DE1297146B

DE1297146B - Electronic switch with high-potential input and output, especially as a series switch in parallel paths of an N-path filter

Info

Publication number: DE1297146B
Application number: DE1967S0109284
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erik; Langer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-04-11
Filing date: 1967-04-11
Publication date: 1969-06-12

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Schalter mit potentialmäßig hochliegendem Ein- und Ausgang, insbesondere als Serienschalter in Parallelpfaden eines N-Pfad-Filters verwendbar, mit einem Transistor als Schaltelement, der in Emitterfolgeschaltung mit getasteter Kollektorspannung arbeitet.The invention relates to an electronic switch with potential high input and output, especially as a series switch in parallel paths of an N-path filter can be used, with a transistor as the switching element, which is shown in Emitter follower circuit works with sampled collector voltage.

Bei N-Pfad-Filtern handelt es sich um Schaltungsanordnungen, welche im wesentlichen aus getasteten Schaltern, insbesondere elektronischen Schaltern und Tiefpässen besteht. Diese Schaltungskomponenten sind so zusammengeschaltet, daß eine Transformierung der Tiefpaßcharakteristik in eine Bandpaßcharakteristik stattfindet. Die Schaltung verhält sich also insgesamt zwischen Eingang und Ausgang wie ein Bandpaßfilter mit der Tastfrequenz als Bandmittelfrequenz. Nähere Einzelheiten über derartige Filter lassen sich dem Aufsatz »Zeitmultiplexverfahren zur Filtersynthese« in der Zeitschrift »Frequenz«, Bd. 20/1966, Nr.12, S. 397 bis 406, entnehmen.N-path filters are circuit arrangements which essentially of keyed switches, in particular electronic switches and low passes. These circuit components are interconnected in such a way that that a transformation of the low-pass characteristic into a band-pass characteristic takes place. The circuit behaves as a whole between input and output like a bandpass filter with the sampling frequency as the band center frequency. More details Such filters can be found in the article "Time division multiplexing methods for filter synthesis" in the magazine "Frequency", vol. 20/1966, no.12, pp. 397 to 406, can be found.

Wird ein derartiges Filter mit Parallelpfaden ausgebildet, so liegen die Schalter in den einzelnen Pfaden mit dem Tiefpaß in Serie.If such a filter is designed with parallel paths, then lie the switches in the individual paths with the low-pass filter in series.

Dabei ergibt sich bei der Verwendung von elektronischen Schaltern und insbesondere von Transistoren die Schwierigkeit, daß beide Schalterpole auf einem von Null verschiedenen Potential liegen.This results from the use of electronic switches and in particular of transistors the difficulty that both switch poles are on a potential different from zero.

Zur Lösung dieses Problems sind bisher als Serienschalter multiplikative Mischer oder getastete Verstärkerstufen mit sogenannten »Klemmschaltungen« verwendet worden. Bei den letztgenannten »Klemmschaltungen« handelt es sich um Schaltungsanordnungen, welche ein Signal auf ein bestimmtes vorgegebenes Potentialniveau beziehen. Dieser schaltungstechnische Vorgang wird allgemein als Potentialklemmen bezeichnet.To solve this problem, multiplicative series switches have hitherto been used Mixers or keyed amplifier stages with so-called "clamping circuits" are used been. The last-mentioned "clamping circuits" are circuit arrangements which relate a signal to a certain predetermined potential level. This The circuit process is generally referred to as potential terminals.

In den vorgenannten Realisierungsfällen ist der Bauelementeaufwand pro Schalter jedoch sehr hoch. Im allgemeinen sind pro Schalter mindestens zwei Transistoren, im Falle der bekannten Mischschaltungen mit stromgesteuerten Differenzverstärkern mindestens drei Transistorsysteme erforderlich.In the aforementioned implementation cases, the component cost is per switch, however, very high. Generally there are at least two per switch Transistors, in the case of the known mixer circuits with current-controlled differential amplifiers at least three transistor systems required.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen vereinfachten Serienschalter der in Rede stehenden Art mit vermindertem Aufwand anzugeben.The present invention is based on the object of a simplified Specify series switch of the type in question with less effort.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der an sich bekannten Kollektorschaltung eines Transistors mit getasteter Kollektorspannung aus.In order to achieve this object, the invention is based on what is known per se Collector circuit of a transistor with sampled collector voltage.

