DE2400060A1 - Analogverzoegerungsleitung mit eimerketten-bauelementen oder ladungsgekoppelten bauelementen - Google Patents
Analogverzoegerungsleitung mit eimerketten-bauelementen oder ladungsgekoppelten bauelementenInfo
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Description
TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED
13500 North Central Expressway-Dallas, Texas, V.St.A.
13500 North Central Expressway-Dallas, Texas, V.St.A.
Analogverzögerungsleitung mit Eimerketten-Bauelementen
oder ladungsgekoppelten Bauelementen
Die Erfindung betrifft analoge Verzögerungsleitungen und insbesondere Analogverzögerungsleitungen mit Eimerketten-Bauelementen
oder ladungsgekoppelten Bauelementen, welche mit Mitteln verbunden sind, die zur Kompensation der Streuung
dienen, die sich infolge mangelhafter Ladungsübertragung ergibt. ·
Ein analoges angepaßtes Filter kann gebildet werden durch die Verwendung von Ladungsübertragungshalbleiterbauelementen,
wie Anordnungen von Eimerketten-Bauelementen. Allgemein ist ein Eimerketten-Bauelement ein Feldeffekttransistor
mit isolierter Gate-Elektrode, welcher in einem Zweiphasen-Übertragungsbetrieb arbeitet. Die Speicherstellen sind versetzte
p-Zonen unter Metall-Isolator-Halbleiterkondensatoren.
Da mit den Diffusionsstellen keinKontakt zu Stande kommt, wobei diese Diffusionsstellen Inseln in dem Halbleitersubstrat
bilden, muß die Ladung durch Beeinflussung des Potentials an angrenzenden Elektroden übertragen werden.
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Ein Eiraerketten-Bauelement arbeitet in zwei Ubertragungszuständen.
In &m Speicherzustand liegen alle Elektroden auf gleichem Potential. In dem Übertragungszustand wird
das Potential auf eine Elektrode groß genug gemacht, um die Potentialschwelle zu senken und eineLadung von einer p-Zcne
zur nächsten fließen zu lassen. Dieser Prozess v/ird wiederholt bis die Ladung durch die Anordnung in einer für das
Schieberegister gebräuchlichen Art hindurchtransportiert ist. Eine mehr ins Einzelne gehende Beschreibung von Eimerketten-Bauelementen
findet sich in Altman, "Bucket Brigade Devices Pass From Principle to Prototype" , Electronics,
February 28, 1972.
Bei der Bildung eines angepaßten Filters wird das Signal an jeder der Verzögerungsstufen abgetastet, und das abgetastete
Signal mit einem vorgegebenen Abzweigungsgewicht h. multipliziert.
Die resultierenden Signale werden dann an dem Ausgang summiert. Derartige angepaßte Filter werden zptni Auffinden
einer gegebenen Wellenform mit optimaler Anzeigewahrscheinlichkeit
bei Vorhandensein eines Rauschens verwendet. Angepaßte Filter mit Ladungsübertragungselementen
können zum Beispiel bei mit niedriger Datengeschwindigkeit arbeitenden Nachrichtensystemen mit gedehntem Spoktrum
verwendet werden, wenn kleine Kanal-Bandbreiten gegeben sind.
Bei idealen Verzögerungsstufen haben die Abzweigungsgewichte h. = h(t.) die Werte der bei Zeiten t. abgetasteten Impulsantwort
und die Impulsantwort h(t) ist einfach die Zeitumkehr des Signals,an das das Filter angepaßt ist.
In einer Anordnung mit Eimerketten-Bauelemten oder mit
ladungsgekoppelten Bauelementen sind die Verzögerungsstufen wegen eines unvollkommenen Ladungsübertragungswirkungsgrades
nicht ideal und die Leistungsfähigkeit einer Anordnung
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als angepaßtes Filter wird durch die Streuung vermindert,
Venn die Abzveigungsgewichte so gewählt werden, als wenn
der Fall einer idealen Verzögerung gegeben wäre. In anderen Worten, eine Verzögerungsleitung mit einem Eimerketten-Bauelement
(BB) hat eine Streuung in dem Sinn, daß die Impulsantwort nicht ein zeitlich verzögerter Impuls, sondern
ein verzerrter Impuls ist. Zur Erläuterung kann die Systemfunktion
H(s) geschrieben werden als
H(s) = H'(s)e"sT
worin T die erwünschte Verzögerung ist. Eine ideale Verzögerungsleitung
hätte dann eine Systemfunktion e~ aH'(s) stellt die verzerrte Systemfunktion dar»
Dementsprechend ist es ein Ziel der Erfindung,, eine analoge
Verzögerungsleitung mit Ladungsübertragungsbeualementen (CTD) vorzuschlagen, an die Einrichtungen angeschlossen
sind, die der Kömpensation der Streuung (dispersion) dienen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein angepaßtes analoges
Filter mit Ladungsübertragungsbauelementen, bei dem die entsprechenden Abzweigungsgewichte in vorgegebener Weise
modifiziert werden9 um eine Kompensation der Streuung
(dispersion) zu erreichen. Die Erfindung zielt weiterhin darauf ab, eine analoge Verzögerungsleitung mit LadungsübertragungsbeaueleiiLenten
(CTD) zu schaffen., bei der ein transversales Filter zur Streuungskompensation an den
Eingang angeschlossen wirds um für ein Signal zu sorgen,
welches zur gesamten Verzögerungsleitungsstreuung invers ist.
Ferner soll mit Hilfe der Erfindung eine Verzögerungsleitung mit Eimerketten-Bauelementen (BB) geschaffen werden,
die zur Erzeugung einer negativen Rückkopplung zu voran-
gehenden Verzögerungsstufen Regneratoren aufweist, damit
den Stufen Signale zugeführt werden, die zu der ihnen zugeordneten Streuung invers sind.
Die Erfindung soll eine verbesserte CTD-Verzögerungsleitung
schaffen, bei der die Streuungskomponenten des Ansgangssignals im wesentlichen eliminiert werden. Gemäß einem Merkmal der
Erfindung wird ein Transversalfilter mit Ladungsubertragungsbauelementen
geschaffen, bei dem die Streuungskomponenten des Ausgangssignals im wesentlichen eliminiert sind.
Die jeder Verzögerungsstufe zugeordneten Abzweigungsgewichte des Filters werden in vorgegebener Weise modifiziert,
um die Dispersion zu kompensieren. Die Ausgestaltung ist besonders darin vorteilhaft, daß zusätzliche
Schaltungskomponenten zur Kompensation nicht benötigt v/erden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird ein Filter mit einer zur Dispersion in einer Verzögerungsleitung
mit Eimerketten-Bauelementen inversen Systemfunktion in Serie mit dem Eingang der Verzögerungsleitung geschaltet.
Bei dieser Ausgestaltung wird, das Filter von einer Feldeffekttransistoranordnung
mit JBolierter Gate-Elektrode gebildet, zu der ein Inverter mit einer vorwählbaren
Verstärkung zur Erzeugung eines invertierten Signals gehört, welches gleich der Streuung der Verzögerungsleitung ist.
Das invertierte Signal wird um eine Verzögerungsstufenperiode verzögert und dann an den Eingang der analogen
Verzögerungsleitung mit BB-Bauelementen angelegt.
Bei einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung wird in eine analoge Verzögerungsleitung mit einen Eimerketten-Bauelement
ein Regenerator eingefügt, der zur Kompensation der Streuung (dispersion) dient. Der Regnerator tastet das Signal
an einer ausgewählten Verzögerungsstufe ab, multipliziert
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das Signal mit einer vorgegebenen Bewertungsfunktion und zieht das resultierende Signal von einer oder mehreren
vorangegangenen Verzögerunststufen ab. Die Regneration kann vorteilhafterweise durch eine Feldeffekttransistoranordnung
mit isolierter Gate-Elektrode (IGFET) gebildet werden. Das Signal wird durch die Gate-Elektrode eines
IGFET abgezweigt, dqssen Source-Drain-Elektroden in
Serie mit einem IGFET-Inverter mit varialbler Verstärkung
geschaltet.sind. Das Ausgangssignal des Inverters gelangt auf die Speicherstelle der vorausgehenden Verzögerungsstufe .
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:
Fig.1 ein Blockdiagramm eines angepaßten analogen Filters'
mit einer darin enthaltenen Dispersionsfiitareinrichtung,
Fig.2a eine grafische Darstellung des Signals an einem Bit
eines idealen Filters,
Fig.2b eine grafische Darstellung eines Signals in-einer
analogen Verzögerungsleitung nach N Stufen, wobei jede einen Ladungsübertragungsverlust von α hat,
Fig.2c eine grafische Darstellung eines Signals, welches
wirksam die Streusignalkompönente in Fig.2bbeseitigen
kann,
Fig.2d ein Blockdiagramm einer Verzögerungsleitung an der η-ten Knotenstelle zur Erzeugung einer Streukorrektur
der k-ten Ordnung,
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Fig.3 eine grafische Darstellung des korrelierten
Ausgangssignals eines idealen 50-Bit-Filters mit einem vorgegebenen Code,
Fig.4 eine grafische Darstellung der Wirkung des Streueffekts
auf den Verlauf des Ausgangssignals nach Fig.3 für ein Filter mit einem Ladungsverlust
von 1% pro Stufe;
Fig.5a ein Blockdiagramm eines analogen angepaßten 13-Bit-Filters
mit Eimerketten-Bauelementen, wobei das Filter erfindungsgemäß derart hergestellt wurde, daß
es an einen PN-Code von +++-++-+ angepaßt ist,
Fig.5b eine sohematische Darstellung einer typischen Abzweigstelle
des Filters nach Fig.5a,
Fig.6a und 6b die Darstellung von Impulsen und korrelierten
Ausgangssignalen des angepaßten analogen Filters nach Fig.5, bei dem die Streuung nicht kompensiert
ist, ;
Fig.6c und 6d in grafischer Darstellung Impulse und korrelierte
Ausgangssignale des analogen angepaßten Filters
nach Fig.5, bei dem die Streuung erfindungsgemäß kompensiert ist,
Fig.7 ein Blockdiagramm der Verbindung eines in Reihe mit
der Verzögerungsleitung geschalteten Filters mit einem Systemausgangssignal, das invers zur Streuung der
Verzögerungsleitung ist,
Fig.8 eine schematische Zeichnung eines geeigneten Filters
zur Erzeugung eines Ausgangssignales, welches zur Streuung der Verzögerungsleitung invers ist,
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: 2AÜ0OBO
Fig.9 ein Blockdiagramm der Einfügung eines Regenerators zum
Zuführen eines negativen Rückkopplungssignals zu einer
vorangehenden Verzögerungsstufe, um die Streuung zu kompensieren,
Fig.10 eine schematische Darstellung einer geeigneten IGFET-Anordnung
zur Erzeugung eines geeigneten negativen Rückkopplungssignals in der Anordnung nach Fig.9 und
Fig.11 ein Blockdiagramm zur Darstellung der negativen Rückkopplung
zu mehreren vorangehenden Stufen, um eine kompensierende Korrektur höherer Ordnung zu erreichen.
