تفكيك شريحة مرشح المكثف التبديل من Harris من الثمانينيات

التعرف الغامض على الشريحة

أثناء فرز الدوائر المتكاملة القديمة، عثر CuriousMarc على دوائر Harris متكاملة تحمل النقش „F1-10-5“، والتي لم تُعثر عليها في أي مرجع. فُتح الغلاف الخزفي بسهولة باستخدام إزميل. تحت المجهر ظهرت شبكة من المكثفات المربعة، مما أشار إلى مرشح مكثف تبديل. حلّت العلامة „HF-10“ اللغز: كانت هذه نسخة Harris من مرشح MF10 القياسي الذي أصدرته National Semiconductor في عام 1981. كان على الغلاف رمز تاريخ لعام 1985.

داخل البلورة

يجمع MF10 مرشحين مرنين في شريحة واحدة؛ يعمل كل منهما كمرشح تمرير منخفض أو تمرير نطاق أو تمرير عالٍ ويمكن ضبطه بمقاومات خارجية قليلة. نصفي البلورة العلوي والسفلي عاكسان. في المنتصف توجد مربعات حمراء صغيرة تمثل 72 مكثفًا صغيرًا من البولي سيليكون، كل واحد حوالي 5 بيكوفاراد. في الأعلى، تُبَدِّل مفاتيح CMOS عند تردد الساعة. لكل مرشح ثلاثة مخارج: تمرير عالٍ وتمرير نطاق وتمرير منخفض. مخطط التحكم يدير مستوى الساعة والتشكيل ومعاملات التردد والتحرير. سلك بسماكة شعرة يربط البلورة بالأطراف الخارجية. على البلورة شعار Harris ومخطط فلوريدا والأحرف الأولى للمصممين أيضًا.

كيف تعمل مرشحات المكثف التبديل

المكثف التبديل يحل محل المقاوم في بعض الدوائر. المفاتيح الموجهة بالساعة تبدل المكثف تباعًا بين المدخل والأرض ثم تنقل الشحنة إلى المخرج. تتصرف الدائرة كمقاوم بقيمة 1/(fC)، لذا تعني السعة الأعلى أو التردد الأقل مقاومة أقل. المقاومات على الشريحة غير دقيقة وكبيرة، بينما المكثفات توفر المساحة وتسمح بضبط التردد عبر الساعة. تختلف السعة المطلقة بنسبة 20% تقريبًا من شريحة إلى أخرى، لكن MF10 يعتمد على نسب السعات. بعض المكثفات منفصلة، وبعضها في مجموعات من 8، مما يوفر نسبة مستقرة 8:1.

الشريحة تفرغ الشحنة عبر مقاوم أيضًا؛ أربعة مفاتيح توصل اللوحة العلوية بالأرض في المرحلة الثانية، مما يلغي السعات الطفيلية ويزيد الدقة. تستخدم المرشحات بنية متغيرة الحالة من عام 1967؛ ثلاثة مضخمات عمليات تقوم بالتكامل والتجميع، مما يسمح بضبط التردد والكسب وQ بشكل مستقل. تجمع مفاتيح CMOS بين ترانزستورات NMOS وPMOS؛ تحجب MF10 أزواج الترانزستورات بحلقات عزل وشاشة بولي سيليكون مؤرضة لتقليل ضوضاء الساعة. مولد الساعة غير المتداخل يمنع تبديل المفتاحين في نفس الوقت.

Harris وMF10 اليوم

بدأت Harris عام 1895 كشركة لوحات مطبوعة، ودخلت مجال الدوائر المتكاملة عام 1967 بشراء Radiation, Inc. التي أصبحت لاحقًا Harris Semiconductor. أنتجت Harris في عام 1999 شركة Intersil التي اشترتها Renesas لاحقًا؛ وفي 2019 اندمجت Harris مع L3 Technologies وأصبحت L3Harris. فقدت مرشحات المكثف التبديل شعبيتها لأن الترشيح انتقل إلى المجال الرقمي. اشترت Texas Instruments شركة National Semiconductor في 2011 وأزالت MF10 من المنتجات النشطة، رغم أنها باهظة الثمن وغير متوفرة في المخزون، مما يشير إلى توقف إنتاجها. لا تزال مرشحات متغيرة الحالة مستخدمة في المولدات الصوتية لمرونتها.

المصادر: Lobsters