DE2939513A1 - Ctd-transversalfilter mit mehreren parallelgeschalteten eingangsstufen und verfahren zu seinem betrieb - Google Patents

Description

• CTD-Transversalfilter mit mehreren Parallelgeschalten
• Eingangsstufen und Verfahren zu seinem Betrieb Die Erfindung bezieht sich auf ein CTD-Transversalfilter mit mehreren parallelgeschalteten Eingangsstufen der im Patentanspruch 1 angegebenen Art und auf Verfahren zu seinem Betrieb.
• Filter dieser Art sind beispielsweise in der Zeitschrift "Electronics Leiters, 3. März 1977, Vol. 13, No. 5, Seiten 126 bis 127 und in den Siemens Forschungs- und Entwicklungsberichten, Bd. 7 (1978), Nr. 3, Seiten 1 bis 5 beschrieben.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Transversalfilter so auszubilden und zu betreiben, daß mehrere eingangsseitige Signale gleichzeitig, jedoch ohne gegenseitige Beeinflussung das Filter durchlaufen.
• Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
• Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil liegt insbesondere in einer Einsparung an Halbleiterfläche, da eine Filterung von mehreren, eingangsseitigen Signalen auf einer Fläche erfolgt, die zumindest bei besonders störungsarm betriebenen, bekannten Transversalfiltern schon für die Filterung eines einzigen Signals benötigt wird.
• Die Unteransprüche sind auf eine bevorzugte Weiterbildung und auf vorteilhafte Verfahren zum Betrieb eines CTD-Transversalfilter nach der Erfindung gerichtet.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1 ein nach der Erfindung ausgebildetes Filter und Fig. 2 Spannungs-Zeit-Diagramme zur Erläuterung von Fig. 1.
• In Fig. 1 ist ein auf einem dotierten Halbleiterkörper integriertes CTD-Transversalfilter mit einer CTD-Anordnung 1 dargestellt, welches zehn Elemente CE1...CE70 besitzt. Jedes Element weist vier Transferelektroden auf, die durch eine dünne elektrisch isolierende Schicht von einer Grenzfläche des Halbleiterkörpers getrennt und mit jeweils einer von vier Taktimpulsspannungen 1 bis 4 beschaltet sind. Neben den Elementen CE1...CE10 sind CTD-Eingangsstufen ES1 bis ES10 angeordnet, neben dem letzten Element ES10 auch eine Ausgangsstufe 2, die mit einem Anschluß 3 versehen ist. CTD-Eingangsstufen dieser Art sind beispielsweise aus den Siemens Forschungs- und Entwicklungsberichten, Bd. 7 (1978) Nr. 3, Seiten 1 bis 5, bekannt. Auf Seite 2 dieser Literaturstelle sind in Fig. 3 Eingangsstufen darge- stellt, die ein zugeführtes Signal mit einem positiven oder einem negativen Koeffizienten bewerten. CTD-Ausgangsstufen sind dem Buch von Sequin und Tompsett "Chrage Transfer Devicesn, Academic Press, Inc., New York 1975, Seiten 52 bis 58 beschrieben.
• Die Eingänge von ES1, ES5 und ES9 sind mit einem Gruppeneingang G1 verbunden, die Eingänge von ES2, ES6 und ES10 mit einem zweiten Gruppeneingang G2, die Eingänge von ES3 und ES7 mit einem dritten Gruppeneingang G3 und die Eingänge von ES4 und ES8 mit einem vierten Gruppeneingang G4. Es sind also sämtliche Eingangsstufen, die an CTD-Elemente angekoppelt sind, welche in Ubertragungsrichtung um eine vorgegebene Anzahl von CTD-Elementen gegeneinander versetzt sind, jeweils zu einer Gruppe zusammengefaßt und mit einem Gruppeneingang versehen. In Fig. 1 entspricht dieser vorgegebene Versatz jeweils 4 CTD-Elementen. Es können aber auch andere Versetzungen vorgesehen sein, die z. B. 3, 5 oder mehr CTD-Elementen entsprechen. Wird der Betrag der Versetzung ganz allgemein mit k CTD-Elementen vorgegeben, so ergeben sich insgesamt k Gruppen von Eingangsstufen und somit k Gruppeneingänge.
