DE1185220B - Anordnung zur Verringerung des Leckstromes einer im Sperrzustand befindlichen Diodengatterschaltung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 k

Deutsche Kl.: 21 al - 36/18

Nummer: 1185 220

Aktenzeichen: A 44353 VIII a/21 al

Anmeldetag: 21. Oktober 1963

Auslegetag: 14. Januar 1965

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verringerung des Leckstromes einer im Sperrzustand befindlichen Diodengatterschaltung, die aus vier Dioden in Brückenschaltung besteht, wobei die Brückenhälften gleich sind und aus einer Reihenschaltung zweier Dioden bestehen, an die eine Steuerspannung angelegt wird, während die durchzuschaltenden Signale an die Nulldiagonale der Brückenschaltung angelegt werden.

In früheren Sechs-Dioden-Brücken-Gatterschaltungen steuerten zwei Steuerdioden den Einschalt- und Ausschaltzustand von vier Gatterdioden, welche in einer Brückenschaltung angeordnet waren. Die beiden Steuerdioden verbanden eine Steuerquelle mit den beiden Eckpunkten der Brückenschaltung. Sechs-Dioden-Brücken-Gatterschaltungen mit Steuerdioden haben aber, vor allem bei hohen Frequenzen, bestimmte Nachteile und Beeinträchtigungen, wie relativ hohe Impedanzen zwischen den beiden Eckpunkten und der Steuerquelle während des Ausschaltzustands des Diodengatters. Zu diesem Zeitpunkt ziehen die Steuerdioden Strom, welcher die Gatterdioden sperrt. Jede der beiden hohen Impedanzen zwischen einem der beiden Eckpunkte der Brückenschaltung und der Steuerquelle ist eine Serienschaltung der relativ hohen Impedanz der einen offenen Steuerdiode und der relativ hohen Ausgangsimpedanz der Steuerquelle. Leckströme von Wechselstromsignalen, welche durch die vorderen beiden Gatterdioden der Brückenschaltung fließen, durchlaufen die hohen Impedanzen und rufen relativ hohe Spannungen an den beiden Eckpunkten der Brückenschaltung hervor. Große Teile der hohen Spannungen an den Eckpunkten erscheinen infolge Leckströmen durch die hinteren beiden Gatterdioden im Ausgangskreis der Diodenbrücke. Auf diese Weise hat diese Art von Dioden-Brücken-Gatterschaltungen einem relativ hohen Leckstrompegel, welcher die Anwendungsmöglichkeit der Schaltung beschränkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, demgegenüber eine einfache und billige Möglichkeit zu beschreiben, diese Nachteile und Beschränkungen der bisherigen Dioden-Brücken-Gatterschaltungen zu beseitigen, also ihre Leckströme möglichst weitgehend zu erniedrigen.

Allgemein wird diese Aufgabe gelöst durch niedrige Impedanzen, die im Sperrzustand des Gatters an den beiden Endpunkten der Gleichstromdiagonale liegen und geerdet sind.

Die Steuerspannung wird bevorzugt von Steuertransistoren geliefert, die Kondensatoren mit den Eckpunkten der Brückenschaltung verbinden können.

Anordnung zur Verringerung des Leckstromes einer im Sperrzustand befindlichen Diodengatterschaltung

Anmelder:

Ampex Corporation, Redwood City, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dr.-Ing. A. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann

und Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke, Patentanwälte, München 27, Möhlstr. 22

Als Erfinder benannt:

Norman Frederick Bounsall, Palo Alto, Calif.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 22. Oktober 1962 (232 017)

Jede der niedrigen Impedanzen zwischen einem der Eckpunkte und Erde setzt sich dann aus der relativ niedrigen Emitter-Kollektor-Impedanz des einen offenen Steuertransistors und der niedrigen Impedanz des einen Kondensators zusammen.

Leckströme von Wechselstromsignalen, welche durch die vorderen beiden Gatterdioden der Brückenschaltung fließen, werden praktisch über die niedrigen Impedanzen zur Erde kurzgeschlossen. Dadurch treten relativ niedrige Spannungen an den beiden Eckpunkten der Brückenschaltung auf. Diese niedrigen Spannungen an den Eckpunkten erzeugen nur kleine Leckströme durch die hinteren beiden Gatterdioden, so daß die Diodengatterschaltung einen niedrigen Leckstrompegel hat.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung erklärt folgende Beschränkung einer bevorzugten Ausführungsform an Hand der Zeichnung, welche nur eine Schaltskizze der bevorzugten erfmdungsgemäßen Ausführungsform zeigt.

In der Zeichnung ist eine Diodengatterschaltung dargestellt mit vier Gatterdioden 11, 12, 13 und

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14, welche in einer Brückenschaltung angeordnet sind. Ein Eingangssignal wird auf die Eingangsklemme 19 gegeben, welche über den Kondensator 20 mit einem Eckpunkt 15 verbunden ist, welcher zwischen der Kathode von Diode 11 und der Anode von Diode 13 liegt. Der Eckpunkt 15 des Diodengatters 10 ist über den Eingangswiderstand 21 mit Erde 22 verbunden. Ein Ausgangssignal kann von der Ausgangsklemme 23 abgenommen werden, welche über den Kondensator 24 mit dem Eckpunkt 17 verbunden ist, welcher zwischen der Kathode von Diode 12 und der Anode von Diode 14 liegt. Der Eckpunkt 17 des Diodengatters 10 ist über den Ausgangswiderstand 25 mit Erde 22 verbunden. Der positive Pol der Spannungsquelle 26 ist über den Widerstand 27 mit dem Eckpunkt 16 verbunden, welcher zwischen den Anoden von Diode 11 und 12 liegt, und der negative Pol der Spannungsquelle 26 ist über den Widerstand 28 mit dem Eckpunkt 18 zwischen den Kathoden von den Dioden 13 und 14 verbunden. Die Spannungsquelle 26 liefert die für das Diodengatter 10 richtigen Vorspannungen und Ströme. Solange keine anderen Spannungen oder Ströme auftreten, sind die Gatterdioden 11, 12, 13 und 14 folglich leitend.

Erfindungsgemäß liegen zwischen den beiden Eckpunkten 16 und 18 des Diodengatters 10 und Erde 22 während des Ausschaltzustands des Diodengatters

10 niedrige Impedanzen. Dies wird erreicht, indem komplementäre Steuertransistoren 30 und 31 mit den Eckpunkten 16 bzw. 18 verbunden werden. Der NPN-Transistor 30 hat einen Emitter 32, eine Basis 33 und einen Kollektor 34, der PNP-Transistor 31 einen Emitter 35, eine Basis 36 und einen Kollektor 37. Der Kollektor 34 des Steuertransistors 30 ist mit dem Eckpunkt 16 zwischen den Anoden der Dioden

11 und 12 verbunden, und der Kollektoranschluß 37 des Steuertransistors 31 ist mit dem Eckpunkt 18 zwischen den Kathoden der Dioden 13 und 14 verbunden. Die Steuertransistoren 30 und 31 verbinden jeweils die Parallelschaltungen von Widerstand 38 und Kondensator 39 sowie von Widerstand 40 und Kondensator 41 mit den Eckpunkten 16 und 18 der Dioden-Brücken-Schaltung 10. Die Parallelschaltung von Widerstand 38 und Kondensator 39 liegt zwischen dem Emitter 32 von Transistor 30 und Erde 32, während die Parallelschaltung von Widerstand 40 und Kondensator 41 zwischen dem Emitter 35 von Transistor 31 und Erde 22 liegt. Jede niedrige Impedanz zwischen einem der beiden Eckpunkte 16 und 18 und Erde 22 besteht aus der relativ niedrigen Emitter-KoUektor-Impedanz des leitenden Steuertransistors 30 bzw. 31 und der niedrigen Impedanz der Parallelschaltung von Widerstand 38 bzw. 40 und Kondensator 39 bzw. 41. Leckströme von Wechselstromsignalen, welche durch die vorderen beiden Gatterdiodenil und 13 der Brückenschaltung fließen, sind praktisch über die niedrigen Impedanzen zur Erde 22 kurzgeschlossen. Dadurch "treten relativ niedrige Spannungen an den beiden Eckpunkten 16 und 18 des Diodengatters 10 auf.

Die Spannungsquelle 42 liefert die geeigneten Vorspannungen für die Steuertransistoren 30 und 31, indem ihr negativer Pol über den Widerstand 43 mit dem Emitter 32 des NPN-Transistors 30 und ihr positiver Pol über den Widerstand 44 mit dem Emitter 35 des PNP-Transistors 31 verbunden ist. Spannungen, welche an den Klemmen 45 und 46 erscheinen, werden über die Widerstände 47 und 48 auf Basis 33 und 36 geleitet und steuern so die Leitfähigkeit der Transistoren 30 und 31 und damit ferner die Gatterwirkung des Diodengatters 10.

Im Betriebszustand wird der Einschalt- und Ausschaltzustand des Diodengatters 10 von den Transistoren 30 und 31 reguliert, so daß beim Auftreten eines negativen Steuersignals an Klemme 45 der NPN-Transistor 30 gesperrt wird. Zur selben Zeit erscheint ein positives Steuersignal an Klemme 46 und sperrt

ίο den PNP-Transistor 31. Die Spannungsquelle 26 liefert die richtigen Vorspannungen und Ströme für die Dioden 11, 12, 13 und 14 des Gatters 10 und steuert dabei die Gatterschaltung durchlässig und läßt ein Informationssignal, welches auf die Eingangsklemme 19 gegeben wurde, durchlaufen.

Wenn aber die Steuersignale, welche auf die Klemmen 45 und 46 gegeben werden, umgekehrt gepolt sind, sind die Steuertransistoren 30 und 31 leitend. Der nun durch die Transistoren 30 und 31 fließende

ao Strom sperrt die Gatterdioden 11,12,13 und 14 und sperrt so die Gatterschaltung. Wenn jedoch während des Ausschaltzustandes ein Informationssignal an der Eingangsklemme 19 erscheint, so ruft dieses Wechselstromsignal Leckströme durch die vorderen beiden

Gatterdiodenil und 12 hervor. Diese Wechselstromleckströme werden praktisch über die niedrigen Impedanzen zur Erde 22 kurzgeschlossen, wobei die Impedanzen aus den niederen Emitter-Kollektor-Impedanzen der Steuertransistoren 30 und 31 und den niedrigen Impedanzen der Parallelschaltungen von Widerstand 38 und Kondensator 39 sowie Widerstand 40 und Kondensator 41 bestehen. Zum Beispiel können Dämpfungszahlen von 2000:1 für Frequenzen bis 20MHz erhalten werden, wenn die

Werte für die Widerstände 38 und 40 sowie die Kondensatoren 35 und 41 richtig gewählt werden. Es treten also relativ niedrige Spannungen an den beiden Eckpunkten 16 und 18 des Diodengatters 10 auf. Nur kleine Teile der niedrigen Spannungen an den beiden Punkten 16 und 18 erscheinen hinter den beiden Gatterdioden 12 und 14, so daß das Diodengatter 10 einen niedrigen Leckstrompegel besitzt.

Daraus sieht man, daß die erfindungsgemäße Dioden-Brücken-Gatterschaltung kleinste Leckströme hat.

Obwohl die Erfindung am Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt und beschrieben wurde, liegen für den Fachmann Änderungen und Modifikationen nahe, welche nicht von dem hierin dargelegten Erfindungsgedanken abweichen. Solche Änderungen und Modifikationen liegen im Rahmen der Erfindung.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Verringerung des Leckstromes einer im Sperrzustand befindlichen Diodengatterschaltung, die aus vier Dioden in Briickenschaltung besteht, wobei die Brückenhälften gleich sind und aus einer Reihenschaltung zweier Dioden bestehen, an die eine Steuerspannung angelegt wird, während die durchzuschaltenden Signale an die Nulldiagonale der Brükkenschaltung angelegt werden, gekennzeichnet durch niedrige Iempedanzen (31, 40, 41; 30, 38, 39), die im Sperrzustand des Gatters (10) an den beiden Eckpunkten (16, 18) der Gleichstromdiagonale liegen und geerdet sind.

2. Gatterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die niedrige Impedanz Steuertransistoren (30, 31) enthält.

3. Gatterschaltung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch komplementäre Transistoren (30, 31) zur Steuerung des Einschalt- und Ausschaltzustandes des Gatters (10).

4. Gatterschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuertransistoren (30, 31) derart geschaltet sind, daß sie Leckströme im Ausschaltzustand des Gatters (19) kurzschließen.

5. Gatterschaltung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch zwei Kondensatoren (39, 41), die zusammen mit den Steuertransistoren (30, 31) zwischen das Gatter (10) und Erde (22) derart geschaltet sind, daß sie Leckströme im Ausschaltzustand der Dioden-Brücken-Gatterschaltung kurzschließen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1063 208;
britische Patentschrift Nr. 765 954.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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