DE2206947C3 - Elektronischer, durch Impulse ge steuerter Umschalter - Google Patents

Description

⁷,⁵, ⁷ _r ^ft» ^VOI^^lK'ⁿ,^ist' von dem die erste Stufe , _Djc ,_tromunabhäneiee Rcstspannung (Orrset-

(/ 2. / 4) an der Basis jedes 1 ransistors durch die _spannune» _darf höchstens"^·/™, der zu schaltenden

Impulse gesteuert wird, die Kollektoren über _Sp<i:,_nun~ betragen damit nicht die Symmetrie des

einen gemeinsamen Lastwiderstand (R 7) mitein- 15 Umschalters abglichen werden muß. '

ander verbunden und die Emitter mit positiver " Γ , , ,, u 1 u·· a

bzw. neeamer Spannung vorgespannt sind und ^ ²- »" ^Slr»^{m d}"^{rch dcn} Umschalter hangt von der

von dem die BasisanschWder zweiten Stufe ^{Anzahl der} angeschalteten Querwiderstande ab und

(75. 76) .„i, den Kollektoren der ersten Stufe schwankt beispielsweise zwuschen 0 7 mA und 1 7 mA:

(72, 74) verbunden, die zu schaltenden Span- *> der ohmschc Spannungsabfall d. h. die stromabhan-

nungcn ( U. U) an die Kollektoren angelegt gige Restspannung darf steh aber über den gesamten

sind und die «schaltete Ausgangsspannung an Lastbere.ch um höchstens 1 »/00 der zu schaltenden

den direkt miteinander verbundenen Emittern Spannung verandern,

abgenommen ist. 3. Bei der heute üblichen Codeverarbeitung stehen

2. Umschalter nach Anspruch 1, dadurch ge- a₅ für die Decodierung eines Codeworts 3,91 us zur kennzeichnet, daß die Ansteuerung der ersten Verfügung. Die Schaltzeit für die Polantatsumschal-Stufe (72, 74) über .spannungsgesteuerte Schalter t"ⁿg darf daher höchstens 200 ns betragen.

(71, 73) erfolgt. Die Bedingung unter 2. läßt nur eine Verwendung

3. Umschalter nach Anspruch 2. dadurch gc- von Transistoischaltern mit einem Durchlaßwiderkennzeichnei, daß die spannungsgestcuerten 30 stand von 4 Q zu. Feldeffekttransistoren sind zu hocli-Schalter je aus eine/ Serie.(schaltung mit einem ohmig. Bekannte Transistorschalter mit Si-Transisto-Widerstand (R 1. R 3) und der Emitter-Kollektor- ren haben jedoch eine stromunabhängige Restspan-Strecke eines Transistors (71, 73) besteht, nung zwischen 8 und 40 mV im Vorwärtsbetrieb.

4. Umschalter nach Anspruch 3, dadurch ge- Im Rückwärtsbelricb beträgt diese Restspannung für kennzeichnet, daß der Schaltertransistor (71) für 3S die meisten Typen weniger als 2 mV. Diesem Vorteil die Leitung einer logischen 1 ein pnp-Transistor des Rückwärtsbetriebs steht aber die Bedingung unter mit geerdeter Basis und der Schaltertransistor 3. entgegen, indem im Rückw^rtsbetrieb die meisten (73) für die Leitung einer logischen 0 ein npn- Transistoren nur eine geringe Stromverstärkung aufTransistor mit positiver vorgespannter Basis ist. weisen, was langsames Schalten bedeutet.

5. Umschalter nach Anspruch 1, dadurch ;*e- 40 Die genannten Bedingungen werden durch die Erkennzeichnet, daß der Lastwiderstand (R 7) der findung dadurch erfüllt, daß ein zweistufiger Gegenersten Stufe (72, 74) mit zwei weiteren Wider- taktverstärker mit komplementären Transistoren vorständen (R 6. R 8) zu einer Spannungsteilerkette gesehen ist, von dem die erste Stufe an der Basis ergänzt ist. jedes Transistors durch die Impulse gesteuert sind,

45 die Kollektoren über einen gemeinsamen Lastwider-

stand miteinander verbunden und die Emitter mit

positiver bzw. negativer Spannung vorgespannt sind, und von dem die Basisanschlüsse der zweiten Stufe mit den Kollektoren der ersten Stufe verbunden, die

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektio- 50 zu schaltenden Spannungen an die Kollektoren ange-

nischen, durch Impulse gesteuerten Umschalter mit legt sind und die geschaltete Ausgangsspannung an

einer stromunabhängigen Restspannung (Offsetspan- den direkt miteinander verbundenen Emittern abge-

nung) von höchstens 2 %o und einer stromabhängigen nommen ist.

Restspannung von höchstens 1 ⁰/<w der geschalteten Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines

Spannung und einer Schaltzeit von höchstens 200 ns. 55 Schaltungsschemas für ein Ausführungsbeispiel näher

In den meisten PCM-Anlagen besteht jedes Code- erläutert.

wort aus einer Anzahl Bits, die eine Aussage über Das Schaltungsschema läßt einen zweistufigen Geeinen Amplitudenwert und die Polarität dieses Am- gentaktverstärker mit komplementären Transistoren plitudenwerts geben. Für die Erzeugung des Ampli- erkennen. Die erste Stufe mit dem npn-Transistor Γ2 tudenwerts ist es bekanntgeworden, in einem Wider- 60 und dem pnp-Transistor 74 ist an den Emittern mit Standsnetzwerk aus hintereinandergeschalteten Längs- —9 V bzw. +9 V vorgespannt. Die Kollektoren sind widerständen und zwischen diesen angeschlossenen über Widerstände R6, Rl und RS miteinander ver- Querwiderständen an den freien Anschluß jedes bunden. Die Basis erhält eine Vorspannung über Querwiderstandes über elektronische Schalter ent- einen Widerstand R 2 bzw. R 4 von der Emittervorweder eine positive oder eine negative Spannung oder 65 spannung her. Die zweite Stufe ist mit einem npn-Erdpotential anzulegen, wobei die entsprechende Transistor 75 und einem pnp-Transistor Γ 6 gebildet. Spannung durch Auswertung der Polaritätsinforma- Die Basis jedes Transistors 75 und T6 ist je auf einer tion des Codewortes ausgewählt wird. Jedem Quer- Anschlußseite des mittleren Widerstands Rl der Wi-

derstandskctte R fi. Rl und R X wischen don Kollektoren der ersten Slufe angeschlossen. Der Kollektor des npn-Transistors VS ist mit einer Spannmiüsquelle -^: U und der Kollektor des pnp-Transistors 76 mit einer Spannungsquelle -U verbunden. Die beiden Emitter sind direkt miteinander verbunden und auf einen Ausgang .-i geführt.

Die Ansteuerung der ersten Stufe erfolgt aus einem hingang (J mit unipolaren Impulsen. Der npn-Tran-

indem der Transistor 76 in Rückwärtslichtung arbeitet.

Bli positiver Polarität am Eingang Q wird der r.ansistor 72 gesperrt und der Transistor 74 leitend. Ähnlich wie oben beschrieben, liegt damit an der Basis des Transistors 76 eine Spannung von etwa -6 V, wodurch dieser sperrt. Ein positiver Strom fließt von der Spannungsquelle '9V übe: den Transistor 74, die Widerstände /?8 und Rl und

Mstor 72 der ersten Stute ist über eine Serienschal- io übe den Transistor 75 zur Spannungsquelle -'-U. tun» mit einem Widerstand Rl und der Emitter- Während der Ums· haltphase von einer logischen 0

ki.llektor-Strecke eines pnp-Transistors 71 mit ge- auf eine logische 1 am Eingang Q wird also der Tranerdeter BaMS mit dem Eingang Q verbunden und der sistor 72 gesperrt und der Transistor 74 leitend. Am pnp-Transistor 74 über eine ebensolche Sericnschal- Ausgang Λ liegt noch die negative Spannung l^! lung mit einem Widerstand R und einem npn-Tran- 15 und somit auch am Emitter von Transistor 75, der •-istor 73, dessen Basis über einen Widerstand R 5 damit für Betrieb in Vorwärtsrichtung vorgespannt mit tier positiven Spannungsquelle für die Emitter- ist. Sobald nun die Spannung an der Basis von 1 ran-■ irspannung des pnp-Transistors 74 der ersten Stufe sistor 76 diesen sperrt, baut sich die Spannung am verbunden ist. Außerdem ist die Basis noch über drei Emitter durch den Strom über die Basis-Emitterin Serie geschaltete Dioden Gl, Gl und G3 mit ao Strecke des Transistors 75 :..> und wird auf den Wert rrde verbunden. Beide Serienschaltunaen rrit einem +U geführt, wodurch dieser Fnnsistor 75 in RückWiderstand Rl bzw. Λ 3 und Emitter-Kollektor- wärtsrichtung arbeitet. In gleicher Weise geht die Strecke von Transistor 71 bzw. 73 sind mit je einem Umschaltung beim Wechsel von einer logischen 1 auf Kondensator Cl bzw. Cl überbrückt. eine logische 0 vor sich, indem während der Schalt-

