DE2906498A1 - Signalschaltvorrichtung - Google Patents

Description

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TOKYO SHIBÄÜRA DEHKI KABDSHIKI KAISHÄ

72, Horikawa-cho, Saiwai-ku_f Kawasaki-shi_? Japan

Signalschaltvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Signalschaltvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Es handelt sich um eine Signalschaltvorrichtung zum Umschalten oder Mischen mehrerer analoger Signale, beispielsweise Mieder- oder tonfrequenter Signale»

Eine bekannte elektronische Schaltvorrichtung zum umschalten oder Mischen mehrerer analoger Signale ist beispielsweise in der amerikanischen Patentschrift 3 875 522 beschrieben» Eine in jener Patentschrift

1© beschriebene Dämpferschaltung eignet sich zur Integrstlosi rand kann außerdem als Änalogschaltvorrichtung arbeiten» Bei dieser Schaltvorrichtung besteht jedoch eine große Differenz zwischen den Gleichstrompegeln am Eingang und am Ausgang« Ein Äusgangssignal wird <wo& eiaeni Kollektorkreis gesogen _f äessea Last von einer Koastaatstromquelle gebildet wird_? so das die Ausgangsimpedanz erhöht wird» Wean diese Schaltvorrichtung datier sait ©iaem anderen elektronischen Schaltungskreis irerbuaden wird, wird es aötig_ff eiae Gleiehstrompegelirersc!iiebuag_? einen Koadensator als Gleichstromsperr©

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. oder einen Impedanzumsetzer einzusetzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schaltungskreis für eine Signalschaltvorrichtung anzugeben, bei der der unterschied zwischen den Gleichstrompegeln am Eingang und am Ausgang verringert ist und deren Aufbau eine Integration zuläßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Eine solchermaßen erfindungsgemäß aufgebaute Signalschaltvorrichtung zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus. Die Signalschalter sind als Emitterfolger ausgebildet, wodurch neben der Ausgangsimpedanz der Unterschied zwischen den Gleichstrompegeln am Eingang und am Ausgang vermindert wird. Der Schaltvorgang findet im Koliektorkreis des Emitterfolgertransistors statt. Selbst wenn daher der Steuerschalter nichtlinear ist, wird ein geschaltetes analoges Signal nicht verzerrt. Selbst wenn auch der Steuerschalter Störungen ausgesetzt sein sollte, wird das Ausgangssignal durch diese Störungen nur wenig beeinflußt. Die Steuerschalter können von einem einzigen Gleichstromsignal gesteuert werden. Nicht nur das Umschalten der Signale, sondern auch ihre Vermischung, ist abhängig vom Pegel des Gleichstromsteuersignals möglich.

Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch die grundsätzliche Anordnung einer erfindungsgemäßen Signalschaltvorrichtung,

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FIg. 2 eine konkrete Ausführung der Vorrichtung von Fig. 1,

Fig. 3 einen Teil äer Signalschaltvorrichtung, der gegenüber Fig. 2 abgewandelt ist „

Fig. 4A eine Darstellung der Gleichstromwerte eines

Steuerpotentials V„ für die Signalschaltvorrichtung von Fig. 3,

Fig. 4B den Zusammenhang zvrischen den in Fig. 4A gezeigten Signalwerten und der Höhe des die Signalschaltvorrichtung von Fig. 3 durchfließenden

Stroms,

Fig. 5 die Anordnung einer gegenüber Fig. 2 abgewandelten Signalschaltvorrichtung, und

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der Signalschaltvorrichtung von Fig. 2.

Gleiche oder ähnliche Teile sind in den einzelnen Ausführungsformen durchgehend mit denselben oder ähnlichen Bezugszahlen versehen.

Fig. 1 zeigt die grundsätzliche Anordnung des Schaltungskreises einer erfindungsgeiaäßen Signalschaltvorrichtung. Sin erstes Eingangssignal e*,. wird über einen Anschluß 1o dem nicht-invertierenden Eingang eines ersten Verstärkers 12 zugeführt, dessen Ausgang mit der Basis eines ersten NPN-Transistors Q- verbunden ist. Ein zweites Eingangssignal e_i2 wird über einen Anschluß 14 dem nicht-invertierenden Eingang eines zweiten Verstär-

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kers 16 zugeführt, dessen Ausgang mit der Basis eines zweiten NPN-Transistors Q₂ verbunden ist. Die Emitter der beiden Transistoren Q- und Q₂ sind über eine erste Stromquelle 18 mit einem negativen Stromquellenanschluß -V„„ verbunden. Der Emitter des ersten Transistors Q-ist über einen Widerstand R„ mit dem invertierenden

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Eingang des Verstärkers 12 verbunden. Dieser invertierende Eingang ist über einen Widerstand R₁₂ an Masse gelegt. Der Emitter des zweiten Transistors Q- ist über einen Widerstand R₁- mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers 16 verbunden. Dieser invertierende Eingang ist über einen Widerstand R₁₆ an Masse geschaltet. An den Emittern der beiden Transistoren Q₁ und Q₂ wird ein Ausgangssignal e_Q ausgegeben.

