DE2808604C3

DE2808604C3 -

Info

Publication number: DE2808604C3
Application number: DE2808604A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Ing. Betzl; Friedrich Dipl.-Ing. Kuenemund; Roland Dipl.-Ing. Dr. 8012 Riemerling Schreiber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-02-28
Filing date: 1978-02-28
Publication date: 1981-01-15
Also published as: AT382048B; DE2808604B2; AU4468779A; GB2016848A; AU511004B2; CH639221A5; FR2418575B1; JPS5570116A; DE2808604A1; US4267535A; FR2418575A1; NL7901622A; GB2016848B; IT1111799B; BE874518A; ATA145379A; SE7901761L; IT7920473A0

Description

Die Erfindung betrifft eine aus CTD-Leitungen bestehende Koppe Schaltung, deren einzelne CTD-Leitungen unidirektionales Übertragungsverhalten haben und deren Wellenleitwert durch die Größe ihrer charakteristischen Umladekapazitäten festgelegt ist

Aus der deutschen Patentschrift 24 53 669 sind unter anderem elektrische Filterschaltungen bekanntgeworden, zu deren Aufbau in sich geschlossene Leitungsschleifen mit unidirektionalem Übertragungsverhalten verwendet werden können. Als Leitungen können dabei auch die bekannten CTD-Leitungen (Charge transfer devices) in Frage kommen. Solche Leitungen sind für sich bekannt als sog. Eimerkettenschaltungen oder auch als sog. CCD (Charge coupled devices). Zum Betrieb solcher Schaltungsbauteile sind Taktgeneratoren erforderlich, wie dies im einzelnen ebenfalls in der deutschen Patentschrift 24 53 669 beschrieben ist. In dieser Patentschrift ist unter anderem bereits darauf hingewiesen, daß als unidirektionäle Übertragüngsleitungen Vorteilhaft Eimerkettenschaltungen verwendet werden können, die beispielsweise in der Zeitschrift »IEEE Solid State Circuits«, VoL SC 4, Juni 1969, Heft 3, Seiten 131 bis 136, beschrieben sind. Anstelle von solchen Eimerkettenschaltungen können auch die erwähnten GGD-Leitungen verwendet werden, das sind Übertra* gungsleitungen, die nach dem Prinzip der gekoppelten

Ladung arbeiten. Solche CCD-Leitungen sind beispielsweise in »BSTJ«, Band 49, 1970, Seiten 589 bis 593, angegeben. Auch der Aufbau von Filterschaltungen wurde bereits angegeben. Bekanntlich ist es gerade für die Realisierung von_ Filterschaltungen zur Erzielung einer vorgegebenen Übertragungscharakteristik häufig von besonderer Bedeutung, in der Übertragungscharakteristik Därupfungspok bei reellen oder komplexen -Frequenzen vorzusehen, wodurch sich Versteilerungen in der Dämpfungscharakteristik oder die Beeinflussung der Laufzeit im Durchlaßbereich des Filters erzielen lassen. Zur Realisierung solcher versteuerter Schaltungen sind Koppelschaltungen vorteilhaft Wegen der unidirektionalen Eigenschaften der hier zur Anwendung kommendenCTD-Leitungen lassen sich jedoch Koppel- is schaltungen im üblichen Sinn nicht ohne weiteres -nachbilden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau von C1 L)-Koppelschaltungen anzugeben, bei i!^Aüen eins τ iK^rtratniiiiTCT/ArhaHj'ri yQn nicht unidire^tio- iⁿ nalen Koppelschaltungen, wie beispielsweise blikrowellenschaltungen, vollständig erhalten bleibt

Ausgehend von einer aus (J IL)-Leitungen bestehenden Koppelschaltung, deren einzelne CTD-Leitungen unidirektionales Übertragungsverhalten haben und deren Wellenleitwert durch die Größe ihrer charakteristischen Umladekapazitäten festgelegt ist, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst daß jeweils zwei CTD-Leitungen mit zueinander entgegengesetzter Durchlaßrichtung zu einem Leitungspaar zusammengefaßt sind, daß die Zusammenfassung der zu einem Leitungspaar gehörenden Leitungen durch deren Verbindung über eine weitere CTD-Leitung erfolgt deren Durchlaßrichtung von der zuführenden zur wegführenden Leitung des jeweiligen Leitungspaares gerichtet ist, und daß jede zuführende Leitung mit den wegführenden Leitungen der anderen Leitungspaare verbunden ist, und diese Verbindung aus wenigstens einem Abschnitt einer CIL)-Leitung, einem Verstärker und einer galvanischen Leitung besteht

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den LJnteransprüchen angegeben.

Anhand von Ausführungsbeispielen wird nachstehend die Erfindung noch näher erläutert Es zeigt In der Zeichnung

F i g. 1 das elektrische Ersatzschaltbild einer allgemeinen Koppelschaltung in Form einer Mikrowellenleitungsverzweigung mit nicht unidirektionalen Eigenschaften,

F i g. 2 ein elektrisches Ersatzschaltbild gemäß der Erfindung zur Realisierung einer Koppelschaltung mit unidirektionalen Leitungen und Einzelheiten der Bemessungsbedingungen,

F i g. 3 die Streumatrix der Koppelschaltung nach Fig. 1.

F i g. 4 die Streumatrix der Koppelschaltung nach Fig. 2,

Fig. 5 den formalen Zusammenhang eines Koeffi zientenvergleiches der in den F i g. 3 und 4 dargestellten Streumatrizen,

Fig.6 ein Schajtsymbol gemäß FIg, 1 bzw. Fig.2 mit drei Leitungspaaren,

F i g. 7 eine mit einem Zweipol abgeschlossene Koppelschaltung,

Fig.8 eine weitere Realisierungsmögiichkeit für Filterschaltungen mit Pofttellen in der Dämpfungsfunktion,

Fi g, 9 die Bedingungen und die Streumatrizen einer Zweitor-Koppelschaltung, die aus Fig. i hervorgegangen ist,

Fig. 10 die Streumatrix einer Zweitorkoppelschaltung, die aus F i g. 2 hervorgegangen ist,

Fig. 11 das elektrische Ersatzschaltbild einer Zweitor-Koppelschaltung gemäß der Streumatrix nach Fig. 10,

Fig. 12 eine Möglichkeit zur Wahl der Bemessungsgrößen einer Schaltung gemäß F i g. 11,

Fig. 13 und 14 die Sireumatrizen einer Zweitorschaltung unter Einführung einer weiteren vereinfachenden Bedingung,

F i g. 15 das elektrische Ersatzschaltbild einer Zweitor-Koppelschaltung nach den Streumatrizen der Fig. 13 und 14,

Fig. 16 einen Ausschnittaus einer Filterschaltung mit CTD-Resonatoren, die über Zweitor-Koppelschaitungen verbunden sind,

F i g. 17 einen Ausschnitt aus einer ""dterschaltung, bei der CTD-Resonatoren über eine Zweitor-Koppelscha!- tung mit einer CTD-Koppelschleife verbunden sind,

Fig. 18 eine Realisierungsmöglichkeit nach Fig.2, jedoch unter Verwendung gleicher Wellenleitweiie für alle Lei'ungspaare,

Fig. 19 ein Beispiel für die Realisierung von Verstärkern in CCD-Technologie,

Fig.20 einen Querschnitt durch einen integrierten Schaltungsabschnitt gemäß F i g. 19,

Fig.21 einen Ausschnitt aus der Substratdraufsicht von Fig. 19, jedoch mit Transistorsymbolen als elektrisches Ersatzschaltbild.

Das in F i g. 1 dargestellte elektrische Ersatzschaltbild zeigt eine allgemeine Koppelschaltung 2, deren Verzweigungspunkte mit der Bezugsziffer 1 kenntlich gemacht sind. Für sich sind solche Leitungen aus der Mikrowellentechnik bekannt und es lassen sich an sich beliebig viele Einzelleitungen in Punkt i miteinander verbinden. Zur einfacheren Darstellung sind in F i g. 1 und im folgenden nur drei Leitungen betrachtet En'sprechend den üblichen Mikrowellenleitungen sind die auf den Verzweigungspunkt 1 zulaufenden Weilenanteile mit pi bis pi und die vom Verzweigimgspunkt 1 weglaufenden Wellenanteile mit 171 bis φ verdeutlicht Weiterhin sei zur einfacheren Darstellung davon ausgegangen, daß eine Leitung den Wellenleitwert ei und die beiden anderen Leitungen davon abweichende Wellenleitwerte Ud bzw. va haben. Alle Leitungen haben das Phasenmaß /3/2.

In F i g. 2 ist ein der F i g. 1 entsprechendes Schaltbild gezeigt, das dort ebenfalls mit der Bezugsziffer 2 bezeichnet ist Es sind u und ν charakteristische Bemessungsgrößen für die Koppelschaltung und bedeuten denjenigen Faktor, um den sich die Wellenleitwerte der unterschiedlichen Leitungen nach F i g. 1 unterscheiden. Im Unterschied zur Darstellung nach F i g. 1 ist nun in F i g. 2 davon ausgegangen, daß die dort verwendeten Leitungen unidirektionale Übertragungseigenschaften haben, wii dies ^rür die eingangs bereits erwähnten CTD-Leitungen der Fall ist. Aus diesem Grund sind in F i g. 2 die Übertragungseinrichtungen dieser Leitungen durch jeweils zugeordnete Pfeile kenntlich gemacht, und es sind die auf die Koppelschaltung 2 zulaufenden Wellen mit p\, pi und P₃, und die von der Koppelschaltung 2 weglaufenden Wellen mit 171, qi und qi bezeichnet Zugleich werden diese Symbole hier und im folgenden auch für die Anschlußleitungen selbst verwendet. Entsprechend Fig. 1 hat das Leitungspaar ρ* φ den Wellenleitwert Uc₃, während die Leitungspaare pt, q\

bzw. pi, qi die Wellenleitwerte cj bzw. vci haben. Die vorgenannten Weilenleitwerte ergeben sich dabei zugleich aus den charakteristischen Ümladekapazita'ten der CTD-Leitungen;

In Fig.2 ist davon ausgegangen, daß eine die Koppelschaltung 2 durchlaufende Welle die Phasen drehung β erfährt Um auf spätere ReaÜsierüngsmög* lichkeiten Rücksicht zu nehmen; haben daher alle GTD-Leitungsabschnitte ein an sich beliebiges Phasenmaß jS.

Wie F i g. 2 weiter zu entnehmen ist. ist jeweils jedes Leitungspaar über eine CTD-Leitung verbunden, die von der zuführenden zur wegführenden Leitung führt. Im Leitungspaar p\, q> ist der Wellenleitwert dieser Verbindungsleitung mit ο bezeichnet, im Leitungspaar pi, q₂ ist der Wellenleitwert der Verbindungsleitung mit *C?undim Leitungspaar P3. φ mit wc₂ bezeichnet. Ferner ist zu erkennen, daß jede zuführende Leitung mit den wegführenden Leitungen der anderen Leitungspaare verbunden ist. Diese Verbindungen bestehen aus wenigstens einem Abschnitt einer CTD-Leitung, z. B. dem Abschnitt c\ + c\' und dem Abschnitt yc\ bzw. Ci + c\ und ζ · Ci und weiterhin aus einem Verstärker Q\ bzw. CV und einer galvanischen Verbindung L\. Entsprechendes gilt für die Verbindung zwischen den Leitungen pj und φ und pj und q, sowie zwischen den Leitungen pi und q\ bzw. pi und qi. Für den in F i g. 2 gezeigten allgemeinen Fall sind den Umladekapazitäten der CTD-Leitungen Multiplikationsfaktoren zugeordnet, die mit Jf, j/. iv und ζ bezeichnet sind. Entsprechende Verstärker in den übrigen Verbindungsleitungen sind ■ mit Qi und Qi' und mit Q₃ und CV bezeichnet. Zugehörige galvanische Verbindungsleitungen mit L₂ und L». Als vorteilhafte Ausgestaltung sind die mit gleichen Indizes bezeichneten Verstärker als Doppelverstärker ausgebildet, als Verstärker also mit nur einem Eingang und zwei Ausgängen.

Die CTD-Leilungen mit den Umladekapazitäten bzw. den Wellenleitwerten C\, yc\, zc\ in F i g. 2 im Inneren der Verzweigung dürfen nicht miteinander verbunden 40-sein. Dies stellt hier kein Realisierungsproblem dar. weil ein Verstärkerausgang (z. 5. von Qi") m'¹ einer nachfolgenden CTD-Leitung (z. B. yc\) durch eine galvanische Leiterbahn (z. B. Li) verbunden ist, die über andere Leiterbahnen (z. B. Li, L₅) isoliert hinweggeführt werden kann.

Im Schaltbild von Fig.2 sind ferner Verstärker erkennbar, die mit den Bezugsziffern K₄, K₄', Kf, und K₆' bezeichnet sind und die in den jeweils zu einem Leitungspaar zusammengefaßten zu- bzw. wegführenden Leitungen eingeschaltet sind. Dabei sollte das Produkt der Verstärkungsfaktoren vorzugsweise

Ka · Kj,' = Kf,

sein.

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Die in Fig.2 ebenfalls angegebenen Bedingungen sagen nun aus, daß an den Stellen, an denen eine oder mehrere CTD-Leitungen zu einer gemeinsamen Umladekapazität geführt sind, von der wiederum mehrere oder eine CTD-Leitung wegführen, die Summe der charakteristischen Umladekapazitäten der zuführenden CTD-Leitungen gleich ist der Summe der charakteristischen Umladekapazitäten der wegführenden CTD-Leitungen.

In F! g. 3 ist die Stremnatrix der Koppelschaltung von F i g. 1 angegeben, und in F i g. 4 die Streumatrix für die Ladungswellen p_u q\, Ph 92, Pi-, φ der Koppelschaltung von F i g. Z Durch Koeffizientenvergleich ergeben sich die Dimehsioniefüngsvorschriften in Fig.5 als Sonderfäll aus vielen Möglichkeiten. Abweichend vöri der Empfehlung für die Verstärker K₁ « K₄'-i wurde hier Ki, KV= — 1 angenommen. Dies ist: dann zulässig, wenn in dem vorgesehenen Filtnr ein Schaltungsabschnitt zu der Koppelschaltung in Kette geschaltet ist₍ mit dem das Produkt aller Verstärkungsfaktoren gleich „ I ist innerhalb der durch die Kettenschaltung entstandenen Leiterschleife.

Bei einer anderen von möglichen weiteren Dimensiönierungen kann auch die Bedingung /Ci · AU'«= +1 vorgegeben werden, indem die Vorzeichen der Elemente der mittleren Zeile oder der mittleren Spalte in der Streumatrix nach F i g. 3 entgegengesetzt gewählt werden. Unter der Voraussetzung u> v+1 ist es bei einer weiteren Dimensionierung zweckmäßig, die Vorzeichen in der dritten Zeile oder Spalte in Fig. 3 umzukehren, um die Bedingung K*. Kh = 1 zu erfüllen.

Durch die vorgeschlagenen Vorzeichenvertauschungen bleibt eine danach realisierte Koppelschaltung für den Einsatz in Reaktanz-Abzweigschaltungen geeignet, da dies lediglich eine Phasendrehung um 180° in der betreffenden Leitung bedeutet.

Es sei hier noch darauf hingewiesen, daß bei den mit K bezeichneten Verstärkern das Verstärkungsmaß K als Spannungsverstärkungsfaktor aufzufassen ist. während es be· den mit C* bezeichneten Verstärkern als Ladungsverstärkungsfaktor anzusehen ist

Wie aus F i g. 5 noch erkennbar, ergibt sich eine vereinfachende Schreibweise mit der Beziehung Ci/ci—r. die auch noch in den nachfolgenden Figuren von Bedeutung ist.

In Fig.6 ist ein mit V bezeichnetes Schaltsymbol gezeigt, dessen Funktion nach der in F i g. 2 bereits beschriebenen Weise abläuft Auch die ein- und ausfallenden Wellen, die Wellenleitwerte und die Phasenbeziehungen sind mit den gleichen Symbolen wie in F i g. 2 bezeichnet

Die F i g. 7 und 8 zeigen Ausschnitte von Filterschaltungen, in denen das in F i g. 6 beschriebene Schaitsymbol Vverwendet ist Schaltungen dieser Art sind bereits in der älteren Anmeldung F 27 04 Siö.i angegeben. Wie aus Fig.7 zu erkennen, ist die Koppelschaltung V einseitig mit einem Zweipol Z abgeschlossen, und es können z. B. Dämpfungspole erzeugt werden, wenn dieser Zweipol ZaIs Reaktanzzweipol aus gekoppelten CTD-Resonatoren ausgebildet ist Solche CTD-Resonatoren sind für sich ebenfalls bereits bekannt

