Трансверсальный фильтр на приборах с зарядовой связью с фиксированными весовыми коэффициентами Советский патент 1987 года по МПК H03H15/00 

Изобретение относится к радиотехнике и автоматике, в частности к устройствам обработки информационных сигналов, и может быть использовано в различной прямопередающей аппаратуре.

Целью изобретения является повышение точности фильтрации за счет повышения точности реализации амплитудно- частотной характеристики в трансферса- льных фильтрах на приборах с зарядовой связью с фиксированными весовыми коэффициентами.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого фильтра

Устройство содержит первый и второй фильтры 1 и 2, тактовый генератор 3, источник 4 информационного сигнала, источник 5 опорного напряжения, входной инжекционный диод 6-1-6-п, управляющие электроды 7-1- 7-п, мерные емкостные элементы 8-J- 8-п, первые, вторые, третьи и четвертые 9-1 -9-п, 10-1-10-п, 11-1-11-п и 12-1-12-п соответственно фазовые передающие электроды задержки и суммирования, первый, второй, третий и четвертьй 13-1-13-п, l4-1-14 -n, 15-1-15-п и- 16-1-16-п передающие электроды сдвига второго фильтра, экстрагирующий диод., 17, дифференциальный измеритель 18 тока и г-й номер ПЗС секции.

Трансверсальный фильтр на приборах с зарядовой связью (ПЗС) с фиксированными весовыми коэффициентами работает следующим образом.

Входное напряжение информационного сигнала от источника 4 сигнала поступает На каждую ПЗС секцию первого фильтра 1. При положительном значении весового коэффициента импульсной характеристики напряжение сигнала поступает на электрод мерного емкостного элемента B-i. а на управляющий электрод 7-i этой же i-й ПЗС секции подается напряжение от источника 5 опорного напряжения. При отрицательном значении весового коэффициента напряжение сигнала поступает на управляющий электрод 7-i, а опорное напряжение - на электрод мерного емкостного элемента. Инжекция заряда в п-отенциальную. яму под электродом 8 происходит при подаче на инжекцион- ньй диод 61 каждой i-й ПЗС секции напряжения низкого уровня тактового генератора 3.- При положительном зна

чении напряжения частоты тактового генератора 3 поступающие на инжекционный диод 6i электроды стекают обратно на диод до тех пор, пока квазипотенциал Ферми в пустом канале под управляющим электродом 7i не станет равным квазипотенциалу Ферми под электродом 8i. Для предотвращения растекания заряда по ПЗС каналу при инжекции заряда передающий электрод 9i должен находиться прд напряжением низкого уровня фазы ф, . Значение инжектированного заряда Q ии; равно:

15

инж

8-С„(и,;- Ug; ),

0

5

0

5

0

5

0

5

где S

и . и

в;

площадь мерного емкостного элемента 8ij емкость МОП структуры на единицу площади; напряжение, приложенное к управляющему электроду 7i-й ПЗС секции; напряжение, приложенное к электроду мерного емкостного элемента 8i-й ПЗС сект ции.

Таким образом, операция взвешивания осуществляется модуляцией инжектированного заряда путем изменения глубины потенциальной ямы.

Под воздействием четырехфазного напряжения, поступающего с тактового генератора на передающие электроды 9ii, 10ii, 11ii и 12ii, происходит последовательное перемещение взвешенного заряда. На передающем электроде 9i каждой i-й ПЗС секции производится суммирование заряда, поступившего с входа этой секции, и заряда, перемещенного с предьщзщей секции.

Взвешенный заряд с выхода первого фильтра через передающие электроды 9i, 10i, 11i и 12i, обеспечивающие зарядовую связь между первым и вторым фильтром, поступает на вход второго фильтра 2. Фильтр 2 реализован на ПЗС регистре сдвига и дифференциальном измерителе 18 тока. Передающие электроды I4i этого регистра сдвига разрезаны в соответствии с заданными весовыми коэффициентами. Под действием фазового напряжения, поданного с тактового генератора 3 на передающие электроды 13i, 14i, I5i и 16i, зарядовые пакеты перемещаются по ПЗС регистру второго фильтра 2. Зарядовые пакеты, проходя под взвеши

вающими разрезными электродами 141, индуцируют в них напряжение, пропорциональное величине зарядового пакета и значению весового коэффициента импульсной характеристики. Т как взвешивающие электроды 14 подключены к соответствующим фазовым шинам Ф и , то сумма индуцированных напряжений по шинам Ф 9j поступает на соответствующие входы дифференциального измерителя 18 тока. Дифференциальный измеритель тока 18 работает как интегратор. Он выполняется обычно на операционных усилителях, работающих в режиме высокого коэффициента усиления из-за больших паразитных емкостей на считывающих шинах, к которым подключены взвешивающие электроды. На выходе измерителя получают сформированный выходной сигнал i-и последовательности информационного отфильтрованного сигнала.