Die Kollektoren beider Transistoren Q-, Q- sind über jeweilige Steuerschalter S₃, S. mit einem positiven Stromquellenanschluß ^+v _cc verbunden. Die beiden Transistoren Q-, Q₂, die Steuerschalter S_, S. und die erste Stromquelle 18 bilden zusammen die Signalschalt-Vorrichtung 2o.

Die Steuerschalter S-, S. werden abhängig vom Gleichstromwert einer Steuerspannung bzw. eines Steuerpotentials V_n geöffnet oder geschlossen. Wenn allein der Steuerschalter S₃ geschlossen ist, ist der erste Transistor Q- als Emitterfolger in Betrieb gesetzt.

In diesem Fall ergibt sich das Ausgangssignal e_Q entsprechend dem ersten Eingangssignal e^- als k'^j-» wobei der Buchstabe k eine Proportionalitätskonstante ist, die von der Verstärkung in der geschlossenen Schleife der Verstärker 12, 16 abhängt. Wenn allein der Steuerschalter S. eingeschaltet ist, wird das Ausgangssignal e_Q entsprechend dem zweiten Elngangs-

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signal e_i2 zu ^·β.₂· Sind beide Steuerschalter S₃, S. eingeschaltet, wird ein Ausgangssignal e_Q in Form von k· (e... + β·₂) ausgegeben. Wenn beide Steuerschalter S₃, S. geöffnet sind, wird kein Ausgangssignal erzeugt.

Es sei nun angenommen, daß das Steuerpotential V einen von vier Werten V-,.. , V , v_c3 und V„. annehmen kann. Der Zusammenhang zwischen diesen Werten des Steuerpotentials V_n und den Einschalt- bzw. Ausschaltzuständen der Steuerschalter S₃, S₄ sei gemäß nachstehender

Tabelle 1.

	S3	Tabelle 1	S4	eo
	AUS		AOS	-
vc	EIN	AUS	k ei1
VC1	AUS	EIN	k ei2
VC2	EIN	EIN	if f δ *4·Ω ι
VC3
VC4

Fig» 2 zeigt einen konkreten Schaltungsaufbau der Signalsctxaltvorrlchtung voa Fig« 1„ Der Ausgang eines Verstärkers 12 ist. über einen Widerstaad R-- mit dem invertie-

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renden Eingang dieses Verstärkers 12 verbunden. Dieser invertierende Eingang ist über einen Widerstand R₁.» mit Masse verbunden. Der nicht-invertierende Eingang des Verstärkers 12 ist mit einem Eingangsanschluß 1o verbunden. Der Ausgang eines Verstärkers 16 ist über einen Widerstand R₁c mit dem invertierenden Eingang dieses Verstärkers 16 verbunden. Der invertierende Eingang ist über einen Widerstand R₁₆ mit Masse verbunden. Der nicht-invertierende Eingang des Verstärkers 16 ist mit einem Eingangsanschluß 14 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 12 ist über einen Anschluß 3o mit der Basis eines ersten NPN-Transistors Q₁ verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 16 ist über einen Anschluß 34 mit der Basis eines zweiten :iPN-Transistors Q₂ verbunden.

Die Emitter beider Transistoren Q₁ und Q₂ sind über eine erste Stromquelle 18 mit einem negativen Stromqnellenanschluß ~^vee ^verbunden. Diese Emitter sind außerdem mit einem ersten Ausgangsanschluß 36 verbunden.

Die Emitter beider Transistoren Q₁ und Q- sind mit der Basis eines PNP-Transistors Q verbunden. Der Kollektor des PNP-Transistors Q₀ ist mit dem negativen Stromquellenanschluß -V_„ verbunden. Der Emitter des PNP-Transistors Q₀ ist über eine zweite Stromquelle 22 mit einem positiven Stromquellenanschluß +Vp_C verbunden. Die Kollektoren von erstem und zweitem Transistor Q₁, Q₂ sind mit den Kollektoren von PNP-Transistoren Q- bzw. Q* verbunden. Die Emitter der Transistoren Q₃, Q-sind über einen Widerstand R-„ mit dem positiven Stromquellenanschluß +V_cc verbunden. Die Basis des Transistors Q- ist über einen Widerstand R_2o mit der Kathode einer der Vorspannung dienenden Diode D₁ verbunden. Die Anode der Diode D- ist mit dem positiven Stromquellenanschluß +V_c_ verbunden. Die Basis des Transistors Q₃ ist über eine

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dritte Stromquelle 24 mit dem negativen Stromquellenanschluß -V__ verbunden. Die Basis des Transistors Q. ist mit einem Anschluß 38 verbunden, der mit einem Steuerpotential V_c beaufschlagt wird. Die Transistoren Q- bis Q₄, die Stromquellen 18 bis 24, die Widerstände R₁₈,

R- und die Diode D, bilden zusammen eine Signal-2o ίο

schaltvorrichtung 2o.

