DE3118198A1 - Schalter-kondensator-filter - Google Patents

Description

• Schalter-Kondensator-Filter
• Die Erfindung betrifft ein Schalter-Kondensator-Filter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Herkömmliche aktive RC-Filter lassen sich nur sehr schwer in monolithischer Technik realisieren. Dies liegt vor allem daran, daß das RC-Produkt welches die Filterkoeffizienten festlegt, in dieser Technik nur sehr ungenau herstellbar ist. Nachdem man Operationsverstärker in MOS-Technologie herstellen konnte, wurden die Schalter-Kondensator-Filter entwickelt, wie sie z.B. in der Zeitschrift Proceedings of the IEEE, Vol. 67, No 1, January 1979, Seite 61 bis 75 im Aufsatz "MOS-Switched-Capacitor-Filters" von R.W. Brodersen, P.R. Gray und D.A.
• Hodges beschrieben sind.
• Bei den Schalter-Kondensator-Filtern werden die Filterkoeffizienten im wesentlichen durch die Frequenz einer von außen anzulegenden Taktspannung, sowie durch Kapazitätsverhältnisse bestimmt, wobei letztere in der MOS-Technik sehr genau herstellbar sind. Die maximal verwendbare Taktfrequenz und da- mit die maximale Signalfrequenz wird in erster Linie beschränkt durch die Grenzfrequenz der Verstärker.
• Die in dem genannten Aufsatz beschriebenen Filter verwenden Operationsverstärker. Operationsverstärker benötigen aber eine relativ große Fläche auf dem Halbleiter-Chip. Damit einhergehend ist ein relativ großer Leistungsverbrauch. Außerdem ist die maximal zu verarbeitende Signalfrequenz relativ gering infolge der niedrigen Grenzfrequenz der Operationsverstärker.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Schalter-Kondensator-Filter anzugeben, das einen geringeren Flächenbedarf und damit einen geringeren Leistungsverbrauch hat als bisher und das für den Einsatz bei höheren Signalfrequenzen geeignet ist, als es bisher möglich war.
• Diese Aufgabe wird gelöst wie im Anspruch beschrieben.
• Im folgenden sei die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe von Figuren näher erläutert.
• Die Figur 1 zeigt einen Grundbaustein für ein Schalter-Kondensator-Filter, gemäß dem Stand der Technik.
• Die Figur 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Grundbaustein für ein Schalter-Kondensator-Filter.
• Im Zeitintervall 1 Im Zeitintervall t6(nT,(n+2)T) werden die geschalteten Kondensatoren C1 bzw. C2 auf die eingeprägten Spannungen U1 bzw. U2 aufgeladen (gezeichnete Schalterstellung in Fig. 2).
• T bezeichnet hierbei die Abtastperiodendauer. Zum Zeitpunkt (n+2) T werden die Schalter umgeschaltet, so daß nun die Kondensatoren C1 bzw. C2 zwischen dem Eingang und Ausgang des Einsverstärkers liegen und dadurch die auf ihnen gespeicherten Ladungen auf den Integrationskondensator C fließen, was zu einer Anderung der Ausgangsspannung Ua führt.
• Dadurch ist unmittelbar einsichtig, daß sich diejenige Eingangsspannung dem Betrage nach auf die Ausgangsspannung am besten überträgt, deren Frequenz gleich der Taktfrequenz ist.
• So läßt sich auf einfache Weise erläutern, wie sich die Filterwirkung einer solchen Schaltung ergibt.
• Infolge der im Vergleich zu einem Operationsverstärker höheren Grenzfrequenz des Einsverstärkers kann diese Schaltung bei höheren Taktfrequenzen betrieben werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch Schalter-Kondensator-Filter zur zeitdiskreten Signalverarbeitung, wobei Verstärker, Kondensatoren und von einem Takt gesteuerte Transistorschalter verwendet werden, wobei die geschalteten Kondensatoren zwischen eingeprägten Spannungen aufgeladen werden und wobei die nichtgeschalteten Kondensatoren zwischen einer eingeprägten Spannung und dem Verstärkereingang liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker ein Trennverstärker mit der Verstärkung eins ist, daß ein Integrationskondensator (C) zwischen dem Eingang des Trennverstärkers und Masse liegt und daß die geschalteten Kondensatoren (C1, C2) beim Entladen zwischen dem Eingang und Ausgang des Trennverstärkers liegen.