DE2123395B2

DE2123395B2 - Koppelpunkt einer elektronischen Koppelfeldeinrichtung mit Feldeffekttransistoren

Info

Publication number: DE2123395B2
Application number: DE19712123395
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 8501 Grosshabersdorf Heinlein; Heinz Dipl.-Ing. 8563 Schnaittach Lange; Hans-Joachim 8500 Nuernberg Schmidt
Original assignee: Tekade Felten & Guilleaume Fernmeldeanlagen 8500 Nuernberg GmbH
Current assignee: Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Priority date: 1971-05-12
Filing date: 1971-05-12
Publication date: 1974-01-31
Also published as: DE2123395A1; DE2123395C3

Description

Die Hauptanmeldung 1 922 382 betrifft eine 40 Phasensicherheit nicht mehr ausreicht und der Ein-Koppelfeldeinrichtung für die Durchschaltung un- gangsverstärker schwingt. In Weiterbildung der Ersymmetrischer Leitungen mit Feldeffekttransistoren findung wird deshalb mit der Diode ein Kompen- (FET) als Koppelelemente und mit Verstärkern in sationskondensator CA-- («-1) · Cs auf der Einden abgehenden Leitungen; für jeden Koppelpunkt gangsverstärkerseite eines jeden Koppelpunktes nach ist ein FET vorgesehen, dessen Drain-Anschluß mit 45 Masse geschaltet, der die Kapazitäten der gesperrten der nicht geerdeten Leitung verbunden ist, dessen Koppelpunkte einer Zeile so nachbildet, daß bei Bulk-Anschluß mit dem Bezugspunkt der Schaltung Zuschaltung mehrerer Ausgangswege auf einen Einverbunden ist, dessem Gate-Anschluß die zum Be- gangsverstärker die kapazitive Belastung desselben tätigen des Koppelelementes erforderliche Schalt- annähernd konstant bleibt.

spannung zugeführt ist, dessen Source-Anschluß mit 50 Bei Schaltern in Koppelfeldeinrichtungen gilt ganz dem hochohmigen Eingang eines der Ausgangsver- allgemein, daß sich das Übersprechen in dem Maß stärker verbunden ist, die Gleichspannungsverstärker verringert, wie das Verhältnis *R§ zu 5Rb größer wird, sind und daß der jeweilige Ausgangsverstärker durch wobei 5R§ und J)Rb die Wechselstromwiderstände eines einen leitend geschalteten EBT in Betrieb gesetzt FET im gesperrten bzw. durchgeschalteten Zustand wird, indem mit dem Signal über den FET hinweg 55 bedeuten. Bei den hier beschriebenen Koppelpunkten eine Gleichspannung an den Ausgangsverstärker ge- trifft dies ebenso zu, wie mit F i g. 4 gezeigt wird. In langt. dieser Fig. 4 sind die durchgeschalteten Wege von

F i g. 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer solchen Leitung 1 nach Leitung α und von Leitung 2 nach Koppelfeldeinrichtung. Leitung b mit den hierbei wirksamen störenden Wi-

Bei der praktischen Realisierung dieser Koppel- 60 derständen und Kapazitäten dargestellt. R_ns (l/a) punkte, bei denen der Drain-Source-Widerstand zum bedeutet dabei den Kanalwiderstand im durchge-Durchschalten benutzt wird, treten insbesondere bei schalteten Zustand des FET im Koppelpunkt l/a, hohen Frequenzen Schwierigkeiten auf. Wenn bei- R_DS (2/b) entsprechend dem Kanalwiderstand des spielsweise alle m Ausgangsverstärker auf einen Ein- FET am Koppelpunkt 2/b, die den obenerwähnten gangsverstärker geschaltet werden, wird der Ausgang 65 Wechselstromwiderständen 9?b entsprechen. Die Kadieses Verstärkers mit der Kapazität m · Cd von m pazitäten C (2/a) bzw. C (1/b) bedeuten die schäddurchgeschalteten Koppelpunkten direkt und mit der liehen Kapazitäten der gesperrten Koppelpunkte zwi-Kapazität m ■ (n— 1) · Cs von m · (n — 1) gesperrten sehen dem Ausgang des Eingangsverstärkers £2 und

dem Eingang des Ausgangsverstärkers Aa bzw. zwi- Prinzip ein symmetrisches Bauelement, In der Praxis sehen dem Ausgang des Eingangsverstärkers El und stellt sich jedoch heraus, daß der FET-Koppelpunkt dem Eingang des Ausgangsverstärkers Ab; diese Ka- geringere nichtlineare Verzerrungen verursacht, wenn pazitäten bestimmen den Wechselstromwiderstand der Source-Anschluß als Eingang und der DrainiR§. Mit Ri ist der Innenwiderstand des Eingangsver- S Anschluß als Ausgang gewählt wird. Dies erklärt stärkers und mit Re der Eingangswiderstand der Aus- sich daraus, daß sich der Kanalwiderstand R_ÜS durch gangsversiärker bezeichnet. Der Spannungsanteil, der das Wechselspannungssignal ändert und diese Ändevon einem Weg auf den anderen überspricht, wird im rung geringer ist, wenn das Eingangssignal dem wesentlichen durch die Kapazität C (1/b) und R_DS Source-Anschluß zugeführt wird und der Drain-An-(2/fi) bestimmt. Der Übersprechanteil über C (Ha) to schluß als Ausgang dient, als umgekehrt,
wird durch den kleinen Innenwiderstand des Ein- In F i g. 5 sind die beschriebenen Merkmale der gangsverstärkers fast völlig kurzgeschlossen. Die Ka- Erfindung und ihre Weiterbildungen für einen Koppazität C (1/b) läßt sich nicht mehr weiter verringern, pelpunkt zwischen dem Eingangsverstärker En und als dies schon durch Erden des Bulk-Anschlusses bei dem Ausgangsverstärker Am dargestellt. Der Feldgesperrten Koppelpunkten geschehen ist. Der Wider- 15 effekttransistor FET mit den Elektroden So = Source, stanü R_DS ist praktisch durch die verfügbaren FET Dr — Drain, Ga = Gate und Bu = Bulk bildet das vorgegeben. Koppelelement. Der Übergang Source-Drain ist die

Bei einem vorgegebenen Transistor läßt sich je- durchschaltende Strecke, d^. durch entsprechende doch der Kanalwiderstand R_DS entsprechend einer Gleichspannung am Gate sperrend oder leitend geWeiterbildung der Erfindung noch verkleinern. Im ao steuert wird. Bei einem N-Kanal-Feldeffekttransistor Prinzip sind die Strecken Drain-Bulk und Drain- ist für den Sperrzustand eine negative und für den Source eines FET pn-Übergänge mit Sperr- und leitenden Zustand eine positive Gate-Gleichspan-Durchlaßcharakteristik. Bei einem N-Kanal-FET nung UG erforderlich. Der Bulk-Anschluß wird errr.uß der Bulk ζ. B. negativ gegen den Kanal der findungsgemäß über die Diode D, die ebenfalls von Drain-Source-Strecke vorgespannt sein, um ein siehe- as der Gate-Gleichspannung UG durchlässig oder sperres Sperren zu erreichen, und damit zu verhindern, rend gesteuert wird, und über den Kondensator C daß der Kanal über diese pn-Übergänge mit Masse wechselstrommäßig während Jes Sperrzustandes an verbunden wird. Es ist jedoch möglich, die Bulk- Masse gelegt. Bei einem Koppelpunkt mit N-Kanal-Kanal-pn-Übergänge im durchgeschalteten Zustand FET liegt die Diodenkathode an Masse. Der Widermitgeringem Strom in Durchlaßrichtung zu betreiben, 30 stand Rs dient zur Begrenzung des Diodenstromes; ohne daß die Signalübertragung beeinträchtigt wird. der Kondensator C ist für eine ausreichende wechsel-Durch diesen kleinen Strom werden aber im Kanal strommäßige Erdung des Bulks zu bemessen. Zwimehr Ladungsträger erzeugt, wodurch der Kanal- sehen Source und der Diodenanode ist der Kompenwiderstand R_DS kleiner wird. In der praktischen Aus- sationskondensator Ck vorgesehen, der, wie oben beführung wird dieser Strom von der Gatesteuerspan- 35 schrieben, die schädlichen Kapazitäten Cj nachbildet, nung über den Widerstand Rv (F i g. 5) erzwungen Über den Widerstand Rv wird dem Bulk-Anschluß und fließt über den gleichstromdurchlässigen Aus- im durchgeschalteten Zustand des FET, also wenn gangswiderstand des Eingangsverstärkers bzw. den die Gate-Gleichspannung UG positiv ist, eine geringe gleichstromdurchlässigen Eingangswiderstand des positive Vorspannung zugeführt, wodurch der Kanal-Ausgangsverstärkers wieder nach Masse zurück. 40 widerstand R_DS des FET vermindert wird.