Der Emitter des Transistors Q₀ ist mit einem zweiten Ausgangsanschluß 32 verbunden, welcher über Widerstände R₁ , R₁₄ mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers 12 bzw. 16 verbunden ist. Bei den Verstärkern 12, 16 stellen die Widerstände R**» R₁C eine Gegenkopplung einer kleineren Schleife dar. Diese Gegenkopplung der kleineren Schleife ist vor allem aus folgenden Gründen vorgesehen: (1) Die Gegenkopplung vermindert eine bei der Ansteuerung von erstem und zweitem Transistor Q-, Q, erscheinende Impedanz. Eine Verminderung der Impedanz auf Seiten der Basis der Transistoren Q₁, Q_ sichert eine ausreichende Verringerung der Emitterimpedanz dieser Transistoren Q-, Q₂· (2) Wenn der erste und der zweite Transistor Q-, Q₂ gesperrt sind, unterdrückt die Gegenkopplung eine Verstärkung in den zugehörigen Verstärkern 12, 16. Wenn in der offenen Schleife der Verstärker 12, 16 ohne die Gegenkopplung der kleineren Schleife mittels der Widerstände R* ^ R₁₅ übermäßig groß wird und die Kollektorkreise der Transistoren Q₁ und Q~ von dem positiven Stromquellenanschluß +V_n-, abgetrennt sind, erscheint an den Emittern der Transistoren Q-, Q₂ ein verzerrtes Signal, was von einer Diodenwirkung herrührt, die über der Basls-Emitter-Strocke der Transistoren Q₁, Q₂ auftritt.

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Wenn daher die Verstärkung in der offenen Schleife der Verstärker 12, 16 gering ist, braucht die Gegenkopplung der kleineren Schleife nicht vorgesehen zu werden.

Der Anschluß 38 ist mit dem Schleifer oder Schaltarm eines Schalters 4o verbunden. Die Kontakte 4ο.., 4o_ des Schalters 4o sind mittels eines Widerstandes R₂₂ zusammengeschaltet. Die Kontakte 4o₂, 4o^ des Schalters sind mittels eines Widerstands R₃₄ zusammengesehaltet. Der Kontakt 4o. ist mit dem positiven Stromquellenanschluß ^+vcc ^ver^^un^^en» während der Kontakt 4o_ über einen Widerstand R₃₆ an Masse geschaltet ist. Den Kontakten 4O₁, 4o₂/ 4o_ werden jeweils Steuerpotentiale V„*, V₂/ V_c3 eingeprägt. Der Schalter 4o und die Widerstände R₃₃ bis R₂g bilden zusammen eine Schalteinrichtung 42.

Bezeichnet man das Basispotential (zum Vergleich) des dritten Transistors Q_ mit V_ und nimmt an ^VC1 ^{> V}C2 ^{= V}S ^{> V}C3' ^dann ©^rg^ibt sich folgendes. Wenn unter dieser Voraussetzung der Schaltarm 4o den Kontakt 4O₁ berührt, wenn also V_c = V₁ ist, dann wird der dritte Transistor Q- leitend, während der vierte Transistor Q₄ gesperrt bleibt. Dies führt dazu, daß der erste Transistor Q₁ in Betrieb gesetzt wird, während der zweite Transistor Q₂ abgeschaltet wird. Ein dem Eingangsanschluß 1o zugeführtes Signal wird daher als Ausgangssignal an den Ausgansanschluß 36 oder 32 geliefert.

Ist hingegen der Schaltarm 4o auf dsn Kontakt 4o₂ geschaltet, ist also V = V₂,dann leiten beide Transistoren Q₃ und Q₄. In diesem Fall sind auch beide Transistoren Q₁ und Q₂ in Betrieb. Mit anderen Worten wird also

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eine Summe von den Eingangsanschlüssen 1o und 14 gelieferten Signalen am Ausgangsanschluß 36 oder 32 ausgegeben.

Wenn der Schaltarm 4o den Kontakt 4o, berührt, wenn also V_ = V _ ist/ bleibt der Transistor Q₃ gesperrt, während der Transistor Q₄ leitend wird. Dies führt dazu, daß der Transistor Q₂ in Betrieb gesetzt wird, während der Transistor Q₁ gesperrt wird. Ein dem Eingangsanschluß 14 geliefertes Signal wird daher als Ausgangssignal vom AusgangsanschluS 36 oder 32 abgegeben. Auf diese Weise bewirkt das mittels der Schalteinrichtung 42 gelieferte Steuerpotential Vp, daß Signale umgeschaltet oder vernascht v/erden.

Die Signalschaltvorrichtung 2o von Fig. 2 ist mit zwei Äusgangsanschlüssen 36, 32 versehen, die wahlweise abhängig vom beabsichtigten Verwendungszweck der Signalschal tvorrichtung 2o zu benutzen sind. Die Basis-Emitter-Schleusenspannungen der Transistoren Q_Q, Q- und Q-seien mit V_,_ bezeichnet. Außerdem sei angenommen,

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daß die Verstärker 12 und 16 als Gleichstromverstärker ausgelegt sind. In diesem Fall ist das Gleichstrompotential der Anschlüsse 3o und 34 im wesentlichen Hull. unter dieser Voraussetzung liegt das Gleichstrompotential oder die Gleichstrompegelverschiebung am ersten Ausgangsanschluß 36 bei etwa -V_.„, während das Gleich-Strompotential des zweiten Ausgangsanschlusses 32 im wesentlichen Null wird. Bezeichnet man mit T die Umgebungstemperatur, dann besitzt die Gleichstrompegelverschiebung am Ausgangsanschluß 36 einen Temperaturkoeffiaienten oder eine Temperaturdrift von dv_„/ 3 T

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(ungefähr 2mV/°C). Am Ausgangsanschluß 32 tritt weder eine Gleichstrompegelverschiebung noch eine Temperaturdrift auf. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Basis-End. tter-Schleusenspannung V _E und die Temperaturdrift 3V_BE/3T der Transistoren Q₁, Q₂ um V_ßE und BV_ßE/DT des Transistors Q₀ abweichen bzw. verschoben sind. Der erste Ausgangsanschluß 36 wird benutzt, wenn bewußt eine Gleichstrompegelverschiebung mit einer Größe von V„_, und einer Temperaturdrift von "3 V / ~b T für eine

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an die Signalschaltvorrichtung 2o angeschlossene Schaltung (nicht gezeigt) geschaffen werden soll, wenn nämlich beabsichtigt ist,mittels der Signalsehaltvorrichtung eine Temperaturkompensation jener anderen Schaltung auszuführen. Abgesehen von diesem Fall ist es zweckmäßig, den zweiten Ausgangsanschluß 32 zu benutzen. Wenn jedoch die Signalschaltvorrichtung über einen Kondensator als Gleichstromsperre mit irgendeinem anderen Schaltungskreis (nicht gezeigt) verbunden wird, ist es möglich, entweder der Ausgangsanschluß 36 oder den Ausgangsanschluß 32 zu benutzen.

Fig. 3 ist ein Teilschaltbild einer Signalschaltvorrichtung, die gegenüber derjenigen von Fig. 2 abgewandelt ist. Die Emitter der PNP-Transistoren Q- und Q₄ sind mit dem Kollektor eines PNP-Transistors Q_ verbunden.

Der Emitter dieses Transistors Q₅ ist mit dem positiven Stromquellenanschluß ⁺V_CC verbunden. Emitter und Basis des Transistors Q₅ sind mit Anode bzw. Kathode einer Vorspannungsdiode D- verbunden. Die Basis des Transistors Q₅ ist über einen Widerstand R₃₄ mit dem Anschluß 38 verbunden. Die Vorspannung für den Transistor Q₄ wird über einen Widerstand R₃₃ vom Anschluß 38 zugeführt. Der Anschluß 38 wird mit einem Steuerpotential V_ beaufschlagt.

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Die Basis des Transistors Q₃ ist über einen Widerstand

R_ mit dem negativen Pol einer Vorspannungsquelle 3V__ ■3O üb

verbunden, deren positiver Pol mit dem positiven Stromquellenanschluß +V _ verbunden ist«, Die Basis des Transistors Ο-, hat daher ein Potential von ¥_,_ — 3V_„.

J CC s5kt

Die Arbeitsweise der Signalschaltvorrichtung von Fig. 3 soll nun anhand der Fig. 4Ä und 4B erläutert werden. Fig» 4& zeigt die Werte eines dem Anschluß 38 eingeprägten Gleichstrom-Steuerpotentials. Fig. 4B zeigt den Zusammenhang zwischen den Potentialwerten von Fig. 4A und der Größe des durch die Signalschaltvorrichtung von Fig. 3 fließenden Stroms. Der Zusammenhang zwischen den Potentialwerten und den Einschaltzuständen und Ausschaltzuständen der Transistoren Q₃ bis Q₅ ist folgendermaßen definiert:

CD Im Fall von V„ >V_„ - VL-, sind der Transistor Q_c und

C CC Ha ο

folglich die Transistoren Q₃/ Q. nichtleitend.

(2) Im Fall von V_cc - V_ßE > V_Q > V_QQ - 3V_ßE ist der Transistor Q₅ leitend. Zugleich bleibt der Transistor Q. gesperrt, während der Transistor Q₃ eingeschaltet wird.

C3) Im Fall von V_c = V_cc - 3V_ßE arbeitet der Transistor Q₅. Die Transistoren Q₃ und Q. haben dasselbe Basispotential und sind beide leitend.

(4) Im Fall von V„_n - 3V_D_, >V_ ist der Transistor Q_ in

CC OCj C D

Betrieb. Diesmal hat der Transistor Q^ ein niedrigeres Basispotential als der Transistor Q-. Der Transistor Q₃ wird daher gesperrt, während der Transistor Q₄ arbeitet.

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Wenn das Steuerpotential V_c irgendeinen der erwähnten vier Zustände annimmt, werden die Transistoren Q₃, Q. leitend oder nichtleitend, oder einer von ihnen arbeitet. Die Transistoren Q₃, Q. entsprechen den Steuerschaltern S₃, S₄ von Fig. 1. Die unter (2), (3) und (4) beschriebenen Zustände werden mittels der Signalschaltvorrichtung 2o realisiert.

Fig. 5 zeigt den Aufbau einer abgewandelten Schaltungsanordnung der Signalschaltvorrichtung 2o von Fig. 2.