Dabei ist gemäß der Erfindung bei einem elektronischen Schalter der eingangs genannten Art vorgesehen, daß eine Signalquelle über einen gegen den Eingangswiderstand des Transistors während der Tastpausen großen Widerstand an die Basis des Transistors angeschaltet ist und daß ein RC-Glied, dessen Zeitkonstante größer als die Tastperiode ist, den Arbeitswiderstand des Transistors im Emitterzweig bildet.It is according to the invention in an electronic switch initially mentioned type provided that a signal source via a against the input resistance of the transistor during the key pauses large resistance to the base of the transistor is switched on and that an RC element whose time constant is greater than the sampling period is, forms the working resistance of the transistor in the emitter branch.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Figuren.Further details of the invention emerge from the following Description of an embodiment based on the figures.

In F i g. 1 ist ein erfindungsgemäßer Schalter dargestellt, welcher einen Transistor T in Emitterfolgeschaltung als schaltendes Element enthält. Im Kollektorzweig dieses Transistors ist eine Tastimpulsquelle 1 eingeschaltet. Der Arbeitswiderstand des Transistors wird durch ein RC-Glied R." C., im Emitterzweig gebildet, wobei eine Klemme 4 -den Ausgang bildet. Die Basis des Transistors T erhält über einen Spannungsteiler R3, R4 sowie einen Basiswiderstand R1 eine Vorspannung, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Klemme 5 auf positivem Potential von beispielsweise 6 Volt gegenüber Masse liegt. über eine Kapazität C1 wird der Schalterstufe das zu tastende Signal von einer Signalquelle 2 geliefert, welche an einer Eingangsklemme 3 liegt.In Fig. 1 shows a switch according to the invention is shown, which contains a transistor T in emitter follower circuit as a switching element. in the A key pulse source 1 is switched on in the collector branch of this transistor. Of the The operating resistance of the transistor is determined by an RC element R. "C., in the emitter branch formed, with a terminal 4-forms the output. The base of the transistor T receives A bias voltage via a voltage divider R3, R4 and a base resistor R1, where in the present embodiment, the terminal 5 at positive potential of for example 6 volts to ground. The switch stage is via a capacitance C1 the signal to be scanned is supplied by a signal source 2 which is connected to an input terminal 3 lies.

Für die Verwendung dieser Schalterstufe in einem N-Pfad-Filter soll nun das Eingangssignal, welches im einfachsten Falle als ein Sinus-Signal u1 = U1 - sinDi t vorliegt, während der Dauer eines Tastimpulses der Folgefrequenz 0, und der Länge (N=ganzzahlig) übertragen. In der übrigen Zeit soll die Signalquelle 2 von der Last getrennt sein, ohne daß dabei der Lastkreis kurzgeschlossen oder auf ein höheres Potential, als an diesem während der übertragungszeit auftrat, umgeladen wird.For the use of this switch stage in an N-path filter, the input signal, which in the simplest case is a sinusoidal signal u1 = U1-sinDi t , should be used for the duration of a key pulse of repetition frequency 0 and the length (N = integer) transmitted. During the rest of the time, the signal source 2 should be disconnected from the load without the load circuit being short-circuited or recharged to a higher potential than occurred at this during the transmission time.

Während des Tastimpulses ist der Transistor T im aktiven Bereich, d. h. jedoch nicht in der Sättigung, leitend, so daß der Emitterstrom im wesentlichen nur von der Eingangsspannung u1 (t) abhängig ist. Wenn die Zeitkonstante R2, C2 hinreichend groß ist, so fließt praktisch der gesamte Strom in die Kapazität C2. Ist nun 521.- :Qo, so verbleibt nach dem Ende des Tastimpulses die Spannung an der Kapazität Cl auf dem Augenblickswert im Moment des Abschaltend des Transistors. Nach einigen Tastperioden ist die Kapazität C2 so weit aufgeladen, daß ihre Spannung etwa dem Augenblickswert der Basisspannung ub entspricht. Die Emitterdiode ist dann in der Tastpause nahezu gesperrt. Nach dem Ende des jeweiligen Tastimpulses ist aber die Kollektorspannung des Transistors etwa gleich der Restspannung des verwendeten Tastgenerators 1. Damit wird die Basisspannung größer als die Kollektorspannung, wobei insbesondere die Potentialdifferenz zwischen Basis und Kollektor kleiner als die Potentialdifferenz zwischen Basis und Emitter wird. Damit fließt der Basisstrom-bestehend aus Gleichstromanteil und Signalstrom - über den Kollektor ab. Damit durch diesen inversen Betrieb des Transistors kein nennenswerter Strom im Lastkreis hervorgerufen wird, ist insbesondere ein Transistor mit kleiner inverser Stromverstärkung in der Schaltung zu verwenden. Weiterhin ist der Widerstand R1 derart hochohmig zu wählen, daß der Basisstrom während dieser inversen Periode eingeprägt wird.During the key pulse, the transistor T is conductive in the active area, ie not in saturation, so that the emitter current is essentially only dependent on the input voltage u1 (t). If the time constant R2, C2 is sufficiently large, practically all of the current flows into the capacitance C2. If now 521.-: Qo, after the end of the key pulse, the voltage across the capacitance C1 remains at the instantaneous value at the moment the transistor is switched off. After a few scanning periods, the capacitance C2 is charged to such an extent that its voltage corresponds approximately to the instantaneous value of the base voltage ub. The emitter diode is then almost blocked during the key pause. After the end of the respective key pulse, however, the collector voltage of the transistor is approximately equal to the residual voltage of the key generator 1 used. The base current - consisting of direct current component and signal current - flows through the collector. In order that this inverse operation of the transistor does not cause any significant current in the load circuit, a transistor with a small inverse current gain is to be used in the circuit in particular. Furthermore, the resistor R1 should be selected to be of such high resistance that the base current is impressed during this inverse period.

Ist das Eingangssignal amplitudenmoduliert, so muß die Spannung an der Kapazität C2 den niederfrequentenAmplitudenschwankungen des Signals ul (t) folgen können. Daher muß der Widerstand R2 zusammen mit dem Lastkreis so bemessen sein, daß die Zeitkonstante hinreichend klein für die Modulationsfrequenzen ist.If the input signal is amplitude modulated, the voltage must be on of the capacitance C2 follow the low-frequency amplitude fluctuations of the signal ul (t) can. Therefore the resistor R2 together with the load circuit must be dimensioned in such a way that that the time constant is sufficiently small for the modulation frequencies.

In F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der erfindungsgemäße Schalter in drei Pfaden eines Parallel -N-Pfad-Filters eingeschaltet ist, wobei in an sich bekannter Weise, die Schalter um eine Impulsdauer r versetzt durchgeschaltet werden.In Fig. 2 shows an embodiment in which the inventive Switch in three paths of a parallel -N-path filter is switched on, where in a manner known per se, the switches are switched through offset by a pulse duration r will.

Claims

Claims: 1. Electronic switch with high potential Entrance and exit, in particular as a series switch in parallel paths of an N-path filter can be used, with a transistor as the switching element, which is shown in Emitter follower circuit works with sampled collector voltage, d a d u r c h g e k e n n n n e i c h n e t that a signal source has a against the input resistance of the transistor during the key pauses large resistance to the base of the transistor is switched on and that an RC element whose time constant is greater than the sampling period is, forms the working resistance of the transistor in the emitter branch.

2. Electronic Switch according to Claim 1, characterized by a transistor with a small inverse Current amplification.