DE1143856B

DE1143856B - Elektronischer Schalter, der durch eine Steuerspannung betaetigt wird, die in ihrer Polaritaet veraenderlich ist

Info

Publication number: DE1143856B
Application number: DEG30295A
Authority: DE
Inventors: Herrmann Schmid
Original assignee: General Precision Inc
Current assignee: General Precision Inc
Priority date: 1959-08-17
Filing date: 1960-08-16
Publication date: 1963-02-21
Also published as: DE1176192B; US3112410A; GB965530A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektronische Schalter, insbesondere auf in beiden Richtungen wirkende elektronische Schalter, die als sehr genaue »Einpol-Doppelschalter« und »Einpol-Einfachschalter« wirken.

Auf dem Gebiet der elektronischen Rechengeräte, der automatischen Steuerung und der elektrischen Fernmeßanlagen werden elektromagnetische Relaisschalter in zunehmendem Maße durch elektronische Schalter ersetzt. Die an den Schalter zu stellenden Anforderungen sind je nach dem Anwendungsgebiet unterschiedlich. So soll beispielsweise bei Digital-Rechengeräten die zeitliche Schaltgenauigkeit sehr gut sein, dagegen braucht die von dem Schalter gelieferte Ausgangsspannung in ihrem Betrag durchweg nur annähernd der Eingangsspannung zu entsprechen. Bei anderen Anwendungsgebieten dagegen, auf die die vorliegende Erfindung vor allem anwendbar ist, soll die Ausgangsspannung in ihrem Betrag so genau wie möglich mit einer Eingangsspannung übereinstimmen. Dies bedeutet, daß der Spannungsabfall über dem Schalter so gering wie möglich gehalten wird. Weiterhin kann bei einigen Anwendungen der Reststrom über den geöffneten Schalter toleriert werden, während bei anderen Anwendungen, auf die sich die Erfindung ebenfalls in stärkerem Maße bezieht, ein solcher Reststrom so gering wie möglich und möglichst bedeutungslos gehalten werden soll. Ganz allgemein haben elektronische Schalter die mechanischen Schalter und Relaisschalter in zahlreichen Anwendungsgebieten verdrängt, in denen eine sehr hohe Schaltgeschwindigkeit benötigt wird, und die vorliegende Erfindung gehört in den Kreis derartiger Anwendungsgebiete.

Ein bekannter elektronischer Schalter enthält zwei Transistoren, deren Emitter miteinander verbunden sind. Dieser Schaltertyp besitzt jedoch Begrenzungen. So können durch diesen Schalter nur hohe Belastungsströme geführt werden, wenn extrem niedrige Quellimpedanzen in den Quellen für die zu schaltenden Spannungen vorhanden sind. Hierdurch wird es erforderlich, daß Eingangsspannungen von niedriger Quellimpedanz an den Schalter angelegt werden und daß eine hohe Lastimpedanz vom Schalter betätigt wird. Ein weiterer Nachteil dieses Schalters liegt darin, daß die Sättigungsimpedanz sich als Funktion des Steuerstromes ändert, so daß in den Fällen, in denen sich der Steuerstrom verändern muß, Fehler und Schwankungen im Spannungsabfall in dem Schalter nicht in einfacher Weise kompensiert werden können. Mit der Erfindung sollen diese Nachteile mit einem einfachen und wirtschaftlichen Schaltkreis überwunden werden.

Elektronischer Schalter,

der durch eine Steuerspannung betätigt wird, die in ihrer Polarität veränderlich ist

Anmelder:

General Precision, Inc.,
ι» Binghamton, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. K. R. Eikenberg, Patentanwalt,
Hannover, Arn Klagesmarkt 10/11

¹S Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 17. August 1959

Herrmann Schmid, Binghamton, N. Y. (V. St. A.),

ist als Erfinder genannt worden

Der mit der Erfindung vorgeschlagene elektronische Schalter besitzt eine (Eingangs-) Signalklemme und eine Ausgangsklemme und wird durch eine Steuerspannung betätigt, die in ihrer Polarität veränderlich ist und das Herstellen oder Trennen der elektrischen Verbindung zwischen der Signalklemme und der Ausgangsklemme bewirkt. Der neue Schalter besteht aus einer Kombination eines Transistors mit Emitter- und Kollektorelektroden, von denen eine mit der Signalklemme und die andere mit der Ausgangsklemme verbunden ist, eines Schaltkreises zum Anlegen der Steuerspannung zwischen die Transistorbasis und eine dritte Klemme, eines ersten Abzweigungskreises mit einer Diode und einem Widerstand in Serie zwischen der dritten Klemme und der Kollektorelektrode, und eines zweiten Abzweigungskreises mit einer anderen Diode und einem Widerstand in Serie zwischen der dritten Klemme und der Emitterelektrode.