Die Ausführungsform nach Fig. 5 geht grundsätzlich vom Schaltungsaufbau gemäß Fig. 3 aus. Ein Anschluß 3o 1st mit der Basis eines ersten NPN-Transistors Q₁ verbunden.· Ein Anschluß 34 ist mit der Basis eines zweiten NPN-Transistors Q₂ verbunden. Die Emitter der Transistoren Q-, Q- sind mit dem Kollektor eines NPN-Transistors Q₁₈ verbunden, dessen Emitter über einen Widerstand R₃^ mit dem negativen Stromquellenanschluß -V„_E verbunden ist und dessen Basis mit dem Kollektor eines NPN-Transistors Q₂ verbunden ist. Basis und Emitter des Transistors Q₂₀ sind mit dem Emitter des Transistors Q.g bzw. dem negativen Stromquellenanschluß -V«, verbunden. Die Basis des Transistors Q,_Q ist über

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einen Widerstand R„ mit der Kathode einer der Vorspannung dienenden Diode D₃ verbunden, deren Anode mit einem positiven Stromquellenanschluß ⁺V_CC verbunden ist. Die Kollektoren der Transistoren Q₁, Q₂ sind jeweils mit PNP-Transistoren Q₂ bzw. Q₄ verbunden. Der Emitter des Transistors Q₃ ist über einen Widerstand R__ft mit dem Kollektor eines PNP-Transistors Q_ verbun-

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co den. Der Emitter des Transistors Q₄ ist über einen Widerstand R₄ mit dem Kollektor des Transistors Q₅ verbunden, dessen Emitter über einen Widerstand R₄₂

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aa den positiven Stromquellenanschluß ⁺^_cc angeschlossen ist» Die Basis des Transistors Q₅ ist mit dem Kollektor eines PNP-Transistors Q₃₄ verbunden» Basis und Emitter dieses TransistorsQ- * sind mit dem Emitter des Transistors Qc bzw. dem positiven Stromquellenanschluß +^_rr. verbunden«, Der Kollektor des Transistors Q₂₄ ist an die Basis eiaes PNP-Transistors Q₂- angeschlossen, dessen Emitter über einen Widerstand R^. mit dem positiven Stromquellenanschluß +V__c und dessen Kollektor mit dem Emitter eines PNP-Transistors Q_Q verbunden sind. Basis und Kollektor des PNP-Transistors Q_ sind mit dem Kollektor des Transistors CLg bzw» dem negativen Stromquellenanschluß ~^V _EE verbunden«, Der Emitter des Transistors Q_ ist mit einem Anschluß 32 verbunden, während seine Basis mit einem Anschluß 36 verbunden ist. Die Basis des Transistors Q ist über einen Widerstand E₃ an die Kathode der Diode D₃ angeschlossen. Die Basis des Transistors Q. ist über einen Widerstand R„

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mit einem Anschluß 38 verbunden«, Die Basis des Transistors Q₅ ist über einen Widerstand R₃₄ mit dem Anschluß 38 verbunden, der über einen Kondensator C* an Masse geschaltet ist.

Der vom Transistor Q,. gebildete Vorspannungsschaltungs- krels entspricht der Vorspannungsdiode D, von Fig. 3. Der vom Transistor Q₁O gebildete Konstantstromschaltungskreis entspricht der Konstantstromquelle 18 von Fig. 2. Die Diode D3q entspricht der Vorspannungsquelie 3v"_gE von Fig. 3 (in Fig. 5 entspricht die von der Diode D₃₀ eingeprägte Spannung allerdings einem Wert von 4V₀^). Der vom

situ

3© Transistor Q₅ gelieferte Konstant strom und der vom Transistor Q-o abgeführte Konstantstrom sind im wesentlichen gleich groß gewählt«, Die Widerstände R-s_ßi &,*

<b£O raw*

dienen der Verminderung einer DifferenzverStärkung in eine» Differenzschaltuagskreis So_t der die Traasistören

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Q₃ und Q₄ enthält. Die Werte der Widerstände R₃₃, R₄ sind im wesentlichen gleich gewählt. Dies muß jedoch nicht so sein.

Das Absenken der Differenzverstärkung des Differenz-Schaltungskreises 5o hat den Vorteil/ daß, wenn beide Transistoren Q₃, Q₄ leitend sind/ es möglich ist , den zulässigen Bereich von Schwankungen eines absoluten Werts /V_c - V / einer Differenz zwischen den Basis-Potentialen der Transistoren Q₃, Q₄ zu erweitern.

Nimmt man einmal an, daß die Transistoren Q₃/ Q₄ einen großen Stromverstärkungsfaktor h„_E besitzen und daß die Widerstände R₃₈/ R₄₀ nicht vorgesehen sind, dann müßte, falls beide Transistoren Q₃, Q₄ leitend gemacht werden sollen, die Potentialdifferenz /V₀ - V_/ in einen Bereich von einigen bis zu 2o mV fallen. Diese in kritischer Weise festliegende Bemessung für den Arbeitspunkt von drittem und viertem Transistor Q₃, Q₄ könnte beispielsweise durch Einsatz von Transistoren Q₃, Q. mit einem niedrigen Stromverstärkungsfaktor hpg oder durch Einsatz der Widerstände R₃₃, R₄₀ gemildert werden.

Ein dem Anschluß 38 eingeprägtes Steuerpotential wird wechselweise vom Kondensator C. kurzgeschlossen bzw. abgeleitet. Selbst wenn daher das Steuerpotential v_c störungsbehaftet ist, wird der Betrieb des Differenzschaltungskreises 5o durch diese Störungen nicht beeinträchtigt.