• In Fig. 1 ist jeder Gruppeneingang G1 bis G4 mit einer von vier vertikalen Sammelleitungen L1 bis L4 verbunden, die jeweils über die Source-Drain-Strecken von Schalttransistoren mit jedem von vier Filtereingängen FE1 bis FE4 verbunden sind. Im einzelnen sind in Fig. 1 sechzehn Schalttransistoren TE11 bis TT44 vorgesehen, wobei die erste Kennziffer jeweils den Filtereingang bedeutet und die zweite Kennziffer einen Hinweis auf die angeschlossene Sammelleitung gibt. Die jedem Filtereingang zugeordneten Schalttransistoren sind in Fig. 1 von oben nach unten jeweils mit einer von vier Taktimpulsspannungen a bis d beschaltet. Andererseits ist der Anschluß 3 der Ausgangsstufe 2 über die Source-Drain-Strecken von vier Schalttransistoren TA1 bis TA4 mit vier Filterausgängen FA1 bis FA4 verbunden. Das Gate von TA1 ist mit a beschaltet, das Gate von TA2 mit b, das Gate von TA3 mit c und das Gate von TA4 mit d.
• Werden allgemein k Gruppeneingänge vorgesehen, so ergeben sich auch k Sammelleitungen, k Filtereingänge, k2 mit den letzteren verbundene Schalttransistoren, k mit dem Anschluß 3 verbundene Schalttransistoren und k Filterausgänge.
• In Fig. 2 sind die Zeitabhängigkeiten der Taktimpulsspannungen a bis d und 1 bis 4 dargestellt. Wie hieraus in Verbindung mit Fig. 1 hervorgeht, werden beim Anliegen des Taktimpulses a1 vier anliegende Eingangssignale S1 bis S4 Jeweils den Gruppeneingängen G1 bis G4 und damit den mit ihnen verbundenen Eingangsstufen zugeführt. Im einzelnen wird S1 in diesem Zeitraum an die Eingangsstufen ES1, ES5 und ES9 gelegt, S2 an die Stufen ES2, ES6 und ES10, S3 an die Stufen ES3 und ES7 und S4 an ES4 und ES8. Die jeweils eingegebenen Ladungen werden in der CTD-Anordnung 1 vor dem Auftreten von b1 in die nachstfolgenden Elemente verschoben. Durch b1 werden dann die Signale S1 bis S4 in einer anderen Weise auf die Gruppeneingänge G1 bis G4 verteilt, und zwar so, daß jedes der Signale S1 bis S4 nur an solche Eingangsstufen gelegt wird, über die in CTD-Elemente eingelesen werden kann, die zu diesem Zeitpunkt bereits von diesem Eingangssignal abgeleitete Ladungen enthalten oder gegen diese Elemente um jeweils vier Elemente versetzt sind.
• Beim Auftreten von b1 werden also zu den in das CTD1 bereits eingelesenen Ladungen jeweils nur Ladungen addiert, die von denselben Eingangssignalen stammen.
• Dasselbe gilt auch für die weiteren Taktimpulse c1, d1, a2 usw.
• Durch die mittels a bis d gesteuerten Schalttransistoren erscheinen die gefilten Eingangssignale S1' bis S4' an ihnen zugeordneten Filterausgängen FA1 bis FA4. Dies geschieht dadurch, daß die Schalttransistoren TA1 bis TA4 den Anschluß 3 immer dann an einen Filterausgang, z. B. FA1, durchschalten, wenn in die Ausgangsstufe 2 Ladungen transportiert werden, die zu dem diesem Filterausgang zugeordneten, gefilterten Eingangssignal, z. B.
• S1', gehören.
• Es kann zweckmäßig sein, das Transversalfilter nach der Erfindung mit einer doppelt so hohen Frequenz der Taktimpulsspannungen 1 bis 4 zu betreiben, als in Fig. 3 in Relation zu a bis b angegeben ist. Dies führt dann dazu, daß die von S1 bis S4 abgeleitete Ladungen in CTD1 nicht in unmittelbar aufeinanderfolgenden Potentialsenken transportiert werden, sondern jeweils durch eine leere Potentialsenke voneinander getrennt sind.
