DE2718093B2

DE2718093B2 - Eingangsstufe für ein Ladungsverschiebetiefpaßfilter

Info

Publication number: DE2718093B2
Application number: DE772718093A
Authority: DE
Inventors: Roger Orsay Benoit-Gonin; Jean-Luc St. Egreve Berger; Sylvain Garges-Les-Gonesse Fontanes
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1976-04-23
Filing date: 1977-04-22
Publication date: 1979-03-01
Also published as: FR2349236B1; FR2349236A1; GB1524664A; JPS52130264A; US4145676A; DE2718093A1; JPS6112405B2; DE2718093C3

Description

Die Erfindung betrifft Tiefpaßfilter, bei welchen die Verschiebung von elektrischen Ladungen in einem Halbleiter ausgenutzt wird. Sie bezieht sich insbesonde-

',o re auf eine Eingangsstufe für ein solches Filter, welche die Dämpfung der Störfrequenzen bewirkt.

Bei der Schaffung von Ladungsverschiebetiefpaßfiltern, die oft auch als transversale Filter bezeichnet werden, stellt sich ein übliches Problem, das mit der

r, Tatsache verknüpft ist, daß in der Eingangsstufe eine Abtastung vorgenommen wird. Wenn das Eingangssignal eine Komponente der Frequenz Fs enthält, die etwa gleich der Frequenz Feder Abtastung ist, ergeben sich nämlich durch Mischung der Frequenzen zwei

bo Störsignale bei den Spiegelfrequenzen Fe+ Fs und Fe- Fs. Da es sich um die Schaffung eines Tiefpaßfilters handelt, wird die obere Spiegelfrequenz Fe+ Fs zwar automatisch eliminiert, es besteht jedoch die Gefahr, daß die untere Spiegelfrequenz Fe- Fs durch das Filter

h-i übertragen wird und in dem Ausgangssignal erscheint, wenn gilt Fe- Fs< Fc, wobei Fcdie Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters ist.

Es ist bekannt, zur Lösung dieses Problems dem

Transversalfilier ein Bandsperrzusatzfilter hinzuzufügen, welches in dem Eingangssignal alle Komponenten unterdrück!, deren Frequenzen zwischen Fe- Fc und Fe+Fc liegen. Ein solches Zusatzfilter befindet sich außerhalb des Transversalfilters, das im allgemeinen aus ^r> ßC-Gliedern aufgebaut ist. Die Tatsache, daß es sich außerhalb des Tiefpaßfilters befindet, ist insbesondere hinsichtlich des Platzbedarfes ein Nachteil. Ein zweiter Nachteil ergibt sich aus der Tatsache, daß die Dämpfung in dem zu «-liminierenden Band unzureichend ist: sie in überschreitet im allgemeinen ein Verhältnis von 4 nicht.

Ziel der Erfindung ist es, in die Eingangsstufe eines solchen Transversalfilters ein Bandsperrfilter zu integrieren, das unter Anwendung eines Cosinusfilterungsverfahrens realisiert wird. r>

Genauer gesagt, die Eingangsstufe besteht in einer Ausführungsform aus:

— zwei parallelen Kanälen, an die gleichzeitig das Eingangssignal angelegt wird;

— herkömmlichen Abtasteinrichtungen an jedem der in Kanäle, aber mit einer Relativphasenverschiebung

zwischen den Kanälen von -γ (wc'oei mit den vorstehenden Bezeichnungen gilt Te = -~ );

— Einrichtungen zum Addieren der beiden Abtastwerte, wobei auf diese Weise die Komponenten mit Frequenzen in der Nähe von Feeliminiert werden.

Weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Ergebnisse der Erfindung ergeben sich aus der folgenden so Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 das Funktionsblockschaltbild eines Ladungsverschiebetiefpaßfilters,

F i g. 2 ein Frequenzdiagramm, π

Fi g. 3 ein Ersatzschaltbild der Ausführungsform von Fig. 5,

F i g. 4 ein Frequenzspektrum,

F i g. 5 eine erste Ausführungsform der Eingangsstufe nach der Erfindung, ■»< >

F i g. 6 ein Diagramm der an die Anordnung nach der Erfindung angelegten Signale,

F i g. 7 ein Schema zur Erläuterung der Betriebsweise der Anordnung von F i g. 5,

F i g. 8 eine Variante der Anordnung von F i g. 5, die ,r>

Fig. 10 und 9 eine zweite Ausführungsform der Anordnung nach der Erfindung bzw. ihr Ersatzschaltbild, die

Fig. 12 und Il eine dritte Ausführungsfurm der Einrichtung nach der Erfindung bzw. ihr F.rsalzschalt- -,» bild, und die

Fig. 13 und 14 Schaltbilder von Ausführungsvarianten der Anordnungen von F i g. 9 bzw. 11.

In den verschiedenen Figuren tragen gleich Elemente gleiche Bezugszeichen.

Fig. 1 zeigt das Funktionsschaltbild eines auch als Transversalfilter bezeichneten Tiefpaßfilters, das mit Ladungsverschiebung arbeitet.

Ein Eingangssignal c(t) wird an eine Abtasteinrichtung 1 angelegt, die mit der Periode Te arbeitet. Das so abgetastete Signal f(t) geht nacheinander durch eine Reihe von N Elementen Rt ... Rnhindurch, die jeweils eine Verzögerung hervorrufen, welche gleich einer ganzen Zahl von Perioden Te ist. An dem Ausgang jedes Verzögerungselements R wird das Signal entnommen, um mit einem Koeffizienten h\... h_N durch Multiplizierelemente M\... Mn multipliziert zu werden, die an dem

Ausgang der Verzögerungselemente R\ bzw. /?i bzw

Rn angeordnet sind. Die verschiedenen Signale, die von den Elementen M geliefert weiden, werden anschließend durch eine Addierschaltung 2 summiert, die das Ausgangssignal S(t)abgibt.

Der Aufbau eines solchen Filters mit Hilfe von Ladungr.verschiebeanordnungen ist bekannt und insbesondere in einem Aufsatz »Trar* versal filtering using charge-transfer devices«, beschrieben, der durch die IEEE in Journal of Solid-State Circuits, April 1973, Band SC 8, Nr. 2, S. 138, veröffentlicht worden ist.

Fig.2 zeigt ein Frequenzdiagramm, welcnes das Prob'em der störenden Spiegelfrequenzcn veranschaulicht. In diesem Diagramm sind die Abtastfrequenz Fc und das theoretische Durchlaßband 3 des Transversalfilters von Null bis zur Grenzfrequenz Fc dargestellt. Außerdem ist eine Komponente des Eingangssignals der Frequenz Fs dargestellt, die etwa gleich der Abtastfrequenz Fe ist, d. h. zwischen Fe- Fc und Fe+ Fcliegt, sowie die Störspiegelfrequenz Fc- Fs, die durch das Filter vollständig übertragen wird, wenn keine Vorfilterung auf der Höhe seiner Eingangsslufe vorgenommen wird.

F i g. 3 zeigt ein Blockschaltbild, welches das Prinzip der Eingangsstufe nach der Erfindung veranschaulicht, in der das Cosinusfilterungsverfahren zjr Anwendung kommt.

Das Eingangssignal e(t) wird gleichzeitig an zwei Kanäle 4 und 5 angelegt. In dem Kanal 4 wird das Signal durch ein Element 6 mit der Frequenz Fe abgetastet. In dem Kanal 5 wird es ebenfalls (durch ein Element 7) mit der Frequenz Fe abgetastet, aber mit einer Phasenverschiebung von 7e/2 gegenüber dem Kanal 4. Der erste Abtastwert (Kanal 4) wird durch das Element 8 um eine Zeitdauer, die gleich Te/2 ist, verzögert, damit er zu dem vorhergehenden (in der Addierschaltung 9) addiert werden kann, um das Signal f(t) zu bilden, das zu dem eigentlichen Transversalfilter geleitet wird.

Die Berechnung zeigt, daß der Frequenzgang einer solchen Anordnung die Form einer Cosinusfunktion hat, für dsren Absolutbetrag geschrieben werden kann:

SiF)

wobei Sund Edie Fourier-Transformierten der Signale / _M) bzw. e sind und wobei Ar ein ganzzahliger Wert ist.

Für die Überprüfung, ob die Dämpfung der Komponenten bei den Spiegelfrequenzen erreicht wird, wird ein Eingangssignal c(t) betrachtet, dessen Frequenzspektrum mit Hilfe einer Torfunktion ausgedrückt _h-, werden kann, d. h mit einer Bandbreite ΔF um die Abtastfrequenz Fe herum. Man erhält dann als Frequenzgang \S(F)\ Jer Anordnung die Kurve von Fig.4, d.h. eiiie Frequenzkurve, die sowohl für die Frequenz Fe(k = 0) und für die Frequenz F=O (k= -1) durch Null geht, mit einer wesentlichen Dämpfung in dem Band <d/-"um diese Frequenzen herum.

Die Berechnung, die den in Fig. 4 dargestellten Ausdruck (1) zu erhalten gestattet, wird für den Fall von vollkommenen, d. ii. unendlich dünnen Abtastelementen (6 und 7) ausgeführt.

Man stellt fest, daß für wirkliche Abtastelemente die

Dämpfung in dem Intervall /JA" um die Frequenz A = O herum nicht wesentlich beeinflußt wird.

Eine Fiingangsstufc gemäß dem Blockschaltbild von rig. 3 gestattet somit das Unterdrücken der Slörkomponcnten der Frequenz Null und das Dämpfen der Slörkomponentcn der in dem Intervall AF=[O₁Fc] gelegenen Frequenzen, die von den Eingangssignal hernihren. deren l'requenz zwischen Fc—f-'c und Air+ Ai. liegt.

F-"ig. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine erste Ausfiihrungsform der Eingangsstufc nach der Erfindung, die dem Blockschaltbild von F i g. 3 entspricht.

Die Anordnung besteht in der für Ladtingsverschiebeanordmingen üblichen Weise aus einem Halbleitersubstrat, beispielsweise aus Silicium, das mit einer Isolierschicht 10 (beispielsweise Siliciumoxid) und mit auf der Schicht 10 angebrachten Elektroden bedeckt ist.

Diese Anordnung enthält Einrichtungen für die utuStüng uCS i^ifign MgSSJgPiS iS C( (*/, niC (ϊίί'-ι iGigCfKCn In der gesamten folgenden Beschreibung wire angenommen, dall das Halbleitersubstrat Nleilend ist Bei einem P-lcilenden Substrat genügt es dann, die Polarität aller angelegten Potentiale umzukehren.

!Das Diagramm von I"ig. 6a zeigt in Abhängigkci von der Zeit die Änderung eines Potentials Φι, das an den Elektroden 42, 13 und 51 anliegt. Es handelt sich υπ cine Rcchteckimpiilsfiinktion der Periode 7c, derer Amplitude sich zwischen 0 und - Vändcrt.

Das Diagramm von Fig. bb zeigt in Abhängigkci von der Zeil die Änderung eines Potentials Φι. das ar die Elektroden 41, 12 und 14 angelegt ist. Es ist gleicr dem Potential Φ\, aber gegenüber diesem um 'Tc/2 phasenverschoben.

Das dritte Diagramm in I" i g. 6c zeigt in Abhängigkci von der Zeit die Änderung eines Potentials '/»/, ι. das ar die Elektrode Gti des Kanals 4 angelegt ist. Es handcl sich um einen periodischen (Periode Tc) Impuls mi ~;»»_ a _mni

Elementen bestehen:

- zwei Dioden Di und /Λ. welche aus dotierten Zonen in dem Halbleitersubstrat gebildet sind: sie liefern elektrische Ladungen, welche longitudinal (d. h. in Richtung einer Achse Oz in F i g. 5) in zwei parallelen und elektrisch gegeneinander isolierten Kanälen 4 bzw. 5 verschoben werden können;

- vier Elektroden, die quer auf den Kanälen angeordnet sind, und zwar hintereinander angeordnet über dem Kanal 4 die Elektroden Gt\ und G₄> und über dem Kanal 5 die Elektroden CAi und G',.?. die auf Potentialen liegen, welche in der unten dargestellten Weise gewählt sind, damit die elektrischen Ladungen, die sich in jedem der Kanäle 4 und 5 ausbreiten, Abtastwerte des Signals c(t) darstellen, welche gegeneinander um Tc/2 phasenverschoben sind, wie in dem Schaltbild von F i g. 3 dargestellt.

Über dem Kanal 4 sind ferner, wie die Elektroden G₁, und G>2. zwei weitere Elektroden 4t und 42 mit derselben Breite angeordnet, während der Kanal 5 auf derselben Höhe nur eine einzelne Elektrode 5! aufweist, die die doppelte Breite wie die vorgenannten hat. Auf diese Weise wird mittels der angelegten Potentiale, wie weiter unten erläutert, eine Verzögerung, die gleich Tc/2 ist. in dem Kanal 4 hervorgerufen (der dem F.lement 8 in F i g. 3 entspricht).

Schließlich endigt die Eingangsstufe in F-" i g. 5 in einer Elektrode 12. die sich gleichzeitig über beide Kanäle erstreckt und so die Summe der in jedem der Kanäle erzeugten Abtastwerte (Element 9 in F i g. 3) bildet, welche das Signal /"^darstellt.

Nach der Elektrode 12 versinnbildlicht eine Achse XX die Grenze der Eingangsstufe des Filters (Element 1 in Fig. I)- Hinter dieser Achse XX sind Elektroden 13 und 14 angeordnet, die der Elektrode 12 analog sind, aber erste Elemente des eigentlichen Tiefpaßfilters bilden, wie es in F i g. 1 schematisch dargestellt ist. Es kann in jeder bekannten Technik aufgebaut sein, vorzugsweise ist es aber in der Technik der Ladungsverschiebeanordnungen oder der Eimerkettenleitungen aufgebaut.

Die Arbeitsweise dieser Anordnung wird anhand von F i g. 6 erläutert, die die Form der verschiedenen Signale zeigt, weiche an die Anordnung angelegt werden, und anhand von F i g. 7, welche eine Schnittansicht zeigt, die die Verschiebungen von elektrischen Ladungen veranschaulicht, welche in dem Kanal 5 im Verlauf von verschiedenen Betriebsphasen erfolgen.

puls mit der Amplitude - Vdes Signals'/Ί verzögert ist.

Das vierte Diagramm in F'ig. 6d zeigt die zeitliche Änderung eines an die Elektrode CAi des Kanals 5 angelegten Potentials Φη ₂. Es handelt sich um das gleiche Signal wie '/»/, ι. es ist aber gegenüber letzterem um 7c/2 phasenverschoben.

In dieser Ausführungsform erfolgt die Injektion voi Ladungen in den I lalblcitcr folgendermaßen.

Die D'-vfcn /Λ und D--, sind mit einer Gleichspan nungsquelle V/, und insbesondere mit einer positiven Gleichspannungsquclle + V_n in dem Fall verbunden, ir welchem die Dioden aus einer P-Htcndcn Zone 15 in einem N-Ieilendcn Substrat 11 btsiehen, das dann au ein Potential + K. welches größer als das Potential V/ ist, gebracht wird, um zu vermeiden, daß die Dioden in Durchlaßrichtung betrieben werden (F i g. 7a).

Betrachtet man den Kanal 5. so ist zu erkennen, daß in einer ersten Phase, die durch Fig. 7a veranschaulicht wird, die Gateelektrode G-,i auf ein Potential Φ/ι 2 gebracht wird, das gleich - Vi ist und durch eine gestrichelte Linie 16 in dem Substrat 11 unter der Elektrode CAi dargestellt ist. In demselben Zeitpunkt hat das an die Gatcelektrode G52 angelegte Eingangssignal c(l) einen Wert, der durch die Linie 17 dargestellt ist. Die Elektrode 51 wird auf einem Potential Φ\ = 0 gehalten (Linie 19). Die Ladungsträger, die durch die Diode D-, geliefert werden, werden somit entsprechend einem in den Ladungsverschiebeanordnungen üblichen Prozeß in die benachbarten Zonen unter die Elektroden C-,i und Gi) verschoben, bis unter diesen Elektroden eine Zone mit gleichförmigem Potential (Linie 18) gebildet ist. das durch das Vorspannungspotentiai Jer Diode D5 festgelegt ist.

In einer zweiten Phase, die durch F i g. 6b veranschaulicht wird, ist das Potential Φι immer Null, aber das Potential Φκ 2 ist ebenfalls Null. Es bleiben dann unter der einzelnen Elektrode G52 elektrische Ladungen, deren Menge von der Vorspannung V_E der Diode
und von dem Wert des Eingangssignals e(t) während der Dauer eines Impulses Φ rc 2 abhängig ist. Das Signal e(tj wird auf diese Weise abgetastet.

Das dritte Diagramm in Fig. 7c veranschaulicht die Verschiebung der Ladungen, die zuvor unter der Elektrode G52 gehalten wurden, unter die Elektrode 51 während einer Phase, in welcher Φ, = — V gilt. Es sei angemerkt, daß in diesem Zeitpunkt die Elektrode G52 von dem Signal e\t) durch einen Schalter 53 isoliert ist, der in Synchronismus mit dem Signal Φ, gesteuert wird, wie in F i g. 5 dargesieili.

Selbstverständlich erfolgt die Injektion der elektrischen Ladungen in den Kanal 4 in derselben Weise, aber mit einer Voreilung um Te/2 gegenüber dem Kanal 5.

In dem Schaltbild von F i g. 5 ist zu erkennen, daß die Ladungen des Kanals 4 zu der gemeinsamen Elektrode 12 mit Hilfe von zwei Elektroden 41 und 42 verschoben werden, welche die Signale Φ\ bzw. Φ2 empfangen, w,';*-rend die Ladungen des Kanals 5 auf ihrem Weg zu der Elektrode 12 nur auf eine einzige Elektrode 51 treffen, was bedeutet, daß der in dem Kanal 4 gebildete Abtastwert und der mit einer Verzögerung von Te/2 in dem Kanal 5 gebildete Abtastwert gleichzeitig unter der Elektrode 12 ankommen, wo sie somit addiert werden.

F i g. 8 zeigt eine Variante der Anordnung von F i g. 5, in der die Durchführung der Abtastung sich durch die angelegten Signale unterscheidet, in der aber die Struktur (Substrat, Dioden und Elektroden) unverändert bleibt.

Elektroden G41 bzw. G51 anliegen, werden nämlich die einerseits an die Dioden D* und Eh und andererseits an die Elektroden G42 und G52 angelegten Signale vertauscht. In F i g. 8 liegen an den Dioden D4 und D% das Eingangssignal e(t) über Umschalter 43 bzw. 53 an, die synchron mit den Signalen Φ\ und Φ2 gesteuert werden, wie in F i g. 5 angegeben.

Die Betriebsweise ist der oben beschriebenen analog.

Es sind noch weitere Methoden zur Durchführung der Abtastung des Eingangssignals bekannt, wie beispielsweise die Potentialausgleichsmethode, die in der Ai Ordnung nach der Erfindung benutzt werden können, ohne deren Prinzip (F i g. 3) oder deren Aufbau aus zwei parallelen Kanälen, die gegenphasig arbeiten, eine ungleiche Anzahl von Elektroden tragen und durch ein und dieselbe Summierelektrode verbunden sind, zu verändern.

Oben ist eine Eingangsstufe beschrieben worden, die eine sogenannte Elementarzelle aufweist, welche eine

(cos -—=—-)- oder Cosinusfilterung vornimmt. Es ist möglich, zur Verbesserung der Wirksamkeit der

Filterung eine (cos²—

rung oder allgemeiner eine (cos"

)- oder Cosinusquadratfilte- F Te_x

-)-Filterung oder

Filterung im Cosinus n-ter Potenz durchzuführen. Es ergibt sich dadurch eine Verbesserung der Dämpfung für die Frequenzen in der Nähe der gesperrten Frequenz Fe.

Zur Durchführung einer Cosinusquadratfilterung können zwei gleiche Elementarzellen, die aber gegenphasig arbeiten, parallel angeordnet werden, wie das Blockschaltbild von F i g. 9 zeigt

Die erste Zelle ist wie die Zelle von F i g. 3 aufgebaut, trägt die gleichen Bezugszeichen und gibt aufgrund des Eingangssignals e(t) ein Signal e\(t) am Ausgang der Addierschaltung 9 ab.

Die zweite Zelle ist in derselben Weise aus zwei Kanälen aufgebaut: der erste Kanal 61, der dem Kanal 4 der ersten Zelle entspricht, enthält ein Abtastelement 64 m> und ein Element 63, welches eine Verzögerung Te/2 einführt Der zweite Kanal 62 enthält ein Abtastelement 65, das aufgrund des Eingangssignals e(t) ein Signal liefert, welches gegenüber dem des Kanals 61 um Te/2 phasenverschoben ist Die von beiden Kanälen gelieferten Signale werden durch ein Element 66 addiert, das ein Signal ^(t) liefert, welches in Gegenphase zu dem Signal

Das Signal ei(t) wird daher um Teil verzögert (Element 67), um zu dem Signal e\(t) addiert zu werden (Element 68), damit ein Signal f\(t) abgegeben wird, welches das Eingangssignal des Tiefpaßfilters darstellt.
Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform der Schaltung von F i g. 9.

Hinsichtlich der Kanäle 4 und 5 ist die Ausführung

gleich der von der F i g. 5, und es wird ein Signal e_t(t) an dem Ausgang einer Elektrode 69 erhalten, die sich über

in die Gesamtanordnung aus den beiden Kanälen 4 und 5 erstreckt, wie die Elektrode 12 von F i g. 5.

Die Kanäle 61 und 62 tragen Elektroden, welche in analoger Weise angeordnet sind, um ein Signal e^ am Ausgang einer Elektrode 70 zu erzeugen, die der Elektrode 12 analog ist.

Zur Erzeugung einer Verzögerung des Signals 02(1), die gleich Te/2 ist (Element 67 von F i g. 9) wird in der gleichen Weise wie zuvor vorgegangen: man benutzt

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j(i und zwei gelrennte Elektroden 70 und 71 auf dem Weg des Signals ei(t), die gegenphasig mit Spannung versorgt werden (Signale Φ\ und Φ2 in F i g. 10).

Die Signale ei und e? werden mit Hilfe einer einzigen Elektrode 72 addiert, die sich über die Gesamtanordnung der Kanäle 4,5,61 und 62 erstreckt und das Signal /■,^liefert.

Wie zuvor, markiert die Achse XX die Grenze zwischen der Eingangsstufe und dem Transversalfilter.

Die Fig. H und 12 sind Schemata einer weiteren in Ausführungsform der Eingangsstufe nach der Erfindung, in der noch eine Cosinusquadratfilterung durchgeführt wird, die folgendermaßen geschrieben werden kann:

35 t FTe

τ F Te

J It/ Il

•[1+2,

d. h. man kann eine (cos²

,FTe

)-Filterung erhalten,

indem man das nichtverzögerte Signal zu dem gleichen Signal addiert, das um Te/2 verzögert ist, versehen mit einem Faktor 2, und schließlich zu dem gleichen Signal, das um Te verzögert ist.

Das Funktionsblockschaltbild ist in F i g. 11 angegeben. Es enthält drei Kanäle:

— den Kanal 27, in welchem das Signal e(t) gemäß dem Signal Φεα (Element 20) und unverzögert abgetastet wird;

— den Kanal 28, in welchem das Signal e(t) gemäß dem Signal Φ_εα (Element 22) abgetastet, dann um Te/2 (Element 23) verzögert und mit zwei multipliziert wird (Element 21);

— den Kanal 29, in welchem das Signal φ) gemäß dem Signal Φ_Ε<τ\ (Eelement 24) abgetastet und um Te verzögert wird (Element 25).

Die durch die drei Kanäle erzeugten Signale werden anschließend addiert (Element 26), um das Eingangssignal fi(t)d&s Filters zu erzeugen.

Fig. 12 zeigt eine Ausführungsform einer solchen Schaltung.

Fig. 12 zeigt wieder drei voneinander isolierte Kanäle 27,28 und 29, von denen einer, der Kanal 28, eine doppelte Breite hat, um den Faktor 2 auszudrücken.

Die Kanäle enthalter) jeweils Einrichtungen zum Abtasten des Signals, nämlich eine Diode D und zwei Elektroden, welche das Abtastsignal (Φ_Ε€ ι oder Φ rc ι je nach dem Kanal) bzw. das Eingangssignal (e) empfangen, sowie Elektroden, deren Breite in der Ausbreitungsrichtung O? der Ladungen in der Anordnung wie zuvor von der Verzögerung abhängig ist, die dem Signal zu geben ist DuS wird durch eine einzelne Elektrode 30 für den Kanal 27, zwei Elektroden 31 und 32 von halber Breite für den Kanal 28 und drei Elektroden 33,34 und 35, deren Breite dreimal kleiner ist als die der Elektrode 30, für den Kanal 29 ausgedrückt.

Die durch die verschiedenen Kanäle erzeugten Signale werden durch eine Elektrode 36 addiert, die sich über die Gesamtanordnung der Kanäle erstreckt.

Die Fig. 13und 14zeigen Funktionsblockschaltbilder

einer Eingangsstufe, in welcher eine (cos³ )-Pilte-

run¹⁷ entweder nil! Hilfe von ria
Elementarzellen (Fig. 13) oder durch Zerlegen des Ausdrucks des Cosinus wie bei der Ausführung der F i g. 11 und 12 vorgenommen wird.

In Fig. 13 ist jede Elementarzelle in der in Fig.3 gezeigten Weise aufgebaut, d. h. aus zwei Kanälen, welche jeweils ein mit E bezeichnetes Abtastelement aufweisen, die gegenphasig arbeiten und von denen einem ein Element R nachgeschaltet ist, das eine Verzögerung 7e/2 einführt. Die beiden Kanäle endigen in einem Addierglied 5.

Die Anordnung von Fig. 13 enthält vier Elementar- 30 ist zellen, welche paarweise gegenphasig arbeiten und

durch ein Addierglied S verbunden sind, wobei eine Verzögerung um Te/2 in einem der Kanäle eingeführt wird (Element R). Schließlich sind die beiden Gruppen aus zwei Zelien miteinander in derselben Weise verbunden, um das Ausgangssignal h(t) der Stufe zu erzeugen.

Gemäß F i g. 14 ergibt die Zerlegung des Cosinus eine Anordnung mit vier Kanälen 37 — 40, welche jeweils ein Abtastelement E enthalten, das wie zuvor mit einer derartigen Phase gesteuert wird, daß die zu addierenden Signale in Phase sind. Der erste Kanal 37 überträgt das abgetastete Signal direkt zu einem Addierglied S, und zwar ohne Verzögerung. Der zweite Kanal 38 überträgt das abgetastete Signal zu dem Addiergleid R, nachdem

i) es mit einem Faktor 3 multipliziert worden ist und eine Verzögerung von Te/2 (Element R) erhalten hat. Der dritte Kanal 39 überträgt das abgetastete Signal zu dem Addierglied 5, nachdem es mit einem Faktor J multinliziert wnrrien ist und eine Verzncenincr vnn Tp (Element R₁) erhalten hat. Der vierte Kanal 40 überträgt das abgetastete Signal zu dem Addierglied 5, nachdem

es um —=— (Element R2) verzögert worden ist.

Die praktische Ausführung ergibt sich aus den Fig. 13 und 14 in analoger Weise wie bei den Fig. 10 und 12 aufgrund der F i g. 9 und 11.

Schließlich ist es möglich, Eingangsstufen zu schaffen,

die eine (cos" )-Filterung vornehmen, wobei /7>3

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Eingangsslufe für ein Ladungsverschiebetiefpaßfilter, mit einem Halbleitersubstrat, mit einer auf das Substrat aufgebrachten Isolierschicht und mit Einrichtungen zum Abtasten eines elektrischen Eingangssignals, welche eine in dem Substrat gebildete Diode und zwei auf der Isolierschicht angeordnete Abtastelektroden aufweisen, wobei die Abtastwerte aus elektrischen Ladungen bestehen, die sich in dem Substrat bewegen können, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens zwei isolierte Kanäle (4,5) aufweist, von denen jeder das Eingangssignal (e) empfängt und Abtasteinrichtungen (6, 7) enthält, wobei die in einem Kanal vorgenommene Abtastung gegenüber der anderen eine Phasenverschiebung aufweist, die im wesentlichen gleich der halben Periode (TeIT) der Abtastung ist, daß Elektroden (41, 42,51) auf jedem der Kanäle angeordnet sind, um den in einem der Kanäle erzeugten Abtastwert um eine Dauer zu verzögern, die gleich der Phasenverschiebung ist, und daß die Kanäle durch eine einzelne Summierelektrode (13) miteinander verbunden sind, die sich gleichzeitig über die beiden Kanäle (4, 5) erstreckt und die Summe der in den beiden Kanälen gebildeten Abtastproben bildet.

2. Eingangsstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kanal (4) außer den Abtasteinrichtungen zwei Elektroden (41, 42) enthält, die gegenphasig mit einem Potential versorgt werden, dessen Wert sich mit der Zeit nach einer Rechteckimpulsfunktion »ndert, deren Periode gleich der Abtastperiode ist, und daß der zweite Kanal (5) eine einzelne £leki"ode (51) aufweist, die mit dem Potential in Phase mit der zweiten Elektrode (42) des ersten Kanals (4) versorgt wird, wobei die Summierelektrode (13) mit dem Potential in Phase mit der ersten Elektrode (51) des zweiten Kanals (5) versorgt wird.

3. Eingangsstufe nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mehrere Elementarzellen, die aus zwei Kanälen bestehen, welche durch eine Summierelektrode miteinander verbunden sind, wobei die Elementarzellcn paarweise gegenphasig arbeiten und im Bereich ihrer Ausgangswege über eine Summierelektrode miteinander verbunden sind, wobei durch ein Element auf einem der Ausgangswege eine Verzögerung hervorgerufen wird, die gleich der Phasenverschiebung ist, und wobei die Ausgänge dieser Gruppierungen miteinander in analoger Weise in aufeinanderfolgenden Stufen verbunden sind, um schließlich einen einzigen Ausgang für die Gesamtanordnung der Elementarzellen zu bilden.

4. Eingangsstufe nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Element, welches auf einem Ausgangsweg eine Verzögerung hervorruft, die gleich der Phasenverschiebung ist, aus zwei Elektroden besteht, die mit dem Potential gegenphasig versorgt werden, wobei die Summierelektrode, die nachgeschaltet ist, mit dem Potential in Phase mit der ersten der beiden vorgenannten Elektroden versorgt wird, und wobei der andere der beiden Ausgangswege, die mit der betreffenden Summierelektrode verbunden sind, eine einzelne Elektrode trägt, die mit dem Potential gegenphasig zu der Summierelektrode versorgt wird.

5. Eingangsstufe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kanal (28), der zwei Elektroden (31,32) trägt, die doppelte Breite hat wie der zweite Kanal (27), der eine einzelne Elektrode (30) trägt, und daß ein dritter Kanal (29) vorgesehen ist, dessen Breite gleich der des zweiten Kanals (27) ist und der drei Elektroden (33,34, 35) trägt, welche mit dem Potential nacheinander gegenphasig versorgt werden, wobei die dritte Elektrode (15) mit der zweiten Elektrode (32) des ersten Kanals (28) in Phase ist und wobei die drei Kanäle durch die Summierelektrode miteinander verbunden sind.

6. Eingangsslufe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kanal, der zwei Elektroden trägt, dreimal so breit ist wie der zweite Kanal, der eine einzelne Elektrode trägt, und daß ein dritter und ein vierter Kanal vorgesehen sind, wobei der dritte Kanal, dessen Breite gleich der des ersten Kanals ist, drei Elektroden trägt, die mit dem Potential nacheinander und gegenphasig versorgt werden, wobei die dritte in Phase mit der zweiten Elektrode des ersten Kanals ist, und wobei der vierte Kanal eine Breite hat, die gleich der des zweiten Kanals ist, und vier Elektroden trägt, die mit dem Potential nacheinander und gegenphasig versorgt werden, wobei die vierte in Phase mit der zweiten Elektrode des ersten Kanals ist und wobei die vier Kanäle durch die Summierelektrode miteinander verbunden sind.

7. Eingangsstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Filterung im Cosinus /7-ter Potentz durch Reihenzerlegung des Cosinus vornimmt und zu diesem Zweck mehrere Kanäle enthält, von denen jeder einem Glied der Reihenzerlegung entspricht, wobei jeder der Kanäle eine Breite hat, die von dem Multiplikationsfaktor des Gliedes abhängig ist, dem er entspricht, und eine Anzahl von Elektroden trägt, die von der Phasenverschiebung des Gliedes gegenüber den anderen Gliedern abhängig ist, und wuboi die Kanäle durch die Summierelektrode miteinander verbunden sind.