DE1562282C - Elektronischer Schalter - Google Patents
Elektronischer SchalterInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Schalter, insbesondere elektronischen Umschalter, für
Geräte und Einrichtungen der Hochfrequenztechnik.
In der Nachrichtenübertragungstechnik werden transistorisierte Schalter Diodenschaltern oftmals vorgezogen,
weil die ihnen eigene Verstärkereigenschaft neberi der eigentlichen Schaltfunktion für zahlreiche
Anwendungsfälle nicht nur wünschenswert ist, sondern mit Rücksicht auf einen wirtschaftlich vernünftigen
Aufwand oftmals eine erhebliche Bedeutung hat. Die Anwendung von Transistorschaltern bereitet bei
hohen Frequenzen insbesondere dann Schwierigkeiten, wenn das zu schaltende Signal, beispielsweise das
Zwischenfrequenzsignal in einem Richtfunksystem, sehr breitbandig ist. Hier wirkt sich die Sperrschichtkapazität
der die Schalter bildenden Transistoren nachteilig auf die mit einem solchen Schalter erreichbare
Sperrdämpfung aus. Dies gilt auch dann, wenn der Transistor als reiner Schalttransistor verwendet
ist, weil sich eine breitbandige·" Entkopplung seiner
Basis gegen die auf Bezügspotential liegende Steuer-Spannungsquelle praktisch nicht in ausreichendem
Mäße durchführen läßt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen Transistorschalter der einleitend beschriebenen
Art eine einfache Lösung anzugeben, die es unter anderem bei großen Anforderungen an die Sperrdämpfung
gestattet, breitbandige Signale hoher Frequenz zu schalten.
Ausgehend von einem elektronischen Schalter für Geräte und Einrichtungen der Hochfrequenztechnik
unter Verwendung einer wenigstens einen Transistor aufweisenden Verstärkerschaltung mit einer der Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors zur Stromflußrichtung gleichsinnig in Reihe geschalteten Diode wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
daß die Diode auf der Kollektorseite des in Emitter- oder Basisschaltung betriebenen Transistors
vorgesehen ist und über sie der Kollektor mit der Betriebsgleichspannungsquelle in Verbindung steht und
daß im Verbindungsweg zwischen der Diode und der Betriebsgleichspannungsquelle eine Schalteinrichtung
vorgesehen ist, mit der zum Sperren des elektronischen Schalters der Verbindungsweg vom Kollektor
zur Betriebsgleichspannungsquelle unterbrochen und der Diode eine wirksame Sperrgleichspannung zugeführt
wird.
Es sind zwar bereits Transistor-Relaisschaltungen bekannt, die unter anderem von einem Schalttransistor
Gebrauch machen. Der Schalttransistor weist hierbei sowohl in der Basiszuleitung als auch in der
Emitterzuleitung einen Gleichrichter auf, die den Arbeitspunkt des Schalttransistors in dessen geöffneten
Zustand festlegen, d. h. seine Sättigung verhindern. Diese bekannten Anordnungen unterscheiden sich
vom Erfindungsgegenstand sowohl hinsichtlich der Aufgabe als auch hinsichtlich der Lösung so wesentlich,
daß sie mit diesem nicht verglichen werden können.
Durch die erfindungsgemäße Lösung läßt sich bei Erhaltung der Verstärkereigenschaft des Transistors
eine große Sperrdämpfung bei hohen Frequenzen erzielen, weil die sehr kleine Diodenkapazität die Wirksamkeit
der Sperrschichtkapazität des Transistors stark herabsetzt. Außerdem verhindert die Diode
beim Sperren eine Rückwirkung des sich hierbei' ändernden Transistorinnenwiderstandes auf den in
Übertragungsrichtung folgenden Verbraucher.
Da die Grenzfrequenz von Transistoren für die verschiedenen Grundschaltungen unterschiedlich groß,
d. h. bei der Basisschaltung am größten ist, ist es zweckmäßig, den Transistor in Basisschaltung zu betreiben.
