DE1562009B2 - Richtungsabhaengiger elektronischer schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen richtungsabhängigen elektronischen Schalter mit einem Transistorverstärker in Kollektorschaltung, bei dem ein wahlweise an den ausgangsseitigen Emitterwiderstand durchzuschaltendes Eingangssignal über frequenztrennende Mittel zusammen mit einer die Schalterstellung definierenden Steuerspannung einer gemeinsamen Steuerelektrode zugeführt wird. Derartige Schalter haben bisher den Nachteil einer zu großen Durchlaßdämpfung, die durch die Spanriungsteilüng am inneren Widerstand des Transistorverstärkers und am nachgeschalteten Lastwiderstand bestimmt ist und die insbesondere bei niederohmiger Ausbildung des Lastwiderstandes in vielen Anwendungsfällen zu hoch ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen richtungsabhängigen elektronischen Schalter der eingangs beschriebenen Art insbesondere im Hinblick auf die erzielbaren Werte der Durchlaßdämpfung gegenüber den bekannten Ausführungen zu verbessern. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, daß ein zusätzlicher Transistor entgegengesetzten l.eitl'ähigkeitstyps vorgesehen ist. dessen Kollektor mit dem Hmitierwiderstand und dessen Basis mit dem transistorseiligen Anschluß eines Kollektorwiderstands des Transistorverstärkers verbunden sind.

Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung ist der Kolleklorwiderstand so bemessen, daß sich eine Aufteilung der Kollektorströmc beider Transistoren ergibt, bei der das Produkt ihrer Stromverstärkungen

jo ein Maximum ist. Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind bei wahlweiser Durchschaltung eines von zwei oder mehreren Eingangssignalen an den Emitterwiderstand den Eingangssignalen jeweils Transistorverstärker individuell zugeordnet, deren Kmitter-Kollektor-Strecken zueinander parallel liegen. Während im Falle eines einzelnen Schalters nach der Erfindung die Durchlaßdämpl'ung gegenüber den herkömmlichen Schaltern wesentlich verringert werden kann, ergibt sich bei der letztgenannten Ausbildung als Umschalter eine zusätzliche Erhöhung der Sperrdämpfung durch den Umstand, daß für die gesperrten Transistorverstärker jeweils eine Spannungsteilüng zwischen der gesperrten Basis-Emitter-Diode und dem Innenwiderstand des jeweils leitenden Transistorverstärkcrs besteht, wobei der letztere durch die Gegenkopplung wesentlich verringert wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Zunächst sei ein richtungsabhängiger Transistorschalter in Kollektorschaltung beschrieben, der zur wahlweisen Durchschaltung einer Wechselspannung E 1 vom Eingang 1-1 an den Ausgang 2-2 dient. E 1 wird hierbei über eine Kapazität 3 der Basis eines Transistors Ts 1 in Kollektorschaltung zugeführt, dessen Emitter mit einem ausgangsseitigen Emitterwiderstand 4 beschältet ist. Der Kollektor von Ts 1 ist über einen Kollektorwiderstand 5 mit dem Betriebspotential + Un verbunden. Der Basis von Ts 1. die über einen ohmsehen Spannungsteiler 6, 7 mit dem Bezugspotential der Schaltung verbunden ist, wird über eine Steuerleitung 8 eine Steuerspannung Uu zugeführt, die die Schalterstellung definiert.

Ist die Basis des Transistors Ts 1 mit einer positiven Steuerspannung + Un beaufschlagt, so befindet sich dieser in einem definierten Arbeitspunkt, und die Eingangsklemmen 1-1 sind mit den Ausgangsklemmen 2-2 niederohmig verbunden, was einer geschlossenen Schalterstellung entspricht. Wird + Uu abgeschaltet, was z. B. mittels eines in der Steuerleitung 8 liegenden Umschalters 9 geschehen kann, öder durch eine negative Steuerspannung — Uu ersetzt, so sperrt Ts 1,- und es entsteht eine hochohmige Verbindung der Klemmen 1-1 und 2-2, was einer geöffneten Schalterstellung entspricht. Die Kapazität 3 bildet zusammen mit den Widerständen 6, 7 und der Kapazität 10 einen Hochpaß für das Eingangssignal Ei, während die Elemente 6, 7 und 10 einen Tiefpaß für die Steuerspannung Um darstellen. Hierdurch wird eine gegenseitige Entkopplung von Ei und Um bewirkt.

In der geschlossenen Schalterstellung, d.h. bei eingeschaltetem Transistor Ts 1, wird das Eingangssignal Ei an den ausgangsseitigen Emitterwiderstand 4 übertragen und kann über die Klemmen 2-2 einem nachgeschalteten Verbraucher zugeführt werden. Die Durchlaßdämpfung wird hierbei durch den inneren Widerstand des Transistorverstärkers und den nachgeschalteten Lastwiderstand, der parallel zu dem Emitter-

widerstand 4 geschaltet ist. bestimmt. Durch /.uschallung eines Transistors Ts4 entgegengesetzten Leitl'ähigkeitstyps. dessen Kollektor mit dem Emitterwiderstand 4 und dessen Basis mit dem transistorseitigen Hnde eines Kollektorwiderstands 5 des Transistorver-Markers TTs 1 verbunden sind, entsteht eine Spannungsgegenkopplung. die den Innenwiderstand des Transistorverstärkers Ts 1. von den Ausgangsklemmen 2-2 her betrachtet, wesentlich verringert, so daß eine Verringerung der Durchlaßdämpfung eintritt.

Bei geschlossenem Schalter, d. h. bei niederohmiger Verbindung der Klemmen 1-1 und 2-2, befindet sich TTv 4 in einem Arbeitspunkt. dqr durch die Slromteilung des Kollcktorstromes von 7Tv 1 im Schaltungspunkt 11 bestimmt ist. Diese Stromteilung ist durch die Größe des Kollektorwiderstands 5 in bezug auf den Eingangswidcrstand des Transistors 7Tv 4 gegeben. Dabei ergibt sich ein aus den Transistoren 7TsI und 7Ts4 gebildeter, stark gegengekoppelter Verstärker. Wird die Stromteilung so bemessen, daß das Produkt der Stromvcrstärklingen beider Transistoren ein Maximum erreicht, so ist die Durchlaßdämpfung besonders niedrig, da der Ausgangswiderstand, gesehen von den Klemmen 2-2, einen minimalen Wert erreicht.

Die Erfindung kann in einfacher Weise auch auf einen Umschalter angewendet werden, bei dem eines von zwei oder mehreren Eingangssignalen wahlweise an den Ausgang durchgeschaltet werden soll. Hierbei sind, wie aus der Zeichnung entnommen werden kann, den verschiedenen Eingangssignalen £"1, £"2 ... En jeweils Transistorverstärker 7s 1, 7Ts2 ... Tsn individuell zugeordnet, deren Emitter-Kollektor-Strecken zueinander parallel geschaltet sind. Eine Steuerspannung + Um wird hierbei jeweils dem Transistorverstärker zugeführt, der geöffnet bzw. dessen Eingangssignal an den Ausgang durchgeschaltet werden soll. Dies geschieht in zweckmäßiger Weise mittels eines Umschalters 9, der + Usi wahlweise an eine von mehreren Steuerleitungen 8, 81 ... 8n-i, die den Transistorverstärkern ebenfalls individuell zugeordnet sind, anschaltet. Die schaltungstechnische Durchbildung der einzelnen Zuleitungen für die Eingangssignale und die Steuerspannung kann dabei in der gleichen Weise erfolgen, wie bereits an Hand des Transistors 7s 1 beschrieben wurde. Bei einem derartigen Umschalter tritt durch das Einschalten eines der ^j Transistorverstärker Ts 1, Ts2... Tsnam Emitterwiderstand 4 ein solcher Spannungsabfall auf; daß alle übrigen durch die sich einstellende positive Emittervorspannung automatisch gesperrt werden. Dabei bewirkt der Transistor gleichzeitig eine Vergrößerung der Sperrdämpfung, da diese durch die Spannungsteilung an der gesperrten Basis-Emitter-Diode und dem Innenwiderstand des geöffneten Transistorverstärker, von den Klemmen 2-2 her gesehen, gegeben ist.

Zum Zweck einer Fernbedienung kann die Steuerspannung Um mit besonderem Vorteil über Ferhsteuerlcitungen an Stelle der Steuerleitungen 8 angeschaltet werden, wobei sich infolge der Gleichstromsteuerung ein weitgehend störungsfreier Betrieb ergibt. Neben der in der Zeichnung dargestellten Ausführung, bei der die Steuerspannung Um an die Teilungspunkte der Spannungsteiler 6, 7 anschaltbar ist, kann selbstverständlich auch eine Zuführung über andere Kopplungselemente oder direkt an die Basisanschlüsse der Transistoren Ts 1 bis fsh erfolgen. In dem letzteren Fall kann eine Entkopplung der Steuerspannung von den Eingangssignalen beispielsweise durch in der Steuerleitüng angeordnete Drosselspulen erfolgen. Weiterhin ist es möglich, neben den dargestellten ohmschen Spannungsteilern 6, 7 solche aus Potentiomeierspulen zu verwenden, durch die ebenfalls ein Tiefpaß für die Steuerspannung Um gebildet wird.

Durch Einführung eines zusätzlichen Widerstands 12 und einer Ausgangsklemmc 2' an Stelle der oberen Ausgangsklemme 2 kann die Spannungsverstärkung des gegengekoppelten Verstärkers erhöht werden auf Werte ν > 1, womit der Durchlaßwiderstand des geschlossenen Schalters aber etwas ansteigt, da der Gegenkopplungsgrad sinkt. Es kann vorteilhaft sein, mit dem Widerstand 12 die durch Spannungsteilung zwischen dem inneren Widerstand der Schaltung und dem Lastwiderstand hervorgerufene Dämpfung zu kompensieren, so daß die gesamte Anordnung zwischen den Klemmen 1-1 und 2-2 die Durchlaßdämpfung Null aufweist.

Eine bevorzugte Anwendungsmöglichkeit für die Erfindung ergibt sich als Bereichsumschalter in Geräten der elektrischen Meß- und Nachrichtentechnik. Hierbei können die Eingangssignal £1 bis En von den einzelnen Abgriffen eines im Geräteeingang liegenden Stufenspännungsteilers abgenommen werden. Die den elektronischen Schalter nach der Erfindung auszeichnenden Eigenschaften in bezug auf Meß- und Sperrdämpfung können in diesem Anwendungsfall mit besonderem Vorteil ausgenutzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektronischer Schalter mit einem Transistorverstärker in Kollektorschaltung, bei dem ein wahlweise an den ausgangsscitigcn Emitterwiderstand durchzuschauendes Eingangssignal über l'requen/.trenncnde Mittel zusammen mit einer (.lic Schalterstellung definierenden Steiierspannung einer gemeinsamen Steuerelektrode zugerührt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Transistor entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps ( Ts 4) vorgesehen ist. dessen Kollektor mit dem Emitterwiderstand (4) und dessen Basis mit dem transistorseiligen Anschluß eines Kollektorwiderstands (5) des Trarisistorverstärkcrs (Tv I) verbunden sind.

2. Schalter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektorwiderstand (5) so bemessen ist, daß sich eine Aufteilung der Kollektorströme beider Transistoren (Ts 1 und Tv 4) ergibt, bei der das Produkt ihrer Stromverstärkungen ein Maximum ist.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß bei wahlweiser Durchschaltung eines von zwei oder mehreren Eingangssignalen (f 1, E2...En) an den Emitterwiderstand (4) den Eingangssignälen jeweils Transistorverstärker [Ts I. Ts2 ...Tsn) individuell zugeordnet sind, deren Emitter-Kollektor-Strecken zueinander parallel liegen.

4. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitterwiderstand (4) und der Kollektor des Transistors entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps (7~s2) über einen Widerstand (12) miteinander verbunden sind und die Ausgangsklemmc am transistorseitigen Ende dieses Widerstands (12) liegt.

5. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung (Um) zum Zwecke einer Fernbedienung über eine Steuerleitung (8) an die oder gegebenenfalls über einen Umschalter (9) an eine der Steuerelektroden anschaltbar ist.