Таким образом, трансверсальный фильтр на ПЗС с фиксированными весовыми коэффициентами обеспечивает более высокую точность реализации амплитудно-частотный характеристики, процент выхода годных устройств за счет снижения требования к точности выполнения весовых коэффициентов и сокращение взвешивающих электродов трансверсального фильтра за счет снижения подавления в полосе заграждения путем оптимального выбора числа взвешивающих электродов первого фильтра.

Формула изобретения

Трансверсальный фильтр на приборах с зарядовой связью с фиксированными весовыми коэффициентами, выполненный на полупроводниковом кристалциального усилителя тока соединен выходом второй фазы генератора управляющих импульсов, выход первого фильтра с помощью передающих элект 35 ДОН зарядно связан с входом второг фильтра, отличающийся т что, с целью повышения точности фильтрации за счет повышения точност реализации амплитудно-частотной ха рактеристики, в нем при неизменном общем числе N взвешивающих электро дов количество взвешивающих электр дов п и п в первом и втором-филь рах выбирают из условия достижения

40

И

содержащий шину входного сигна- максимума функции В(п,п„) - миниле

ла, шину опорного сигнала, генератор управляющих импульсов, дифференциальный усилитель тока, два последовательно включенных фильтра, имеющих N взвешивающих электродов, из которых четьфе первых (п,) взвешивающих электрода реализуют первый фильтр со взвешиванием на входе, содержащий четыре секции приборов с зарядовой связью, запараллеленные по входу и включенные последовательно по выходу, состоящие из последовательно расположенных инжекционного диода, сое50

г

мального подавления в полосе заграж дения амплитудно-частотной характеристики при изменении п,:

В(п,,п) -ZO lgfcTj nilgn; +

4- 10 .(n, 1)

55 где nj - число взвешивающих электродов в i-M фильтре; Сэ т среднеквадратичная ошибка реализации весовых

0

диненного с выходом генератора управляющих импульсов, первого и второго электродов, из которых первый является управляющим электродом, а второй - мерным емкостным элементом, причем при положительных весовых коэффициентах шина входного сигнала подключена к второму электроду, а первый электрод подключен к шине опорного сигнала, а при отрицательных весовых коэффициентах первый электрод подключен к шине входного сигнала, а второй электрод подключен к шине

g опорного сигнала, и передающих электродов задержки и суммирования, а остальные Hj взвешивающих электродов выполнены во втором фильтре со взвешиванием на выходе, реализованных в виде разрезных электродов регистра сдвига и соединенных с выполненными на том же кристалле шинами суммирования отрицательного и положительного сигналов и экстрагирующий диод, при

t, этом экстрагирующий диод подключен параллельно последнему передающему электроду, а шины суммирования отрицательного и положительного сигналов соединены с прямым и инвертирующим входами дифференциального усилителя

0

тока, один из прямых входов диффереНциального усилителя тока соединен с выходом второй фазы генератора управляющих импульсов, выход первого фильтра с помощью передающих электро- 5 ДОН зарядно связан с входом второго фильтра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности фильтрации за счет повышения точности реализации амплитудно-частотной характеристики, в нем при неизменном общем числе N взвешивающих электродов количество взвешивающих электродов п и п в первом и втором-фильтрах выбирают из условия достижения

0

максимума функции В(п,п„) - мини50

г

мального подавления в полосе заграждения амплитудно-частотной характеристики при изменении п,:

В(п,,п) -ZO lgfcTj nilgn; +

4- 10 .(n, 1)

55 где nj - число взвешивающих электродов в i-M фильтре; Сэ т среднеквадратичная ошибка реализации весовых

51352620

коэффициентов в i - мif;

фильтре;

пульсации в полосе пропус- f-r кания i-ro фильтра;

ширина переходной полосы i-ro фильтра; тактовая частота.

Изобретение относится к области радиотехники и автоматики, в частности к устройствам обработки информационных сигналов, и может быть использовано в прямопередающей аппаратуре. Цель изобретения - повьшение точности фильтрации - достигается за счет увеличения точности реализации амплитудно-частотной характе истики в траневерсальных фильтрах на приборах с зарядовой связью и фиксированными весовыми коэффициентами. Устройство содержит фильтры, тактовый генератор, источник информационного сигнала, . источник опорного напряжения, входные инжекционные диоды, управляющие электроды, мерные емкостные элементы, фазовые передающие электроды задержки и суммирования, передающие электроды регистра сдвига второго фильтра, экстрагирзпощий электрод, дифференциальный измеритель тока. Изобретение обеспечивает более высокую точность реализации амплитудно-частотной характеристики, выхода годных устройств за счет снижения требований к точности выполнения весовых коэффициентов, сокращение взвешивающих электродов трансверсального фильтра. 1 ил. (Л 00 :л ю 35 ю

Редактор А Лежнина

Составитель В.Якимов Техред. М.Ходанич

Заказ 5575/55 Тираж 900Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор М.Максимишииец