DE1930321A1 - Schaltung zur Neutralisation eines als aktives Halbleiterelement ausgebildeten elektronischen Signalschalters - Google Patents

Schaltung zur Neutralisation eines als aktives Halbleiterelement ausgebildeten elektronischen Signalschalters

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DE1930321A1
DE1930321A1 DE19691930321 DE1930321A DE1930321A1 DE 1930321 A1 DE1930321 A1 DE 1930321A1 DE 19691930321 DE19691930321 DE 19691930321 DE 1930321 A DE1930321 A DE 1930321A DE 1930321 A1 DE1930321 A1 DE 1930321A1
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signal switch
semiconductor element
circuit
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additional semiconductor
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DE19691930321
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Inventor
Rall Dipl-Ing Bernhard
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16Modifications for eliminating interference voltages or currents

Description

  • "Schaltung zur Neutralisation eines als aktives Halbleiterelement ausgebildeten elektronischen Signalschalters" Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur NeutralIsation eines als aktives Halbleiterelement ausgebildeten elektronischen Signalschalters.
  • Als Neutralisation sei hier die Verminderung von schädlicnen Kopplungen verscanden, wie sie beispielsweise als Nebensprechen in Fernmeldeanlagen auftreten können.
  • Schaltungen zur Neutralisation sind seit langem belcannt.
  • Inre Wirkung beruht darauf, eine unvermeidliche Kopplung durch eine entgegengesetzte Kopplung gleicher Größe unschädlich zu machen. Bei symmetrischen Leiteranordnungen wird eine abgeglichene Brückenschaltung als Neutralisationsschaltung verwendet (Figur 1). Sind dabei Z1 und Z4 die unvermeidlichen Kopplungswiderstände, so wird durch Hinzufügen passend gewählter Elemente Z2 und Z3 die Neutralisation erreicht.
  • Elektronische Signalschalter, die als aktive HalbleSterelemente ausgebildet sind, sind ebenfalls seit langem bekannt. Eswird daran gearbeitet, durch diese Elemente einer neuen Technologie in der Gestalt von beispielsweise Transistoren, Dioden7 Vier- oder Mehrschichthalbleitera elektrische Schalter mechanischer Bauweise, etwa Relais oder Wähler, zu ersetzen. Besonders bei der Durchschaltung von Sprach-, Ruf- und Gleichstromsignalen in der Vermittlungstechnik hat sich aber der mechanische Schalter bisher gegenüber dem elektronischen Schalter behaupten können.
  • Als ein Grund dafür läßt sich - abgesehen von der Frage der Wirtschaftlichkeit - anfahren, daß die verwendeten Halbleiterelemente ein ungünstiges Sperrverhalten zeigen.
  • Der Sperrwiderstand ist nur endlich groß, und entsprechend dem Ersatzschaltbild nach Figur 2 sind nichtvernaGhlässigbare Xapazitäten vorhanden. Für einen Transistor liegen diese störenden Sperrparameter etwa in folgender Größenordnung: CEB # 30 pF, CcB Av10 pF, CEC # 0,4 pF.
  • Der Basisanschlußwiderstand R liegt z.J3. bei 50 k#.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie durch eine Neutralisation unter besonderer Ausbildung der verwendeten Halbleiterelemente das Sperrverhalten elektronischer Signalschalter soweit verbessert werden kann, daß die diesbezüglichen Bedenken gegen einen Ersatz mechanischer Schaltelemente fallengelassen werden können Die Erfindung besteht darin, daß ein zusätzliches Halbleiterelement gleicher Struktur vorgesehen ist, das dauernd gesperrt und derart mit dem Signalschalter und der Signalleitung verbunden ist, daß die durch die elektrischen Sperreigenschaften beider Halbleiterelemente herorgeruf enden Störgrößen sich gegenseitig kompensieren, und daß der Signalschalter und das zusätzliche Halb leit erelement als gemeinsam erzeugte Bauteile ausgebildet sind.
  • Im folgenden wird die Erfindung in einigen Ausführungsbeispielen anhand der Abbildungen näher erläutert.
  • In der Brückenschaltung nach Figur 1 seien die Zweigelemente Z1 und Z4 die elektronischen Signalschalter, Der erforderliche Brückenabgleich kann erreicht werden, wenn die Zweigelemente Z2 und Z3 als im wesentlichen gleichartige zusätzliche Halbleiterelemente ausgeführt werden. Die Abgleichbedingungen sind dann in bekannter Weise: Z1 Z3 Z1 Z2 dabei ist dann die r oder = Z2 Z4 Z3 Z4 Spannung U2 zwischen den Verzweigungspunkten a2 und b gegenüber der an den Verzweigungspunkten as und b1 anliegenden Spannung U1 völlig entkoppelt Sind also alle Halbleiterelemente Z1 bis Z4 gesperrt, so ist die Schaltstrecke a2 - b2 als geöffnet anzusehen, wobei der Sperrwiderstand in Abhängigkeit von der Genauigkeit des £;bgleichs extrem hoch getrieben werden kann.
