DE1930424B2

DE1930424B2 - Schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE1930424B2
Application number: DE19691930424
Authority: DE
Inventors: Nico Jan Seaton Kloppenborg (Australien)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1968-06-17
Filing date: 1969-06-14
Publication date: 1976-01-15
Also published as: JPS483460B1; AU416965B2; DE1930424A1; US3614472A; GB1274469A; AU3926868A; FR2011067A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine transistorisierte Schaltvorrichtung, die einen Signalübertragungsweg enthält, der durch die Emitter-Kollektor-Strecken mindestens eines Schalttransistorpaares mit Transistoren entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps gebildet wird, die zwei parallele und komplementäre Strecken bilden, und bei der Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Schalttransistoren gleichzeitig gesperrt und entsperrt S werden können.

Eine solche Schaltvorrichtung ist bekannt aus der US-PS 30 31 588 und bezieht sich insbesondere auf eine Schaltvorrichtung, mit der Niederfrequenzsignale mit niedrigem Amplitudenpegel schaltbar sind. Die Mittel, ίο mit deren Hilfe die Schalttransistoren gesperrt oder entsperrt werden können, werden in dieser bekannten Schaltvorrichtung gebildet durch einen Steuertransistor, der über Zener-Dioden Spannungen an die Basen der Schalttransistoren zuführt.

Die Erfindung beabsichtigt, eine Schaltvorrichtung obengenannten Typs zu schaffen, mit der Hochfrequenzsignale mit höherem Amplitudenpegel geschaltet werden können, und ist dazu dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Strecken eine Diagonale einer Widerstandsbrücke bilden, während die andere Brükkendiagonale an die Klemmen einer Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, und daß die genannten Mittel dadurch gebildet werden, daß jedem Schalttransistor ein Basis-Steuertransistor zugeordnet ist, derart, daß

»S die Basis-Elektroden der Schalttransistoren mit entgegengesetzten Klemmen der Gleichspannungsquelle über di2 Kollektor-Emitter-Strecke des zugehörigen Basis-Steuertransistors verbunden sind, daß ferner je eine Diode zwischen der Basis-Elektrode jedes Schalttransistors und der Kollektor-Emitter-Strecke des zugehörigen Basis-Steuertransistors geschaltet ist, und daß Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Basis-Steuertransistoren gleichzeitig gesperrt und entsperrt werden können.

Die Basis-Steuertransistoren bilden gesteuerte Stromquellen, wodurch die Basisspannungen der Schalttransistoren besser den Emitterspannungen der Schalttransistoren folgen können, welche Emitterspannungen das Eingangssignal der Schaltvorrichtung sind.

Dadurch ist erreicht, daß Signale mit höherem Amplitudenpegd schaltbar sind.

In einer besonderen Ausführungsform ist der Signalübertragungsweg der Schaltvorrichtung nach der Erfindung durch die Emitter-Kollektor-Strecken mindestens zweier Schalttransistorenpaare gebildet, wobei die Transistoren jedes Paares entgegengesetzte Leitfähigkeitstypen aufweisen und wobei die Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren mit den gleichen Leitfähigkeitstypen miteinander in Reihe geschaltet sind, so daß

5" sie zwei komplementäre Ketten über der erwähnten einen Diagonale der erwähnten Widerstandsbrücke bilden.

Vorzugsweise ist die Basis-Elektrode jedes Basis-Steuertransistors, der zu einem Schalttransistor vom einen Leitfähigkeitstyp gehört, mit der Kollektor-Elektrode eines gemeinsamen Steuertransistors verbunden, während die Basis-Elektrode jedes zu einem Schalttransistor vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp gehörigen Basis-Steuertransistors mit der Emitter-Elektrode des erwähnten Steuertransistors verbunden ist, wobei die Kollektor-Elektrode und die Emitter-Elektrode des Steuertransistors über einen Kollektorwiderstand bzw. einen Emitterwiderstand mit Klemmen der erwähnten Gleichspannungsquelle verbunden sind, und

⁶S wobei Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe der Steuertransistor gesperrt und entsperrt werden kann, wodurch eine gleichzeitige Sperrung oder EntSperrung der Basis-Steuertransistoren erhalten wird.

Die Erfindung wird nachstehend für einige Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine Schaltvorrichtung nach der Erfindung mit einem einzigen Schalttransistorenpaar.

F i g. 2 schematisch eine Schaltvorrichtung nach der Erfindung mit drei Schalttransistorenpaaren.

In F i g. 1 werden die Eingangssignale den Emitter-Elektroden der Schalttransistoren TA 1 und TR 2 zugeführt, führend die Ausgangssignale ihren Kollektor-Elektroden entnommen werden. Die Transistoren 77?1 und TR 2 haben entgegengesetzte Leitfähigkeitstypen, wobei der Transistor 77? 1 ein npn- und der Transistor TR2 ein pnp-Transistor ist. Die Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren TR 1 und TR 2 sind parallel und komplementär zueinander angeordnet, so daß, wenn die Transistoren leitend sind, ein Übertragungsweg für die Signale erhalten wird, wobei die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 7 Rl positive Eingangssignale oder Teile dieser Signale und die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors TR 2 negative Eingangssignale oder Teile dieser Signale führt. Die Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren 77? 1 und 77? 2 sind über einer Diagonale einer Widerstandsbrücke angeordnet, die durch die Widerstände 1, 2, 3 und 4 gebildet wird. Zum Erzielen einer symmetrischen Wirkung der Transistoren TR 1 und TR 2 und einer maximalen Signalverarbeitungskapazität muß die halbe Speisespannung den Emittern von TR 1 und TR 2 z. B. über gleichwertige Widerstände R 1 und R 2 zugeführt werden. Um die Einschaltimpulse herabzusetzen, muß den Kollektoren von TR 1 und TR 2 auch die halbe Speisespannung z. B. über gleichwertige Widerstände R 3 und /?4 zugeführt werden. Die andere Diagonale des Brükkennetzwerkes ist an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen, die nicht dargestellt ist, sondern durch die negative Klemme 5 und die positive Klemme 6 repräsentiert ist. Ein Basis-Steuertransistor 77? 3 wirkt mit dem Transistor TR 1 zusammen, während ein Basis-Steuertransistor TR 4 mit dem Transistor TR 2 zusammenwirkt Die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors TR 3 verbindet die Basis-Elektrode des Transistors TR 1 mit der negativen Klemme 5 der Gleichspannungsquelle, während die Kollekior-Emitter-Strekke des Transistors 77? 4 die Basis-Elektrode des Transistors TR 2 mit der positiven Klemme 6 der Gleichspannungsquelle verbindet. Eine mit einem Widerstand 7 in Reihe geschaltete Halbleiterdiode D1 verbindet die Basis-Elektrode des Transistors TR 1 mit der Kollektor-Elektrode des Transistors TR 3, während auf gleiche Weise eine mit einem Widerstand 8 in Reihe geschaltete Halbleiterdiode D2 die Basis-Elektrode des Transistors TR2 mit der Kollektor-Elektrode des Transistors TR 4 verbindet. Die Basis-Elektrode des Transistors TR 3 ist über den Strombegrenzungswiderstand 9 mit dem Kollektor des Transistors TR 5 und die Basis-Elektrode des Transistors 77? 4 ist über den Strombegrenzungswiderstand to mit der Emitter-Elektrode des Transistors TR 5 verbunden. Die Kollektor-Elektrode des Transistors TR 5 ist über den Kollektorwiderstand 11 mit der negativen Klemme 5 der Quelle und die Emitter-Elektrode des Transistors TR 5 ist über den Emitterwiderstand 12 mit der positiven Klemme 6 dieser Quelle verbunden. Zum Erzielen einer symmetrischen Wirkung muß mit Hilfe der Widerstände 9 und 10 der Treibstrom für TR 3 bzw. TR 4 erzeugt werden, d. h., daß bei gegenseitig angepaßten Verstärkungen von TR 3 und TR 4 die Widerstände 9 und 10 die gleichen Werte aufweisen, wenn die Kollektorspannung von TR 5 im gesättigten Zustand gleich der Hälfte der Speisespannung ist. Die Spannung am Emitter und am Kollektor von TR S wird durch die Basisspannung be-S stimmt

Zum Sperren und Entsperren des Transistors TR 5 sind (nicht dargestellte) Mittel vorgesehen. Diese Mittel können z. B. einen Widerstand und einen von Hand betätigten zwischen der negativen Klemme 5 und der Basis-Elektrode des Transistors TR 5 eingeschalteten Schalter enthalten, wobei der Widerstand einen derartigen Wert hat, daß beim Schließen des Schalters der Transistor TR 5 entsperrt und beim öffnen des Schalters gesperrt wird. Auch kann ein Signal mit einer

ι ς rechteckigen Wellenform von einer geeigneten Quelle der Basis-Elektrode des Transistors TR 5 zugeführt werden, damit dieser Transistor periodisch gesperrt und entsperrt wird.

Wenn die Transistoren TR 1, TR 2, TR 3, TR 4 und 77? 5 aile im gesperrten Zustand sind, führen die Emitter- und Kollektor-Elektroden der Transistoren TR 1 und TR2 das gleiche Potential (d.h. die Hälfte der Spannung der Gleichspannungsspeisequelle) und führt die Kollektor-Elektrode des Transistors TR 5 das Potent'al der negativen Klemme 5, während die Emitter-Elektrode des Transistors TR 5 das Potential der positiven Klemme 6 aufweist. Es ist aber einleuchtend, daß, wenn der Transistor TR 5 entsperrt wird, seine Kollektorspannung nahezu gleich der Hälfte der Speisespannung wird, während seine Emitterspannung gleichfalls nahezu gleich der Hälfte der Speisespannung wird, wenn die Basis des Transistors TR 5 an eine Spannungsquelle angeschlossen wird, die gleich der Hälfte der Speisespannung ist. Dementsprechend nimmt die Basisspannung des Transistors 77? 3 zu, so daß der Transistor 77? 3 und somit auch der Transistor 77? 1 entsperrt wird, während außerdem die Basisspannung des Transistors 77? 4 abnimmt, so daß der Transistor TR 4 und somit auch der Transistor TR 2 entsperrt wird.

Die Halbleiterdioden Dl und D 2 verhindern, daß in bezug auf Signalspannungen oberhalb der Basis-Emitter-Durchschlagspannung ein Basisstrom in der Sperrrichtung durch den Transistor TR1 bzw. TR 2 fließt.

Die Widerstände 7 und 8 bewirken eine wechselstrommäßige Isolierung.

Die Schaltvorrichtung nach F i g. 1 hat eine charakteristische Reihenimpedanz von 20 Ω und ein Ein-Abschaltverhältnis von 60 dB bei Signalfrequenzen bis zu 700 kHz. Schaltgeschwindigkeiten von 10 μ5ε^ΐ: wurden erzielt. Die Signalpegel, die die Vorrichtung verarbeiten kann, sind von den Kennlinien der Transistoren TR 1 und 77? 2 und von der Speisespannung der Quelle abhängig. Eine Verbesserung des Ein-Abschaltverhältnisses und/oder der Signalverarbeitungskapazität kann dadurch erhalten werden, daß mehr als ein Schalttransistorenpaar angewandt wird. Eine Vorrichtung mit drei Schalttransistorenpaaren ist in F i g. 2 dargestellt.
Die Anordnung nach F i g. 2 ist der nach F i g. 1 einigermaßen ähnlich und entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen oder -ziffern bezeichnet. Der Transistor TR1 der F i g. 1 wird in F i g. 2 durch die Transistoren TR 7, TR 9 und TR 11 ersetzt, deren Emitter-Kollektor-Strecken in Reihe zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände 1 und 2 und dem Verbindungspunkt der Widerstände 3 und 4 eingeschaltet sind. Der Transistor TR 2 der F i g. 1 wird in F i g. 2 auf entsprechende Weise durch die Transistoren TR 8,