Die Wirkungsweise der Anordnung ist die folgende: 25 paase der Transistor 75 in Vorwärtsrichtung und Mit einer logischen 0 (Erdpotential) am Eingang Q nach der Umschaltung in Rückwärtsrichtung arbeitet, wird der Transistor 71 gesperrt, und der Transistor Mit der Umschaltung der Arbeitsrichtung werden

72 erhält keinen Basisstrom, so daß er ebenfalls die gestellten Bedingungen erfüllt, indem bei Rücksperrt. Dagegen wird mit diesem Potential der Tran- wärtsbetrieb die meisten Si-Transistoren eine stromsistor 73 infolge einer positiven Vorspannung an der 30 unabhängige Restspannung (Offsetspannung) kleiner Basis, die durch die Durchlaßspannung der drei als 2 mV aufweisen. Die Bedingung, daß die Offsetspannung kleiner als 2⁰Oo der geschalteten Spannung sein soll, ist bei einer Spannung von 4 V, wie sie in Decodern verwendet wird, eingehalten. 35 Der Durchlaßwiderstand von den Transistoren ist in beiden Betriebsarten etwa 4 Ω. Bei einem Lastbeieich zwischen 0,7 und 1,7 mA ergibt sich bei 4 V eine Änderung von l°/oo.

Indem die Transistoren 75 und 76 während des ^o Schaltvorganges in Vorwärtsbetrieb arbeiten, ergeben sich sehr kurze Schaltzeiten.

Der Abbau der Emitterspannung zwischen den Transistoren 7" 5 und 76 erfolgt rasch, wenn die Widerstände R 6 und R 8 niederohmig, etwa 300 Ω, gewählt werden; dagegen muß die jeweils vom gesperrten Zustand her gespeicherte Ladung der Basis-Emitter-Kapazität über den Widerstand R 7 abfließen. Mit einem Wert von etwa 1500 Ω für diesen Wider-

„ _b„~_b, .... „.. „ stand Rl ergeben sich kürzere Ausschaltzeiten und

torspioinung + U und - U von ± 4 V ergibt sich ein 50 längere Einschaltzeiten, wodurch nie beide Tran-Stromfluß von der Spannungsquelle -9 V über den sistoren 75 und T6 gleichzeitig leiten können Da-Transistor 72, die Widerstände R6 und Rl unci mit entstehen auch während des Umschaltens keine über den Transistor 76 zur Spannungsquelle - U; Stromspitzen, die sich auf die Transistoren 75 und am Ausgang A erscheint damit die Spannung - U, 76 schädlich auswirken könnten.

Dioden Gl, G 2 und G 3 konstant gehalten wird, leitend, und es fließt ein Basisstrom für den Transistor 74, der damit leitet, so daß am Kollektor ein Potential -f- 9 V erscheint.

Mit einer logischen 1 (+2,4 V bis +4 V) am Eingang Q wird der Transistor 71 leitend und führt dem Transistor 72 einen Basisstrom zu, dagegen sperrt der Transistor 73 infolge einer positiven Vorspannung am Emitter. Mit sperrendem Transistor 73 wird auch der Transistor 74 gesperrt. Nach Art der Gegentaktschaltungen mit komplementären Transistoren arbeiten beide in Gegentakt betriebenen Trans'storen T2 und 74 auf dieselbe Last, den Widerstand R 7.

Die Spannungsteilerkette mit den Widerständen R6, Rl und RS bewirkt, daß bei leitendem Transistor 72 an die Ensis von Transistor 75 eine Spannung von etwa — 6 V angelegt ist. Bei einer Kollek-

Hierzu 1. Blatt Zeichnungen

Claims (1)

ι 2 widerstand müssen daher drei Schalter zugeordnet Patentansprüche: weiden. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Au!'-

1. Elektronischer, durch Impulse gesteuerter wand in bezug auf die Schalter zu vermindern, indem Umschalter mit einer stromunabhängigen Rest- 5 jedem Qiierwiderstand nur noch zwei Schalter zugespannmig von höchstens 2 ' oo und einer stromab- ordnet wurden, von denen der eine für das Schalten hängigen Rcstspannung von höchstens 1 ° μ der positiver oder negativer Spannung und der andere für geschalteten Spannung und einer Schaltzeit \on das Schalten von Erdpotential vorgesehen ist. Eine höchstens 200 ns. dadurch ge kennzeich- derartige Einsparung an Schaltern erfordert einen net, daß ein zweistufiger Gegentaktverstärker io Spannungsumschalter, bei dem die nachstehenden mit komplementären Transistoren (7 2. 74, und Bedingungen eingehalten sind: