Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/Archiv/Elc1979/B19790201Elc017.shtml

Фильтр, программируемый по 256 точкам

Если инициативная работа института микроэлектроники Вольфсона при Эдинбургском университете будет развиваться по плану, то инженеры-разработчики вскоре смогут закупать однокристальные программируемые трансвер-сальные 256-точечные фильтры, способные значительно повысить отношение сигнал/шум.

Группа исследователей под руководством Мавора и Деньера размещает на одном кристалле трансверсальный фильтр, содержащий линию задержки с отводами на основе 256 каскадов приборов с зарядовой связью (ПЗС) и 256 двух-квадрантных умножителей, каждый из которых построен на одном транзисторе со структурой металл-окисел-полупроводник.

При работе фильтра выборки входного сигнала последовательно задерживаются и умножаются на ряд программируемых пользователем весовых коэффициентов, а все эти произведения суммируются в промежутке между двумя тактовыми импульсами, следующими с частотой 2 МГц.

Первый промышленный программируемый трансверсальный фильтр, представляющий собой 64-точечный прибор с линией задержки на цепочках МОП-структур, был представлен фирмой Reticon Corp.1{Электроника, 1977, №25, с.7}. Исследователи в Эдинбурге делают следующий шаг вперед. В частности, использование линии задержки на ПЗС обещает дать более эффективную передачу заряда и улучшенную частотную характеристику, а большее число отводов фильтра расширяет диапазон применений по обработке сигнала.

Приходящий сигнал сдвигается вдоль 256-каскадной ПЗС линии задержки по трехфазной тактовой схеме. При каждом каскаде линии задержки захваченный заряд улавливается незаземленным вентилем, соединенным через буферный усилитель с МОП-конденсатором (см. рисунок). Это устройство служит для запоминания напряжения, а его выход подсоединен к одному из входов двухквадрантного перемножителя.

Опорное напряжение, представляющее весовой коэффициент, подается на второй вход по аналоговой входной шине с цифровым уплотнением. Эти опорные уровни последовательно считываются из закрепленной внешней памяти и переключаются для каждого каскада линии задержки. Разумеется, за любой один цикл можно изменить только один коэффициент, но этого достаточно для любого применения.

Программируемый трансверсальный фильтр содержит на одном кристалле 256-каскадную ПЗС-линию задержки и 256 двухквадратных умножителей, каждый на одном
Программируемый трансверсальный фильтр содержит на одном кристалле 256-каскадную ПЗС-линию задержки и 256 двухквадратных умножителей, каждый на одном МОП-транзисторе. Тактовая частота 2 МГц.

«Новый программируемый трансверсальный фильтр представляет собой аналоговый эквивалент микропроцессора, поскольку он поддается внешнему программированию для выполнения цифровых задач непосредственно над аналоговым сигналом», — говорит Мавор. При номинальной тактовой частоте 2 МГц имеется возможность выполнять 512 млн. умножений в секунду.

Мавор добавляет: «Прибор можно запрограммировать на согласованный или адаптивный фильтр, его можно использовать в спектральном анализе на основе импульсных функций Z-преобразования, а также применять в качестве миниатюрного однокристального частотного фильтра. В сочетании с постоянным запоминающим устройством его можно запрограммировать в качестве специализированного (закрепленного) трансверсального фильтра для выполнения функций включения-выключения».

Заявка на разработку этого прибора поступила от находящегося в Портленде Адмиралтейского института исследований подводного оружия, который заинтересован в его применении в качестве миниатюрного согласованного фильтра для выделения отраженных акустических сигналов на фоне шумов.

Дополнение. В таком применении согласованного фильтра можно каскадно соединить до восьми 256-точечных фильтров для получения корреляции по 1024 точкам между ожидаемым и принимаемым сигналами. Более того, как говорит Мавор, диапазон применения фильтра можно расширить. В заказных приборах тактовую частоту 2 МГц можно повысить до 5 МГц, что в соответствии с критерием Найквиста позволит обрабатывать сигналы с частотами до .2,5 МГц.

«Затем начинают открываться некоторые весьма заманчивые возможности — например обработка видеосигналов. При таких скоростях конкурирующие цифровые методы обработки характеризуются очень большой потребляемой мощностью», — говорит Мавор.

Для изготовления данного 256-точечного фильтра эдинбургская группа предполагает вместо технологии структур с металлическим затвором, применявшейся в первых 64-точечных фильтрах, воспользоваться МОП-технологией БИС большой плотности, разрабатываемых в исследовательском центре Алана Кларка (Кэсуэлл) фирмы Plessey. Этот процесс n-канальных ионнолегированных структур с двойным уровнем поликремния уже дает высокий выход годных на опытных схемах ПЗС-линий задержки с отводами. Сочетание ПЗС с МОП-транзисторами и конденсаторами на одном кристалле требует только одного дополнительного этапа маскирования.

Одна из причин, позволившая достичь высокой плотности схем, это, как сказал Мавор, вновь разработанные двух- и четырехквадрантные умножители на одном МОП-транзисторе. «Мы уплотнили во времени транзистор по двум тактовым периодам. Опорная выборка поступает к стоку в течение обоих периодов, тогда как смещение сигнала поступает на затвор в течение только одного периода, а сигнал и смещение— в течение второго периода». Ток от всех транзисторов умножителей суммируется в общей шине.

Транзистор может работать в двух- или четырехквадрантом режимах. В данном случае он работает в двухквадрантном режиме.

Исследователи уже получили основные характеристики и имеют опыт работы с программируемыми трансверсальными фильтрами с 64-точечными приборами, которые стали доступны в июне 1978г. В частности, они объединяли его с микропроцессором Z80 для демонстрации применения в качестве адаптивного фильтра.

Группа Мавора и Деньера надеется иметь первые разработанные 256-точечные схемы в третьем квартале 1979г., когда она начнет поставки экспериментальных образцов избранным исследовательским организациям. После доказательства пригодности технологии полупроводниковые фирмы смогут заняться коммерческим выпуском приборов [pp.72,74].

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 52, No.03 (555), 1979г - пер. с англ. М.: Мир, 1979, стр.0

Electronics Vol.52 No.3 February 1, 1979 A McGraw-Hill Publication

Раздел: ЭЛЕКТРОНИКА ЗА РУБЕЖОМ

Тема:     Великобритания




<<< Пред. Оглавление
Начало раздела
След. >>>

Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/Archiv/Elc1979/B19790201Elc017.shtml