In der Hauptanmeldung ist der Drain-Anschluß Die für einen N-Kanal-FE^ beschriebene Anord-

als Eingang und der Source-Anschluß als Ausgang nung läßt sich natürlich entsprechend auch für einen

des Koppelpunktes geschaltet. Der FET ist zwar im P-Kanal-FET anwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Koppelpunkten jeweils über den zugehörigen Kanal-Patentansprüche: widerstand RDS des FET belastet. Hierbei bedeutet Cd die Kapazität eines durchgeschalteten FET gegen

1. Koppelpunkt einer elektronischen Koppel- Masse, Cs die Kapazität eines gesperrten FET gegen feldeinrichtung mit einem Feldeffekttransistor als 5 Masse, η die Anzahl der ankommenden und m die Koppelelement, bei dem der Drain-Source-Wider- Anzahl der abgehenden Leitungen. Dieser Fall ist in stand des Feldeffekttransistors zum Durchschal- Fig. 2 dargestellt. Nachdem die Kapazität Cd \veten benutzt ist und der Bulk-Anschluß geerdet ist sentlich größer ist als die Kapazität Cs, die Kapazität gemäß Hauptanmeldung 1922 382, g e k e η η - Cd aber direkt den Eingangsverstärker E belastet und zeichnet durch eine zusätzliche Diode (D), io somit dessen Gegenkopplung verringert, ist es wündie von der Gate-Gleichspannung (UG) des Feld- sehenswert, die Kapazität Cd und damit auch m ■ Cd effekttransistors (FET) so mitgesteuert wird, daß soweit wie möglich zu verkleinern.

der Bulk-Anschluß (Bu) nur bei gesperrtem Tran- Bei den Koppelpunkten gemäß der Erfindung wird

sistor (FET) über einen Kondensator (C) wechsel- dies durch eine zusätzliche Diode erreicht, die von spannungsmäßig auf Masse gelegt ist, während er 15 der Gate-Gleichspannung des FET so mitgesteuert

beim durchgeschalteten Transistor ungeerdet ist. wird, daß der Bulk-Anschluß bei den gesperrten

2. Koppelpunkt nach Anspruch 1, dadurch ge- Koppelpunkten über einen Kondensator auf Masse kennzeichnet, daß mit der Diode (D) zusätzlich gelegt ist, während er bei durchgeschaltetem Koppelein Kompensationskondensator (CA-) geschaltet punkt wechselspannungsmäßig ungeerdet ist.

wird, der die Kapazitäten (Cs) der gesperrten ao Ein weiteres Problem tritt beim Zuschalten meh-

Koppelpunkte einer Zeile so nachbildet, daß rerer Ausgangsverstärker auf einen Eingangsversta'r-

bei Zuschaltung mehrerer Ausgangswege auf ker hinsichtlich der gleichmäßigen Kapazitätsbe-

einen Eingangsverstärker (E) die kapazitive Be- lastung dieses Eingangsverstärkers auf. An Hand der

lastung desselben annähernd konstant bleibt. F i g. 3 soll dies näher erläutert werden.

3. Koppelpunkt nach Anspruch 1 oder 2, da- 35 Ist z. B. der Eingang 2 auf den Ausgang c geschaldurch gekennzeichnet, daß bei den durchgeschal- tet, so wird der Eingangsverstärker El über den teten Koppelpunkten der Bulk über einen Wider- Kanalwiderstand R_DS mit der Kapazität (/1-I)-Cs stand (Rv) In Durchlaßrichtung gegen Drain und und direkt mit der Kapazität (m — \) -Cs belastet. Source vorgespannt ist. Wird jetzt zusätzlich der Aufgang b angeschaltet, so

4. Koppelpunkt nach eimern der Ansprüche 1 30 ist der Eingangsverstärker über die Kanalwiderstände bis 3, dadurch gekennzeichnr *, daß das Eingangs- zweier FET jeweils mit der Kapazität (n— I)-Cs signal dem Source-Anschluß zugeführt wird und und direkt mit der Kapazität (m — 2) · Cs belastet, das Ausgangssignal dem Drain-Anschluß ent- Diese Kapazitätsänderung ruft zusammen mit den nommen wird. Zuleitungsinduktivitäten zwischen den Koppelpunk-

35 ten bereits störende Frequenzgangänderungen von einigen pro Mille hervor. Auße dem wird die Schlei-

fenverstärkung des Eingangsverstärkers durch die

wechselnde Belastung so stark geändert, daß von einer bestimmten Zahl von Zuschaltungen ab die