Der erfindungsgemäße Schalter kann entweder als »Spannungsschalter« oder »Stromschalter« betrieben werden, d. h., er kann zum Schalten einer Spannung von einer Quelle niedriger Impedanz zu einer Belastung hoher Impedanz oder zum Schalten eines Stromes von einer Quelle hoher Impedanz zu einer Belastung niedriger Impedanz dienen. In der Schaltung als Stromschalter ergibt sich eine sehr hohe Schaltgeschwindigkeit mit sehr kleiner Anstiegszeit und sehr kleiner Abfallzeit. Solche Stromschalter sind in einer Anzahl

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von elektronischen Kommutator-Prüfsystemen und in strom muß von diesem Minimum-Basisstrom abgegewissen Analogrechnersystemen sehr vorteilhaft. zogen werden und daher ist der erlaubte Belastungs-Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung strom begrenzt. Der Spannungsabfall Von über dem werden nachfolgend in Ausführungsbeispielen an gesättigten Transistor steigt als Funktion 'der Differenz Hand der Zeichnungen ausführlich erläutert. In den 5 zwischen dem Basisstrom Ib und dem Belastungs-Zeichnungen stellt dar strom Il an.

Fig. 1 das Schaltbild eines bekannten elektronischen Einige der Mängel der bekannten elektronischen »Einpol-Doppelschalters«, der durch Gegentakt-Steuer- Schalter können überwunden werden, wenn erfindungssignale betrieben wird, gemäß ein starker in Durchlaßrichtung gerichteter Fig. 2a bis 2f vereinfachte Schaltbilder, die jeweils " Strom durch beide Anschlüsse des gesättigten Trandie Betriebsbedingungen von Teilen der erfindungs- sistors geleitet wird. In den Fig. 2a bis 2f ist jeweils ein gemäßen Schalter zeigen, Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung unter be-Fig. 3 a und 3 b vollständige erfindungsgemäße Schalt- sonderen Betriebsbedingungen dargestellt. In Fig. 2 a kreise. wird eine erdfreie negative Basisvorspannung Eb (dar-Bei den bekannten, in Fig. 1 dargestellten elektro- 15 gestellt durch eine Batterie) über den Basiswidernischen Schaltern werden zwei Transistoren Π stand R_b an die Basis des Transistors Tl angelegt, und Tl gleichen Leitfähigkeitstyps an den Basis- Der Kollektor und der Emitter des Transistors sind elektroden Gegentakt-Steuersignale zugeführt. Die zu zur positiven Seite der Spannungsquelle zurückgeführt, schaltenden Spannungen sind an die Kollektoren ange- und zwar jeweils über Dioden Dl und Dl. Wenn die legt, während die Emitter miteinander verbunden sind 2° Basissteuerspannung die in Fig. 2 a dargestellte Polari- und die Ausgangsklemme 14 des Schalters bilden. tat besitzt, wird die Basis-Emitter-Sperrschicht und die Anstatt der gezeigten PNP-Transistoren können auch Basis-Kollektor-Sperrschicht in Durchlaßrichtung vor-NPN-Typen verwendet werden. Wenn zwei gegen- gespannt, und es fließt ein maximaler (Sättigungs-) phasige Spannungen an die Klemmen 10 und 11 des Basisstrom. Dieser in Durchlaßrichtung fließende Schalters angelegt werden, wird z. B. der Transistor Tl 25 Basisstrom I_B wird in einen Kollektorstrom I_c und gesättigt und der Transistor Tl gesperrt. Die Kollek- einen Emitterstrom Ie aufgeteilt. Die Stärke des torspannung am Transistor Tl (minus einem geringen Basisstromes I_B ist bestimmt durch die Größe des Spannungsabfall, der im allgemeinen in der Größen- Basiswiderstandes ü& und die Größe der Basissteuer-

Ordnung von 1 bis 2 mV liegt) erscheint an der gemein- _spannung _E _Das Verhältnis A des Kollektorstromes samen Emitterklemme 14. Falls jedoch entgegengesetzt 30 ^e 1_E gepolte Steuerspannungen an die Basen der Tran- zum Emitterstrom wird durch das Verhältnis der sistoren angelegt werden, wird der Transistor Tl ge- Impedanzen der beiden Stromwege bestimmt. Die sättigt und der Transistor Tl gesperrt, so daß die Impedanz r_c für den Kollektorstrom ist gleich der Kollektorspannung des Transistors Tl (minus einem Summe des Widerstandes der Diode Dl in Durchlaßkleinen Spannungsabfall) an der Klemme 14 erscheint. 35 richtung und des Widerstandes der Kollektor-Basis-Somit kann abhängig von der Polarität der Steuer- Sperrschicht des Transistors in Durchlaßrichtung, spannungen die eine oder die andere Eingangssignal- Entsprechend ergibt sich die Impedanz r_e für den klemme 12, 13 zu der Ausgangsklemme 14 durchge- Emitterstrom aus der Summe des Widerstandes der schaltet werden. Diode Dl in Durchlaßrichtung und des Widerstandes

Um den Spannungsabfall über dem »geschlossenen 40 der Emitter-Basis-Sperrschicht des Transistors in Kreis«, d. h. zwischen der Signalquelle und dem ge- Durchlaßrichtung. Somit gilt sättigten Transistor, auf einem niedrigen Wert von τ beispielsweise 1 mV zu halten, ist es notwendig, daß —=— — ——. die Quellimpedanzen der zu schaltenden Spannungen ^{E Tc} (d. h. der Spannungen an den Kollektorklemmen) sehr 45 Da der Spannungsabfall Vce über einen gesättigten niedrig sind, z. B. geringer als 1 Ohm. Es ist weiter Transistor der algebraischen Summe des Spannungsnotwendig, daß die im Emitterkreis liegende Last- abfalls Vcb und dem über die Emitter-Basis-Sperrimpedanz R-L hoch ist, z. B. größer als lOOkOhm. schicht gleich ist, kann der gesamte Spannungsabfall Falls die Quellimpedanzen der zu schaltenden Span- Vce über den Transistor auf den Wert Null gebracht nungen hoch sind, ergibt der durch die Quellimpedanz 50 werden, wenn die Ströme durch die beiden Stromwege rückgeführte Stromfluß des Basissteuerstromes einen so eingestellt werden, daß Vcb im Betrag gleich Veb nennenswerten Spannungsabfall am Kollektor und wird. Dies kann in verschiedener Weise bewirkt werden, damit einen entsprechenden Spannungsfehler an der Beispielsweise kann der Basiswiderstand i?& in zwei Ausgangsklemme 14. einzelne Widerstände R_c und R_e aufgeteilt werden,

Der Basissteuerstrom des leitenden Transistors 55 von denen jeweils einer in einem der Stromwege angerließt durch die Kollektor-Basis-Strecke des Transistors ordnet wird, wie dies in Fig. 2 b dargestellt ist. Weiterund erzeugt über diese einen geringen Spannungs- bin kann auch der Widerstand Rb durch einen einstellabfall Vcb· Der Belastungsstrom Il fließt von der mit baren Spannungsteilerwiderstand R_p ersetzt werden, dem Kollektor des gesättigten Transistors verbundenen wie dies in Fig. 2 c dargestellt ist. Die beiden DiodenZ» 1 Signalquelle über Kollektor und Emitter desselben 6° und 2)2 der Fig. 2 a bis 2 c können dabei auch durch zur Lastimpedanz R-L. Der Basistrom Ib fließt haupt- einen NPN-Transistor ersetzt werden, sächlich vom Kollektor zur Basis und hängt von der Die Darstellung der Fig. 2d entspricht der Dar-Spannung zwischen diesen beiden Elektroden ab. Es stellung der Fig. 2b, jedoch ist hier die Polarität der wird noch gezeigt, daß der Basisstrom Ib sich direkt durch die Batterie dargestellten Basisspannungsquelle mit der an den Kollektor angelegten Eingangsspannung 65 umgekehrt, so daß der Transistor vollständig gesperrt ändert. Wenn die Eingangsspannung an dem Kollektor ist. Unter den in Fig. 2d dargestellten Bedingungen am stärksten negativ ist, ist bei einem PNP-Transistor sind aber nicht nur die Basis-Emitter-Sperrschicht und der Basisstrom auf einem Minimum. Der Belastungs- die Kollektor-Basis-Sperrschicht des Transistors in

