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Dokumentenidentifikation DE102004027298A1 20.01.2005
Titel Auf dem Chip ausgeführter Hochpassfilter mit großer Zeitkonstanten
Anmelder REALTEK Semiconductor Corp., Hsinchu, TW
Erfinder Kang, Han-Chang, Hsin-Tien, TW
Vertreter Hoefer & Partner, 81545 München
DE-Anmeldedatum 04.06.2004
DE-Aktenzeichen 102004027298
Offenlegungstag 20.01.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.01.2005
IPC-Hauptklasse H03H 11/02
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft einen auf einem Chip ausgeführten Hochpassfilter (20, 40, 50, 70, 100) mit großer Zeitkonstanten, umfassend einen Kondensator (26, 76, 86), einen ersten Transistor (28, 78, 88) mit einem an eine erste Spannungsquelle angeschlossenen ersten Anschluss und einem an den Kondensator (26, 76, 86) angeschlossenen zweiten Anschluss, und einen zweiten Transistor (30, 80, 90) mit einem an den zweiten Anschluss des ersten Transistors (28, 78, 88) angeschlossenen ersten Anschluss und einem an Erde angeschlossenen zweiten Anschluss, wobei der erste Transistor (28, 78, 88) und der zweite Transistor (30, 80, 90) als ein Widerstand mit großem Widerstandswert arbeiten. Der elektrisch äquivalente Widerstand mit großem Widerstandswert und der Kondensator (26, 76, 86) bilden zusammen einen Hochpassfilter zwischen dem Eingangsanschluss (22, 72, 82) und dem Ausgangsanschluss (24, 74, 84).

Beschreibung[de]

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Hochpassfilter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Um den Gleichspannungsanteil eines Signals zu entfernen oder den Gleichspannungsoffset zu eliminieren, benötigen viele Schaltungen einen Hochpassfilter. Als Beispielschaltungen, die als Hochpassfilter implementiert werden, seien ein Gleichspannungssperrkondensator, ein Gleichspannungspegelschieber und eine Gleichspannungsregelschleife angegeben. In einer Vorrichtung, die zwei unterschiedliche Versorgungsspannungen verwendet, kann es aufgrund von unterschiedlichen Gleichspannungspegeln unmöglich sein, Signale von einem Versorgungsspannungsbereich direkt mit dem anderen zu verbinden. Um Signale zwischen den beiden Bereichen zu verbinden, kann ein Gleichspannungspegelschieber verwendet werden, um die Spannung von dem ersten Bereich zu der des zweiten Bereichs zu schieben. Aufgrund von Verbesserungen in dem IC- und Vorrichtungsherstellungsprozess wurde jedoch die auf dem Chip vorhandene Arbeitsspannung stark reduziert und ist tatsächlich zu niedrig, damit ein Gleichspannungspegelschieber seine ursprünglichen Leistungserfordernisse erfüllt. Bei diesen Bedingungen kann ein Hochpassfilter verwendet werden, um die Gleichspannung zu blockieren, aber das gewünschte Signal durchzulassen. Liegt die Eckfrequenz des Hochpassfilters tief genug, so besteht durch die Verwendung des Hochpassfilters kein negativer Effekt in dem System.

Ein Gleichspannungsoffset ist immer zu beachten, wenn Null Zwischenfrequenz(ZF)-Empfänger, Mischer und Tiefpassfilter verwendet werden. Wird er nicht entfernt, so kann dieser ungewünschte Gleichspannungsoffset empfindliche Vorrichtungen, wie z.B. Wechselspannungs/Gleichspannungs-Wandler (ADC-Wandler), sättigen und ihre Fehlfunktion hervorrufen. Eine normale Lösung dieses Problems ist es, eine Gleichspannungsregelschleife einzusetzen. Eine Gleichspannungsregelschleife verwendet eine Rückkopplung, um den ausgegebenen Gleichspannungspegel konstant zu halten, wobei sich jedoch die Einschwingzeit mit abnehmendem Rückkopplungsfenster (d.h. einer sehr niedrigen Eckfrequenz) verlängert. Liegt die Eckfrequenz sehr tief, so müssen nicht nur der Widerstandswert des Widerstands und die Kapazität des Kondensators des benötigten Filters sehr groß sein, sondern die Einschwingzeit ist auch oft zu groß. Durch die Verwendung eines einfachen Hochpassfilters kann die gleiche Funktion wie die einer Gleichspannungsregelschleife erhalten werden, ohne dass das zusätzliche Problem der zu großen Einschwingzeit der geschlossenen Schleife besteht.

Widerstände und Kondensatoren mit großen Beträgen, die für den einfachen Hochpassfilter benötigt werden, sind jedoch sehr schwierig auf einem IC zu implementieren, ohne extrem große Flächen des Platzes auf dem IC zu verwenden.

Dieses berücksichtigend ist die Erfindung darauf gerichtet, einen auf dem Chip ausgeführten Hochpassfilter mit einer niedrigen Eckfrequenz und einer großen Zeitkonstanten anzugeben, der leicht auf einem IC hergestellt werden kann.

Dies wird durch einen auf dem Chip ausgeführten Hochpassfilter mit einer großen Zeitkonstanten nach dem Patentanspruch 1 erreicht. Die abhängigen Patentansprüche beziehen sich auf korrespondierende weitere Entwicklungen und Verbesserungen.

Wie aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung klarer erkannt werden kann, umfasst der beanspruchte auf dem Chip ausgeführte Hochpassfilter einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor, die als ein Widerstand mit großem Widerstandswert arbeiten. Der elektrisch äquivalente Widerstand mit großem Widerstandswert und ein Kondensator bilden zusammen einen Hochpassfilter.

Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter dargestellt. Es zeigen:

1 ein schematisches Diagramm eines Hochpassfilters nach dem Stand der Technik,

2 ein schematisches Diagramm eines Hochpassfilters nach dieser Erfindung,

3 ein schematisches Diagramm des in 2 gezeigten Hochpassfilters mit einem Vorspannungsfolgespannungsgenerator,

4 einen Graph einer Frequenzantwort eines in 3 gezeigten beispielhaften Hochpassfilters,

5 ein schematisches Diagramm des in 2 gezeigten Hochpassfilters mit einem variablen Vorspannungsfolgespannungsgenerator,

6 ein schematisches Diagramm einer Differentialversion des in 3 gezeigten Hochpassfilters, und

7 ein schematisches Diagramm einer Differentialversion des in 5 gezeigten Hochpassfilters.

1 zeigt einen herkömmlichen Hochpassfilter 10. Ein Kondensator 12 ist zwischen einen Eingangsanschluss 14 und einen Ausgangsanschluss 16 geschaltet und ein Widerstand 18 ist zwischen den Ausgangsanschluss 16 und Erde geschaltet. Wird der in 1 gezeigte übliche Widerstands/Kondensator (RC)-Hochpassfilter 10 verwendet, so müssen ein Widerstand mit einem großen Widerstandswert 18 und ein Kondensator mit einer großen Kapazität 12 verwendet werden, um die gewünschte niedrige Eckfrequenz zu erzeugen. Soll die Eckfrequenz 100Hz (oder niedriger) betragen, so muss der Widerstandswert des Widerstands 18 in der Größenordnung von Megaohm liegen und die Kapazität des Kondensators 12 nähert sich dem 100pF-Bereich an. Ist die gewünschte Eckfrequenz (Fc) zum Beispiel 100Hz, so bestimmt sich nach der Formel Fc = 1/(2&pgr;R·C) die Kapazität des Kondensators 12 zu 50pF und der Widerstandswert des Widerstands 18 muss 33Megaohm betragen. Diese Widerstände und Kondensatoren mit großen Werten können nur sehr schwierig auf einem IC implementiert werden, ohne extrem große Flächen des Platzes auf dem IC zu verwenden. Der von dem Hochpassfilter 10 benötigte Platz könnte tatsächlich ein Vielfaches größer sein, als der von der restlichen Schaltung benötigte Platz.

Im Folgenden wird die 2 beschrieben, die ein schematisches Diagramm eines Hochpassfilters 20 nach der Ausführungsform dieser Erfindung zeigt. Der Hochpassfilter 20 umfasst einen Eingangsanschluss 22, einen Ausgangsanschluss 24, einen Kondensator 26, einen p-Transistor 28, einen n-Transistor 30 und einen Spannungsquellengenerator 32. Der Kondensator 26 ist zwischen den Eingangsanschluss 22 und den Ausgangsanschluss 24 geschaltet. Der p-Transistor 28 ist mit seinem Source-Anschluss an eine Versorgungsspannung VDD und mit seinem Drain-Anschluss an den Ausgangsanschluss 24 angeschlossen. Der n-Transistor 30 ist mit seinem Drain-Anschluss an den Ausgangsanschluss 24 und mit seinem Source-Anschluss an Erde angeschlossen. Die Gate-Anschlüsse des p-Transistors 28 und des n-Transistors 30 sind mit dem Ausgang des Spannungsquellengenerators 32 verbunden. Der Spannungsquellengenerator 32 ist vorgesehen, solch einen Spannungspegel zu liefern, dass sowohl der p-Transistor als auch der n-Transistor im Sättigungsmodus betrieben werden können.

Der Betrag des Drainstroms eines Transistors wird bestimmt, indem die Länge (L) und die Breite (W) des Kanals während des Herstellungsprozesses eingestellt werden. Arbeitet der Transistor im Sättigungsmodus, so ist der Betrag des Drainstroms ID konstant, nachdem die Länge (L) und die Breite (W) des Kanals eingestellt sind. Jedoch ändert sich in tatsächlichen Schaltungen der Betrag des Drainstroms ID aufgrund des Kanallängen-Modulationseffekts leicht, wenn der Betrag der Drain/Source-Spannung VDS geändert wird. Der Ausgangswiderstand Ro des Transistors beträgt unabhängig von dem Betrag von ID 1/(ID·&lgr;), wobei sich der Parameter &lgr; auf die lineare Abhängigkeit des Drainstroms von der Drain/Source-Spannung in dem Sättigungsbereich bezieht. VDS = 1/&lgr;, genannt die Frühspannung. Demzufolge kann der in dem Sättigungsmodus betriebene Transistor als ein Widerstand betrachtet werden, dessen Widerstandswert durch die Drainspannung ID bestimmt ist. Da sowohl der p-Transistor als auch der n-Transistor zusammen als elektrisch äquivalent zu einem Widerstand sein können, formen der äquivalente Widerstand und der Kondensator 26 zusammen zwischen dem Eingangsanschluss 22 und dem Ausgangsanschluss 24 einen Hochpassfilter.

Der typische Betragsbereich von &lgr; liegt zwischen 0,01 und 0,03 V–1 und der des Drainstroms ID liegt zwischen &mgr;A~mA. Auf diese Weise kann der Ausgangswiderstand Ro hunderte Megaohm betragen. Es ist demzufolge leicht, einen auf dem Chip ausgeführten Hochpassfilter mit einer großen Zeitkonstanten zu implementieren, indem die Transistoren betrieben werden, sich wie ein Widerstand mit großem Widerstandswert zu verhalten.

Es sollte auch festgehalten werden, dass die Verwendung von MOS-Transistoren in der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform nur beispielhaft ist und von dieser Erfindung auch BJT-Transistoren unterstützt werden.

Der Widerstandswert des Ausgangswiderstands, der von dem p-Transistor 28 und dem n-Transistor 30 gebildet wird, ist sehr empfindlich bezüglich des Spannungspegels des Gate-Anschlusses, welcher von dem Spannungsquellengenerator 32 erzeugt wird. Theoretisch würde der Spannungsquellengenerator 32 unabhängig von der Herstellung exakt dasselbe Spannungssignal erzeugen, wenn keine Prozessvariationen zwischen IC-Herstellungen bestehen würden, und der Widerstandswert und die damit im Zusammenhang stehende Eckfrequenz des Hochpassfilters 20 würden für alle ICs gleiche Werte aufweisen. Tatsächlich bestehen zwischen verschiedenen IC-Herstellungen immer geringe Prozessvariationen bei den Transistorparameterwerten, weswegen der Spannungsquellengenerator 32 diese Variationen ausgleichen muss, um zu sichern, dass über alle IC-Herstellungen ein vorhersehbarer Widerstandswert gebildet wird.

Im Folgenden wird die 3 beschrieben, die ein schematisches Diagramm eines Hochpassfilters 40 mit einem Vorspannungsfolgespannungsgenerator 42 zeigt. Der Vorspannungsfolgespannungsgenerator 42 umfasst einen p-Generatortransistor 44 von im Wesentlichen der gleichen Größe wie der p-Transistor 28 und einen n-Generatortransistor 46 von im Wesentlichen der gleichen Größe wie der n-Transistor 30. Der p-Generatortransistor 44 ist mit seinem Source-Anschluss an die Versorgungsspannung VDD und mit seinem Drain-Anschluss an den Spannungsquellenknoten A angeschlossen. Der n-Generatortransistor 46 ist mit seinem Drain-Anschluss an den Spannungsquellenknoten A und mit seinem Source-Anschluss an Erde angeschlossen. Die Gate-Anschlüsse des p-Generatortransistors 44 und des n-Generatortransistors 46 sind ebenfalls an den Spannungsquellenknoten A angeschlossen.

Da die Größen und das jeweilige Layout des p-Generatortransistors 44 und des n-Generatortransistors 46 gleich zu dem p-Transistor 28 und dem n-Transistor 30 des Hochpassfilters 40 sind, gleicht das durch den Vorspannungsfolgespannungsquellengenerator 42 an dem Spannungsquellenknoten A erzeugte Spannungssignal die Prozessvariationen zwischen unterschiedlichen IC-Herstellungen aus. Durch die Einstellung der Länge (L) und der Breite (W) des Transistorkanals sowohl für den p-Transistor 28 als auch für den n-Transistor 30 und die Auswahl eines geeignet bemessenen Kondensators 26 können die Zeitkonstante und die Eckfrequenz, die von dem Hochpassfilter 40 gebildet werden, direkt gesteuert werden. Der Vorspannungsfolgespannungsquellengenerator 42 stellt sicher, dass jede physikalische Version der Schaltung unabhängig von Prozessvariationen dieselbe Eckfrequenzantwort aufweist.

Im Folgenden wird 4 beschrieben, die einen Graphen der Frequenzantwort 48 eines beispielhaften Hochpassfilters 40 nach dieser Erfindung zeigt. Wie in 4 erkannt werden kann, ist durch die Verwendung von W = 2&mgr;m, L = 20&mgr;m für die p-Transistoren 28, 44; W = 1&mgr;m, L = 20&mgr;m für die n-Transistoren 30, 46; und die Wahl von C = 13pF für den Kondensator 26 die Eckfrequenz Fc des Hochpassfilters zu 100Hz bestimmt. Diese Hochpassfilterschaltung 40 ist im Vergleich mit dem Stand der Technik viel leichter auf einem IC zu implementieren und führt zu einem platzeffizienteren Layout.

Im Folgenden wird 5 beschrieben, die ein schematisches Diagramm eines Hochpassfilters 50 mit einem variablen Vorspannungsfolgespannungsgenerator 52 zeigt. Der variable Vorspannungsfolgespannungsgenerator 52 umfasst einen p-Generatortransistor 54 mit im Wesentlichen der gleichen Größe wie der p-Transistor 28, einen n-Generatortransistor 56 von im Wesentlichen der gleichen Größe wie der n-Transistor 30 und einen Verstärker 58 mit einem nichtinvertierenden Eingangsanschluss, einem invertierenden Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss. Der p-Generatortransistor 54 ist mit seinem Source-Anschluss an die Versorgungsspannung VDD und mit seinem Drain-Anschluss an den nichtinvertierenden Anschluss des Verstärkers 58 angeschlossen. Der n-Generatortransistor 56 ist mit seinem Drainanschluss an den nichtinvertierenden Anschluss des Verstärkers 58 und mit seinem Source-Anschluss an Erde angeschlossen. Die Gate-Anschlüsse von dem p-Generatortransistor 54 und dem n-Generatortransistor 56 sind ebenfalls an den Spannungsquellenknoten A angeschlossen. An den invertierenden Anschluss des Verstärkers 58 wird ein Spannungssignal Vbias angelegt und der Ausgang des Verstärkers 58 ist mit dem Spannungsquellenknoten A verbunden.

Ähnlich zu dem in 3 gezeigten Vorspannungsfolgespannungsquellengenerator 42 gleicht das von dem variablen Vorspannungsfolgespannungsquellengenerator 52 an dem Spannungsquellenknoten A erzeugte Spannungssignal die Prozessvariationen zwischen unterschiedlichen IC-Fabrikationen aus, da die Größen und das jeweilige Layout des p-Generatortransistors 54 und des n-Generatortransistors 56 gleich zu dem p-Transistor 28 und dem n-Transistor 30 des Hochpassfilters 52 sind. Durch die Einstellung der Länge (L) und der Breite (W) des Transistorkanals sowohl für den p-Transistor 28 als auch für den n-Transistor 30 und die Auswahl eines Kondensators 26 mit geeigneter Größe können die Zeitkonstante und Eckfrequenz, die von dem Hochpassfilter 50 gebildet werden, direkt gesteuert werden. Dieselben Werte von W = 2&mgr;m, L = 20&mgr;m für die p-Transistoren 28, 54; W = 1&mgr;m, L = 20&mgr;m für die n-Transistoren 30, 56; und C = 13pF für den Kondensator 26 führen zu einer Eckfrequenz von 100Hz und erzeugen dieselbe Frequenzantwort, wie die in 4 gezeigte. Der zusätzliche Vorteil des variablen Vorspannungsfolgequellengenerators ist, dass der Gleichspannungsoffset des Ausgangsanschlusses 24 des Hochpassfilters 50 dem Spannungssignal Vbias, das an den invertierenden Anschluss 60 des Verstärkers 58 angelegt ist, folgt. Der variable Vorspannungsfolgespannungsquellengenerator 52 erlaubt eine direkte Steuerung des Gleichspannungsoffsets des Hochpassfilters 50. Das Spannungssignal Vbias weist einen akzeptierbaren Bereich auf, der durch die Formel Vt < Vbias < (VDD–Vt) aufgezeigt ist. Die Spannungsverstärkung des Verstärkers 58 sollte hoch genug sein, um die gewünschte Genauigkeit für den Ausgangsgleichspannungsfehler zu erzeugen. Je höher die Spannungsverstärkung des Verstärkers 58 ist, desto niedriger ist der Gleichspannungsoffsetfehler, der an dem Ausgangsanschluss 24 des Hochpassfilters 50 gesehen wird.

Im Folgenden wird die 6 beschrieben, die ein schematisches Diagramm einer Differentialversion des Hochpassfilters 70 mit dem Vorspannungsfolgespannungsquellengenerator 42 zeigt. Die Differentialimplementation, welche normalerweise in Hochgeschwindigkeits-IC-Umgebungen verwendet wird, weist eine viel größere Gleichtaktstörungsunterdrückung auf. Der Differentialhochpassfilter 70 mit dem Vorspannungsfolgespannungsquellengenerator 42 umfasst einen Eingangsanschluss 72 der positiven Seite, einen Ausgangsanschluss 74 der positiven Seite, einen Kondensator 76 der positiven Seite, einen p-Transistor 78 der positiven Seite, einen n-Transistor 80 der positiven Seite, einen Eingangsanschluss 82 der negativen Seite, einen Ausgangsanschluss 84 der negativen Seite, einen Kondensator 86 der negativen Seite, der im Wesentlichen den gleichen Wert wie der Kondensator 76 der positiven Seite aufweist, einen p-Transistor 88 der negativen Seite, der im Wesentlichen die gleiche Größe wie der p-Transistor 78 der positiven Seite aufweist, einen n-Transistor 90 der positiven Seite, der im Wesentlichen die gleiche Größe wie der n-Transistor 80 der positiven Seite aufweist, und den Vorspannungsfolgespannungsquellengenerator 42. Der Vorspannungsfolgespannungsquellengenerator 42 umfasst dieselben Teile und wird genauso betrieben, wie in 3 gezeigt. Der Kondensator 76 der positiven Seite ist zwischen den Eingangsanschluss 72 der positiven Seite und den Ausgangsanschluss 74 der positiven Seite geschaltet. Der Kondensator 86 der negativen Seite ist zwischen den Eingangsanschluss 82 der negativen Seite und den Ausgangsanschluss 84 der negativen Seite geschaltet. Der p-Transistor 78 der positiven Seite ist mit seinem Source-Anschluss an die Versorgungsspannung VDD und mit seinem Drain-Anschluss an den Ausgangsanschluss 74 der positiven Seite angeschlossen und der n-Transistor 80 der positiven Seite ist mit seinem Drain-Anschluss an den Ausgangsanschluss 74 der positiven Seite und mit seinem Source-Anschluss an Erde angeschlossen. Der p-Transistor 88 der negativen Seite ist mit seinem Source-Anschluss an die Versorgungsspannung VDD und mit seinem Drain-Anschluss an den Ausgangsanschluss 84 der negativen Seite angeschlossen und der n-Transistor 90 der negativen Seite ist mit seinem Drain-Anschluss an den Ausgangsanschluss 84 der negativen Seite und mit seinem Source-Anschluss an Erde angeschlossen. Die Gate-Anschlüsse der p- und n-Transistoren 78, 80, 88, 90 der positiven und negativen Seiten sind alle an den Spannungsquellenknoten A angeschlossen, welcher mit dem Ausgang des Vorspannungsfolgespannungsquellengenerator 42 verbunden ist.

Der Betrieb des Differentialhochpassfilters 70 ist sehr ähnlich zu dem in 3 gezeigten einpoligen Typ, mit der Ausnahme, dass in 6 der Hochpassfilter der positiven Seite dupliziert ist, um einen Hochpassfilter der negativen Seite für die Differentialimplementation zu erzeugen. Der Schaltungsbetrieb jeder Seite (positive und negative) ist gleich zu dem in 3 gezeigten Hochpassfilter.

Im Folgenden wird die 7 beschrieben, die ein schematisches Diagramm eines Differentialhochpassfilters 100 mit dem variablen Vorspannungsfolgespannungsquellengenerator 52 zeigt. Der Differentialhochpassfilter 100, der den variablen Vorspannungsfolgespannungsquellengenerator 52 verwendet, kann in Situationen verwendet werden, in denen die Gleichspannungsoffsets der Ausgangsanschlüsse 74, 84 der positiven Seite und der negativen Seite gesteuert werden müssen. Der Schaltungsaufbau ist sehr ähnlich zu dem in 6 gezeigten Differentialhochpassfilter 70, mit der Ausnahme, dass das Spannungssignal an dem Spannungsquellenknoten A von dem variablen Vorspannungsfolgespannungsquellengenerator 52 erzeugt wird. Der Schaltungsbetrieb und Teile der Hochpassfilter jeder Seite (positive und negative) sind gleich zu den in 6 gezeigten. Der Schaltungsbetrieb und Teile des variablen Vorspannungsfolgespannungsquellengenerator 52 sind gleich zu den in 5 gezeigten.

Im Unterschied zu dem Stand der Technik verwendet diese Erfindung einen p-Transistor und einen n-Transistor zusammen, um einen bestimmten Widerstandswert so zu bilden, dass ein Hochpassfilter mit einer niedrigen Eckfrequenz auf einen IC implementiert werden kann. Der bestimmte Widerstandswert und ein Kondensator bilden zusammen einen Hochpassfilter zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss, so dass auf dem IC kein Widerstand erzeugt werden muss und ein viel kleinerer Kondensatorwert eingesetzt werden kann, wobei weiterhin eine niedrige Eckfrequenz des Hochpassfilters aufrechterhalten wird. Durch Verwendung des Vorspannungsfolgespannungsquellengenerator nach dieser Erfindung wird durch die p- und n-Transistoren unabhängig von Prozessvariationen zwischen IC-Herstellungen ein vorhersehbarer Widerstandswert gebildet. Durch Verwendung des variablen Vorspannungsfolgespannungsquellengenerators nach dieser Erfindung kann der Gleichspannungsoffset an dem Ausgangsanschluss des Hochpassfilters weiter zusätzlich zu dem Beibehalten eines vorhersehbaren Widerstandswerts unabhängig von Prozessvariationen zwischen IC-Fabrikationen direkt gesteuert werden.

Zusammenfassend offenbart die Erfindung einen auf einem Chip ausgeführten Hochpassfilter 20, 40, 50, 70, 100 mit großer Zeitkonstanten, umfassend einen Kondensator 26, 76, 86, einen ersten Transistor 28, 78, 88 mit einem an eine erste Spannungsquelle angeschlossenen ersten Anschluss und einem an den Kondensator 26, 76, 86 angeschlossenen zweiten Anschluss, und einen zweiten Transistor 30, 80, 90 mit einem an den zweiten Anschluss des ersten Transistors 28, 78, 88 angeschlossenen ersten Anschluss und einem an Erde angeschlossenen zweiten Anschluss, wobei der erste Transistor 28, 78, 88 und der zweite Transistor 30, 80, 90 als ein Widerstand mit großem Widerstandswert arbeiten. Der elektrisch äquivalente Widerstand mit großem Widerstandswert und der Kondensator 26, 76, 86 bilden zusammen einen Hochpassfilter zwischen dem Eingangsanschluss 22, 72, 82 und dem Ausgangsanschluss 24, 74, 84.


Anspruch[de]
  1. Ein auf einem Chip ausgeführter Hochpassfilter (20, 40, 50, 70, 100) mit großer Zeitkonstanten, umfassend:

    – einen Kondensator (26, 76, 86);

    gekennzeichnet durch:

    – einen ersten Transistor (28, 78, 88), mit einem an eine erste Spannungsquelle angeschlossenen ersten Anschluss und einem an den Kondensator (26, 76, 86) angeschlossenen zweiten Anschluss; und

    – einen zweiten Transistor (30, 80, 90), mit einem an den zweiten Anschluss des ersten Transistors (28, 78, 88) angeschlossenen ersten Anschluss und einem an Erde angeschlossenen zweiten Anschluss;

    – wobei der erste Transistor (28, 78, 88) und der zweite Transistor (30, 80, 90) als ein Widerstand mit großem Widerstandswert arbeiten.
  2. Der auf dem Chip ausgeführte Hochpassfilter (20, 40, 50, 70, 100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Transistor (28, 78, 88) ein n-Transistor ist.
  3. Der auf dem Chip ausgeführte Hochpassfilter (20, 40, 50, 70, 100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Transistor (30, 80, 90) ein p-Transistor ist.
  4. Der auf dem Chip ausgeführte Hochpassfilter (20, 40, 50, 70, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine zweite Spannungsquelle (32, 42, 52), die an einen dritten Anschluss des ersten Transistors (28, 78, 88) und des zweiten Transistors (30, 80, 90) so angeschlossen ist, dass der erste Transistor (28, 78, 88) und der zweite Transistor (30, 80, 90) in einem Sättigungsmodus betrieben werden können.
  5. Der auf dem Chip ausgeführte Hochpassfilter (40, 70) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spannungsquelle (42) umfasst:

    – einen dritten Transistor (44), mit einem an die erste Spannungsquelle angeschlossenen ersten Anschluss, einem an den dritten Anschluss des ersten Transistors (28, 78, 88) und des zweiten Transistors (30, 80, 90) angeschlossenen zweiten Anschluss, und einem an dessen zweiten Anschluss angeschlossenen dritten Anschluss; und

    – einen vierten Transistor (46), mit einem an den zweiten Anschluss des ersten Transistors (28, 78, 88) angeschlossenen ersten Anschluss, einem an Erde angeschlossenen zweiten Anschluss, und einem an dessen ersten Anschluss angeschlossenen dritten Anschluss.
  6. Der auf dem Chip ausgeführte Hochpassfilter (50, 100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spannungsquelle (52) umfasst:

    – einen dritten Transistor (54), mit einem an die erste Spannungsquelle angeschlossenen ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss;

    – einen vierten Transistor (56), mit einem an den zweiten Anschluss des ersten Transistors (28, 78, 88) angeschlossenen ersten Anschluss, einem an Erde angeschlossenen zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss; und

    – einen Verstärker (58) mit einem an den zweiten Anschluss des ersten Transistors (28, 78, 88) angeschlossenen ersten Eingangsanschluss, einem an eine Vorspannungsquelle (60) angeschlossenen zweiten Eingangsanschluss und einem an den dritten Anschluss des ersten Transistors (28, 78, 88), des zweiten Transistors (30, 80, 90), des dritten Transistors (54) und des vierten Transistors (56) angeschlossenen Ausgangsanschluss.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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