Roland Schreiber

Narrow-bandwidth passive recursive CCD bandpass filter

A 37mW fully self-contained bandpass for FDM channel modems with passive CCD resonators will be described. The bandwidth is 97Hz at 131.85kHz (Q=1350). Tolerance at center frequency is less than ±3Hz.

Bandpässe mit CCD-Resonatoren

Two band-pass filters with novel CCD resonators were realized in double-polysilicon-gate NMOS technology. The operation and experimental results are discussed for a Chebyshev band-pass with a relative 3 dB-bandwidth of 3.1 % and for the fully selfcontained signalfilter for FDM channel modems with a 3 dB-bandwidth of 97 Hz at 131.85 kHz. The special advantages of such filters are the extremely stable center frequency and a bandwidth independently controlled by a capacitance ratio. Therefore CCD resonators are ideal modules for the monolithic implementation of narrow band-pass filters at higher frequencies. Für die Dokumenta t ion : Monolithisch integriertes Filter / analoges Abtastfilter / CCD / rekursives Filter / Bandpaß / Resonator 1. Einle i tung Elektronische Kommunikationssysteme aller Art benötigen eine Vielzahl von Filtern. Monolithisch integrierte Filter gewinnen wegen der Möglichkeiten der Systemintegration zunehmend an Bedeutung [l, 2]. Die Übertragungsfunktion solcher Filter muß jedoch gegen Parametertoleranzen unempfindlich sein, da ein nachträglicher Abgleich zu aufwendig ist. Monolithisch integrierte analoge Abtastfilter, die diese Randbedingung erfüllen, können mittels geschalteter Kapazitäten und Operationsverstärker oder mit Charge Coupled Devices [3, 4] vorteilhaft realisiert werden. Obwohl Schalter-Kondensator-Filter die direkte Nachbildung von klassischen LC-Filtern erlauben, ist ihre Anwendung für hochwertige Filter noch auf Frequenzbereiche unterhalb etwa 25 kHz beschränkt. Die endliche Bandbreite und Verstärkung von realen Operationsverstärkern sowie Toleranzen in den erforderlichen Bild l: Schema einer passiven vollintegrierten CCD-Filterschaltung *) Veröffentlichung eines bei der Kleinheubacher Tagung (22.-26. 9. 1980) gehaltenen Vertrages. Kapazitätsverhältnissen führen bei höheren Signalfrequenzen zu deutlichen Fehlem in der Übertragungsfunktion. Charge Coupled Devices (CCD) zeichnen sich durch extrem geringe Verluste bei der Ladungsübertragung aus ( « 5 · 10~ pro Übertragung). Sie eignen sich daher vorzüglich zur Realisierung von integrierten passiven Resonatoren [5, 6] mit unbelasteten Güten von ca. l O. Bei den hier eingesetzten Oberflächen-CCDs tritt erst bei Taktfrequenzen oberhalb etwa 3 MHz eine Güteverminderung ein. Durch die Elimination der aktiven Rückkopplungsstufe vermeiden die passiven CCD-Resonatoren die Nachteile herkömmlicher rekursiver CCD-Filter [7]. Die inhärent stabile Mittenfrequenz ( /Ä — 4 /0) und die nur vom Verhältnis zweier Kapazitäten bestimmte Bandbreite sind die besonderen Vorteile solcher Filter mit passiven CCD-Resonatoren. Durch die entkoppelte Kettenschaltung mehrerer Resonatoren wird die Realisierung passiver Filter erreicht, d. h. alle Filteroperationen werden in der Ladungsebene ausgeführt (Bild 1). 2. Real is ier te CCD-Resonator f i l t e r 2.1 Tschebyscheff Bandpaß Übertragungsfunktionen mit allgemeiner Polverteilung können mittels verallgemeinerter passiver CCD-Resonatoren [5] realisiert werden. Bild 2 zeigt das Signalflußdiagramm eines Tschebyscheff-Bandpasses mit einer relativen Bandbreite von 3,1 %. Die Mittenfrequenz f0 wird durch die Einzelresonatoren mit 12 Verzögerungselementen im Rückkopplungszweig bestimmt (f0 =/Takt/12). Die beiden verallgemeinerten CCD-Resonatoren realisieren die 82 Bandpässe mit CCD-Resonatoren F R E Q U E N Z 35(1981)3/4 a = 0,50 e-0.48 b-0,09 f-0.17 c-0.91 g-0.83 d = 0,52 Bild 2: Signalflußdiagramm für den Tschebyscheff Bandpaß mit 3,1 % relativer 3-dB-Bandbreite Die Zahlenwerte a bis g geben die Ladungsaufteilungen für die Leitungsverzweigungen an. Verzögerungen um eine Taktperiode sind in der üblichen Notation als z~ =exp(— pT) dargestellt

Linearized output stage for SCCDs using a highly doped region

Abstract An SCCD has been built in p - epitaxial layer on a p + substrate. Experimental data showed an improvement of more than 10 dB in linearity of the output stage compared with conventional SCCDs. In contrast to an output stage with a charge sensitive amplifier the solution presented does not need more area and is not restricted to a low frequency range.