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Sperrichtung beansprucht, sondern die Steuerspan- Falls die zu schaltende Signalspannung V_x, d. h. die

nung£& sperrt auch die beiden Dioden Dl und D2. Spannung zwischen Kollektor und Emitter, den Wert Aus Fig. 2e, die einen äquivalenten Kreis für Fig. 2d Null besitzt, werden die Rückspannungen natürlich darstellt, ergibt sich, daß die Basissteuerspannung Ei vollständig durch die Basissteuerspannung Ei, beüber zwei Kreise verteilt wird, von denen der eine die 5 stimmt. Falls positive und negative (und auf Erde Kollektor-Basis-Sperrschicht des Transistors und der bezogene) Signalspannungen des Betrages V_x an die andere die Basis-Emitter-Sperrschicht des Transistors Kollektorklemme 16 bzw. die Emitterklemme 15 anenthält. Somit ist Eb gleich dem Spannungsabfall gelegt werden, wie dies in Fig. 2f dargestellt ist, über der Rückimpedanz RD-2 der Diode Dl plus dem werden hierdurch die Rückspannungen über den Spannungsabfall Veb über der Rückimpedanz der io Dioden und den Transistoranschlüssen beeinflußt. Emitter-Basis-Sperrschicht des Transistors. Es ist Es mögen nun zunächst die Nebenschlußwiderwichtig, daß während der Offenstellung des Schalters stände R-Il bis R-14 außer Betracht bleiben. Man (d. h. der Sperrung des Transistors) Veb und Vcb erkennt, daß für diesen Fall die Spannung zwischen beide groß genug sind (bei typischen Transistoren V₂V den Klemmen 16 und 15 über zwei Leitungswege ge- oder mehr), um die beiden Anschlüsse wirksam zu 15 führt wird, von denen der eine die beiden Dioden in sperren. Serie und der andere die beiden Transistorgrenz-

Wenn der Transistor aus einer erdfreien Spannungs- schichten in Serie enthält. Somit besteht jeder der quelle gesperrt wird, wie dies in Fig. 2e dargestellt ist, beiden Leitungswege aus zwei entgegengesetzt gepolten wird der Spannungsabfall über den Dioden und den Grenzschichten, die in Serie hintereinander liegen. Der Transistorgrenzschichten allein durch die Rück- 20 größte Teil der Signalspannung V_x liegt dabei in impedanzen der Dioden und der Grenzschichten und jedem Leitungssteg über der rückgespannten Grenzdurch den Betrag der Spannung £& bestimmt. Der schicht, und nur ein geringer Teil liegt über der in Sperr-Kollektorstrom/cundderSperr-Emitterstrom/s Durchlaßrichtung vorgespannten Grenzschicht, können wie folgt ausgedrückt werden: Wenn beispielsweise, wie in Fig. 2f dargestellt, an

25 den Emitter die Spannung +V_x und an den KoI-

j fy> lektor -V_x angelegt wird und falls die Basissteuer-

⁰ R-CB + R-Dl ' spannung Eb — 2V_x gemacht wird, liegen die Poten

tiale an den Punkten A und B in Fig. 2f etwa bei — V_x

j ^b bzw. + V_x. Falls dann Eb größer gemacht wird als 2 V_x,

R-Eb + R-D2 ' 30 bleibt Punkte, mit seiner niedrigeren Impedanz an

Erde, etwa bei — V_x, während Punkt B ein Potential

Der Spannungsabfall Vcb über die Kollektor-Basis- von dem Wert V_x+(E_b—2V_x) annimmt. Hierbei erSperrschicht und der Spannungsabfall Veb über die hält die Diode Dl eine sehr geringe Vorspannung in Emitter-Basis-Sperrschicht können durch folgende Durchlaßrichtung. Der Strom durch die Diode D1 ist Gleichungen ausgedrückt werden: 35 jedoch sehr klein und bewirkt keine weiteren Nach