TR 10 und 77? 12 ersetzt, deren Emitter-Kollektor-Strecken in Reihe zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände 1 und 2 und dem Verbindungspunkt der Widerstände 3 und 4 eingeschaltet sind. Die Basis-Elektrode jedes der Transistoren TR 7, TA 9 und TR 11 ist über einen Widerstand und eine Halbleiterdiode mit der Kollektor-Elektrode des Transistors TR 3 verbunden, während auf entsprechende Weise die Basis-Elektrode jedes der Transistoren TR 8. TR 10 und TR 12 über einen Widerstand und eine Halbleiterdiode mit ^|0 der Kollektor-Elektrode des Transistors TR 4 verbunden ist. Es dürfte einleuchten, daß die Sperrung und Entsperrung des Transistors TT? 3 zu der gleichzeitigen Sperrung und Entsperrung der drei Transistoren TR 7, TR 9 und TRU führt, während die Sperrung und Ent- >5 sperrung des Transistors TR 4 die gleichzeitige Sperrung und Entsperrung der drei Transistoren TR 8, TR 10 und TR12 veranlaßt. Wenn die Transistoren TR7, TR», 77?9, TR 10, TR 11 und TR 12 im leitenden Zustand sind, bilden ihre Emitter-Kollektor-Strecken einen Übertragungsweg für die den Emitter-Elektroden der Transistoren TR7 und TRB zugeführten Eingangssignale, wobei die Reihenanordnung der Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren TR 7, 77? 9 und TR 11 die positiven Eingangssignale oder Teile dieser Signale führt, während die Reihenanordnung der Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren TR», TR10 und 77? 12 die negativen Eingangssignale oder Teile dieser Signale führt.

In der Anordnung nach F i g. 2 ist das Vorhandensein einer Reihenschaltung eines Widerstandes und einer Diode im Basiskreis jedes der Schalttransistoren TR 7 TRS, 77? 9, TR 10, TR 11 und TR 12 als unbedingt not wendig zu betrachten, um eine befriedigende wechselstrommäßige Isolierung und eine lineare Wirkung dei Anordnung zu erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Transistorisierte Schaltvorrichtung, die einen Signalübertragungswcg enthält, der durch die Emitter-Kollektor-Strecken mindestens eines Schalttransistorpaares mit Transistoren entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps gebildet wird, die zwei parallele und komplementäre Strecken bilden, und bei der Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Schalttransistoren gleichzeitig gesperrt und entsperrt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Strecken eine Diagonale einer Widerstandsbrücke (1, 2, 3, 4) bilden, während die andere Brückendiagonale an die Klemmen (5,6) einer Gleichspannungsrjuelle angeschlossen ist. und daß die genannten Mittel dadurch gebildet werden, daß jedem Schalttransistor (77? 1, TR 2) ein Basis-Steuertransistor (TA3, TR 4) zugeordnet ist, derart, daß die Basis-Elektroden der Schalttransistoren mit entgegengesetzten Klemmen der Gleichspannungsquelle über die Kollektor-Emitter-Strecke des zugehörigen Basis-Steuertransistors verbunden sind, daß ferner je eine Diode (D 1, D Y) zwischen der Basis-Elektrode jedes Schalttransistors und der Kollektor-Emitter-Strecke des zugehörigen Basis-Steuertransistor geschaltet ist, und daß Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Basis-Steuertransistoren gleichzeitig gesperrt und entsperrt werden können.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Signalübertragungsweg durch die Emitter-Kollektor-Strecken mindestens zweier Schalttransistorenpaare gebildet wird, wobei die Transistoren jedes Paares entgegengesetzte Leitfähigkeitstypen aufweisen, und wobei die Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren mit den gleichen Leitfähigkeitstypen miteinander in Reihe geschaltet sind, so daß die zwei komplementäre Strecken über der erwähnten einen Diagonale der erwähnten Widerstandsbrücke bilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis-Elektrode jedes mit einem Schalttransistor vom einen Leitfähigkeitstyp zusammenwirkenden Basis-Steuertransistors mit der Kollektor-Elektrode eines gemeinsamen Steuertransistors verbunden ist, während die Basis-Elektrode jedes mit einem Schalttransistor vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp zusammenwirkenden Basis-Steuertransistors mit der Emitter-Elektrode des erwähnten Steuertransistors verbunden ist, wobei die Kollektor- und Emitter-Elektrode des Steuertransistors über einen Kollektorwiderstand bzw. über einen Emitterwiderstand mit Klemmen der erwähnten Gleichspannungsquelle verbunden sind, und wobei Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe Steuertransistor gesperrt und entsperrt werden kann, wodurch eine gleichzeitige Sperrung oder EntSperrung der Basis-Steuertransistoren herbeigeführt wird.