DE1277917C2 - Torschaltung mittels Dioden fuer Hochfrequenz-Signalspannung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. α

H 03k

DeutscheKl.: 21 al-36/18

Nummer: 1277 917

Aktenzeichen: P 12 77 917.8-31 (S 105521) Anmeldetag: 25. August 1966

19. September 1968
8. Mai 1969

Auslegetag:
Ausgabetag:

Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift Uberein

Für die Durchschaltung hoher Frequenzen z.B. zur Aufzeichnung auf umlaufende Magnetschichtspeicher wird eine Torschaltung mit großer Bandbreite, hoher Sperrdämpfung und kurzer Schaltzeit benötigt. Es dürfen bei dieser Torschaltung keine störenden Schaltimpulse auftreten und es soll über längere Zeit hinweg ein stabiler Arbeitspunkt erreicht werden. Torschaltungen mit Röhren besitzen bei unregelmäßiger Betätigung einen instabilen Arbeitspunkt, da eine über eine längere Zeit gesperrte Röhre ihren Arbeitspunkt verlagert. Bei Transistor-Torschaltungen treten ebenfalls Arbeitspunktverlagerungen auf, da der gerade leitende Transistor sich erwärmt.

Ferner ist bereits eine Torschaltung mittels Dioden für Hochfrequenzspannungen bekannt, bei der der Signaleingang und der Signalausgang Uber zwei gegeneinandergeschaltete Dioden miteinander verbunden sind und der zwischen den Dioden liegende Mittenpunkt auf ein solches Potentialniveau gebracht so wird, daß beim Schaltzustand »leitend« der Torschaltung ein Strorhfluß zwischen dem Signaleingang bzw. dem Signalausgang einerseits und dem Mittenpunkt andererseits stattfindet, dagegen beim Schaltzustand »gesperrt« der Torschaltung die Dioden ge- as sperrt sind. Da sich Dioden beim Stromdurchgang nur unerheblich erwärmen, also ihren Widerstand kaum verändern, ist die Dämpfung des durchgehenden Signalimpulses im Betrieb zwar weitgehend konstant, die bekannten Schaltungen dieser Art haben jedoch den Nachteil, daß das Potential am Eingang und am Ausgang noch Veränderungen unterworfen ist, was bei der Ansteuerung von magnetischen Elementen, z. B. Magnetköpfen, von Nachteil ist.

Zur Beseitigung dieses Nachteiles wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Signalausgang und der Signaleingang bis auf die Signalspannung auf etwa gleichbleibendem Potential gehalten werden, indem zur Potentialeinregelung des Signaleinganges bzw. Signalausganges Widerstände in Form je eines Spannungsteilers zwischen den Polen der Gleichspannungsquelle sowie Schaltelemente benutzt sind, die einen Teil der Widerstände des Spannungsteilers überbrücken und beim Andern des Schaltzustandes der Torschaltung geschaltet werden.

Durch symmetrischen Aufbau der Schaltung wird erreicht, daß die Schaltimpulse unterdrückt werden. Außerdem sind dadurch Signaleingang und Signalausgang vertauschbar. ι

Zweckmäßig sind zur Erzeugung der Potentialniveaus für den leitenden und den gesperrten Zustand der Torschaltung eine Gleichstromquelle, ein Wider-Torschaltung mittels Dioden für
Hochfrequenz-Signalspannung

Patentiert für:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8000 München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt: Klaus Hempen, 8031 Neugilching

stand zur einen Seite der Gleichstromquelle, und ein Schaltelement bzw. ein veränderbarer Widerstand zur anderen, vorzugsweise geerdeten Seite der Gleichstromquelle vorgesehen. Beim Schließen des Schaltelements bzw. beim Vermindern des Widerstandswertes des veränderlichen Widerstandes nimmt der Mittenpunkt das Potentialniveau des einen Poles der Gleichstromquelle an, beim Offnen das des anderen Poles. Die Sperrdämpfung ist bei dieser Torschaltung sehr groß. Sie wird erreicht einmal durch die Sperrwiderstände der beiden Dioden, zum anderen durch den sehr niedrigen Innenwiderstand des Schaltelements am Mittenpunkt, wodurch die Reste der HF-Signalspannung, die vom Signaleingang noch über die erste der gesperrten Dioden zum Mittenpunkt gelangen, gegen Masse abgeleitet werden und deswegen den Signalausgang nicht erreichen können. Bei der erfindungsgemäßen Torschaltung wurde eine etwa konstante Sperrdämpfung von 66 dB bei einer Signalfrequenz von etwa 10 MHz gemessen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung liegt je eine Diode in je einem Zweig der beiden Spannungsteiler in Sperrichtung zum Signaleingang-bzw. Signalausgang und diese Dioden sind zusammen mit dem Zweig der Spannungsteiler, der auf der Seite des Schaltelementes des Mittenpunktes liegt, durch je ein Schaltelement überbrückt, das im Gegentakt zum Schaltelement des Mittenpunktes geöffnet bzw. geschlossen wird. Durch geeignete Dimensionierung der Widerstände erreicht man, daß die Gleichstromquelle bei jedem Schaltzustand der Torschaltung gleichmäßig belastet ist. Diese Dioden sind von gleicher Art wie die Dioden der Signaleingang—Signalausgangstrecke und nehmen bei gleicher Umgebungs-

