DE3114132A1 - Elektronischer schalter - Google Patents

Description

• Elektronischer Schalter
• Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem elektronischen Schalter nach der Gattung des llauptanspruchs. In der 1-lauptanmeldung P 30 42 805 ist ein solcher Schalter unter Verwendung von Bipolar-Transistoren komplementären Leitfähigkeitstyps beschrieben worden. Da sich nun komplementäre Transistoren bekanntlich unter anderem hinsichtlich ihrer parasitären Kapazitäten und ihres Innenwiderstandes unterscheiden, sind die darin beschriebenen Schaltungen bezüglich ihrer Schaltschwellen und Schalt spitzen entsprechend dimensioniert worden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den in der Hauptanmeldung beschriebenen elektronischen Schalter hinsichtlich der Dimensionierungsvorschriften und dadurch dem Aufwand der notwendigen Bauelemente zu vereinfachen.
• Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße elektronische Schalter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat den Vorteil, daß durch die Verwendung von Bipolar-Transistoren gleichen Leitfähigkeitstyps der Aufwand an Schaltelementen sowie an Prüf- und Abgleichzeit wesentlich reduziert werden konnte.
• Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen elektronischen Schalters möglich.
• Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
• Es zeigen: Fig. 1 ein Prinzipschaltbild des erfindungsgemäßen elektronischen Schalters, Fig. 2 Diagramme der in Fig. 1 vorkommenden Impulse, Fig. 3 ein Detailschaltbild des erfindungsgemäßen elektronischen Schalters.
• Der in Fig. 1 dargestellte elektronische Schalter besteht aus zwei NPN-Transistoren 1 und 2, deren Emitter zusammengeschaltet sind und den Ausgang 3 des Schalters bilden. Der Kollektor des Transistors 2 ist mit einer Signal-Spannungsquelle 4 verbunden, während der Kollektor des Transistors 1 über einen Umschalter 6 entweder an eine weitere Signal-Spannungsquelle 7 oder an Bezugspotential anschaltbar ist. Die Basiselektroden der Transistoren 1 und 2 sind gemeinsam an je einen Ausgang 5 bzw. 5' einer Schaltimpuls-Spannungsquelle 8 angeschlossen. An den Ausgängen 5 und 5' sind dabei Schaltimpulse (zwischen 0 Volt und +5 Volt) im Gegentaktbetrieb abnehmbar. Durch diese Gegentaktansteuerung der Basiselektroden der Transistoren 1 und 2 sind diese wechselweise geöffnet bzw. gesperrt. Die an den Ausgängen 5 und 5' abnehmbaren Schaltimpulse b und c sind dabei gemäß Fig. 2 mit ihren Vorder- und Rückflanken zeitlich derart versetzt, daß während des Umschaltvorganges zwangsläufig für kurze Zeit beide Transistoren 1 und 2 gleichzeitig(tL1 und tL2)leitend sind.
• Bei der Verwendung dieses elektronischen Schalters als Austastschaltung für Videosignale liegt an der Klemme 9 als Steuerimpuls für die Steuerung der Schaltimpuls-Spannungsquelle ein Austastimpuls a an. Von diesem Austastimpuls a werden in der Spannungsquelle 8 die Schaltimpulse b und c abgeleitet. Dabei wird kurze Zeit nach Auftreten der Vorderflanke des Austnstimpulses a die Vorderflanke des Schaltimpulses b am Ausgang 5 erzeugt, welche den Transistor 1 in den Leitzustand überführt.
• Kurze Zeit später ist am Ausgang 5' der Spannungsquelle 8 die Rijckflanke des Schaltimpulses c abnehmbar, wodurch derTransistor 2 in den Sperrzustand geführt wird.
• Beim Auftreten der Rückflanke des Austastimpulses a wird am Ausgang 5' unmittelbar danach die Vorderflanke des Schaltimpulses c erzeugt, wodurch der Transistor 2 in den Beitzustand überfuhrt wird. Etwas später ist die Rückflanke des Schaltimpulses b am Ausgang 5 der Spannungsquelle 8 abnehmbar, welche den Transistor 1 in den Sperrzustand überführt. Da sich der Schalter 6 bei dieser Anwendung in der gezeichneten Stellung befindet, wobei der Kollektor des Transistors 1 auf Bezugspotential liegt, welches während der Leitzeiten des Transistors 1 auch am Ausgang 3 anliegt, ist am Ausgang 3 ein Videosignal abnehmbar, welches während dieser Zeiten ausgetastet ist. In Fig. 3 ist die Schaltimpuls-Spannungsquelle 8 etwas detaillierter dargestellt. Die Schaltimpuls-Spannungsquelle 8 enthält hierbei einen Differenzverstärker 11, dessen einer Eingang mit der Eingangsklemme 9 verbunden ist und dessen anderer Eingang auf Bezugspotential liegt.
• Der Differenzverstärker 11 weist zwei Ausgänge auf, von denen der invertierende Ausgang 12 an den Eingang einer Transistor-Schaltverstärkerstufe 13 und der nicht invertierende Ausgang 14 an den Eingang einer weiteren Transistor-Schaltverstärkersufe 15 angeschlossen ist. Die Emitter der Transistoren 13 und 15 sind jeweils mit Bezugspotential verbunden. Die den Ausgang der Transistor-Schaltverstärkerstufen bildenden Kollektoren sind mit den Basiselektroden der Schalttransistoren 1 bzw. 2 verbunden. Zur Spannungsversorgung der Transistoren 13 und 15 sind die Kollektoren über je einen Widerstand 16 und 17 an den Pluspol einer Betriebs-Spannungsquelle UB angeschlossen, während die Basiselektroden über je einen Widerstand 18 und 19 an den Minuspol der Betriebs-Spannungsquelle UB angeschlossen sind Bei Anliegen eines Steuerimpulses an Klemme 9 entsteht am Ausgang 14 in Abhängigkeit von der Vorderflanke dieses Impulses sofort eine Schaltflanke, welche den Transistor 15 in die Sättigung bringt. Da dieser Vorgang eine gewisse Zeit dauert, ist der Transistor 2 erst nach dieser Zeit völlig gesperrt. Am Ausgang 12 des Differenzverstärkers 11 entsteht dann eine Schaltflanke, wenn der Steuerimpuls sein Maximum erreicht hat.
• Der Transistor 13 reagiert aber sofort auf die abfallende Spannung und wird dadurch gesperrt, so daß mit nur sehr geringem zeitlichen Versatz zur Vorderflanke des Steuerimpulses ein Strom vom positiven Pol der Betriebs-Spannungsquelle über die Widerstände 16 und 21, 22 in die Basis-Kollektor-Diode des Transistors 1 fließt.
• Durch den lnversbetrieb wird erreicht, daß über der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 1 nur eine sehr kleine Spannung abfällt.
• Sobald die Rückflanke des Steuerimpulses an Klemme 9 Null erreicht hat, wird die Spannung am Ausgang 14 negativ und sperrt den Transistor 15. Dadurch kann jetzt ein Strom vom positiven Pol der Betriebsspannungsquelle über die Widerstände 17 und 23, 24 in die Basis-Kollektor-Diode des Transistors 2 fließen, so daß dieser Transistor 2 invers leitend wird. Am Ausgang 12 des Differenzverstärkers 11 wird durch die Rückflanke des Steuerimpulses eine positive Spannung erzeugt, wodurch der Transistor 13 in die Sättigung gebracht wird. Da auch dieser Vorgang eine gewisse Zeit dauert, wird der Transistor 1 mit einer entsprechenden Verzögerung gegenüber der Rückflanke des Steuerimpulses völlig gesperrt. Mit dieser Anordnung wird also erreicht, daß während des Umschaltvorganges kurzzeitig beide Schalttransistoren 1 und 2 gleichzeitig leitend sind.
• Mit Hilfe der RC-Kombinationen 21, 26 bzw. 23, 27 ist die Laufzeit bezüglich der Uberlappung der Vorder-und Rückflanken der Schaltimpulse b und c einstellbar.
• Das ist zweckmaßig, um einerseits die Zeit, in der beide Transistoren leitend sind, nicht zu knapp werden zu lassen und andererseits bei Benutzung der Schaltung als Austastschaltung den Ansprüchen der Fernsehnorm zu genügen (tL2 = 300 ns Abstand zwischen Austastimpuls und Signalflanke). Die Kondensatoren 26, 27 und 28, 29 haben außerdem die Aufgabe, die Schaltflanken abzuflachen, wodurch die Schalt-Störspitzen weiter reduziert werden. Die den Basis-Kollektor-Strecken parallelgeschalteten Dioden 31 und 32 dienen dazu, die Transistoren 13 und 15 schneller vom Sättigungs- in den Sperrzustand zu überführen.

