DD152249A1

DD152249A1 - ELECTRONIC SWITCH

Info

Publication number: DD152249A1
Application number: DD22284380A
Authority: DD
Inventors: Frank Haubold
Original assignee: Frank Haubold
Priority date: 1980-07-24
Filing date: 1980-07-24
Publication date: 1981-11-18

Abstract

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die in Digital-Analog-Umsetzern angewendeten Umschalter. Ziel der Erfindung sind derartige Umschalter mit hoeheren und unterschiedlichen Ausgangsspannungen bei guten dynamischen Eigenschaften und vorteilhaften Voraussetzungen fuer die Integrierbarkeit. Aufgabe der Erfindung ist der Aufbau eines elektronischen Umschalters aus normalbetriebenen Transistoren gleicher Zonenfolge, dessen Ausgangsspannung direkt mit der angelegten Referenzspannung regelbar ist, wobei die maximale Ausgangsspannung nur von der Spannungsfestigkeit der verwendeten Transistoren abhaengt. Die erfindungsgemaesze Weiterentwicklung eines elektronischen Umschalters mit zwei nach dem Gegentaktprinzip arbeitenden Transistoren besteht darin, dasz der Ausgang des Umschalters vom Verbindungspunkt des Kollektors des ersten Transistors mit dem Emitter des zweiten Transistors gebildet wird und der Kollektor des zweiten Transistors ueber die Reihenschaltung von zwei oder mehr in Fluszrichtung gepolten Dioden mit einem Pol der Referenzspannungsquelle verbunden ist.The invention relates in particular to the switches used in digital-to-analog converters. The aim of the invention are such switches with higher and different output voltages with good dynamic properties and advantageous conditions for the integrability. The object of the invention is the construction of an electronic switch from normal-operation transistors of the same zone sequence whose output voltage is directly adjustable with the applied reference voltage, the maximum output voltage depends only on the dielectric strength of the transistors used. The invention further development of an electronic switch with two acting on the push-pull transistor is that the output of the switch from the junction of the collector of the first transistor is formed with the emitter of the second transistor and the collector of the second transistor via the series connection of two or more in Fluszrichtung poled diodes connected to one pole of the reference voltage source.

Description

15. 07. 1980 ES El 217-Fe/SiJuly 15, 1980 ES El 217-Fe / Si

Titel der Erfindung Elektronischer UmschalterTitle of the Invention Electronic Switch

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung ist als elektronischer Umschalter insbesondere in Digital-Analog-Umsetzern anwendbar.The invention is applicable as an electronic switch especially in digital-to-analog converters.

Charakteristik der bekannten technischen lösungenCharacteristic of the known technical solutions

Aus radio fernsehen elektronik (1978) Heft 1, Seite 54 sind elektronische Umschalter bekannt, die in einem Digital-Analog-Umsetzer eingangsseitig je einem Stellenwert einer Binärgröße innerhalb einer digitalen Darstellung zugeordnet sind. Jeder Stellenwert v/ird durch vereinbarte Spannungspegel verkörpert, die über die elektronischen Umschalter in Verbindung mit einem Bewertungswiderstand und einer vorgegebenen Referenzspannung in einen analogen Spannungsbetrag umgewandelt werden.From radio television electronics (1978) Issue 1, page 54 electronic switches are known, which are assigned in a digital-to-analog converter on the input side each a place value of a binary size within a digital representation. Each value is represented by agreed voltage levels that are converted to an analog voltage amount via the electronic switches in conjunction with a weighting resistor and a predetermined reference voltage.

Die hierzu eingesetzten elektronischen Schalter bestehen aus je zwei nach dem Gegentaktprinzip im Inversbetrieb arbeitenden Transistoren.The electronic switches used for this purpose consist of two each operating according to the push-pull principle in inverse operation transistors.

Nachteilig an der bekannten Schaltungsanordnung ist die niedrige maximal erreichbare Ausgangsspannung. Außerdem weisen im Inversbetrieb arbeitende Transistoren schlechtere dynamische Eigenschaften, wie Umschalt- und Laufzeiten,* auf als im Normalbetrieb arbeitende. Weiterhin erfordert der Inversbetrieb die Wachschaltung aufwendiger Verstärkerstufen zwecks Erreichung eines ver-A disadvantage of the known circuit arrangement is the low maximum achievable output voltage. In addition, transistors operating in inverse mode have worse dynamic characteristics, such as switching times and transit times, than operating in normal operation. Furthermore, the inverse operation requires the awake circuit of complex amplifier stages in order to achieve a

wertbaren Ausgangssignalhubes, wobei eine Änderung des Ausgangsspannungsbereiche's der elektronischen Umschalter durch eine Änderung der Referenzspannung nicht ohne weiteres möglich ist, da diese Ausgangsspannung der Referenzspannung nicht um einen festlegbaren Spannungsdifferenzwert nachfolgt, sondern dieser proportional ist.evaluable Ausgangssignalshubes, wherein a change in the Ausgangsspannungsbereiche's electronic switch by a change in the reference voltage is not readily possible because this output voltage of the reference voltage is not followed by a definable voltage difference value, but this is proportional.

Durch den Aufbau von Umschaltern mit komplementären Transistoren (Elektronik (1968) Heft 1, Seite 17 - 18) können diese Nachteile verringert werden. Dafür ist die Integrierbarkeit derartiger Komplementäranordriungen infolge der unterschiedlichen Zonenfolge der Transistoren nicht vorteilhaft. Dies ist besonders ungünstig, da gerade für die Anwendung in Digital-Analog-Umsetzern viele gleichartige Umschalter erforderlich sind und hierbei ohnehin die Verwendung integrierter Widerst and snetzv/erke üblich ist.By the construction of switches with complementary transistors (electronics (1968) Issue 1, page 17 - 18), these disadvantages can be reduced. For the integrability of such Komplementäranordriungen due to the different zone sequence of the transistors is not advantageous. This is particularly unfavorable, since many similar switches are required for use in digital-to-analog converters, and the use of integrated resistors and snovers is common anyway.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, bei einem derartigen elektronischen Umschalter höhere Ausgangsspannungen gegenüber den bekannten Anordnungen und gute dynamische Eigenschaften zu erreichen, wobei der Umschalter auch für unterschiedliche Ausgangsspannungen anwendbar sein soll und ökonomisch vorteilhafte Voraussetzungen für die Integrierbarkeit bietet.The aim of the invention is to achieve higher output voltages compared to the known arrangements and good dynamic properties in such an electronic switch, wherein the switch should also be applicable for different output voltages and provides economically advantageous conditions for the integrability.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist der Aufbau eines elektronischen Umschalters aus normalbetriebenen Transistoren gleicher Zonenfolge, dessen Ausgangsspannung direkt mit der angelegten Referenzspannung regelbar ist, wobei die maximale Ausgangsspannung nur von der Spannungsfestigkeit der verwendeten Transistoren abhängt»The object of the invention is the construction of an electronic switch from normally operated transistors of the same zone sequence whose output voltage can be controlled directly with the applied reference voltage, the maximum output voltage depends only on the dielectric strength of the transistors used »

Die erfindungsgemäße Lösung geht von einem elektronischen Umschalter mit zwei nach dem Gegentaktprinzip arbeitendenThe solution according to the invention is based on an electronic switch with two push-pull principle

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Transistoren gleicher Zonenfolge aus, deren Kollektor-Bnitter-Strecken eine Reihenschaltung«"bilden, die an eine Referenzspannungsquelle gelegt ist, wobei der Eingang für eine digitale Information direkt an die Basis des ersten Transistors und über eine negierende Treiberstufe an die Basis des zweiten Transistors gelegt ist, über den die Durchschaltung der Referenzspannung an den Ausgang des Umschalters erfolgt.Transistors of the same zone sequence whose collector-Bnitter-Strecken form a series circuit, which is connected to a reference voltage source, wherein the input for a digital information directly to the base of the first transistor and a negative driver stage to the base of the second transistor is, through which the switching of the reference voltage to the output of the switch takes place.

Die erfindungsgemäße Weiterentwicklung besteht darin, daß der Ausgang,des Umschalters vom Verbindungspunkt des Kollektors des ersten Transistors mit dem Emitter des zweiten Transistors gebildet wird und der Kollektor des zweiten Transistors über die Reihenschaltung von zwei oder mehr in •Flußrichtung gepolten Dioden mit einem Pol der Referenzspannungsquelle verbunden ist.The further development according to the invention consists in that the output of the switch is formed by the connection point of the collector of the first transistor with the emitter of the second transistor and the collector of the second transistor via the series connection of two or more poles in the • flow direction with one pole of the reference voltage source connected is.

Gemäß dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Speisung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung durch eine Referenzspannungsquelle mit einem positiven Pol Ur und einem auf Mas,se. gelegten negativen Pol.According to the embodiment shown in the drawing, the supply of the circuit arrangement according to the invention is carried out by a reference voltage source with a positive pole Ur and one on Mas, se. put negative pole.

. 'rf '. , 'rf'.

Ausgang A der Schaltungsanordnung bildet der Verbindungspunkt des Kollektors eines ersten Transistors T1 und des Emitters eines zweiten Transistors T2. Der Emitter des ersten Transistors T1 liegt auf Masse, der Kollektor des-·zweiten Transistors T2 ist über die Reihenschaltung von zwei in Flußrichtung gepolten Dioden D1, D2 mit dem positiven Pol Ur der Referenzspannungsquelle verbunden« Ein Eingang E der Schaltungsanordnung ist über einen Widerstand R1 an die Basis des ersten Transistors T1 und über einen Widerstand R3 an die Basis eines als Treiberstufe wirkenden Transistors T3 geführt.Output A of the circuit arrangement forms the connection point of the collector of a first transistor T1 and the emitter of a second transistor T2. The emitter of the first transistor T1 is grounded, the collector of the second transistor T2 is connected to the positive pole Ur of the reference voltage source via the series circuit of two poled diodes D1, D2. An input E of the circuit arrangement is connected via a resistor R1 to the base of the first transistor T1 and via a resistor R3 to the base of a driver T3 acting as a driver stage.

Die Widerstände R1 und R3 werden von den Kondensatoren C1 und^:C3 überbrückt. Der Transistor T3 liegt emitterseitig auf Masse und ist kollektorseitig sowohl über einen Widerstand R2 mit dem positiven Pol Ur als auch direkt mit der Basis des zweiten Transistors T2 verbundene Dioden D4 undThe resistors R1 and R3 are of the capacitors C1 ^and: bridged C3. The transistor T3 is emitter side to ground and collector side is connected both via a resistor R2 to the positive pole Ur and directly connected to the base of the second transistor T2 diodes D4 and

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D3 überbrücken die Basis-Emitter-Strecke der Transistoren Tf" und T3, sie dienen" der Begrenzung der negativen Basis-Emitter-Spannungen auf ihren Spannungsabfall Up.D3 bridge the base-emitter path of transistors Tf "and T3, they serve to" limit negative base-emitter voltages to their voltage drop Up.

Die Wirkungsweise ist wie folgt:The mode of action is as follows:

Liegt am Eingang E entsprechendes positives Potential, dem ein vereinbarter logischer Pegel zugeordnet ist, öffnen die Transistoren T1 und T3· Am Ausgang A bzw₀ an einem nichtgezeigten, ah diesem angeschlossenen Bewertungswiderstand stellt sich über T1 Massepotential bzw_o die Kollek- " tor-Emitter-Restspannung U_CE„.. des Transistors T1 ein. Für die Ausgangsspannung U. gilt:If positive potential corresponding to an agreed logical level is present at the input E, the transistors T1 and T3 open at the output A or ₀ at a not shown evaluation resistor which is connected thereto via T1 ground potential or _o the collector emitter Residual voltage U _CE "of the transistor T1 in. For the output voltage U.

^UA ^{= U}CES1. ^U A ^{= U} CES1.

Dieses Potential stellt eine zu der am Eingang E anliegenden digitalen Information entsprechende analoge Größe dar. Das gleiche Potential liegt am Kollektor des Transistors T3 und damit an der Basis des Transistors T2 an, wodurch dieser sperrt.This potential represents a corresponding to the digital information applied to the input E analog size. The same potential is applied to the collector of the transistor T3 and thus to the base of the transistor T2, causing it blocks.

Liegt am Eingang E entsprechend niedriges Potential, dem ein vereinbarter logischer Pegel zugeordnet ist, sperren die Transistoren T1 und T3·If, at the input E, a correspondingly low potential, to which an agreed logic level is assigned, the transistors T1 and T3 block

Am Kollektor von T3 und damit an der Basis von T2 steigt das Potential in positiver Richtung an, der in Kollektorschaltung arbeitende Transistor T2 öffnet. Damit bei gesperrtem Transistor T3 für diesen Zustand ein ausreichender Basisstrom für den Transistor T2 fließen kann, muß an dessen Basis immer ein um einen festliegenden Betrag (0,7 ... 0,8 V) höheres .Potential als an dessen Emitter anliegen. Dies wird gewährleistet durch die gezeigte .Reihenschaltung der Dioden D1, D2, welche die Referenzspannung U_R um den zweifachen Spannungsabfall U_1n vermindern,At the collector of T3, and thus at the base of T2, the potential in the positive direction increases, which opens transistor T2 operating in the collector circuit. In order for a sufficient base current for the transistor T2 to flow for this state when the transistor T3 is turned off, a potential which is higher by a fixed amount (0.7... 0.8 V) than at its emitter must always be present at its base. This is ensured by the shown series connection of the diodes D1, D2, which reduce the reference voltage U _R by twice the voltage drop U _1n ,

Damit steht das Verhältnis von Ausgangsspannung U. und Referenzspannung U_R fest. Wird die Kollektor-Emitter-Restspannung des Transistors T2 als Up^gp bezeichnet gilt:Thus, the ratio of output voltage U. and reference voltage U _{R is} fixed. If the collector-emitter residual voltage of the transistor T2 is referred to as Up ^ gp applies:

^UA ^UR - ^2UP - ^ü0ES2. ^U A ^U R - ^2U P - ^ü 0ES2.

Diese Beziehung ist von Lastwiderstandsänderungen unabhängig und auch bei unterschiedlichen Referenzspannungen U_R eindeutig definiert, d.h. die Ausgangsspannungen U. sind allein durch die Referenzspannung U_R regelbar. Die maximal mögliche Ausgangsspannung U. ist somit lediglich von der Spannungsfestigkeit der verwendeten Transistoren abhängig. .This relationship is independent of load resistance changes and also unambiguously defined at different reference voltages U _R , ie the output voltages U. are controllable solely by the reference voltage U _R. The maximum possible output voltage U. is thus dependent only on the dielectric strength of the transistors used. ,

Der Normalbetrieb der Transistoren T.1 und T2 bringt besseres dynamisches Verhalten als deren inverser Betrieb. Außerdem dient die kapazitive Überbrückung (Kondensatoren C1 und C3) der Widerstände R1, R3 zusätzlich der Verbesserung des dynamischen Verhaltens.The normal operation of the transistors T.1 and T2 brings better dynamic behavior than their inverse operation. In addition, the capacitive bridging (capacitors C1 and C3) of the resistors R1, R3 additionally serves to improve the dynamic behavior.

Durch die Verwendung von Transistoren gleicher Zonenfolge sind günstige Voraussetzungen für»die Ausführung als integrierte Anordnung geschaffen.The use of transistors of the same zone sequence favorable conditions for »the execution are created as an integrated arrangement.

Claims

I - 6 -

Not applicable to s ρ

Electronic switch with two push-pull transistors of the same zone sequence whose collector-emitter paths form a series circuit connected to a reference voltage source and having an input for digital information directly to. the base of the first transistor and a negative driver stage is connected to the base of the second transistor, through which the passage of the reference voltage to the output of the switch takes place, characterized in that the output (A) of the switch from the connection point of the collector of the first transistor (T1) is formed with the emitter of the second transistor (T2) and the collector of the second transistor (T2) via the series connection of two or more directionally poled diodes (D1, D2) is connected to a PoI (Ur) of the reference voltage source.

Hiersu A side drawing

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