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Claims (6)

1 temperatur gleiche Widerstandswerte an. Dadurch wird auch bei wechselnder Umgebungstemperatur das Potential des Signaleinganges konstant gehalten. Nach einer vierten Weiterbildung der Erfindung liegt der Signaleingang bzw. der Signalausgang auf s halber Betriebsspannung. Da die Amplitude der Signalspannung dje Amplitude der Betriebsspannung nicht überschreiten darf, weder nach der positiven noch der negativen Seite, ist dies der günstigte Wert für das Potential des Signaleinganges bzw. des Signalausganges. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Widerstände der einzelnen Zweige des Spannungsteilers etwa doppelt so groß als der Widerstand zwischen der Gleichstromquelle und dem Mittenpunkt. Nach einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung werden die Schaltelemente bzw. veränderbaren Widerstände durch Transistoren dargestellt. Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt ao Fig. 1 eine Diodentorschaltung mit zwei Dioden, F i g. 2 eine Diodentorschaltung mit vier Dioden. DieSignaleingang—Signalausgangstrecke ist mit P1 (Signaleingang), P 2 (Mittenpunkt) und P 3 (Signalausgang) bezeichnet. Pl und P 3 sind vertauschbar. as Zwischen dem Signaleingang P1 und dem Mittenpunkt P2 liegt die Diode Dl, zwischen dem Mittenpunkt P 2 und dem Signalausgang P 3 die Diode D 3. Die Dioden D 1 und D 3 sind in ihrer Durchlaß- bzw. Sperrichtung entgegengesetzt. Der Mittenpunkt P 2 führt über einen Widerstand R 2 zum negativen Pol der Gleichstromquelle, über einen Transistor T 2 zum geerdeten Pol der Gleichstromquelle. Parallel zu diesem Stromkreis liegt ein Leitungszweig mit den Widerständen R10, R11 und R12 bzw. dem Transistor 71 und ein anderer Leitungszweig mit den Widerständen R 30, Ä31 und Ä32 bzw. dem Transistor 73. Der TransistorTl liegt parallel zum Widerstand R12, der Transistor 73 liegt parallel zum Widerstand R 32; Die Transistoren 71 und 73 öffnen, wenn der Transistor 72 schließt und umgekehrt. Die Funktion der Schaltung ist folgende: Wenn der Transistor 72 den LeitungswegPO Tl P 2 für den Strom sperrt, entsteht eine Spannungsdifferenz zwischen den Punkten PI, P3 einerseits und dem Mittenpunkt P 2 andererseits, und zwar in solcher Richtung, daß zwischen PI, P3 einerseits und dem Mittenpunkt P 2 andererseits ein Strom Hießt. Wenn eine Signalspannung in den Punkten P1 oder P 3 auftritt, wird dieser Strom entsprechend verstärkt oder abgeschwächt. Es tritt im Punkte P 2 eine Potentialveränderung auf, die den Stromfluß zwischen den Punkten P3 und P2 verändert. Dadurch wird wiederum das Potential des Punktes P3 verändert, und zwar im gleichen Sinne wie im Mittenpunkt P2. Auf diese Weise ist eine Signalspannung vom SignaleingangPl zum Signalausgang P 3 gelangt. Die TransistorenTl und 73 werden im Gegentakt zum Transistor 72 gesteuert. Sie dienen dazu, einen solchen Strom über den Widerstand R11 So bzw. R 31 fließen zu lassen, daß im Signaleingang P1 bzw. im Signalausgang P 3 ein gleichbleibendes Potential auftritt. Die PunktePlO bzw. P 30 sind im leitenden Zustand der Torschaltung echte Stromverzweigungspunkte; es fließt also im leitenden Zustand der Torschaltung mehr Strom zwischen den Punkten PO und PlO bzw. PO und P30 als im nichtleitenden Zustand. Demnach muß zur Spannungs- 917 konstanthaltung der Gesamtwiderstand zwischen den Punkten PO und PlO bzw. PO und P 30 im leitenden Zustand der Torschaltung gegenüber dem nichtleitenden Zustand vermindert werden; dies geschieht dadurch, daß die Transistoren 710 bzw. 730 Widerstände R12 bzw. R 32 überbrücken. F i g. 2 zeigt eine Variante der Diodentorschaltung, die gegenüber einer Schaltung nach Fig. 1 hinsichtlich des temperaturabhängigen Durchlaßwiderstandes der Dioden Dl und D 2 (bei der Schaltung nach Fig. 1 durch passende Wahl der Bauelemente in gewissem Umfang möglich) besser temperaturkompensiert ist und die Spannungsquelle gleichmäßig belastet. Der grundsätzliche Aufbau der Schaltung ist unverändert geblieben, es sind jedoch die Widerstände R10, R 11, R12 bzw. R30, R31, R32 durch die Widerstände R13, Λ14, Ä15 bzw. R33, R34 und Ä35 ersetzt und die Transistoren 71 bzw. 73 Uberbrücken den Widerstand R15 und die Diode Dil bzw. den Widerstand R35 und die Diode D31 derart, daß die PunktePlO bzw. P 30 keine Stromverzweigungspunkte mehr sind. Im leitenden Zustand dieser Torschaltung fließt ein Strom über die vier Wege PO, 71, P4, R14, R13 Negativpol und PO, Ä15, PlO, Dl, P2, Rl Negativpol und PO, R3S, P30, D3, ΡΖ,-Rl Negativpol und PO, 73, PS, Ä34, K33 Negativpol; im nichtleitenden Zustand der Torschaltung fließt ein Strom über PO, 72, P2, Ä2 Negativpol und PO, Ä15, PlO1 Dil, P4, Ä14, Ä13 Negativpol und PO, Ä35, P 30, D 31, P 5, Ä34, Ä33 Negativpol. Die Widerstände können so gewählt werden, daß die Stromquelle bei jedem Schaltzustand der Torschaltung gleich belastet ist. Dies ist z. B. dann der Fall, wenn die Widerstände R 15, /214, R3S, RM jeweils doppelt so groß sind als der Widerstand R1. Die Widerstände R13, R 33 dienen zum Abgleich. Beim angegebenen Verhältnis der Widerstände zueinander liegt der Signaleingangspunkt P1 bzw. der Signalausgangspunkt P 3 auf etwa halber Betriebsspannung. Dadurch kann die Amplitude der Signalspannung fast so groß sein wie der Pegel der Betriebsspannung. Patentansprüche:

1. Torschaltung mittels Dioden für Hochfrequenzsignalspannungen, bei welcher der Signaleingang und der Signalausgang über zwei gegeneinandergeschaltete Dioden miteinander verbunden sind und der zwischen den Dioden liegende Mittenpunkt auf ein solches Potentialniveau gebracht wird, daß beim Schaltzustand »leitend« der Torschaltung ein Stromfluß zwischen dem Signaleingang bzw. dem Signalausgang einerseits und dem Mittenpunkt andererseits stattfindet, dagegen beim Schaltzustand »gesperrt« der Torschaltung die Dioden gesperrt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der SignaIausgang(Pl) und der Signaleingang (P 3) bis auf die Signalspannung auf etwa gleichbleibendem Potential gehalten werden, indem zur Potentialeinregeliing des Signaleinganges (PI) bzw. Signalausganges (P3) Widerstände in Form je eines Spannungsteilers (Ä10, R Ii, R12 bzw. Λ30.Λ31.Λ32 oder R13, R14, RIS bzw. R 33, RM, R 35) zwischen den Polen der Gleichspannungsquelle sowie Schaltelemente benutzt sind, die einen Teil· der Widerstände (R12 bzw.

R 32) des Spannungsteilers überbrücken und beim Ändern des Schaltzustandes der Torschaltung geschaltet werden.

2. Torschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Potentialniveaus für den leitenden und den gesperrten Zustand der Torschaltung eine Gleichstromquelle, ein Widerstand (R 2) zur einen Seite der Gleichstromquelle, und ein Schaltelement bzw. ein veränderbarer Widerstand zur anderen, vor- to zugsweise geerdeten Seite (PO) der Gleichstromquelle verwendet sind.

3. Torschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Diode (Dil bzw. D 31) in je einem Zweig der beiden Spannungsteiler in Sperrichtung zum Signaleingang (PI) bzw. Signalausgang (P3) liegt, und daß diese Dioden (Dil und D31) zusammen mit dem Zweig des Spannungsteilers, der auf der Seite des Schaltelementes des Mittenpunktes (P2) liegt, durch je ein Schaltelement überbrückt

sind, das im Gegentakt zum Schaltelement des Mittenpunktes (P2) geöffnet bzw. geschlossen wird.

4. Torschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Signaleingang (PI) bzw. Signalausgang (P3) auf halber Betriebsspannung liegt.

5. Torschaltung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (R14, Ä15 bzw. Λ 33, R 35) der einzelnen Zweige des Spannungsteilers etwa doppelt so groß sind als der Widerstand (R 2) zwischen der Gleichstromquelle und dem Mittenpunkt (P2).

6. Torschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente bzw. veränderbaren Widerstände durch Transistoren (Tl, T2, T3) dargestellt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 830 353;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 084 309.

Hierzu 1 Blatt ZeichnunEen