teile. Die Diode Dl kann durch Auswahl des Wider-

Y _ or β · — Standes R-13, der die Kollektor-Basis-Sperrschicht des

^0B R-CB + R-Dl ' Transistors überbrückt, in Sperrichtung vorgespannt

werden. Da die Widerstände jR-11 und R-U um mehrere

γ _ D£ß &> 40 Größenordnungen höher sind als die Widerstände der

R-EB + R-D2 ' in Durchlaßrichtung vorgespannten Dioden und des

Widerstandes des gesättigten Transistors, üben die

Falls der Betrag von Veb oder Vcb nicht ausreichen Widerstände R-12 bis i?-ll während des Sättigungssollte, um die jeweiligen Grenzschichten zu sperren, zustandes des Transistors (= leitender Zustand des oder falls eine dieser Spannungen dazu neigt, die 45 Schalters) keinen nennenswerten Einfluß aus. Im Durchschlagspannung der Transistorsperrschichten Bedarfsfall können auch die Nebenschlußwiderstände zu überschreiten, können zum Korrigieren Neben- i?-ll und R-12 durch Kondensatoren ersetzt werden, schlußimpedanzen verwendet werden. Aus der letzt- Wie auch im Falle der Widerstände besteht der einzige genannten Gleichung läßt sich erkennen, daß entweder Zweck dieser Kondensatoren darin, die Impedanz die StreckeR-EB oder R-D2 zur Beeinflussung der 50 zwischen Punkte und Erde zu vermindern, wenn der Spannung Veb mit einem (nicht dargestellten) Neben- Schalter gesperrt ist.

schlußwiderstand versehen werden kann. Das gleiche In den Fig. 3 a und 3 b sind vollständige erfindungs-

gilt für R-CB oder R-Dl zum Verändern der Span- gemäße Schaltkreise dargestellt. Jeder dieser Kreise nung Vcb. Falls Widerstände im Nebenschluß über die enthält zwei unabhängige erdfreie Schaltkreisab-Dioden oder die Transistorgrenzschichten gelegt 55 schnitte, wie sie an Hand der Fig. 2 a bis 2 f beschrieben werden, die etwa einen zehnfach geringeren Wider- wurden. Zur Energiezufuhr wird die Primärwicklung 10 stand besitzen, arbeitet der Schaltkreis nahezu unab- des Transformators 11 so gespeist, daß Rechteckhängig v"on Schwankungen in den Sperrcharakteristiken spannungen in den Sekundärwicklungen 12 und 13 der Diode oder des Transistors. Durch das Einfügen induziert werden. Wie dargestellt, sind die Wicklungen von ausreichend geringen Widerständen im Neben- 60 12 und 13 gegen Erde isoliert und auch nicht leitend Schluß zu den Transistorgrenzschichten wird die untereinander verbunden, so daß Verkettungen der Impedanz des gesperrten Transistors herabgesetzt. beiden Schaltkreisabschnitte an den Emittern hergestellt Diese Herabsetzung der Impedanz beeinflußt nicht werden können, ohne daß in irgendeiner Weise der merkbar die Leistungsfähigkeit des Schalters, sondern unabhängige Betrieb eines jeden Schaltkreisabschnittes hat lediglich die gleiche Wirkung wie eine leichte Ver- 65 beeinflußt wird. Die Wicklungen 12 und 13 sind entringerung der Lastimpedanz. Der Schaltkreis der gegengesetzt gepolt, so daß die Wicklung 12 ein Fig. 2d ist in Fig. 2f mit zusätzlichen Nebenschluß- positives Potential an die Basis des Transistors Tl widerständen R-Il, R-12, i?-13 und R-14 dargestellt. liefert, wenn von der Wicklung 13 aus ein negatives

Potential an die Basis des Transistors Tl geliefert wird, und umgekehrt. Auf diese Weise wird der Transistor Tl stark in Durchlaßrichtung vorgespannt, wenn der Transistor Tl gesperrt ist, und es erscheint an der gemeinsamen Emitterklemme 15dieKollektorspannung von Tl. Entsprechend erscheint bei gesperrtem Transistor Tl die Kollektorspannung des Transistors Tl an der gemeinsamen Emitterklemme 15. Die Spannungen F₁ und F₂, die geschaltet oder selektiv an die Ausgangsklemme 15 angelegt werden sollen, werden den Kollektoren der Transistoren Tl und Tl über die Klemmen 16 und 17 zugeführt. Die Potentiale F₁ und F₂ sind im allgemeinen in ihrem Betrag oder in ihrer Polarität unterschiedlich (sonst würde ja kein Grund zur Verwendung eines Schalters vorliegen). Die Dioden Dl, Dl, D 3und DA verhindern jeden nennenswerten Stromfluß zwischen den Klemmen 16 und 17, gestatten jedoch eine Verkettung der beiden erdfreien Kreise. Die Dioden Dl und Dl werden in Durchlaßrichtung vorgespannt und leiten, wenn von der Wicklung 12 eine Vorspannung geeigneter Polarität zum Entsperren der beiden Grenzschichten des Transistors Tl geliefert wird, dagegen werden diese beiden Dioden gesperrt, wenn durch die von der Wicklung 12 gelieferte Spannung die beiden Grenzschichten des Transistors Tl gesperrt werden. Die Dioden D3 und DA arbeiten mit der Wicklung 13 und dem Transistor Tl in analoger Weise zusammen.

Soweit die Größe des möglichen Belastungsstromes von der Größe der Durchlaßströme durch die Basis-Emitter-Sperrschicht und die Basis-Kollektor-Sperrschicht abhängt, erlaubt die erfindungsgemäße Anordnung die Verwendung von sehr viel größeren Belastungsströmen als bisher, da die Größe des Basisstromes in einem leitenden Transistor nur durch die maximal bei dem betreffenden Transistor möglichen Emitter- und Kollektorströme und durch die Leistungskapazität der Spannungsquelle für den Basissteuerstrom begrenzt wird, nicht jedoch durch die Impedanzen der Spannungsquellen für die Spannungen F₁ und F₂. Bei dem in Fig. 1 dargestellten bekannten Schalter wird bei geschlossenem Schalter für einen Spannungsabfall von 1 mV üblicherweise verlangt, daß der Belastungsstrom nicht mehr als etwa 5 % des Basisstromes beträgt. Weiterhin muß der Basisstrom selbst erheblich begrenzt werden, da er durch die Signalquellen fließt. Wenn in einem öfter vorkommenden Anwendungsfall des gezeigten Schalters die Quellimpedanzen von F₁ und F₂ konstant bleiben, können sie sogar etwa gleich der Lastimpedanz sein und dennoch ein Schalten mit sehr hohem Stromverhältnis zwischen gesperrtem und leitendem Schalter (±0,1%) erlauben, da in diesem Fall nur eine konstante Dämpfung auftritt, die später kompensiert werden kann, beispielsweise durch geeigneteBemessung eines nachfolgenden Verstärkers. Bei erfindungsgemäßer Schaltung fließt durch die Klemmen 16 und 17, die mit den Signalquellen verbunden sind, nur der Belastungsstrom und nicht der Basisstrom.

Natürlich hängt die Schaltgenauigkeit davon ab, daß der Emitter-Kollektor-Spannungsabfall über den leitenden Transistor so gering wie möglich gehalten wird. Es wurde gefunden, daß die über den gesättigten Transistor geleiteten Belastungsströme etwa den Wert von 50% des Transistorbasisstromes annehmen können und daß hierbei immer noch der Spannungsabfall über dem Transistor unterhalb von 1 mV gehalten wird.

Im Gegensatz zu bekannten Transistorschaltern kann der erfindungsgemäße Schalter Signale in beiden Richtungen übertragen. Beispielsweise kann die Klemme 15 als Eingangsklemme aufgefaßt werden, der ein Eingangsstrom zugeführt wird. Unter der Steuerung des Eingangssignals an der Primärwicklung des Transformators 11 wird dieser Eingangsstrom selektiv an Belastungen von geringer Impedanz (die nicht weiter dargestellt sind und die mit den Klemmen 16 und 17 verbunden sind) geschaltet. Eine Genauigkeit dieser »Stromschaltung« mit einem Impedanzverhältnis zwischen gesperrtem und leitendem Schalter von mehr als 1Ö000: 1 läßt sich hierbei leicht erzielen.

Die Genauigkeit hängt zum Teil von der Höhe der Diodensperrströme ab, da die Sperrströme durch die beiden Dioden parallel zu dem gesperrten Transistor fließen und somit den Wirkungsgrad des Schalters herabsetzen. Es werden daher Dioden mit möglichst geringen Sperrströmen bevorzugt. Durch die Sperrströme, die Dioden und den Transistor wird der kleinste noch schaltbare Signalpegel bestimmt.

Unabhängig davon, ob symmetrische oder unsymmetrische Transistoren bei einer Schaltung gemäß der Erfindung verwendet werden, lassen sich in jedem Fall Emitter und Kollektor gegeneinander vertauschen. Aus diesem Grunde dienen in der Beschreibung und den Ansprüchen die Ausdrücke »Kollektor« und »Emitter« lediglich zur Vereinfachung der Bezugnahme, sie können ohne weiteres gegeneinander vertauscht werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektronischer Schalter mit einer Eingangs-Signalklemme und einer Ausgangsklemme, der durch eine Steuerspannung betätigt wird, die in ihrer Polarität veränderlich ist und dadurch das Herstellen oder Trennen der elektrischen Verbindungen zwischen der Signalklemme und der Ausgangsklemme bewirkt, gekennzeichnet durch die Kombination eines Transistors mit Emitter- und Kollektorelektroden, von denen eine mit der Signalklemme und die andere mit der Ausgangsklemme verbunden ist, eines Schaltkreises zum Anlegen der Steuerspannung zwischen die Transistorbasis und eine dritte Klemme, eines ersten Abzweigungskreises mit einer Diode und einem Widerstand in Serie zwischen der dritten Klemme und der Kollektorelektrode und eines zweiten Abzweigungskreises mit einer anderen Diode und einem Widerstand in Serie zwischen der dritten Klemme und der Emitterelektrode, derart, daß die Gesamtimpedanz aus der Summe der Impedanz des Widerstandes und der Durchlaßimpedanz der Diode im ersten Abzweigungskreis und der Durchlaßimpedanz der Kollektor-Basis-Grenzschicht des Transistors etwa gleich ist der entsprechenden Gesamtimpedanz in dem die Basis-Emitter-Grerizschicht enthaltenden zweiten Abzweigungskreis.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung durch die Ausgangsspannung der Sekundärwicklung eines Transformators geliefert wird, wobei diese Wicklung erdfrei gegenüber dem Pegel von Bezugsspannung oder Erde, gegen den die Steuerspannung ihre Polarität ändert, geschaltet ist.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Maximalbetrag der Steuer-

spannung mindestens doppelt so groß ist wie das Eingangssignal.

4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch zwei weitere Widerstände, von denen jeweils einer parallel zu einer der beiden Dioden liegt und deren Impedanzen nicht größer sind als etwa ein Zehntel der Sperrimpedanzen der betreffenden Dioden.

5. Schalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei weitere Widerstände, von denen jeweils einer parallel zu einer der beiden Dioden liegt, wobei die Impedanzen dieser Widerstände in bezug auf die Durchlaßimpedanzen der Dioden und der Transistor-Grenzschichten so ausgewählt sind, daß der Spannungsabfall über der Kollektor-Basis-Grenzschicht praktisch gleich wird dem Spannungsabfall über der Basis-Emitter-Grenzschicht und ein Spannungsabfall zwischen Signalklemme und Ausgangsklemme bei leitendem Transistor eliminiert wird.

6. Schalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzen der parallel zu den Dioden geschalteten Widerstände mindestens hundertfach größer sind als die Durchlaßimpedanzen der Dioden und des Transistors.

7. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzen in bezug auf die Lastimpedanz eines Nutzstromkreises, der mit der Ausgangsklemme verbunden ist, so ausgewählt sind, daß der maximale Laststrom 10% des Basisstromes übersteigt.

8. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei weitere Widerstände, von denen einer parallel zur Basis-Emitter-Grenzschicht und der andere parallel zur Kollektor-Basis-Grenzschicht des Transistors liegt.

9. Elektronisches Schalternetz, gekennzeichnet durch zwei Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine gemeinsame Eingangsklemme oder eine gemeinsame Ausgangsklemme besitzen.

10. Netz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssignale an die Kollektorelektroden der Transistoren angelegt werden, während die Emitterelektroden der Transistoren miteinander und mit der Ausgangsklemme verbunden sind.

11. Netz nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren in den beiden Schaltern den gleichen Leitfähigkeitstyp besitzen und daß die den Basen der Transistoren zugeführten Steuerspannungen einander entgegengesetzte Polaritäten aufweisen.

12. Netz nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerspannungen von zwei gesonderten Sekundärwicklungen eines gemeinsamen Transformators abgeleitet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen