Ken Shirriff examinó un circuito Harris con encapsulado cerámico que CuriousMarc había encontrado entre componentes sin identificar. El encapsulado llevaba la marca dudosa F1-10-5 o FI-10-5 y un código de fecha de 1985. Al abrirlo, el die mostró la referencia HF-10. El componente resultó ser el reemplazo directo de Harris para el filtro MF10 de National Semiconductor.

National Semiconductor presentó el MF10 en 1981. El circuito contiene dos secciones de filtrado independientes. Cada sección puede funcionar como filtro paso bajo, paso banda o paso alto. El comportamiento se configura mediante resistencias externas y pines de control. Las mitades superior e inferior del die son en gran medida simétricas. Cada sección usa tres amplificadores operacionales y ofrece las tres salidas de filtrado.

La estructura más llamativa es una matriz de 72 condensadores cuadrados. Están formados por dos capas de polisilicio separadas por óxido. Shirriff calcula una capacidad aproximada de 5 picofaradios por cuadrado. Algunos cuadrados funcionan de forma individual y otros se agrupan en conjuntos de ocho. Así se obtiene una relación de capacidades de 8:1 con gran precisión. La capacidad absoluta de los condensadores integrados puede variar alrededor de un 20 % entre chips. Las estructuras idénticas mantienen una coincidencia mucho más estable, con valores que pueden llegar aproximadamente a ±0,01 %.

Conmutadores CMOS conectan los condensadores siguiendo dos fases de reloj alternas. Un condensador se carga durante una fase y entrega su carga durante la siguiente. El resultado se comporta aproximadamente como una resistencia de valor 1/(fC). La resistencia equivalente depende de la frecuencia del reloj y de la capacidad. Esta técnica ahorra superficie del die, porque las resistencias integradas ocupan mucho espacio y son poco precisas, sobre todo con valores altos. Un reloj estable también proporciona una referencia precisa para ajustar la frecuencia del filtro.

Una configuración de cuatro conmutadores invierte la polaridad de la señal durante la transferencia de carga. Con ello se reduce el efecto de las capacidades parásitas. Los integradores del MF10 tienen condensadores conmutados en sus entradas. Sus condensadores de integración fijos están formados por ocho o 16 cuadrados. Esas relaciones generan proporciones de frecuencia de reloj a frecuencia de filtrado de 50:1 y 100:1. La relación procede de dividir la frecuencia de reloj por 2π multiplicado por la proporción de capacidades. 2π×8 equivale aproximadamente a 50,27 y 2π×16 a 100,5. La hoja de datos indica un error de frecuencia típico de ±0,2 %. Shirriff lo relaciona con el diseño físico y las capacidades parásitas.

La zona izquierda del die contiene circuitos para cambiar niveles de reloj, conformar la señal, seleccionar la proporción, iniciar el chip y generar corrientes fijas. Veinte hilos de conexión unen el die con los 20 pines externos. El die también incluye el logotipo de Harris, el contorno de Florida y unas iniciales que probablemente pertenecen a los ingenieros del diseño.

Cada conmutador CMOS combina un transistor NMOS con uno PMOS. Su funcionamiento complementario ofrece una resistencia baja cuando está activado y una resistencia muy alta cuando está abierto. El MF10 utiliza pares de conmutadores para las dos fases de reloj. Un generador de reloj sin solapamiento introduce un retraso entre el apagado de una fase y el encendido de la otra. Los dos caminos no se cierran al mismo tiempo. Anillos de aislamiento y una capa de polisilicio conectada a tierra reducen el ruido de conmutación en el sustrato.

El núcleo del filtro utiliza una arquitectura de variables de estado, introducida en 1967. Un amplificador sumador y dos integradores generan las respuestas paso bajo, paso banda y paso alto. La frecuencia, la ganancia y el factor de calidad pueden ajustarse por separado. Resistencias externas configuran las rutas de suma y realimentación. Una entrada de modo controla la realimentación procedente de la salida paso bajo.

Uno de los pines de control admite tres niveles de tensión. El nivel alto selecciona la proporción 50:1, el nivel intermedio selecciona 100:1 y el nivel bajo detiene el filtrado y activa el modo de bajo consumo. Dos rutas de inversores con distintos umbrales distinguen el nivel intermedio. Apagar los espejos de corriente reduce el consumo alrededor de un 70 %. Cada amplificador operacional contiene unos 35 transistores, una etapa diferencial, otra etapa de ganancia y un condensador de compensación.

Harris entró en el negocio de los circuitos integrados al adquirir Radiation, Inc. en 1967. Esa actividad se convirtió después en Harris Semiconductor. En 1999, Harris abandonó el sector de semiconductores y escindió Intersil. Renesas adquirió Intersil posteriormente. Harris se fusionó con L3 Technologies en 2019 para formar L3Harris. Texas Instruments compró National Semiconductor en 2011. TI todavía muestra el MF10 como activo, pero el componente es caro y está agotado. Es posible que ya no se fabrique. El procesamiento digital ha desplazado muchos filtros de condensadores conmutados. Las arquitecturas de variables de estado siguen presentes en sintetizadores porque una sola estructura ofrece varias respuestas de filtrado.

Para observar los transistores, Shirriff retiró la capa metálica con el quitamanchas Whink, que contiene entre 1,5 y 3,5 % de ácido fluorhídrico, y con ácido clorhídrico. Aplicó los productos durante unos 20 y 16 minutos en total, alternando sesiones breves. Se detuvo cuando los transistores quedaron visibles para proteger el polisilicio. El encapsulado cerámico se abrió con facilidad. Una inscripción misteriosa terminó identificada mediante un microscopio y una arquitectura de circuito conocida.