  • Figur 3 zeigt die tatsächliche Schaltung einer Brücke nach Figur 1-, wenn als Halbleiterelemente npn-Transistoren eingesetzt werden Die Bezeichnungen in Figur 1 und Figur 2 sind gleich. Neu eingeführt in der Figur 3 sind die Basisanschlußwiderstände R, die alle gleich groß sind, Die Anschlußklemmen A1 und A2 ermöglichen wahlweise eine Durchschaltung von a1 nach a2 bzw. b1 nach b2 oder diagonal von a1 nach b2 bzw. b1 nach a2.
  • Ist die obengenannte Durchschaltung einmal gewählt, so bleibt die eine der beiden Klemmen A1 und A2 ständig an einem die zugehörigen Transistoren gesperrt haltenden Potential, während die andere der beiden Klemmen A1 und A2 entsprechend der Schaltfolge an die zugehörigen Transistoren öffnendes oder sperrendes Potential gelegt wird.
  • Insofern unterscheidet sich die Schaltung nach Figur 3 von bereits vorgeschlagenen Modulatorschaltungen, bei denen beide Klemmen A1 und A2 an Wechselspannungen entgegengesetzter Phasenlage gelegt werden.
  • Wie bereits ausgeführt, hängt die Güte der erreichten Neutralisation von der Genauigkeit des Abgleichs ab.
  • Dieser Abgleich erscheint bei der Verwendung von Halbleiterelementen, die bekanntermaßen zum Teil erhebliche, fabrikationsbedingte Parameterstreuungen aufweisen, als sehr schwierig. Die Erfindung zeigt eine Möglichkeit zur Abhilfe, indem vorgeschlagen wird, jeweils 2 oder auch alle 4 Halbleiterelemente gleich strukturiert auszubilden und in einem gemeinsamen Arbeitsgang herzustellen.
  • Besonders günstig ist dabei eine Ausbildung nach Art der "integrierten Schaltkreise", wobei beispielaweise entsprechend Figur 4 Planarstrukturen mit der gleichen Maskenvorlage erzeugt werden, die ein hohes Maß an Übereinstimmung in den Parametern aufweisen. Die in Figur 2 und 4 gewählten Bezeichnungen E, B, C entsprechen in üblicher Weise den nitter-, Basis- und Kollektoranschlüssen, p bzw. n sind die entsprechend dotierten Haibleiterzonen.
  • Die erzielte Abgleichgenauigkeit aufgrund der gemeinsamen Herstellung der Elemente reicht im allgemeinen aus, Bei den bereits oben angeführten Größen der Glieder der Ersatzschaltung nach Figur 2 ( R ist der auch in Figur 3 auftretende Basisanschlußwiderstand, der je nach der gewah."ten Technik mitintegriert sein kann, es aber nicht sein muß), ist ohne die erfindungsgemäß eingesetzte Neutralisation bei einer Frequenz von etwa 10 kHz die zulässige Grenze für das Nebensprechen von 10 N erreicht.
  • Nit der Neutralisation läßt sich die Frequenz selbst dann auf 40 - 50 kHz erhöhen, wenn die Parameter der Zweigelemente der Brücke um bis zu 5 * voneinander abweichen, Die in dem bisherigen Ausführungsbeispiel verwendete Schaltung ist beispielsweise bei der Realisierung von Raumvieltachkoppelpunkten in Fernsprechvermittlungseinrichtungen mit Vorteil anwendbar. Es sind jedoch auch ganz anders geartete Anwendungsfälle vorstellbar, Figur 5 zeigt beispielsweise einen Schalter im Rahmen eines unsymmetrischen PAM-Systems, wobei eine andere Neutralisation als mit Hilfe einer Brücke gewählt ist In der Schaltung nach Figur 5 sei T1 ein Schalttransistor, der kurzzeitig einen Filterkondensator CF über eine Resonanzspule h an eine Sammelschiene S anschaltet, an die zur gleichen Zeit auch ein zweiter Teilnehmer ( nicht dargestellt ) geschaltet wird. Die Sammelschiene S besitze eine Anordnung zur Umkehr der Polarität ihrer Spannung, z.B. einen Spartransformator Tr. Es ist zur Neutralisation ein zusätzlicher Transistor T2 vorgesehen, der durch das Anliegen einer Spannung Usp ständig gesperrt ist. In Figur 5 ist angedeutet, daß an den beiden Enden des Spartransformators Tr verschiedene Polaritäten anliegen. Sind die Transistoren Ti und T2 in oben beschriebener Weise ausgebildet, so heben sich die infolge des Sperrwiderstandes und der in Figur 2 angedeuteten Kapazitäten über die Transistoren im Sperrzeitraum des Transistors T1 fließenden Störgrößen durch die amitterseitige Kopplung der Transistoren gegenüber dem"Teilnehmer" h / CF auf, Es sei abschließend noch darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die Verwendung von Transistoren als Halbleiterelemente beschränkt ist sondern auch auf Thyristoren, Dioden, Feldeffekt- und Metallschichttransistoren anwendbar ist, um nur einige wenige zu nennen, Es kann von Fall zu Fall vorteilhaft sein, weitere äußere Schaltelemente, wie z.B. Widerstände, in die in einem Arbeitsgang hergestellte Neutralisatonsschaltung mit einzubeziehen.

Claims (7)

Patent anspr'iohe
1) Schaltung zur Neutralisation eines als aktives Halb" leiterelement ausgebildeten elektronischen Signalschalters, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches Halbleiterelement gleicher Struktur vorgesehen ist1 das dauernd gesperrt und derart mit dem Signaischalter und der Signalleitung verbunden ist, daß die durch die elektrischen Sperreigenschaften beider Halbleiterelements hervorgerufenen Störgrößen sich gegenseitig kompensieren, und daß der Signalschalter und das zusätzliche Halbleiterelement als gemeinsam erzeugte Bauteile ausgebildet sind,
2) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Signalschalter und das zusätzliche Halbleiterelement als Transistoren ausgebildet sind.
3) Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalschalter und das zusätzliche Halbleiterelement im gesperrten Zustand an gleichgroße Spannungen entgegengesetzter Polaritäten angeschlossen sind.
4) Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei jeweils gemeinsam betätigte Signalschalter vorgesehen sind, die mit den beiden zusätzlichen Halbleiterelementen als Brücke geschaltet und so bemessen sind, daß im gesperrten Zustand der Halbleiterelemente die Brückendiagonalen gegeneinander entkoppelt sind
5) Schaltung nach einem der Ansprüche 1 - 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Signalschalter und das zusätze liche Halbleiterelement als "integrierter Schaltkreis" ausgebildet sind.
6)- Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Signalschalter und beide zusätzlichen Halbleiterelemente als 3endtetie eines "integrierten .Schaltkreises" ausgebildet sind.
7) Schaltung nach einem der Ansprüche 1 - 6, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als Koppelpunkt innerhalb einer Fernsprechvermittlung.
DE19691930321 1969-06-14 1969-06-14 Schaltung zur Neutralisation eines als aktives Halbleiterelement ausgebildeten elektronischen Signalschalters Pending DE1930321A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2029844A1 (de) * 1969-06-19 1970-12-23 Michelin & Cie. (Compagnie Generale des Etablissements Michelin), Clermont-Ferrand (Frankreich) Luftreifen
US4482820A (en) * 1981-05-30 1984-11-13 U.S. Philips Corporation Integrated circuit having stray capacitance compensation

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2029844A1 (de) * 1969-06-19 1970-12-23 Michelin & Cie. (Compagnie Generale des Etablissements Michelin), Clermont-Ferrand (Frankreich) Luftreifen
US4482820A (en) * 1981-05-30 1984-11-13 U.S. Philips Corporation Integrated circuit having stray capacitance compensation

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