Claims (1)

1. Ansprüche 1. Elektronischer Schalter mit zwei Schalttransistoren,' an deren Eingangselektroden mindestens eine durchzuschaltende Signalspannung anliegt, deren Ausgangselektroden zusammen an den gemeinsamen Ausgang geschaltet und deren Steuerelektroden gemeinsam an eine Schaltimpuls-Spannungsquelle angeschlossen sind, wobei während des Umschaltvorganges zur Vermeidung von Störspannungen die Steuerelektroden der Schalttransistoren so vorgespannt sind, daß vor der Sperrung des gerade leitenden Transistors der gerade sperrende Transistor in den leitenden Zustand überführt wird, nach Patentanmeldung P 30 42 805, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schalttransistoren (1,2) Bipolar-Transistoren gleichen 1ieitähigkeitstyps sind, deren Eingangselektroden die Kollektoren, deren Ausgangselektroden die Emitter und deren Steuerelektroden die Basiselektroden sind, daß die Schalttransistoren invers betrieben werden, und daß die Basiselektroden zur Einstellung der Vorspannung von der Schaltimpuls-Spannungsquelle (8) im Gegentakt entsprechend angesteuert werden 2. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltimpuls-Spannungs quelle (8) zwei gegenphasige Schaltimpulsfolgen abgibt, deren jeweilige Vorder- und Rückflanken sich entsprechend überlappen.

   3. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltimpuls-Spannungsquelle (8) aus einem Differenzverstärker (11) mit zwei Eingängen und einem invertierenden (12) und einem nichtinvertierenden Ausgang (14) besteht, deren einem Eingang ein Steuerimpuls zuführbar ist, deren anderer Eingang mit Bezugspotential verbunden ist und deren Ausgänge (12, 14) über je eine Transistor-Schaltverstärkerstufe (13, 15) an äe eine Steuerelektrode der Schalttransistoren (1, 2) angeschlossen sind.

   4. Elektronischer Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren (13, 15) der Schaltverstärkerstufen vom gleichen Beitfdhi6keitstyp wie die Schalttransistoren (1, 2) sind, daß die Basiselektroden der Transistoren(13, 15) mit je einem-Ausgang des Differenzverstärkers (11) verbunden sind, daß die Emitter auf Bezugspotential liegen und daß die Kollektoren an je eine Steuerelektrode der Schalttransistoren (1,2) angeschlossen sind.

   5. Elektronischer Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Basis-Eollektor-Strecke der Transistoren (13, 15) je eine gleichgepolte Diode (31, 32) parallel geschaltet ist.

   6. Elektronischer Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl am Eingang als auch am Ausgang der Schaltverstärkerstuen (13, 15) je ein Kondensator (28, 26 bzw. 29, 27) gegen Bezugspotential geschaltet ist.