Die Schaltgeschwindigkeit ist beim Schalter nach der Erfindung in hohem Maße davon abhängig, wie
rasch die Sperrspannung nach dem Abschalten der
Betriebsgleichspannung an der Diode wirksam wird. Besonders günstige Ergebnisse lassen sich dann erzielen,
wenn die Betriebsgleichspannungsquelle in Reihe mit der einen Schalter darstellenden Schaltein-
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richtung und die Sperrgleichspannungsquelle in Reihe Transistors Tr wird stromlos, und die Diode D geht
mit einem ausreichend hochohmigen Vorwiderstand in den Sperrzustand über. Auf diese Weise wird ereinander
parallel geschaltet sind und hierbei im Ver- reicht, daß nicht nur die Diode D eine Sperrwirkung
bindungsweg zwischen dem Schalter bzw. dem ge- ausübt, sondern auch der Transistor Tr infolge seines
memsamen Verbindungspunkt von Schalter und Vor- 5 strom- und spannungslos gewordenen Kollektors,
widerstand und der Diode ein den Arbeitswiderstand Nach der Lehre der Erfindung aufgebaute und erdes Transistors darstellender kollektorseitiger Wider- probte Schalter entsprechend dem Ausführungsbeistand vorgesehen ist. spiel nach der F i g. 1 ergeben bei einer Bandmitten-
widerstand und der Diode ein den Arbeitswiderstand Nach der Lehre der Erfindung aufgebaute und erdes Transistors darstellender kollektorseitiger Wider- probte Schalter entsprechend dem Ausführungsbeistand vorgesehen ist. spiel nach der F i g. 1 ergeben bei einer Bandmitten-
Erfüllt die mit einem Transistor in Verbindung mit frequenz von 70 MHz des Signals eine Sperrdämpfung
einer Diode nach der Erfindung erzielbare Schalter- io von größer als 40 db. Außerdem lassen sich auf
sperrdämpfung noch nicht die gestellten Anforderun- Grund der ständig über den Vorwiderstand Rv wirk-
gen, so können vorteilhaft zwei und mehrere solcher samen Sperrspannung + U Schaltzeiten von kleiner
Schalteinheiten hintereinandergeschaltet werden. als 5 ,usec ohne weiteres erzielen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, bei Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen
dem zwei Schaltwege mit jeweils wenigstens einem 15 Umschalter nach der Erfindung, wie er beispielweise
Transistor zu einem Umschalter vereinigt sind, ist die in der ZF-Ebene eines Richtfunksystems Verwen-Schalteinrichtung
ebenfalls als Umschalter, Vorzugs- dung finden kann, ist in der F i g. 2 dargestellt. Hierweise
in Gestalt einer Kippstufe, ausgeführt, über den bei sind für jeden der beiden Schaltwege zwischen
die Betriebsgleichspannungsquelle über die Diode dem Eingang el und dem Ausgang α sowie dem Einwahlweise
mit dem Kollektor des Transistors für den 20 gang e5 und dem Ausgang« je zwei hintereinandereinen
oder den anderen Schaltweg verbunden wird. geschaltete Schalter vorgesehen. Jede der vier Schalt-
An Hand von Ausführungsbeispielen, die in der stufen weist einen Transistor TrIl, Tr 12, Tr 21,
Zeichnung dargestellt sind, soll die Erfindung im fol- Tr 22 auf, dem kollektorseitig, entsprechend demAus-
genden noch näher erläutert werden. führungsbeispiel nach der Fig. 1, eine Diode D11,
Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungs- 25 D12, D21, D22 in Reihe geschaltet ist. Die Sperrbeispiel
besteht der elektronische Schalter nach der spannung + U steht einerseits über den Vorwider-Erfindung
aus einem Transistor Tr in Basisschaltung, stand RvI mit den Kollektorwiderständen der Trandem
kollektorseitig eine Diode D derart in Reihe ge- sistoren TrIl und Tr 12 des einen Schaltweges und
schaltet ist, daß das seinem Eingang zugeführte Signal andererseits über den Vorwiderstand Rv 2 mit den
über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors Tr 30 Kollektorwiderständen der Transistoren Tr 21 und
und die Diode D an den Ausgang α gelangt. Die Be- 7V22 des anderen Schaltweges in fester Verbindung,
triebsgleichspannung — U liegt dem Transistor kol- An Stelle des Schalters nach der F i g. 1 wird beim
lektorseitig über die Reihenschaltung aus dem Schal- Umschalter nach der F i g. 2 die Betriebsspannung
ters, dem KollektorwiderstandRc und der DiodeD —U den Kollektorwiderständen der Transistoren
parallel. Die Sperrspannung -f U liegt ihrerseits der 35 eines Schaltweges über den Umschalter s' zugeführt.
