1980'lerin Harris Anahtarlamalı Kondansatör Filtre Çipinin Sökümü

Gizemli Çipin Ortaya Çıkışı

Eski entegre devreleri sıralarken CuriousMarc, üzerinde „F1-10-5“ yazan Harris entegrelerini buldu; bu yazı hiçbir veri sayfasında bulunamadı. Seramik gövde keskiyle kolayca açıldı. Mikroskop altında kare kondansatörlerden oluşan bir ızgara belirdi; bu, anahtarlamalı kondansatör filtresi gösteriyordu. „HF-10“ işareti karar verdi: bu, National Semiconductor'ın 1981'de çıkardığı standart MF10 filtresinin Harris versiyonuydu. Gövdede 1985 tarihli bir kod vardı.

Kristalin İçi

MF10, tek çipte iki esnek filtreyi birleştirir; her biri alçak geçiren, bant geçiren veya yüksek geçiren filtre olarak çalışır ve birkaç dış dirençle ayarlanır. Kristalin üst ve alt yarısı aynadır. Ortadaki kırmızı kareler, polisilisyumden yapılmış 72 minik kondansatördür; her biri yaklaşık 5 pikofarad. Üstte CMOS anahtarlar saat frekansında açılıp kapanır. Her filtrede üç operasyonel yükselteç ve yüksek geçiren, bant geçiren ve alçak geçiren çıkışlar vardır. Kontrol şeması saat seviyesini, biçimlendirmeyi, frekans katsayılarını ve sıfırlamayı yönetir. Yirmi saç kalınlığında bir tel, kristali dış pinlere bağlar. Kristalde Harris logosu, Florida kontürü ve tasarımcıların baş harfleri de bulunur.

Anahtarlamalı Kondansatör Filtreleri Nasıl Çalışır

Anahtarlamalı kondansatör, bazı devrelerde direnci değiştirir. Saatle kontrol edilen anahtarlar kondansatörü gelen sinyale bağlar ve yükü çıkışa aktarır; devre 1/(fC) eşdeğer direnci gibi davranır, bu yüzden daha fazla kapasite veya frekans daha az direnç anlamına gelir. Çipteki dirençler hassas değildir ve büyüktür; kondansatörler ise yer kaplar ve frekans ayarını saatle yapar. Mutlak kapasite çipten çipe yaklaşık %20 değişir, ancak MF10 kapasite oranlarına güvenir. Bazı kondansatörler ayrı, bazıları 8'li gruplar halindedir; bu, kararlı 8:1 oranı sağlar.

Çip aynı zamanda kondansatörü direnç olarak kullanır; dört anahtarla 2. faz sırasında üst fıçı topraklar, bu da parazitik kapasiteleri ortadan kaldırır ve hassasiyeti artırır. Filtreler 1967 tarihli state variable topolojisini kullanır; üç operasyonel yükselteç toplama ve iki entegrasyon yapar, bu da frekansı, kazancı ve Q'yü bağımsız değiştirme olanağı sağlar. CMOS anahtarlar NMOS ve PMOS transistörlerini birleştirir; MF10, saat gürültüsünü azaltmak için transistör çiftlerini izolasyon halkaları ve topraklanmış polisilisyum ekranıyla çevreler. Çakışmayan saat üreteci, her iki anahtarın aynı anda kapanmasını engeller.

Harris ve MF10 Bugün

Harris, 1895'te baskı ekipmanı şirketi olarak kuruldu; 1967'de Radiation, Inc.'i satın alarak entegre devre işine girdi ve daha sonra Harris Semiconductor adını aldı. Harris, 1999'da Intersil'i ayrı bir şirket olarak çıkardı; Intersil daha sonra Renesas tarafından satın alındı. 2019'da Harris, L3 Technologies ile birleşerek L3Harris oldu. Anahtarlamalı kondansatör filtreler, filtrelemenin dijital alana kayması nedeniyle popülerliğini kaybetti. Texas Instruments, 2011'de National Semiconductor'ı satın aldı ve MF10'u aktif ürün olarak listeliyor; ancak pahalı ve stokta yok, bu da artık üretilmediğini gösteriyor. state variable filtreler, sentezleyicilerdeki esneklikleri nedeniyle hâlâ kullanılıyor.

Kaynaklar: Lobsters