazität in diesem Falle niemals umgekehrt.

Es sei noch darauf hingewiesen, dass dieser Kreis (Fig. 6) sehr leicht integriert werden kann, so dass iinerxvünschts Kapazität auf ein Minimum herabgesetzt wird.

Es gibt verschiedene Lösungen für Schaltungen, die die von der Vorrichtung "D" geforderten Eigenschaften haben. Eine dieser Lösungen soll nachstehend anhand der Fig. 7, 8 und 9 beschrieben werden.

Der grösste Teil der auf Fig; 7 gezeigten Elemente ist auch auf Fig. 3 dargestellt. Die Fig. 7 zeigt drei HaIb-Ketten-■ glieder der Kette, die ein Register des auf Fig. 4 dargestellten Typs bildet, ivobei diese Halb-Kettenglieder in der gleichen Weise wie dies anhand von Fig. h beschrieben worden ist, durch periodische, symmetrische .Spannungen -φ,(ΐ) und - ^_o(t) (Leitungen χ und y) angesteuert werden.

Die Fig. 8 und 9 zeigen die Elemente, die eine der bereits erwähnten Vorrichtungen D_T bis D_TV umfasst. Auf diesen Figuren sind die Zonen Z ' und Z ' (Fig. 8 bzw. Fig. 9) mit den Zonen Z„ bzw. Z„ verbunden, die auf Fig. 7 dargestellt sind. Man sieht weiterhin* dass jede dieser Vorrichtungen D darüberhinaus vier andere Zonen des Typs η aufweist, die in den Kristall integriert sind, nämlich die Zonen Z_Q5

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Z_a (Fig. 8), M (Fig. ft und 9), «nd Z₁(FXg. 9) sowie mehrere Elektroden q₁ bis q_o·

Die Elektroden q, , q_n, q^, s4»_r, q,-, q~, und qp sind auf eine Isolierschicht I aufgebracht, die gegenüber der Zone M, einem Teil der Zone Z, und einem Teil der Zonen Z„ und Z (Fig, 8 und 9/ unterbrochen ist. Die Elektroden q^ und Qr sind durch eine Verbindung cc miteinander verbunden; die Elektroden q₇ und qr> sind beide an die Leitung χ angeschlossen und erhalten damit aas Signal - i>,(t), während die Elektroden q, und q_ mit einer Leitung y¹' bzw, der Leitung y verbunden Find, so dass die erste davon Q₁ ein Signal - φ ' (siehe -^ig. 10} erhält und die zweite q- das Signal - ^_p(t). Die Elektrode q_c stellt den Ausgang S₂ der jeweiligen Vorrichtung D dar. Im übrigen bildet die Elektrode n. zusammen mit einem Teil der Zone Z„' und einem Teil der Zone Z.-. einen Feldeffekttransistor mit isolierter Steuerelektrode iq„) T„, wobei diese Zonen die Kathode bzw.

die Anode dieses Transistors sind.

Die Elektroden q_o und q„, die galvanisch mit den Zonen Z bzw. M verbunden sind, bilden ebenfalls Feldeffekttransistoren mit isolierter Steuerelektrode Tp (Elek_trode q„) und T (Elektrpde q₀), deren Kathode und Anode beim Transistor

T₀ aus den Zonen Z_ bzw. Z und beim Transistor T_n aus α <4 a y

den Zonen Z bzw. M bestehen.
a

Schliesslich bilden die Elektroden q. und q_ die Steuerelektroden zweier weiterer Feldeffekttransistoren mit isolierter

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™* i~t -X. ™ ·

Steuerelektrode T _ und T_ ^ , wobei Kathode und Anode beim

Transistor T₁-, aus den Zonen M und Z, und beim Transistor IO ta

T_n _Λ aus den Zonen Z. und Z_' bestehen.

Die Zone M stellt den gemeinsamen Punkt der Frequenzteiler-Anordnung dar, die die geschlossene Kette und damit auch die Vorrichtungen "D" umfasst. Sie kann auch die der Schaltung nach Fig. 6 sein und der durch die letztere gesteuerten Kreise. Es ist äusserst vorteilhaft, diese Zone M gegenüber dem Kristall 'p^! positiv zu polarisieren, und zwar nach dem Verfahren, das in dem Patent . „.. . . „ (Patentanmeldung-P 23 33 777.1} beschrieben ist.