• Durch eine zusätzliche Eingangsstufe kann dann in die ltzteren Potentialsenken auch jeweils eine konstante Ladung eingegeben werden. Diese Maßnahmen setzen eventuelle gegenseitige Beeinflussungen der das CTD1 durchlaufende Signale 31 bis S4 herab. Da jedoch die meisten signalabhängigen Ladungen wegen der parallelen Eingabe nicht das ganze CTD1, sondern nur einen vorgegebenen Abschnitt desselben durchlaufen, sind die gegenseitigen Beeinflussungen der Signale S1 bis S4 auch ohne die genannten Maßnahmen sehr gering. Besonders bei Filterschaltungen mit minimaler Phase werden die mit den größten Bewertungskoeffizienten eingegebenen, signalabhängigen Ladungen nicht oft übertragen, so daß bei diesen Filterschaltungen nur sehr kleine gegenseitige Signalbeeinflussungen auftreten können.
• Die Erfindung kann mit CTD-Transversalfiltern realisiert werden, bei denen die Ladungen an der Oberfläche des Halbleiterkörpers verschoben werden. Darüber hinaus kann die Erfindung auch mit CTD-Anordnungen realisiert werden, bei denen ein Ladungstransport im Inneren des Halbleiterkörpers erfolgt und die unter der Bezeichnung "BCCD" zusammengefaßt werden. Allgemein ist bei der Erfindung jede Anordnung einsetzbar, die unter den Begriff Ladungsverschiebeanordnung (CTD) fällt, wie er beispielsweise in dem genannten Buch von Sequin und Tompsett auf den Seiten 1 bis 18 erläutert ist.
• Diese Ladungsverschiebeanordnungen können dabei entsprechend ihrem Aufbau z. B. im Zwei-, Drei-, Vier-oder Mehrphasenbetrieb arbeiten.
• Wird das CTD-Transversalfilter nach der Erfindung in bzw. auf einem n-leitenden Siliziumkörper vorgesehen, so sind die in Fig. 2 dargestellten, positiven Taktimpuls spannungen durch entsprechende negative zu ersetzen.
• 5 Patentansprüche 2 Figuren Leerseite

Claims (5)

1. Patentanspruche Q1 Transversalfilter mit einer auf einem dotierten Halbleiterkörper aufgebauten CTD-Anordnung, die mehrere an unterschiedliche CTD-Elemente angekoppelte, einander parallelgeschaltete Eingangsstufen und eine Ausgangsstufe aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß diejenigen Eingangsstufen (ES1, ES5, ES9) die an sämtliche jeweils um eine Anzahl von k CTD-Elementen gegeneinander versetzte CTD-Elemente (cm1, CE5, CE9) angekoppelt sind, zu einer von k Gruppen zusammengefaßt und mit einem gemeinsamen Gruppeneingang (G1) verbunden sind, daß k Filtereingänge (FE1...FE4) vorgesehen sind, die jeweils über Eingangsschalter (TE11...) an jeden der k Gruppeneingänge (G1...G4) anschaltbar sind und daß die Ausgangsstufe (2) über Ausgangsschalter (TAl...) an jeden von k Filterausgängen (FA1...FA4) anschaltbar ist (k = 2, 3 usw.).
2. 2. Transversalfilter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Jede der Eingangsstufen so ausgebildet ist, daß sie ein ihr über den Gruppeneingang (G7...G4) zugeführtes Signal mit einem vorgegebenen Koeffizienten positiven oder negativen Vorzeichens bewertet.
3. 3. Verfahren zum Betrieb eines Transversalfilters nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß an den k Filtereingängen anliegende Signale mittels der Eingangsschalter den k Gruppeneingängen innerhalb einer ersten CTD-Taktimpulsperiode unter Beachtung einer ersten individuellen Zuordnung zugefubrt werden, daß diese Zuordnung in den folgenden CTD-Taktimpulsperioden derart geändert wird, daß jedes Signal gerade den Eingangsstufen zugeführt wird, in denen sich von diesem Siganl abgeleitete Ladungen befinden, und daß die Ausgangsschalter so betätigt werden, daß die Ausgangsstufe beim Auftreten von Ladungen, die von einem bestimmten Signal abgeleitet sind, jeweils mit einem diesem Signal fest zugeordneten Filterausgang verbunden sind.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Frequenz der den CTD-Elementen zugeführten Taktimpulsspannungen doppelt so hoch gewählt wird wie die der den Eingangsstufen und der Ausgangsstufe zugeführten Taktimpulsspannungen.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß konstante Ladungen in die von den abgeleiteten Ladungen jeweils freibleibenden CTD-Elemente eingegeben werden.