Fig. 6 zeigt die Anordnung einer anderen Abwandlung der Signalschaltvorrichtung von Fig. 2. Bei dieser Ausfüh-

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rungs form werden zur Durchführung der umschaltung und des Mischens von vier Eingangs Signalen e^^, ^eii2' ®i21' e.22 ^zwe^ Steuerspannungen bzw. Steuerpotentiale V_c1 und V 2 angelegt. Ein Anschluß 3ο.., dem das Eingangssignal e·*« zugeführt wird, ist mit der Basis eines NPN-Trauasistors Q₁₁ verbunden. Ein Anschluß 34-, dem das Eingangssignal e_i2- geliefert wird, ist mit der Basis eines NPN-Transistors Q,- verbunden. Die Emitter der Transistoren Q₁₁/ Q₂-J sind über eine Stromquelle 18 mit dem negativen Stromquellenanschluß -V_p verbunden. Die Kollektoren der Transistoren Q.., Q₂- sind jeweils mit den Kollektoren von PNP -Trans is tor en Q₃₁ bzw. Q... verbunden. Die Emitter der Transistoren Q₃₁/ Q41 sind mit dem Kollektor eines PNP-Transistors Q₅₁ verbunden. Die Transistoren Q.., ^21' ^31' ^41' ^51 b^-^en zusammen eine erste Signalschaltvorrichtung.

Ein Anschluß 3o₂, dem das Eingangssignal e_i12 geliefert wird, ist mit einem NPN-Transistör Q-₂ verbunden. Ein Anschluß 34₂/ dem das Eingangssignal e_i22 9^eliefert wird, 1st mit der Basis eines HPN-Transistors Q₂₂ verbunden.

Die Emitter der Transistoren Q<₂' ^22 ^s*-^n<^ ¹^*- ^^iex St¹⁰³²¹-quelle 18 verbunden. Die Kollektoren der Transistoren Q₁₂, Q₂₂ sind jeweils mit dem Kollektor eines PNP-Transistors Q₃₂ bzw. Q₄₂ verbunden, deren Emitter mit dem Kollektor eines PNP-Transistors Q₅₂ verbunden sind.

Die Transistoren Q- ₂ r §22* ®32' ^42* ^52 ^^^^en zusammen eine zweite Signalschaltvorrichtung.

Die Transistoren Q₅-I/ Qc2 ^siⁿd über einen Widerstand

R_{n o} mit dem positiven Stromquellenanschluß +V__ verbunden. 10 cc

Die Basis des Transistors Qr. ist mit der Kathode einer ¥orspannungsdiode D- verbunden, deren Anode mit dem positiven Stromquellenanschluß +V-,- verbunden 1st» Die

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Kathode der Vorspannungsdiode Dg₀ ist mit der Anode einer Vorspannungsdiode D₅- verbunden. Die Kathode der Vor spannungs diode D₅₂ ^{ist rait} äer Anode einer Vorspannungsdiode D₅* und der Basis des Transistors Q₃₁ verbunden. Die Kathode der Vorspannungsdiode D₅₄ ist über einen Widerstand R₅₀ mit dem negativen Stromquellenanschluß -V„_E und außerdem mit der Basis des Transistors Q__ verbunden. Die Basen der Transistoren Q₅₁, Q₃₁/ Q32 sind jeweils mit Vergleichspotentialen Vg., V₂ bzw. V₃ der Vorspannungsdioden D₅₀, D₅₃ bzw. D₅₄ beaufschlagt. Der Basis des Transistors Q₅₂ wird über einen Anschluß 3S₁ ein erstes Steuerpotential V-,-geliefert. Die Basis des Transistors Q₄₂ ist über einen Widerstand R_P2 mit einem Anschluß 38₂ verbunden. Die Basis des Transistors Q₄₂ ist außerdem über einen Widerstand R₅₄ mit der Basis des Transistors Q₄₁ verbunden. Die Basis des Transistors Q₄₁ ist über einen Widerstand R₅₆ mit dem positiven Stromquellenanschluß +V verbunden. Die Basen der Transistoren Q₄₁/ Q₄₂ sind jeweils mit Steuerpotentialen V ₂₂ bzw. V ₂_ beaufschlagt. Dem Anschluß 38₂ wird ein zweites Steuerpotential V_c2 zugeführt. Die Gleichstromwerte der Potentiale Vp₂₂/ ^vp23 werden in Übereinstimmung mit den Gleichstromwerten des zweiten Steuerpotentials V_c2 geändert. Die Emitter der Transistoren Q₁*/ Qp^-I' ^12' ^22 ^s^^{nd m}^-^t einem Anschluß 36 verbunden, an welchem ein Signal e_Q augegeben wird, das sich aus der Umschaltung oder Mischung der Eingangssignale ergibt.

Die Ausfuhrungsform von Fig. 6 arbeitet auf folgende Weise:

(1) Im Fall, daß V_g1< V ., wird der Transistor Q₅₁ leitend, während der Transistor Q₅₃ gesperrt bleibt. Daher arbeitet

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allein die erste Signalsehaltvorriehtung.

(1.,I) Im Fall von V_₂< ^_c22 ^{arbeitet äer} Transistor wahrend der Transistor Q₄₁ gesperrt ist« Daher ist allein der Transistor Q«* leitend, so daß e^ = e<„- wird»

11 ΟΧΊΪ

(1.2) Im Fall von V₃₃ = ^V _C22 ^weräen beide Transistoren Q₃^ tmd Q₄. leitend, so daß e_Q = e^^ + e_i2<. wird.

(1.3) Im Fall von ¥_g2>V ₂₂ bleibt der Transistor Q₃₁ gesperrt, während der Transistor Q₄., leitend wird, so daß β_Λ - e.~„ wird.-

U XZ ι

(2) Im Fall von V₃₁ > V-.. wird der Transistor Q₅₁ gesperrt, während der Transistor Q₅₂ leitend wird. Als Folge, davon arbeitet allein die zweite Signalschaltvorrichtung.

(2.1) Im Fall von ^V _S3< ^V _C23 ^{wir<ä der} Transistor Q₃₂ eingeschaltet, während der Transistor Q₄₂ gesperrt wird, so daß &₀ - ©_i<2 ^wir<3·⁰

(2»2) Im Fall von V₅₃ = V^₃₃ vjerden beide Transistoren Q₃₂ 1 Q₄₂ leitend, so daß e_Q - e_±12 + e_i22 wird.

(2«3) Im Fall von V₃₃ >V₀₃₃ bleibt der Transistor Q₃₂ gesperrt,während der Transistor Q₄₂ in Betrieb gesetzt wird, so daß e_Q = ©452 ^w^^r^·

C3) Im Fall von ¥„.. = ¥_. werden beide Transistoren Q₅₁ imd Q₅₂-in Betrieb gesetzt, so daß beide Signalschaltvorrichtungen arbeiten* ■

13.1) Im Fall von V₃₂ < ¥_c22 «nd W₃₃ < V_c23 werden beide Transistoren Q₃^i Q₃₂ l©itend_# so äaß e_Q = ^eiii ^{+ e}

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wird«,

C3.2) Im Fall von V_g2 - ¥_c22 tmd ¥_g3 <'V ₂₃ arbeiten die Transistoren Q₃₁, Q₄₁ vmü Q₃₂? so daß e_Q = e^ + ^ei12

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(3.3) Im Pall von V₅₃ > V^₂₂ und V₃₃ = V₀₂₃ arbeiten die Transistoren Q₄₁, Q₃₂ und Q₄₂, so daß e_Q = e_i21 + + e_i22 wird.

(3.4) Im Fall von V₃₂ > V_c22 und V₃₃>V₀₃₃ leiten beide Transistoren Q₄₁ und Q₄₂, so daß e_Q = ^e<21 ^{+ e}i22

Die beiden Signalschaltbetriebsarten, d.h. ein Fall (3.5) von V₃₂ > V_c22 und V₃₃ < V_c23 und ein Fall (3.6) von V₃₂ < V_c22 und Vg₃ > V_c23 können zusätzlich zu den letztgenannten vier Signalschaltbetriebsarten (3.1) bis (3.4) realisiert werden. In diesem Fall ist es ratsam, die Art der Verbindung der Basen der Transistoren Q₄₁, Q₄₂ gegenüber der in Fig. 6 dargestellten umzukehren oder die Steuerpotentiale ^V _C22' ^vc23 ^unakhä"ngig voneinander zu ändern.

Wie erwähnt, macht es die Ausführungsform von Fig. 6 möglich, mit Hilfe der Steuerpotentiale V₁, V„_o eine große Anzahl von Eingangssignalen umzuschalten und zu mischen. Wenn mehrere der Signalschaltvorrichtungen der Fig. 1 und 2 zusammengesetzt werden, kann die ümschaltung und Mischung von EingangsSignalen in gleicher Weise wie oben beschrieben ausgeführt werden.

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Claims (7)

BLUMBACH · WESER . BERGEN - KRAMER ZWIRNER . BREHM 2906438 PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN Patentconsult Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsult Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult Tokyo Shibaura Denki Kabusiiiki Kaisha 79/87o8 Horikawa-cao, Saiwai-ku Kawasaki-shi, Japan Patentansprüche

1. Signalschaltvorrichtung, umfassend einen ersten Eingangsanschluß für ein erstes Eingangssignal, einen zweiten Eingangsanschluß für ein zweites Eingangssignal, einen Ausgangsanschluß, einen ersten und einen zweiten Stromquelleiianschluß, einen ersten Transistor, dessen Basis mit dem ersten Eingangsanschluß verbunden ist, und einen zweiten Transistor, dessen Basis mit dem zweiten Eingangsanschluß verbunden ist, während die Emitter beider Tran-Ιο sistoren über eine erste Impedanz mit dem zweiten Stromquellenanschluß verbunden sind, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den Kollektor des ersten Transistors (Q^) und den ersten Stromquellenanschluß (+Vp,,) ein erster Steuer-15* schalter (S^) geschaltet ist, der abhängig vom Gleichstrompegel eines Steuersignals (V_c) durchschaltet oder trennt, das zwischen den Kollektor des zweiten Transistors (Q₂) und den ersten Strom quellenanschluß C+^cp) ©in zweiter Steuerschalter (S₄) geschaltet ist, der in Abhängigkeit vom Gleichstrompegel des Steuersignals (V_c) durchsehaltet oder

München: S, Kramer Dipl.-lng. · W. Weser Oipl.-Phys. Dr. rer. nat, · H.P.Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P. G. Blumbach DipMng. » P. Bergen Dipl.-lng, Dr. jur. - G. Zwirner Oip!.-!ng. Dipl.-W.-Ing.