Um die Beschreibung der Arbeitsweise der fraglichen.

Schaltung zu vereinfachen, soll angenommen werden, dass die Schleusenspannung der Transistoren praktisch 0 ist und das Potential in den Leitern χ und y gegenüber dem Potential der Zone M zwischen praktisch 0 und einem bestimmten negativen Wert - {j>.. bzw. - ώ schwankt, wie dies auf Fig. 10 dargestellt ist. Nimmt man an, dass die Kapazitäten, die die Zonen Z gegenüber dem Kristall ρ im Vergleich zu denen der Kondensatoren darstellen, deren Dielektricurn aus der isolierenden Schicht I oder I besteht, vernachlässigbar klein sind, so erhält man in diesen Zonen Potentialschwankungen, die denen in den Leitern χ und y gleichen, jedoch zwischen praktisch 0 und +|, bzw. +φ schwanken. ' Das ist wohlverstanden im Gleichgewichtszustand der Fall,

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d.h. wenn praktisch keinerlei Ladung von einer Zone zur anderen übertragen wird. Da die Steuerelektrode des Transistors T_ (Fig. 8) mit der Zone M verbunden ist, bildet sich im Gleichgewichtszustand in der Zone Z eine zwischen 0 und +φ-, liegenden Potentialschwankung aus. Da die Steuerelektrode des Transistors Tn mit der Zone Z verbunden ist, bildet sich in der Zone Z₁-, eine Gleichspannung aus, die gegenüber der Masse M den Wert + (^ , hat. Der Transistor T_ wird mit einer Spannung - Φ „ ' (Fig. 10) angesteuert, die dieselbe Form wie die im Leiter y vorhandene hat, jedoch mit weit kleinerer Amplitude, wobei diese Spannung aus dem Leiter y¹ durch eine gleiche Zusammenschaltung erhalten werden kann, wie sie durch den Kondensator C und den Transistor T (Fig. 1} dargestellt wird.

Bei einer nicht dargestellten Variante wäre es auch möglichj die Elektrode q, des Transistors T_ mit der M_asse M zn verbinden.

Im Gleichgewichtszustand ist dieser Transistor also praktisch stets gesperrt.

Wenn eine schwache negative Ladung an die Zone Z„ und damit auch an die Zone Z₂' gelangt und wenn sich die Spannung am Leiter χ ihrem Höchstwert nähert, so fliesst diese aus Elektronen bestehende Ladung im wesentlichen durch den Transistor T_, da dessen Steuerelektrode in diesem Augenblick gegenüber der Masse ¹M' eine geringere negative Spannung hat als die des aus den Zonen Z₀ und Z„ sowie der Elektrode

ei J

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lc, (Pig· 3 und 7) bestehenden Transistors. Diese Ladung gelangt dann an die Zone Zq und lässt vorübergehend das positive Potential dieser Zone etwas absinken» Wenn das Potential der Zone Z durch sein positives Maximum geht, gelangt diese Ladung'über den Transistor T« ""/on der Zone

Z_n. zur Zone Z : wenn das Potential der Zone E durch sein ti a a

Minimum geht, wird es gegenüber Masse auf Grand der Slek~ tronenladung leicht negativ. Diese Elektronenladung fliesst dann schliesslich über den Transistor T_Q an Masse ab. Man

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sieht also, dass der auf Fig. 8 dargestellte Teil der Schaltung dazu dient, die Restelektronen abfliessen zu lassen, die bei einer unvollständigen übertragung der Anfaxigsladung anfallen, die die vor der Zone Z₀ liegenden Kettenglieder durchlaufen hat oder durch thermische Anregung in diesen Fettengliedern erzeugt worden sind»

Wenn eine Ladung mit einen viel höheren ¥ert -z.B. die über die Klemme B in die Kette eingebrachte Anfangsladungan die Zone Z„ gelangt, gelangt durch die beschriebenen Vorgänge auch eine grössere Ladung zur Zone Z_Q, deren positives Potential nicht nur leicht abnimmt, sondern gegenüber der Masse M sogar negativ wird. Ein Teil der empfangenen Ladung fliesst von der Zone Z₀ zur Zone Z_, und zwar über den Transistor, der durch diese beiden Zonen und seine Steuerelektrode k» gebildet wird, wobei die letztere an den Leiter y angeschlossen ist.