Reihenschaltung aus der Betriebsgleichspannung — U Je nach Stellung des Umschalters s' ist somit der eine
und der Schalteinrichtung s in Reihe mit dem ausrei- der beiden Schaltwege gesperrt und der andere offen,
chend hochohmig bemessenen Vorwiderstand Rv par- Bei der Hintereinanderschaltung von beispielsweise
allel. Die Sperrspannung +U stellt außerdem mit zwei Schaltstufen entsprechend der Fig. 2 läßt sich
Hilfe des Emitterwiderstandes Re die für den Betrieb 40 infolge des niederohmigen Eingangs und des hochdes
Transistors Tr erforderliche Basisvorspannung. ohmigen Ausgangs der Schaltstufen praktisch eine
Solange der Schalter s geschlossen ist und damit Verdopplung der Sperrdämpfung erreichen. Sofern
die Betriebsgleichspannung — U über die hierdurch in die Verstärkereigenschaft auch der ersten Schaltstufe
Durchlaßrichtung vorgespannte Diode D am Kollek- eines Schaltweges zur Verstärkung des zu schaltenden
tor des Transistors anliegt, wird das eingangsseitige 45 Signals herangezogen werden soll, kann dies in einSignal praktisch verlustlos zum Ausgang α hin über- fächer Weise dadurch geschehen, daß an Stelle des
tragen. Eine Verstärkung kann in bekannter Weise Kollektorwiderstandes ein Übertrager vorgesehen ist,
durch entsprechende Wahl der Größe des dem Aus- mit dessen Hilfe eine Hochtransformation des Strogang
s nachgeschalteten Verbrauchers erzielt werden. mes in Richtung auf den Eingang der zweiten Schalt-Bei
geschlossenem Schalters füllt die Sperrspannung 50 stufe durchgeführt wird.
+ U restlos am Vorwiderstand Rv ab, so daß sie in Die ausgangsseitige Anpassung des Umschalters an
diesem Zustand der Schaltung an der Diode nicht den Verbraucher gestaltet sich dadurch besonders
wirksam werden kann. Wird der Schalter j geöffnet, günstig, daß die in den Schaltwegen vorgesehenen
dann wird gleichzeitig mit dem Abschalten der Be- Dioden im gesperrten Zustand eines Schaltweges
triebsgleichspannung — U die Sperrspannung + U über 55 ebenfalls gesperrt sind und dadurch der gesperrte
den Vorwiderstand Rv und den Kollektorwiderstand Schaltweg den anderen leitenden Schaltweg ausgangs-
Rc an der Diode D wirksam, d. h., der Kollektor des seitig praktisch nicht belastet.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Elektronischer Schalter für Geräte und Einrichtungen
der Hochfrequenztechnik unter Verwendung einer wenigstens einen Transistor aufweisenden
Verstärkerschaltung mit einer der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors zur Stromflußrichtung gleichsinnig in Reihe geschalteten
Diode, dadurchgekennzeichnet, daß die Diode (D) auf der Kollektorseite des in Emitter-
oder Basisschaltung betriebenen Transistors (Tr) vorgesehen ist und über sie der Kollektor mit
der Betriebsgleichspannungsquelle in Verbindung steht und daß im Verbindungsweg zwischen der
Diode und der Betriebsgleichspannungsquelle eine Schalteinrichtung (s) vorgesehen ist, mit der zum
Sperren des elektronischen Schalters der Verbindungsweg vom Kollektor zur Betriebsgleichspannungsquelle
(— U) unterbrochen und der Diode (D) eine wirksame Sperrgleichspannung (+U) zugeführt
wird.
2. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsgleichspannungsquelle
(— U) in Reihe mit der einen Schalter (s) darstellenden Schalteinrichtung und die Sperrgleichspannungsquelle
(+U) in Reihe mit einem ausreichend hochohmigen Vorwiderstand (Rv)
einander parallel geschaltet sind und daß im Verbindungsweg zwischen dem Schalter (s) bzw. dem
gemeinsamen Verbindungspunkt von Schalter (s) und Vorwiderstand (Rv) und der Diode ein. den
Arbeitswiderstand des Transistors (Tr) darstellender kollektorseitiger Widerstand (Rc) vorgesehen
ist.
3. Elektronischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
seine zwei- und mehrfache Hintereinanderschaltung.
4. Elektronischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwei Schaltwege
mit jeweils wenigstens einem Transistor zu einem Umschalter vereinigt sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schalteinrichtung ebenfalls als Umschalter (s'), vorzugsweise in Gestalt einer Kippstufe,
ausgeführt ist, über den die Betriebsgleichspannungsquelle (—[/) über die Diode (D 11/D12
bzw. D 21/D 22) wahlweise mit dem Kollektor des Transistors (Tr 11/Tr 12 bzw. Tr 21/Tr 22) für
den einen oder den anderen Schaltweg verbunden wird.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES0094182 | 1964-11-13 | ||
DES0094182 | 1964-11-13 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1562282A1 DE1562282A1 (de) | 1970-07-30 |
DE1562282B2 DE1562282B2 (de) | 1972-06-22 |
DE1562282C true DE1562282C (de) | 1973-01-11 |
Family
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