In Fig.1 ist eine Schaltungsanordnung zur Eliminierung der
Streuung in einem analogen angepaßten Filter -in Form eines Blockdiagramms dargestellt. Das angepaßte Filter besitzt eine
Abtas'cstufe S, welcher M Verzögerungsstufen D folgen, von
denen jede das Signal um eine Zeitdauer verzögert, welche gleich der Taktperiode ist. Das Signal wird zerstörungsfrei
in Jeder Verzögerungsstufe abgetastet und mit einem
geeigneten Bewertungskoeffizienten h^·(k = 1,M) multipliziert;
die bewerteten Signale werden summiert, um das Filterausgangssignal zu schaffen. Ein Transversalfilter
ist mit jedem Bit der Verzögerungsleitung verbünden. Das '
Transversalfilter dient zur Eliminierung der Streuung in Folge der mangelhaften Ladungsübertragung. Dies geschieht
dadurch, daß das Filter 10 derart aufgebaut wird, daß dieses eine Impulsantwort aufweistj, welche zur Streuung
invers ist. Das Filter ist an jeder Abzweigung verschieden da auch der Betrag der Streuung verschieden ist. Das
Filter kann derart ausgeführt seins daß es Ladüngsverlustparameter
α jeder Ordnung zu korrigieren vermag, (α = Ladungsverlust pro Stufe). Der Wert von α ist zwei-oder dreimal
größer als der Verlust pro Übertragung für eine zwei-bzw.
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dreiphasige Ladungsübertragungseinrichtung (CTD).Es zeigt sich aber, daß eine Korrektur der k-ten Ordnung
das Abgreifen von k einander folgender Verzögerungsstufen verlangt. Daher benötigt ein angepaßtes Filter von
N Bits zur Korrektur der k-ten Ordnung N+k Verzögerungsstufen, von denen jede angezapft ist.
Die Ausgangssignale, der N transversalen Filter 10 werden mit den Bewertungsfunktionen hj multipliziert
und dann in einer Summierschaltung 12 addiert.
Vorzugsweise werden die durch das Filter 10 bedingte transversale Filterfunktion und die durch h. erzielte
Bewertungsfunktion für jedes Bit kombiniert, um eine neue Bewertungsfunktbn hu festzulegen.
Zur größeren Anschaulichkeit soll das Beispiel eines Filters betrachtet werden, das an die folgende p-n-Folge von 50-
Bits angepaßt ist: +-+-+-+-+-+—+-+-++-+—+ -++
—++—--++++—++. Das Ausgangssignal eines idealen Filters,
wenn es den richtigen Code an seinem Eingang zugeführt bekommt, ist ganz allgemein in Fig.3 durch die Kurve^14
dargestellt. Wird eine nicht ideale Einrichtung verwendet, so ergibt sich aber eine Verschlechterung des Ausgangssignals,
wie es aus Fig.4 für eine Einrichtung ersichtlich ist, die einen Ladungsübertragungswirkungsgrad von 99,5% pro Übertragung
aufweist. Das bedeutet, daß hier ein Ladungsverlust-Parameter α von 0,01 gegeben ist. Es zeigt sich,
daß die Korrelationsspitze vom Wert 50 bei Vorliegen des
Idealfalls auf den Wert 36,48 gesunken ist, und daß die erreichbare Verbesserung des Rauschabstandes von 50 (17db)
auf 44,61 (16,5 db) gefallen ist.
Wie weiter oben schon erläutert,ergibt sich diese Verschlechterung
aus der Streuung (dispersion). Die Wirkung der Streuung auf die Impulsantwort an einer Verzögerunststufe
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einer analogen Verzögerungsleitung läßt sich leicht aus den Fig.2a und 2b entnehmen. In Fig.2a ist ein repräsentatives
Signal 16 am Eingang einer analogen Verzögerungsleitung dargestellt. Fig.2b zeigt das gleiche Signal 16' nach
einer Anzahl von Stufen "n" , wobei jeder Stufe ein Ladungsverlust-Parameter
α zugeordnet ist.Es läßt sich erkennen, daß die Amplitude des Impulses 16· um einen Betrag von η α kleiner
ist als die des Impulses 16. Weiterhin ist die Signalcharakteristik vermindert um den Streusignalanteil 18
an der Hinterflanke des Impulses .
Die Streuung, die in Fig.2 allgemein dargestellt ist,
läßt sich in einer analogen CTD-Verzögerungsleitung durch
eine Abänderung der. Bewertungsfunktionen h. auf einen
neuen Koeffizienten h^ entsprechend einer vorgewählten
Beziehung beseitigen. So sind beispielsweise für die oben beschriebene p-n-Folge des angepaßten Filters die Bewertungskoeffizienten für ein ideales Filter in Tabelle 1 dargestellt.
Die modifizierten Koeffizienten h^ gemäß der Erfindung sind
ebenfalls angegeben.
Ganz allgemein ist ein neuer Satz von Bewertungskoeffizienten D bestimmt. Die Beziehung zwischen diesen modifizierten Be-Wertungskoeffizienten
Dn und den Bewertungskoeffizienten Cn
für ein ideales streuungsfreies Filter ergibt sich aus dem Ausdruck:
dabei ist ρ der kleinere Wert von k oder n-1, k .ist die
Ordnung der Streuungskompensation und η ist die Zahl der Stufen in dem Filter.A bezieht sich auf Koeffizientenbewertungsgrößen.
Der Wert des Terms "A" läßt sich in der folgenden V/eise
berechnen. Der Ausdruck U1Cm) läßt sich durch die folgende
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Gleichung angeben:
dabei sind:
Km;.
ο der Ladungsverlust pro Übertragung;
1 eine ganze Zahl.
U-, (m) gibt den Wert des Signals in der 1-ten Speicherstelle
an, wenn ein einziges Signal mit Einheitsamplitude für die Dauer von m-L· Taktperioden eingewirkt hat. Es ist
festzuhalten, daß für eine ideale Einrichtung gilt: (a= O)U-, (m) = α ,. Mit Bezug auf Fig.2d können die
A^1 Koeffizienten für ein Filter mit der Mitte an der
η-ten Anzapfung zur Rekonstruktion eines Impulses, der zu der k-ten Ordnung na korrigiert wird, aus U (m) berechnet
werden, wie unten angegeben ist:
2) A0 X(n+1) ■+ A1 nUn+1 (n+1) = O
3) An Un (n+2) + A1 X+1 (n+2) + A£ X+2(n+2) =
k + OA0 X (n+k) A1 X+1 (n+k) + ..
(n+k) = 0
Aus den oben genannten Gleichungen kann A . ·. A^ durch Lösen
der Gleichung (1) für A0 und dann durch Lösen der Gleichung
(2) für An mit A0 usw. berechnet werden.
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Tabelle 1 | ■2400060 | |
hi <°n> | ||
Anzapfung Nr. | +1 | V <Dn> |
1 | +1 | + 1,01 |
2 | -1 | + 1,00 |
-3 | -1 | - 1,06 ' '■ |
+1 | - 1,00 | |
5 | +1 | + 1,10 |
6 | +1 | + 1,00 |
7 | +1 | + 1,00 |
8 | -1 | + 1,00 |
9 | -1 | - 1,19 |
10 | -1 | - 0,99 |
11 | -1 | - 1,06 |
12 | +1 | - 1,00 |
13 | +1 | + 1,28 |
14 | -1 | + 0,98 |
15 | -1 | - 1.32 |
16 | ■+1 | - 0,97 |
17 | +1 | + 1,37 |
18 | -1 | + 0,96 |
19 | Ί I |
- 1,42 |
20 | -1 | - 0,95 |
21 | -1 | - 1,00 |
22 | -1 | - 1,00 |
23 | -1 . | - 1,00 |
24 | -1 | - 1,00 |
25 | -1 | - 1,00 |
26 | +1 | - 1,00 |
27 | -1 | + 1,62 |
28 | -1 | - 1,75 |
29 | •5-1 | - 0,90 |
30 | +.1,70 | |
31 | - 1,85 | |
40 98 28/086 6
pfung | VC |
32 | +1 |
33 | +1 |
34 | -1 |
35. | +1 |
36 | -1 |
37 | +1 |
38 | -1 |
39 | -1 |
40 | +1 |
41 | -1 |
42 | +1 |
43 | -1 |
44 | +1 |
45 | -1 |
46 | +1 |
47 | -1 |
48 | +1 |
49 | -1 |
50 | +1 |
51 | 0 |
52 | 0 |
+ 1,89 + 0,86
- 1,81 + 2,00
- 2,04 •f 2,08
- 2,12
- 0,79 + 1,94
- 2,25 + 2,30
- 2,34 + 2,39
- 2-, 43 + 2,48
- 2,53 + 2,58
- 2,63 + 2,68 -1,06 + 0,22
409828/0866
Die Tabelle 2 zeigt die Ausgangscharakteristika des oben angegebenen angepaßten analogen CTD-Filters mit Bewertungskoeffizienten h1^ zur Korrektur der Streuung im Vergleich
zu einem analogen Filter ohne eine Streuungskorrektur und zu einem idealen Filter.
Tabelle 2 | Korrigiert | Ideal | |
Unkorrigiert | 50,00 | 50,00 | |
Signal-Amplitude· | 36,48 | 49,99 | 50,00 |
Verbesserung des | 44,61 | ||
Rauschabstandes | |||
Entsprechend der Erfindung wurde ein angepaßtes 13-Bit-Filter
mit Eimerketten-Bauelementen für einen 11-Bit-Barker-Code
+++-++-+ unter Anwendung üblicher Herstellungsverfahren gebaut. Die Summieranordnung i.vt in Fig.5a
allgemein dargestellt. Die Verzögerungsstufen 20 besitzen jeweils zwei Transistoren zur Bildung der Eimerketten-Bauelemente
.. Jedes Bit ist durch eine Gate-Elektrode eines Feldeffekttransistors 22 mit isolierter Gate-Elektrode
angezapft.(Fig.5b)..Die abgezweigten Signale werden an
mit einer vorgegebenen Funktion bewertet, und die resultierenden Signale werden auf den negativen und positiven
Summiersammelschienen 26 und 28 mittels eines Differenzverstärkers 30 summiert. Wenn der Ladungsübertragungsverlust
voraussagbar ist, können die Gewichte der Abzweigungen zur Inversion der Streuung in die Einrichtung
eingeplant werden.Geschieht die Abzweigung und die Summierung mit Hilfe eines Source-Folgers nach Fig.5b,
so kann der Widerstand ein integrierter MOS-Widerstand sein, dessen Wert entweder aus dem Verhältnis von
Breite zu Länge oder von der an die Gate-Elektrode angelegten
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Vorspannung bestimmt werden kann (siehe Buss, Bailey & Collins,
Electronics Letters 8, 106, (1972). Geschieht die Abzweigung mit Hilfe einer Technik, bei der geteilte Elektroden
verwendet werden, wie dies bei Filtern mit ladungsgekoppelten Bauelementen (CCD-Filtern) üblich ist, (Collins,
Bailey, Gosney & Buss, Electronics Letters 8, 328 (1972), so werden die kompensierenden Gewichte der Abzweigung durch
eiiE geeignete Anbringung der Abzweigung bewirkt. Jede Abzweigtechnik
kann natürlich für CC-Einrichtungen oder BB-Einrichtungen verwendet werden. Bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel wurde der Bewertungskoeffizient durch einen externen variablen Widerstand 32 (Fig.5b) bewirkt.
Das 13-Bit-Filter mit dem extern einstellbaren Bewertungskoeffizienten wurde an den oben bezeichneten 11-Bit-Barker-Code
angepaßt. Die Einrichtung hat einenLadungsübertragungswirkungsgrad
(CTE) von 98$>6, d.h. d = 0,04.
Die Verschlechterung der Leistungsfähigkeit der Schaltung ibt in den Figuren 6a und 6b dargestellt. In den Figuren 6c
und 6d wurden jedoch die Bewertungskoeffizienten so eingestellt, daß eine wirksame Inversion der Streuung vor der
Summierung an den Sammelschienen 28 und 30 (Fig.5a) erzielt wird.
In Fig.7 ist eine analoge Verzögerungsleitung 38 mit einer
Systemfunktion H(s) = H'(s)e~ gezeigt. Eine ideale Verzögerungsleitung,
also eine Verzögerungsleitung ohne Streuung, besitzt die Systemfunktion H(s) = e . Ein
Filter 40 ist mit dem Eingang der Verzögerungsleitung 38 in Serie geschaltet. Das Filter 40 ist so ausgestaltet,
daß es eine Systemfunktion H1 (s) aufweist. Somit ist die Streuung H(s) der Verzögerungsleitung 38 invertiert
und an den Eingang der Verzögerungsleitung angelegt, wodurch die Streuung im wesentlichen aufgehoben wird.
As
Fig.8 zeigt in schematischer Darstellung eine Schaltung mit Feieffekttransistoren mit isolierter Gate-Elektrode
zur Bildung des Filters 40 (Fig.7).
Ein Eingangsimpuls wird von der BB-Verzögerungsleitung
über den Kondensator C1 in Abhängigkeit vom Taktsignal
01 abgetastet. Der Eingangsimpuls gelangt auch auf
die Gate-Elektrode des Transistors T1Q. Die Transistoren
1, Tg , wnä T1Q bilden einen invertierenden Verstärker,
dessen Verstärkung selektiv durch Veränderung der der Gate-Elektrode des Transistors T2 zugeführten Versorgungsspannung
Vc gesteuert werden kann. Am Ausgang 42 wird ein invertiertes
Ausgangssignal erzeugt, das zu' der Streuung auf der Verzögerungsleitung invers isto Zur Illustration zeigt Fig.2b
ein typisches Impulssignal nach einer Anzahl von Übertragungen in einer analogen Verzögerungsleitung.¥ie
weiter oben schon erläutert? hat die Streuung die Wirkung
einer Hinterflankenkomponente 18. Die Verstärkung des Inverterausgangs wird so gesteuerte daß sie der Amplitude
der Komponente 18 gleich wird9 was ein in Fig.2c dargestelltes
Signal 44 erzeugt. Die Komponente 18 an der Hinterflanke tritt eine Verzögerungsperiode, also eine Taktperiode
nach dem Impuls 16 auf. Daher zeigt sich, daß bei einer Kombination des Signals 44 mit dem Signal 16 während der
dem Impuls 16 unmittelbar folgenden Verzögerungsperiode die Streuung annähernd am Ausgang aufgehoben ist.
Die Transistoren T^ und T5 sowie die zugeordneten Takt-*
signale 01 und 02 "bilden die Mittel zur Verzögerung des Inverterausgangssignals
44 um eine Verzögerungsstufe. Das invertierte Signal 44 wird eine Verzögerungsstufe nach dem
Eingangssignal an die Speicherstelle 46 angelegt, i-jodurch
in wirksamer Weise die Streuung der Verzögerungsleitung aufgehoben wird. Dabei muß natürlich festgehalten v/erden, daß
das Signal anfänglich überkompensiert wird, wobei sich der
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Betrag der Überkompensation fortschreitend vermindert, wenn sich (jas signal in der Verzögerungsleitung fortbewegt, bis
am Ausgang die Streuung das invertierte Signal aufhebt. Daher wird die Schaltung zur Streuungskompensation nach
Fig.7 vorzugsweise in analogen Verzögerungsleitungen verwendet und nicht bei derAnwendung von Filtern, wo jedes
Bit angezapft wird.
Fig.9 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der
ein Regenerator 50 in einer analogen Verzögerungsleitung mit Eimerketten-Bauelementen (BB) gebildet ist, der ein zur
Streuung inverses negatives Rückführsignal für die vorangegangene
Verzögerungsstufe erzeugt. Dabei arbeitet der Regenerator derart, daß er das Signal an der der Verzögerungsstufe 54 zugeordneten Speicherstelle 52 abtastet, das festgestellte
Signal mit einer vorgewählten Bewertungsfunktion γ zur Erzeugung eines Signalwertes multipliziert, welcher die
gleiche Größe wie die Streuung der Verzögerungsleitung an einer vorausgehenden Verzögerungsstufe hat und dieses
Signal von dem Inhalt der vorausgehenden Verzögerungsstufe subtrahiert.Eine Streuungskompensation höherer Ordnung kann
durch Zuführung geeignet bewerteter Signalteile zu mehreren vorausgehenden Verzögerungsstufen bewirkt werden, wie es
in Fig.11 dargestellt ist.
Eine Korrektur erster Ordnung, d.h. eine Korrektur, bei der eine Streuungskompensation nur an der ersten vorausgehenden
Vei-zögerungs stufe in einer BB-Verzögerungsleitung durchgeführt
wird, läßt sich mit der in Fig.10 schematisch dargestellten IGFET-Ausgestaltung verwirklichen. Das an dem
Knotenpunkt 56 vorhandene Signal wird mittels der Gate-Elektrode des IGFET 58 abgetastet. Die Transistoren 58, 60
und 62 bilden einen Inverter, dessen Verstärkung durch Veränderung der Gate-Versorgungsspannung Vp des Transistors
selektiv gesteuert werden kann. Die Verstärkung des Inverters legt das Gegenkopplungssignal zu dem Knotenpunkt 64
der vorausgehenden Verzögerungsstufe der BB-VerzÖgerungs-
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leitung fest. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die
Verstärkung des Inverters definiert durch die Beziehung Υ/(1 - Y ), wobei γ die Streuung, ist, d.h. , es gilt γ = η α ,
wobei η für die Zahl der Übertragungen und α für den Ladungsverlust in Prozent bei jeder. Übertragung steht.
Die am Knotenpunkt 56 abgetastete Signalamplitude ist mit anderen Worten 1 - α , da die Wirkung der Streuung darin
besteht, die Signalamplitude um γ= η α zu reduzieren. Die Schaltung nach Fig.10 stellt das Signal am Knotenpunkt 52
nicht wieder auf seinen idealen Wert in einer streuungsfreien Leitung ein, sondern sie entfernt den nachlaufenden ■
Impuls , welcher an dem vorherigen Knotenpunkt zurückgelassen worden ist. Die Entfernung des nachlaufenden Impulses
erfolgt mit Hilfe der Transistoren 58, 60 und 62 des invertierenden Verstärkers , der eine Verstärkung y/(1- Y) hat.
Dieses Ausgangssignal wird über den Transistor 66 an den Knotenpunkt 64 der vorausgehenden Verzögerungsstufe angelegt, was
eine Änderung der gespeicherten Ladung an dem Knotenpunkt um den erforderlichen Betrag bewirkt.
Fig.11 zeigt ein Blockdiagramm einer analogen Verzögerungsleitung,
in der Streuungskorrekturen höherer Ordnung ausgeführt werden. Die Verzögerungsleitung wird von mehreren
Verzögerungsstufen 70 gebildet. Das Signal wird am Knotenpunkt
72 abgetastet und mit vorgewählten Bewertungsfunktionen - Y1, -Y2» ~ Y3 und ~ Y4 multipliziert. Diese bewerteten
Signale werden dann als Gegenkopplungssignale den Speicherstellen 74, 76, 78 und 80 zugeführt, die entsprechenden
vorausgehenden Speicherstellen zugeordnet sind. Die Bewertungsfunktionen - Y1 bis -γ^ können jeweils von
Schaltungen gebildet werden, wie sie beispielsweise in Fig.10 dargestellt sind. '
Patentansprüche
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Claims (1)
- PatentansprücheΛ.^Analoge Verzögerungsleitung mit Ladungsübertragungseinrichtungen mit einem "bestimmten Lalungsübertragungsverlust und mit einem im wesentlichen streuungsfreien Ausgangssignal, gekennzeichnet durch Schaltungseinrichtungen zur Erzeugung von Signalen, welche im wesentlichen invers zu den aus dem Ladungsübertragungsverlust resultierenden Streukomponenten sind; und Summiereinrichtungen, die die Schaltungseinrichtungen und die Verzögerungsleitung miteinander verbinden, um die inversen Signale mit der analogen Verzögerungsleitung derart zu verbinden, daß die durch die Streuung bedingten Komponenten im Ausgangs- . signal der Verzögerungsleitung im wesentlichen aufgehoben werden.2, Ladungsübertragungseinrichtung nach Anspruch 1 in Form eines angepaßten analogen Filters, gekennzeichnet durch ein analoges Schieberegister mit einer Vielzahl von Speicherstellen, wobei das Schieberegister einen bestimmbaren Ladungsübertragungsverlust aufweist, eine Einrichtung zur gleichzeitigen Feststellung eines Signals an jeder Speicherstelle, wobei das Signal Streukomponenten auf Grund des Ladungsübertragungsverlustes aufweist, ein mit der Feststellungseinrichtung verbundenes transversales Streuungsfilter, das zur Beseitigung der Streukomponenten auf Grund des Ladungsübertragungsverlustes der festgestellten Signale dient, um im wesentlichen streuungsfreie Signale zu erhalten, eine mit dem Streuungsfilter verbundene Signalamplitudenbewertungseinrichtung zum selektiven Bewerten der Signalamplitude der Streuungsfreien Signale zur Festlegung einer vorgewählten Filterfunktion und eine Summiereinrichtung zum Summieren der streuungsfreien bewerteten Signale, um ein im wesentlichen disperionsfreies korreliertes Ausgangssignal zu erzeugen.409828/08663. Ladungsübertragungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststellungseinrichtungen zur Fe st stellring der an jeder Speicherstelle gespeicherten Ladung einen ersten Feldeffekttransistor mit isolierter Gateelektrode enthalten, dessen Gate-Elektrode wirkungsmässig mit der Speicherstelle verbunden ist, daß die Bewertungseinrichtung einen zweiten Feldeffekttransistor mit isolierter Gate-Elektrode enthält, dessen Source-Drain-Strecke in Reihe mit der Source-Drain-.Strecke des ersten Transistors geschaltet ist, wobei die Gate-Elektrode des zweiten Transistors zur Aufnahme einer vorgewählten Gate-Versorgungsspannung angeordnet ist, und daß die Verstärkung des zweiten Transistors den Bewertungskoeffizient des zugeordneten festgestellten Signals bestimmt.4« Ladungsübertragungseinrichtung nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, daß das Transversalfilter mit Einrichtungen zum selektiven Festlegen der Verstärkung-des jeder Speicherstelle zugeordneten zweiten Transistors versehen ist, um einen neuen vorgewählter. Bewertungskoeffizienten zu schaffen, zur Bildung eines korrelierten Ausgangssignals, der im wesentlichen der vorgewählten Filterfunktion entsprioht, wobei das Ausgangssignal im wesentlichen streuungsfrei ist.5. Ladungsübertragungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Festlegung der Verstärkung der zweiten Transistoren dienenden Einrichtungen die neuen Bewertungskoeffizienten Dn gemäß der GleichungP n-1n ι _ o n -1festlegen, in der gilt:409828/0866C -,: Der Bewertungskoeffizient, der eine ideale vorgewählte Funktion eines angepaßten Filters ergibt,η : eine ganze Zahl, die einer angezapften Verzögerungsstufe entspricht,1 : eine ganze Zahl,ρ : der kleinere Wert von K oder η -1 , wobei K eine ganze Zahl ist, die der Ordnung der erwünschten Streuungskorrektur entspricht,n-1
A1 : die zur Inversion der Streuung an der (n- l)-ten Stelle benötigten Koeffizienten.6. Analoge Verzögerungsleitung mit Ladungsübertragur.gseinrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinrichtungen folgende Bestandteile aufv/eisen: eine mit der Verzögerungsleitung verbundene Eingangseinrichtung zum Empfang eines Eingangssignals, eine mit der Eingangseinrichtung verbundene Schaltungsvorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals in Abhängigkeit von dem Eingangssignal zur Streuungskompensation, welches eine Amplitude besitzt, die invers zur gesamten Streuung der Verzögerungsleitung ist; eine zweite Schaltungsvorrichtung zum Verbinden des Ausgangs der ersten Schaltiingsvorrichtung mit der Speicherstelle der ersten Verzögerungsstufe der Verzögerungsleitung während der Übertragungsperiode unmittelbar nach der Übertragung des Eingangssignals zu der zweiten Verzögerungsstufe der Verzögerungsleitung.7. Analoge Verzögerungsleitung mit Ladungsübertragungseinrichtungen und einem von Streuung infolge von Ladungsübertragungsverlusten im wesentlichen freien Ausgangssignal nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltungs-409828/08662400050vorrichtung einen Inverter mit Feldeffekttransistoren mit isolierter Gate-Elektrode· enthält, der eine vorgewählte Verstärkung aufweist, welche bei Ladungsübertragungsverlusten die Streuung erster Ordnung auslöscht.8. Analoge Verzögerungsleitung mit Ladungsübertragungseinrichtungen und einem von Streuung infolge von Ladungsübertragungsverlusten im wesentlichen freien Ausgangssignal nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Inverter einen ersten Feldeffekttransistor mit isolierter Gate-Elektrode aufweist, die mit den Eingangseinrichtungen verbunden ist, wobei die Drain-Elektrode des ersten Transistors zur Schaltungsmasse geführt ist und die Source-Elektrode mit der Drain-Elektrode eines zweiten Transistors verbunden ist, dessen Source-Elektrode über eine Lastimpedanz zu Vorspannungsvorrichtungen geführt ist, wobei die Gate-Elektrode des zweiten Transistors zum Empfang einer vorgewählten Vorspannung angeordnet ist, so daß die Äusgangsspannung an dem Verbindungspunkt zwischen der Lastimpedanz und dem zweiten Transistor im wesentlichen gleich der gesamten Streuung erster Ordnung der Verzögerungsleitung ist.9. Analoge Verzögerungsleitung mit Ladungsübertragungseinrichtungen.nach Anspruch 6 in Form einer analogen Verzögerungsleitung mit Eimerketten-Bauelementen, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Schaltungsvorrichtung weiterhin ein Speicherkondensator und ein Schalttransistor vorgesehen sind, der den Speicherkondensator mit dem Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Transistor und der Lastimpedanz verbindet, wobei in Abhängigkeit von einer dem Schalttransistor zugeführten ersten Taktphase das Inverterausgangssignal gleichzeitig mit dem Eingangssignal an den Speicherkondensator gekoppelt wird, welches in dem Abtastkondensator der Verzögerungsleitung mit Eimerketten-Bauelementen abgetastet wird und wobei das abgetastete Eingangssignal in die Speicherstelle der ersten Verzögerungsstufe der Verzögerungsleitung während der zweiten Taktphase übertragen wird.409828/086 610. Analoge Verzögerungsleitung mit Eimerketten-Bauelementen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltungsvorrichtung mit dem Speicherkondensator verbunden ist und ein Paar Feldeffekttransistoren mit isolierter Gate-Elektrode aufweist, welche eine Verzögerungsstufe bilden, daß das Inverterausgangssignal in die Verzögerungsstufe des zweiten.Schaltkreises in Abhängigkeit von der zweiten Taktphase übertragen wird, daß die zweite Schaltungsvorrichtung weiterhin mit einem Schalttransistor versehen ist, welcher den Ausgang der Verzögerungsstufe der zweiten Schaltungsvorrichtung mit der Speicherstelle der ersten Verzögerungsstufe in der Verzögerungsleitung in Abhängigkeit von der nächstfolgenden zweiten Taktphase verbindet.11. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberegister ein Schiebereigster mit Eimerketten-Bauelementen ist, das eine Kapazität von mehreren Bits aufweist, und daß das Schieberregister mit einem Verstärker zur zerstörungsfreien Abtastung des Signals an ausgewählten Bits des Schieberegisters und zur Kombination der abgetasteten Signale mit dem Signal aus einem vorausgehenden Schieberegister-Bit verbunden ist, wobei der Verstärker eine vorgewählte Ver-Stärkung aufweist, die die Aufhebung der Hinterflankenkomponenten des Streuungssignals bis zur ersten Ordnung der Verluste bewirkt.12. Einrichtung nach Anspruch 1, mit einem von Streuung infolge von Ladungsübertragungsverlust im wesentlichen freien korrelierten Ausgangssignal, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker einen Inverter aufweist, dessen Ausgang zu der Gate-Elektrode eines ersten Feldeffekt-Transistors geführt ist, dessen Source-Elektrode zum Empfang einer .Vorspannung angeordnet ist und dessen Drain-Elektrode mit der Speicherstelle des vorangegangenen Bits verbunden ist.409828/0866Leerseite
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