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Wie es Fig. 8 und 9 zeigen, äst die Zone Z_Q mit der Steuerelektrode des Transistors T₀ verbunden. Im Gleichgewichtszustand, bei dem die Zone Z_Q gegen die Masse M ein positives Gleichspannungspotential hat, ist der Transistor T₁₀ offen, das Potential der Zone Z, bleibt praktisch auf 0 und ein Kondensator C, -bestehend aus Z, , der Isolierschicht

b D

I und der Elektrode qn- lädt und entlädt sich über diesen Transistor T₀.

Wenn das Potential der Zone Z„ gegen M stark negativ wird, wird dieser Transistor T₁₀ gesperrt. Nun ist der Kondensator C, nahezu vollständig aufgeladen und die Spannung φ ₁(t) hat nahezu ihren Spitzenwert. Wenn diese Spannung Φ ₁(t) abnimmt, wird das Potential der Zone Z, negativ; wenn es einen bestimmten Wert erreicht, werden Elektronen über den Transistor T₁₁ zur Zone Z ' (die ein Teil der Zone Z_ von Fig. 7 ist) transportiert und füllen die geringer gewordene Ladung wieder auf, die von der ZoneZ_p nach Zone Z_ überführt werden soll$ um deren Wert wieder auf den Anfangswert zu bringen. Während der gesamten, soeben beschriebenen Vorgänge entwickelt sich das auf M bezogene Potential der Zone Z, -und damit am Ausgang S der entsprechenden Vorrichtung D- als Funktion der Zeit so, wie dies die Fig. 11 zeigt. Der Anstieg dieses Potentials in Richtung aif positive Werte erfolgt beim Ansteigen der Spannung & -,(t), während die beiden Transistoren T ₀ und T₁₁ (Fig, 9) gesperrt sind. Das Potential der Zone Z. wird wieder Null und

bleibt Null, wenn das Potential der Zone Z„ positiv geworden

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ist und damit das Offnen des Transistors Ί\._ bewirkt.

Das Signal nach Fig. 11 hat eine solche Form, dass es sich zum Ansteuern eines der Transistoren T- bis T, der Schaltung nach Fig. 6 eignet.

Man kann auch ein Signal der auf Fig. 13 dargestellten Form erhalten, indem man eine zusätzliche Schaltung benutzt, deren Merkmale auf Fig. 12 dargestellt sind. Diese Schaltung umfasst einerseits einen Feldeffekttransistor T₁ mit isolierter Steuerelektrode q,_o, dessen Anode durch eine Zone η (Z ) dargestellt wird und dessen Kathode aus der bereits erwähnten Zone M besteht, und andererseits einen Kondensator, der erstens aus einer Elektrode q,,, die sich über dem Mittelteil der Zone Z befindet und gegen-

über der letzteren durch eine Schicht T isoliert ist, wobei diese Elektrode mit der Leitung y verbunden ist, und zweitens aus der Zone Z besteht, die direkt mit einer Elektrode q,ρ verbunden ist, die den Ausgang S der entsprechenden Vorrichtung D darstellt. Die Elektrode q,_Q des Transistors T ist über den Leiter OC mit der Zone Z_Q verbunden.

Wie sich aus den vorstehenden Ausführungen ergibt, bildet das Kettenglied Z₂-Z- faktisch einen -Teil der auf den Fig. 8 und 9' dargestellten zusammengesetzten Schaltung. Das Ganze stellt somit eine Vorrichtung D dar, die sämtliche, vorstehend unter a), b) und c) aufgeführten Forderungen erfüllt. Es soll noch darauf hingewiesen werden, dass die die Vorrichtungen ¹D' (Fig. k) enthaltende, geschlossene Kette

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durch den Oszillator sowohl gesteuert als auch gespeist wird, während bei der Schaltung nach Fig. 6, die ihrerseits nur durch die Ausgänge der Vorrichtungen D gesteuert wird, die Schaltungen durch die Batterie V gespeist werden.

Wenn man die anhand von Fig. 1 uff. beschriebene Anordnung einschaltet, d.h. wenn man sie an die Batterie P anschliesst, müssen zunächst alle Elektronen, die sich in der Kette des Schieberegisters befinden, aus dieser Kette abgeführt werden, und zwar mit Hilfe einer Abführschaltung, deren Aufbau der einer Schaltung der auf Fig. 8 dargestellten Art sein könnte. Man muss dann -z.B. mit Hilfe einer Hilfsschaltung- eine Ausgangskapazität einer Vorrichtung ¹D¹ (z.B. die Kapazität C- auf Fig. 7) aufladen, bis sich die Spannung an der Leitung y ihrem Maximal nähert.

Beispielsweise kann man diese Anfangsladung mit Hilfe eines Feldeffekttransistors mit isolierter Schaltelektrode einbringen, deren Anode durch einen Teil der Zone Z_ und deren Kathode durch die Zone M dargestellt wird und deren Steuerelektrode gegenüber M stets stark negativ gepolt ist. Während der zum Einbringen der Ladung erforderlichen Zeitspanne ist diese Steuerelektrode gegenüber M positiv gepolt. Man muss also über eine Anlaufschaltung verfügen, die, indem sie die erwähnte AbführungsschaItung steuert, der Steuerelektrode nach einer gewissen Verzögerungszeit und im Gleichlauf mit der Spannung & _o(t) einen einzigen

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positiven Impuls gibt. Diese Hilfsschaltung, die während des Einschaltens des beschriebenen Oszillator/Teilers in Betrieb ist und damit nur während einer sehr kurzen Zeitspanne, kann also einen vergleichsweise grossen Verbrauch haben. Auf Grund dieser Tatsache ist es möglich, unter Verwendung bekannter Einrichtungen eine sehr grosse Anzahl von Lösungen zu konzipieren, indem man Fertigungstechniken anwendet, die mit denen identisch sind, die für die praktische Ausführung der beschriebenen Schaltungen erforderlich sind*

Anzumerken ist noch, dass im Prinzip der durch die Kette des Schieberegisters dargestellte Teiler für den Oszillator eine sehr zeit stabile Eingangsimpedanz hat. Diese Impedanz schwankt beim Eintritt der Ladung in eine Vorrichtung D leicht; das hat einen vorübergehenden, aber genau bekannten Einfluss auf die Phasenlage der Spannung des Oszillators. Anders ausgedrückt: Während einer Periode der geteilten Frequenz kann die Oszillatorfrequenz sehr geringfügig in genau bekannter Wen se schwanken. In der Praxis handelt es sich um relative Frequenzschwankungen in der Grössenordnung von einigen 10 . Es ist also die beschriebene Anordnung Oszillator/Teiler nicht als Präzisionsinstrument zum Messen sehr kurzer Zeitspannen gedacht, sondern ausschliesslich für solche Anwendungen ausgelegt, wo eine sehr hohe Genauigkeit mittlerer Frequenzen bei extrem geringem Verbrauch erforderlich wird.

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Wie bereits erwähnt, wird dringend empfohlen, die Zone M, die die Masse des Systems darstellt, so zu polarisieren, dass sie gegenüber dem Kristall 'p·' positiv ist. In zweckentsprechender Weise kann diese Polarisierung durch Verwendung von Schaltungen ausgeführt werden, wie sie in dem Patent ....... ( Patentanmeldung P 23 33 777.1)

beschrieben sind. In diesem

Falle wird die Polarisationsschaltung durch die beiden Sinusspannungen entgegengesetzter Phase gesteuert, die der symmetrische Oszillator liefert, wie dies bereits in dieser Patentanmeldung beschrieben worden ist.

Obwohl in der vorstehenden Beschreibung nur ein Frequenzteiler erwähnt worden ist, der aus einem Schieberegister besteht, das vier Vorrichtungen D_T, Dj-p ^TTT' ^TV könnte eine Variante eines solchen Teilers offenbar auch nur zwei Vorrichtungen D umfassen, wobei in diesem Falle die Transistoren T.. und T der auf Fig. 6 dargestellten Schaltung durch das von der ersten Vorrichtung D kommende Signal und die Transistoren T und T· durch das von der zweiten Vorrichtung D kommende Signal gesteuert werden.

Erwähnt sei noch, dass man je nach dem benutzten Schwingkreis den Spannungen <p..(t) und Jj (t) eine Gleichspannung überlagern kann. Das letztere Potential ist ohne Bedeutung, da die Leiter x¹ und y¹ vom Teiler D.__v durch die Kondensatoren C , bzw. C , und durch die Kondensatoren, deren Dielektricum eine Oxidschicht ist, vom Kanal getrennt sind,

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der die Elektronen über die Polarisationsschaltung CP.
aus der Zone M abführt.

Nun sollen anhand der Fig. 1 xind 2 die erwähnten Vorzüge
im Rahmen des folgenden Beispiels erläutert werden:

Der an den Unterhaltungskreis 0 angeschlossene Resonator ist ein Quarz mit AT-Schnitt mit einer Eigenfrequenz von 3 MHz. Hat dieser Quarz die Form einer plan-konvexen Scheibe mit
einem Durchmesser von etwa 6 mm, so kann man z.B. für seine hier interessierenden Eigenschaften die folgenden Wert ableiten:

_ τ
Dynamische Kapazität: C- ei 3 . 10 ^ pF

Statische Kapazität: C =* 0,5 pF
Serienwiderstand: r e=£ 100 D-

Das Ersatzschaltbild des Quarzes und seiner Belastung durch den Teilerkreis ist in vereinfachter Form auf Fig. 2 dargestellt.

Der Kondensator C_n stellt die Kapazität des Leiters χ
mit allen daran angeschlossenen Elementen gegenüber dem
Kristall 'p¹ dar, d.h. gegenüber der Masse M, wenn die Kapazität der Zone M gegenüber der des Kristalls 'p· gross ist. Der Kondensator C_ stellt die Kapazität des Leiters y mit
allen daran angeschlossenen Elementen gegenüber dem Kristall ¹P¹ dar. Da normalerweise der Wert der Kondensatoren C und

. x

C (Fig. l) weit grosser gewählt wird als der, den die Kondensatoren C_ bzw. C_ darstellen, kann man den Effekt der

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letzteren vernachlässigen. Ebenso kann auch die sehr kleine Kapazität vernachlässigt werden, die durch den Polarisationskreis CP. (Fig. l) dargestellt wird.

Der gesamte Strom, der durch C , C_n und C_n , durch die durch den Schwingkreis dargestellte Kapazität und durch die parasitäre Kapazität der Elektroden des Quarzes gegenüber dem Gehäuse des letzteren fliesst, muss auch durch den Ersatzwiderstand ir des Quarzes fliessen. Nimmt man z.B. im letzeren einen Verlust von 0,5yuW an, so beträgt der zulässige Gesamt-Blindstrom 70 uA. Benutzt man eine Zelle von 1,3 V und erzeugt man in den Leitern x¹ bzw. y¹ eine Spannung Spitze/Spitze von 2,6 V, so liegt am Quarz eine Wirkspannung von 1,8 V, was ermöglicht, für die Gesamt-Parallelkapazität einen Wert von 2 ρF zu erhalten. Befindet sich die integrierte Schaltung mit dem Quarz zusammen im selben Gehäuse -wie dies z.B. bei der Anordnung der Fall ist, die in dem Patent . ... ... (Patentanmeldung

P 23 Ik 061.6) vorgeschlagen

wird-, so kann die parasitäre Kapazität auf einen extrem niedrigen Wert gehalten werden, so dass sie bei der Serienkapazität C_n /C_n etwa 1 pF beträgt, d.h. etwa 2 pF für jede der Kapazitäten C₁- bzw. C_n . Diese Kapazität stellt einen grossen, beim Dimensionieren des beschriebenen integrierten Teilers disponierbaren Wert dar, und das umsomehr, als der letztere gegenüber dem Kristall stark polarisiert wird. Beim gegenwärtigen Stand der Technologie ermöglicht diese

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Tatsache die Herstellung eines Teilers mit einem Teilungsverhältnis von mindestens "dreissig" bei einer Leistungsaufnahme von grossenordnungsmassxg I JiW, wobei diese Leistung beim Übertragen der Ladung von einem Kettenglied des Registers zum anderen aufgenommen wird. Beim Durchgang der

Ladung durch die Vorrichtung 'D' wird in diesen Vorrichtungen ebenfalls eine gewisse Leistung verbraucht. Aber selbst in dem Falle, dass diese Leistung in der gleichen Grössenordnung liegt wie die zum normalen Übertragen der Ladung von einem Kettenglied zum nächsten erforderliche Leistung, beträgt die mittlere Leistung das —fache der zum Übertrag benötigten Leistung (x = Anzahl der Vorrichtungen ¹Di in der Kette, η = Texlungsverhaltnis des Teilers),und daher kann bei einem hohen Teilungsfaktor sie praktisch vernachlässigt werden.

Wenn man für den Schwingkreis einen Wirkungsgrad von 70 % zugründelegt, liegt der Verbrauch der Anordnung Oszillator/ Teiler bei nur etwa 1,5 AiA. In vielen Fällen ist übrigens ein derart geringer Verbrauch garnicht unbedingt erforder>-

lieh, und man kann dann die Abmessungen der integrierten Schaltung grösszügiger wählen, wodurch sich ihre Herstellung noch kostengünstiger gestaltet.

Schliesslich sei noch datauf hingewiesen, dass es vorteilhaft ist, die Steuerspannung des TrBnSXStOrS₁T₁₁ (Fig. 9) etwas unter den Spannungen - A₁ bzw. - λ„ zu halten, die an den Leitern χ und y liegen.

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Wßenn die über den Transistor T₁₁ (Fig. 9) übertragene Ladung zu gross ist, um dann vollständig von der Zone Z zur Zone Z. transferiert zu werden, so gelangt der Ladungsüberschuss über den Transistor T_1Ί zurück zur Zone Z, und von

11 b

dort über den Transistor T _ (Fig. 9) zur Masse M. Ebenfalls nicht erforderlich ist, dass die von einem Kettenglied zum nächsten übertragene Ladung einen so hohen Wert hat, d.h. es ist nicht nötig, dass die aus den Zonen Z₁, Z , usw. und deren Gegenelektroden gebildeten Kondensatoren voll aufgeladen werden, wenn die an diesen Kondensatoren liegende Spannung ihren Maximalwert erreicht.

Aus dem anhand der Fig. 8 und 9 beschriebenen Prozess geht klar hervor, dass die Steuerelektrode des Transistors T (Fig. 8) anstatt an die Masse M auch direkt an den Leiter y angeschlossen werden kann.

Patentansprüche ζ

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

^ Anordnung, bestehdnd aus einem Quarzoszillator, der periodische, zweiphasige Signale abgibt, und aus einem Frequenzteiler für diese Signale, dadurch gekennzeichnet, dass der Teiler aus einem Schieberegister in integrierter Form besteht, das mehrere hintereinandergeschaltete Kettenglieder umfasst, deren erstes gegenüber dem letzten so angeordnet ist, dass eine geschlossene Schleife entsteht, wobei diese Kettenglieder von diesem Oszillator aus abwechselnd aus dem einen und dem anderen Ausgang des letzteren angesteuert werden, -weiterhin dadurch, dass der Oszillator und das Register so miteinander gekoppelt sind, dass die Eingangskapazität des Registers einen Teil der kapazitiven Belastung des Oszillators darstellt, und weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass sie an mindestens einem Punkt der geschlossenen Schleife Einrichtungen umfasst, um an diesem Punkt ein charakterxstasches Durchlassignal aus jeder elektrischen Ladung zu bilden, deren Wert mindestens gleich einem bestimmten unteren Wert ist, und aus Einrichtungen zum Erhöhen des Wertes einer derartigen Ladung bis auf einen Spitzenwert, und aus Einrichtungen besteht, um aus dieser endlosen Schleife alle Ladungen abzuführen, deren Wert nicht diesen bestimmten unteren Wert erreicht, wobei diese Anordnung weiterhin Einrichtungen zum Polarisieren des Kristalls umfasst, in den die Bestandteile dieses Registers integriert sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bestandteile der Oszillatorschaltung, des

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Schieberegisters und aller dieser Einrichtungen in ein und denselben Kristall integriert sind, wobei diese Bestandteile ausschliesslich aus Feldeffekttransistoren mit isolierter Steuerelektrode desselben Typs und aus Kondensatoren bestehen.

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