פירוק שבב פילטר קבלים מתגברים של Harris משנות ה-1980

זיהוי השבב המסתורי

בעת סידור שבבים ישנים, CuriousMarc מצא שבבי Harris עם הסימון „F1-10-5“, שלא נמצא בשום דטהשיט. המארז הקרמי נפתח בקלות עם מספרה. תחת המיקרוסקופ נחשפה רשת של קבלים מרובעים, מה שהעיד על פילטר קבלים מתגברים. הסימון „HF-10“ פורש: זו הייתה גרסת Harris של פילטר MF10 הסטנדרטי, שפותח על ידי National Semiconductor ב-1981. על המארז היה קוד תאריך של 1985.

בתוך הגביש

MF10 מאגד שני פילטרים גמישים על שבב אחד; כל אחד פועל כפילטר מעבר נמוך, מעבר פס או מעבר גבוה ומופעל עם מספר משאבים חיצוניים. החלקים העליון והתחתון של הגביש הם מראיים. במרכז ריבועים אדומים הם 72 קבלים זעירים מפוליסיליקון, כל אחד בערך 5 פיקו פארד. מעליהם מתגי CMOS מתחברים בתדר השעון. לכל פילטר יש שלושה מגברים אופרציונליים ויציאות מעבר גבוה, מעבר פס ומעבר נמוך. סכימת הבקרה שולטת ברמת השעוי, בעיצוב, במקדמי תדר ובשחררור. עשרים חוטים דקים כשער שיער מחברים את הגביש לפינים החיצוניים. על הגביש מופיעים לוגו של Harris, מתאר פלורידה וראשי תיבות של המעצבים.

כיצד פועלים פילטרי קבלים מתגברים

קבל מתגבר מחליף משאב בחלק מהמעגלים. מתגים המופעלים על ידי שעון מחברים ומנתקים את הקבל לסיגנל הכניסה וליציאה לסירוגין. המעגל מתנהג כמו משאב עם התנגדות של 1/(fC), ולכן קיבול גבוה יותר או תדר נמוך יותר אומרים התנגדות נמוכה יותר. המשאבים על השבב לא מדויקים וגדולים, ואילו הקבלים תופסים מקום ומאפשרים כיוון תדר באמצעות שעון. הקיבול המוחלט משתנה בכ-20% משבב לשבב, אך MF10 מסתמך על יחסי קיבול. חלק מהקבלים בודדים, חלק בקבוצות של 8, מה שמעניק יחס יציב של 8:1.

השבב משתמש גם בקבל במשוב של מגבר אופרציונלי; עם ארבעה מתגים, בשלב השני הלוח העליון מתקרקע, מה שבטל קיבול פרזיטי והגדיל דיוק. הפילטרים משתמשים טופולוגיית משתנה מצב מ-1967; שלושה מגברים אופרציונליים מבצעים סכום ושני אינטגרציות, מה שמאפשר שינוי בלתי תלוי של תדר, הגברה ו-Q. מתגי CMOS מאגדים טרנזיסטורי NMOS ו-PMOS; MF10 מבודד זוגות טרנזיסטורים בטבעות בידוד ובמסך פוליסיליקון מקרקע כדי להפחית רעש שעון. מחולל שעון לא חופף מונע סגירה בו-זמנית של שני המתגים.

Harris ו-MF10 היום

Harris החלה ב-1895 כחברת מכורות דפוס, נכנסה לעסקי השבבים ב-1967 ברכישת Radiation, Inc. שמאוחר יותר נקראה Harris Semiconductor. Harris הקימה את Intersil ב-1999, שנרכשה מאוחר יותר על ידי Renesas; ב-2019 Harris התמזגה עם L3 Technologies והפכה ל-L3Harris. פילטרי קבלים מתגברים איבדו פופולריות כיוון שסינון עבר לתחום הדיגיטלי. Texas Instruments רכשה את National Semiconductor ב-2011 ומגדירה את MF10 כמוצר פעיל, אך הוא יקר ולא במלאי, מה שמעיד על כך שהוא כבר לא מיוצר. פילטרי משתנה מצב עדיין בשימוש בסינתיסייזרים בזכות הגמישות שלהם.

מקורות: Lobsters