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trennt, und daß der Ausgangsanschluß (36, 32) mit den Emitter
bunden ist.

den Emittern der beiden Transistoren (Qw Q-) ver-

2. Signalschaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Steuerschalter (S₃) einen dritten Transistor (Q₃) enthält, dessen Kollektor mit dem Kollektor des ersten Transistors (Q.) verbunden ist, dessen Basis mit einem ersten Potential (V_g) beaufschlagt ist und dessen Leitungstyp zu dem des ersten Transistors (Q₁) komplementär ist, und daß der zweite Steuerschalter (S.) einen vierten Transistor (Q₄) enthält, dessen Kollektor mit dem Kollektor des zweiten Transistors (Q-) verbunden ist, dessen Basis mit dem Gleichstrompotential des Steuersignals (V ) beaufschlagt ist, dessen Emitter zusammen mit dem Emitter des dritten Transistors (Q₃) über eine zweite Impedanz (R₁Q) niit dem ersten Stromquellenanschluß (+V__c) verbunden ist und dessen Leitungstyp der gleiche wie der des dritten Transistors (Q₃) ist.

3. Signalschaltvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen fünften Transistor (Q_Q), dessen Basis mit den Emittern von erstem und zweitem Transistor (Q₁, Qj) verbunden ist, dessen Kollektor mit dem zweiten Stromquellenanschluß (-V__) verbunden ist, dessen Emitter über

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eine dritte Impedanz (22) mit dem ersten Stromquellenanschluß (⁺V_CC) verbunden ist und dessen Leitungstyp zu dem von erstem und zweitem Transistor (Q₁, Q-) komplementär ist, wobei der fünfte Transistor (Q₀) zur Abgabe eines Ausgangssignals (e_Q)

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mit einem Ausgangsanschluß (32) verbunden ist, um eine Beeinträchtigung des Arbeitspunktes der Schaltvorrichtung durch die Gleichstrompegelverschiebung und den Temperatureinfluß ( «>V / ^t) von erstem und zweitem Transistor (Q₁, Q-) aufgrund von Änderungen der Basis-Emitter-Schleusenspannung (V ) dieser Transistoren (Q₁, Q₀) zu verhindern.

4. Signalschaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß jeweils ein Widerstand i^R ₃o» ^R4_O^ zwischen den Emitter von drittem Transistor (Q₃) bzw. viertem Transistor (Q^) einerseits und die zweite Impedanz (R,_Q; Q_c) andererseits geschaltet ist.

5. Signalschaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Transistor (Q₁) durch eine erste Gruppe von Transistoren (Q₁-J/ Q₁₂) ersetzt ist, deren Basen mit einem ersten Eingangssignal (e.,), das eine Vielzahl unabhängiger Eingangssignale (e^-*, ^β·₁₂) einschließt, beaufschlagbar sind, und daß der zweite Transistor (Q₂) durch eine zweite Gruppe von Transistoren (Q₂₁/ Q₂₂) ersetzt ist, deren Basen mit einem zweiten Eingangssignal (e_i2) beaufschlagbar sind, welches eine Vielzahl von unabhängigen EingangsSignalen (e.₂₁, e.₂₂) einschließt,

6. Signalschaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Steuerschalter (S_) eine dritte Gruppe von Transistoren (Qo₁, Qo-?) umfaßt, deren Basen mit voneinander getrennten Vergleichspotentialen (V₀₀, V₀,) beauf-

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schlagt sind, und daß der zweite Steuerschalter (S.) eine vierte Gruppe von Transistoren (Q₄₁/ Q₄₂) umfaßt, deren Basen mit voneinandex getrennten Steuerpotentialen (V₀₂₂/ V_c23) beaufschlagt sind.

7. Signalschaltvorrichtung mit Signalschaltern/ die von einem Steuersignal steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalschalter einen ersten Transistor (Q₁) und einen zweiten Transistor (Q₂) umfassen, daß die Basis des ersten Transistors mit einem ersten Eingangssignal (e.^) beaufschlagt ist, während sein Emitter ein Ausgangssignal (e_Q) abgibt, daß die Basis des zweiten Transistors (G₂) wi-t. einem zweiten Eingangs signal (e.₂J beaufschlagt ist, während sein Emitter das Ausgangssignal (e_Q) abgibt, daß zwischen den Kollektor des ersten Transistors (Q_-) und eine erste Stromquelle (^+νρρ) ^ein erster Steuerschalter (S₃) geschaltet ist, welcher abhängig vom Gleichstrompegel des Steuersignals (V ) durchschaltet oder unterbricht, daß zwischen den Kollektor des zweiten Transistors (Qt) u¹¹^ äie erste Stromquelle (⁺V_CC) ein zweiter Steuerschalter (S₄) geschaltet ist und abhängig vom Gleichstrompegel des Steuersignals (Vp) durchschaltet oder unterbricht, und daß zwisehen eine zweite Stromquelle (-V„_) auf einer Seite und die Emitter von erstem und zweitem Transistor (Q-/ Q₂) auf der anderen Seite eine erste Impedanz (18) geschaltet ist.

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