F i g. 8 zeigt die Möglichkeit, einen Filterabschnitt zu überbrücken, wodurch sich Pole der Dämpfun^sfunktion bei physikalischen und komplexen Frequenzen erzeugen lassen. Dies hat zu bedeuten, daß mit solchen Schaltungen entweder die Dämpfungscharakteristik versteuert oder das Laufzeitverhalten im Durchlaßbereich beeinflußt werden kann. Auch in F i g. 8 sind an die Zu- und Wegführungsleitungen die gleichen Symbole angeschrieben, die im Zusammenhang mit F i g. 2 bereits erläutert wurden. Wie F i g. 8 weiter zu entnehmen ist, sind dort zwei Koppelschaltungen Vund !^'miteinander verbunden, und es sind zur einfachen Unterscheidung die Ausgangsgrößen gegenüber den Eingangsgrößen mit einer Apostrophierung versehen. Auch ist zu erkennen, daß an das mit qi und ρ* bezeichnete Leitungspaar der ersten Verzweigung V ein Filterabschnitt 4 angeschaltet ist, der aus CTD-Leitungen realisiert ist An das weitere Leitungspaar pi und φ der Verzweigung V ist eine Überbrückung 5 angeschaltet, und es ist davon auszugehen, daß auch diese

Überbrückung 5 aus GTD-LeHuiigen besteht; Die Fillefschallung 4 und die Überbrücktingsschaltung 5 sind ausgangsscitig an der zweiten Köppelschallung V" Wieder vereinigt so daß also das Leitüngspaaf p\ und q\" des Filterabschnittes 4 sowie das Leitüngspäar pi 5 und <7j' der Überbrückung 5 in der Köppelschaltung V' vereinigt werden. Der Ausgang der Köppelschaltung V ist mit qi und p/ bezeichnet Die ebenfalls an die jeweiligen Leitüngsäbschnitte angeschriebenen Faktoren u, ν wurden im Zusammenhang mit (Jen Fi g. i und 2 ι ο ebenfalls bereits erläutert. Hinsichtlich der Berechnung kann hier auf die bekannten Regeln der Betriebsparamelertheorie verwiesen werden, die es auch bei diesen aus CTD-Leilungen bestehenden Filtern gestattet, die Lage der Dämpfungspole und die Beeinflussung des Laufzeilverhaltens in freier Weise zu wählen.

Wenn nach den Regeln dieser Theorie in den Zweipol Ziiuwi F ig. 7 bzw. uie ubiirbrückungsscnaiiung 5 nach F i g. 8 reelle Widerstände eingeführt werden, dann lassen sich mit Hilfe der dort angegebenen Schaltungen auch Entzerrerschaltungen zur Beeinflussung des Dämpfungsganges realisieren.

In den Fig.9 bis 12 sind Sonderfälle einer Koppelschaltung dargestellt, bei denen die ein Leitungspaar charakterisierenden Bemessungsgrößen den Wert Null haben. Im Beispiel der Fig.9 entfällt das Leitungspaar p\. q\. wenn die dort angegebenen Bedingungen erfüllt sind. Unter diesen Bedingungen ergibt sich die Streumatrix 5', analog zu F i g. 1 bzw. den in . ig.3 angegebenen Beziehungen. In Analogie dazu zeigt Fi g. 10 die Streumatrix S'h für Schaltungen nach F i g. 2 mit den in F i g. 4 angegebenen Beziehungen.

Die in F i g. 11 gezeigte Schaltung ist unmittelbar das Ergebnis der in Fig. 10 dargestellten Slreumatrix. Aus einem unmittelbaren Koeffizientenvergleich der Streumatrizen für SJ und Sb folgen die in Fig. 12 angegebenen Beziehungen, die gleichzeitig die Dimensionierungsvorschriften für die in F i g. 11 angegebene Schaltung sind. Wie vorstehend bereits erwähnt, wurde die Spannungsverstärkung mit K und die Ladungsver-Stärkung mit O bezeichnet Dip Rp7iphnng 7wi«-hpn diesen beiden Größen ist in F i g. 11 zusätzlich angegeben.

Weitere Dimensionierungen von Resonatorkopplungen zeigen die Fig. 13 bis 17. In Fig. 13 ist die Streumatrix der Schaltung von Fig. 15 angegeben, in der ausschließlich Verstärker K vorgesehen sind, die eingangs- und ausgangsseitig an CTD-Leitungen gleichen Wellenleitwertes α angeschlossen sind. Ein Koeffizientenvergleich zwischen Fig. 13 und 14 ergibt die Dimensionierungsgrößen von F i g. 15.

In den Fig. 13 und 15 wurde nicht mit Ladungswellen ρ und q sondern mit Spannungswellen u\, ve 112, v> gerechnet, um eine weitere Variante für die Dimensionierung von Koppelschaltungen aufzuzeigen, mit denen sich Filterstrukturen mit verstärkerfreien CTD-Leiterschleifen gewinnen lassen.

Die Schaltung von Fig. 15 geht hervor aus der Schaltung von Fig. 11, wenn dort die Dimensionierungsgröße v— 1 gesetzt wird. Damit werden auch die Verstärkungsfaktoren Ka und Ka' = X-, und es können somit diese Verstärker entfallen.

Fig. 16 zeigt ein Beispiel für die Verkopplung von drei Resonatoren Ru R2, Rj, wobei noch durch eine einfache Umwandlung in den Koppelgliedern die beiden Verstärker K\ und Ki jeweils in einem einzigen Verstärker K\ ■ K2 zusammengefaßt sind, so daß nur in einem Abschnitt C\ dieser Koppelschaltung, der nicht zugleich Bestandteil des Resonators R\ bzw. Ri bzw. Rs isWdiesef einzige Verstärker/cV · Abliegt:

Die Schaltung In Fig; 17 zeigt eine. Verkopplurig zweier Resonatoren R_u R₂ über eine zusätzliche Köppelschleife 6 mit dem Phaser! niaß

womit sich die Größe der Verstärkungsfaktoren Ki' ■ ki reduzieren läßt. Physikalisch hängt dies damit zusammen, daß sich unter Beibehaltung der Bandbreite die Oröße der Wellenwiderstandssprünge reduzieren läßt.

Fig. 18 zeigt schematisch als Ausführungsbeispiel eine CCD-Koppelschallung entsprechend Fig.2, der Einfachheit halber jedoch mit t/= v= 1 und ohne die äußeren Verstärker Ku* Kib. Diese Darsieiiung muß deshalb als schematisch bezeichnet werden, weil der platzsparenden und übersichtlicheren Darstellung wegen die Verhältnisse von Länge a zu Schlitzbreite s sowie von Länge a zu Breite b der leitenden Belegungsflächen der Umladekapazitäten C\. C₂, C\ kleiner gewählt wurden als bei einer wirklichen Realisierung. So sind auch die Doppelverstärker Q₁,, Q',, mit gemeinsamem Eingang (2ci) und zwei Ausgängen (L₁,, Ci) lediglich als schraffierte Dreiecke dargestellt. Dabei bedeutet μ eine die Indizes bezeichnende ganze Zahl 1 bzw. 2 bzw. 3.

Die in Fig. 18 dargestellten galvanischen Leitungen L\ bis Li können dabei in der gleichen Weise hergestellt sein wie es bei der Realisierung von CTD-Schallungen üblich ist. Beispielsweise können die Leitungen in Form von aufgedampften leitenden Belägen auf ein Substrat aufgebracht werden, also in der gleichen Weise wie beispielsweise die Belegungen für die Umladekapazitäten Ci bis d. Auch läßt sich in der Art der CCD-Technologie leitend dotiertes Silizium als Leiterbahn verwenden. Wie auch F i g. 2 erkennen läßt, dürfer die Leitungen Li bis Li an den Überkreuzungsstellen nirhl plpWtrisrh vprhunripn ςρίη Snlrhp sirh krpii7Pnrlpn

Leiterbahnen stellen auch in der Technologie kein Problem deshalb dar, weil dafür gesorgt werden kann, daß ein dielektrischer Belag zwischen sich überkreuzende Leiterbahnen eingebracht werden kann.

Zur Verdeutlichung der Verstärkersymbole in den Fig. 2,11 und 15 bis 18, zeigt Fig. 19 ein Beispiel für die Realisierung von Verstärkern in CCD-Technologie mit einer sogenannten »floating gate«-Auskopplung, wie u. a. auch von D. D. Wen unter dem Titel »Design and operating of a floating gate amplifier« in »IEEE Journal of Solid-State Circuits«, Vol. SC 9, Nr. 6, Dez. 1974, Seiten 410 bis 414, beschrieben. Fig.20 stellt den Querschnitt A-A' längs der eine »floating gate«-Elektrode (FG) enthaltenden CCD-Leitung in Fig. 19 dar. Der FG-Elektrode wird keine der Taktspannungen Φι bis Φ3 zugeführt, sie ist vielmehr mit dem Gate G\ eines Feldeffekt-Transistors verbunden, der als Source-Folger arbeitet, wobei der Source-Widerstand R durch einen weiteren Feldeffekt-Transistor mit dem Gate G₂ realisiert ist Fig.21 zeigt diesen Ausschnitt aus der Substratdraufsicht von Fig. 19 mit Transistorsymbolen.

Um den Ladungstransport längs der CCD-Leitung mit den Umladekapazitäten C_x und ca nicht zu stören, ist die CCD-Elektrode für die Taktspannung Φ₂ oberhalb der FG-Elektrode angeordnet Die sich an der FG-Elektrode einstellende Spannung steuert den Stromfluß durch beide Feldeffekt-Transistoren und

io

damit die Spannung an der Source/Drain-(S/D-)Elektrode, mit der die Umladekapazitäten c_K und o,' aufgeladen werden. Mit Ck bzw. o,'>c, ist eine Ladungsverstärkung gegeben, mit ck>c, und Ck>c, wird die Ladungsverstärkung in eine Spannungsverstärkung umgewandelt. Dabei sind c, und c, die Umladekapazitäten zweie.'weiterer CCD-Leitungen. Das Aufladender Kapazitäten c« bzw. c*'mit Hilfe der Dioden D_x bzw. D, und damit das Einspeisen eines Signals in eine GCD-Leitung ist von C. M. Sequin und A. M. Mohsen unter dem Titel »Linearity of electrical charge injection into charge-coupled devices« in »IEEE Journal of Solid-State Circuits«, Vol. SC-IO, Nr. 2, April 1975, Seiten 81 bis 92, beschrieben^

Ein Doppelverstärker, z. B. Qi, Qi' in Figv2 bzw. 18 is ergibt sich mit C_x=Ci + C\ bzw. 2cr, c_y=zc\ bzw, c\ und c,=yc\ bzw. Cf. Außerdem muß die zur Umladekapazilät a gelangende Ladung nach jedem Urnjadevorgang abgeleitet (vernichtet) werden, um für das nächstfolgende Ladungspaket aufnahmebereit zu sein. Dies trifft auch für die Realisierung, 2. B. des Verstärkers K_A in

F i g. 2 zu, wofür C_x= cy=
sind.

und

zu setzen

Zusammenfassung
Aus CTD-Leitungen bestehende Koppelschaltung

Es wird eine aus CTD-Leitungen (p\, q\, pi, (72, pj, qj) bestehende Koppelschaltung (2) angegeben, bei der die für nicht unidirektionale Mikrowellenleitungen (Fig. I) charakteristischen Eigenschaften auch für CTD-Koppelschaltungen (Fig.2) erhalten bleiben. Hierzu sind zueinander entgegengesetzte Durchlaßrichtungen aufweisende CTD-Leitungen (z. B. p_u q_x) zu einem Leitungspaar zusammengefaßt, und es ist jede zuführende Leitung (p\) mit jeder wegführenden Leitung (q\) verbunden. Die Verbindung erfolgt zum Teil über CTD-Leitungen (c\+C\) und zum anderen Teil über eine galvanische Leitung (L\). Sclc-nc KöppeisC-näiiüngen lassen sich zum Aufbau von CTD-Filtern mit versteuerter Übertragungscharakteristik und auch zum Aufbau von Entzerrerschaltungen verwenden (Fig. 2).

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Aus CTD-Leitungen bestehende Koppelschaltung, deren einzelne CTD-Leitungen unidirektiona- g les Übertragungsverhalten haben und deren Wellenleitwert durch die Größe ihrer charakteristischen Umladekapazitäten festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet., daß jeweils zwei CTD-Leitungen mit zueinander entgegengesetzter Durchlaß-•richtung {p_h qw Ph qa Pi, φ) zu einem Leitungspaar zusammengefaßt sind, daß die Zusammenfassung der zu einem Leitungspaar (z. B. p\, q\) gehörenden Leitungen durch deren Verbindung über eine weitere CTD-Leitung (z.B. es) erfolgt, deren Durchlaßrichtung von der zuführenden (z. B. p\) zur wegführenden {z.B. q\) Leitung des jeweiligen Leitungspaares (z. B. p_u q\) gerichtet ist, und daß Jede zuführetjde Leitung (z. B. p\) mit den wegführenden Leitungen (z. ß.

dsr äüdsrsn

Leitungspaare (z. B. pi, q₂, pz, q₃) verbunden ist, und diese Verbindung aus wenigstens einem Abschnitt (z. B. Ci + ei', zci bzw. yc\) einer CTD-Leitung, einem Verstärker (Q\ bzw. ζΥ) und einer galvanischen Leitung (z. B. L\) besteht.

2. Koppelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stellen, an denen eine (z. B. pi) oder mehrere CTD-Leitungen zu einer gemeinsamen Umladekapazität (z. B. C3) geführt lind, von der viederum mehrere (z. B. C\ + C\ und C₂) oder eine CTD-Leitung wegführen, die Summe der charakteristischen Umladekapazitäten (z. B. C₃) der zuführenden CTD-Leitungen (z. B. p_{) gleich ist der Summe der charakteristischen <_ mladekapazitäten (z. B. Ci + Ci' + C2) der wegführenden CTD-Leitungen (z. B. Ci + Ci' und C₂) (F i g. 2).

3. Koppelschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einer der CTD-Leitungen (z. B. pi) wenigstens ein integrierter Verstärker (z. B. Ka) vorgesehen ist (F i g. 2).

4. Koppelschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von wenigstens einer Zuführungsleitung (ζ. B. ei + ei') ein Doppelverstärker (Qu Q\) mit einem Eingang und zwei Ausgängen gespeist wird (F i g. 2).

5. Koppelschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Bestandteil einer elektrischen Filterschaltung ist (Fig.7.Fig.8).

6. Koppelschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Leitungspaare (z. B. pt, q₃) mit einem aus CTD-Leitungen bestehenden Zweipol (Z) abgeschlossen ist (F i g. 7).

7. Koppelschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweipol (Z) als aus CTD-Leitungen bestehender Reaktanzzweipol ausgebildet ist.

8. Koppelschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß an ein Leitungspaar (pi, q₂) dieser Koppelschaltung (V) eine aus CIT> Leitungen bestehende Fiiterschaltung (4) angeschaltet ist, daß

an ein weiteres Leitungspaar fa, qi) weiterführende CTD-Leitungen (5) angeschaltet sind, und daß die Filterschaltung (4) ausgangsseitig an ein Leitungs^ paar (p\, q\') einer weiteren Koppelschaltung (V) angeschaltet ist und die CTD-Leitungen (5) aus* gängsseitig an ein weiteres Leitungspaar (pj, q₃') dieser weiteren Koppelschaltung (V) angeschaltet sind (F ig. 8).

9. Koppelschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der CTD-Leitungen (5) ein aus CTD-Leitungen bestehender Impedanz-Vierpol eingeschaltet 1st

10. Kuppelschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker (ζ. B. Ka, Kf) der zu- und wegführenden Leitungen (z. B.p2, q₂) eines Leitungspaares zueinander reziproke Verstärkungsfaktoren (Ka ■ /Ci'=1) haben.

11. Koppelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ein Leitungspaar (z. B. /J₃, q₃) charakterisierenden Bemessungsgrößen(z, w,K₆,Kf,', QuQi, Q₃, Q3)den Wert Null haben (Fi g. 9 bis 12).

12. Koppelschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker (Ka, Ka) in einem Leitungspaar (P₂, q₂) den Verstärkungsfaktor eins haben (F i g. 13 bis 15).

13. Koppelschaltung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß Abschnitte dieser Koppelschaltung (C₂) zugleich Bestandteil von wenigstens einem zugeschalteten, aus CTD-Leitungen bestehenden Resonator (R₁, R₂, Rj) sind (Fig. 16).

14. Koppelschaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß nur in einem Abschnitt (ti) dieser Koppelschaltung, der nicht zugleich Bestandteil des Resonators ist, ein Verstärker (K\' · /^2) liegt (Fig. 16).

15. Koppelschaltung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß Abschnitte dieser Koppelschaltung (fe) zugleich Bestandteil von wenigstens einer in sich geschlossenen Koppelschleife (6) sind, die ebenfalls aus CTD-Leitungen besteht (F ig. 17).