DE3412863A1 - Einpoliger mehrstellungs-schalter fuer audio-visuelle modulsysteme - Google Patents

Description

RCA 79188 Sch/Vu

Brit.Anm. Nr. 830270

vom 6. April 1983 und

USSN 535707 vom 26. Sept. 1983

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Einpoliger Mehrstellungs-Schalter für audio-visuelle

Modulsysteme

Die Erfindung bezieht sich auf eine steuerbare Schalteranordnung zur Weiterleitung von Signalen, wie Ton-, Videooder hochfrequente Fernsehsignale.

Ton-Bild-Systeme mit Modulbausteinen, die separate Fernsehtuner, Bildwiedergabemonitore, Signalverarbeitungsschaltungen und dergleichen enthalten, sind als separate, freistehende Komponenten verfügbar geworden, die mit Videokassettenrecordern, Bildplattenspielern und Tonsystemen als Modulkomponenten der Unterhaltungselektronik zusammenarbeiten. Solche Komponenten werden oft durch Kabelverbindungen zu einem System zusammengeschaltet. Eine Verbindung mit Kabeln kann jedoch in manchen Fällen nicht günstig sein, beispielsweise im Falle eines für Kabelanschluß vorgesehenen Fernsehtuners, der zum Empfang von Signalen auf Kanälen eingerichtet ist, die sowohl Rundfunkquellen als auch Kabelfernsehquellen zugeordnet sind, wobei eine Umschaltung von der Antenne auf einen Kabelfernsehanschluß erwünscht sein kann. In diesem Falle wäre ein einpoliger Umschalter geeignet, um den Tunereingang auf die eine oder die andere Quelle umzuschalten. Einige Kanäle, seien es Kabel- oder Funkkanäle, können codiert sein, und es kann daher ein Decoder für einige Kanäle, jedoch nicht für andere, benötigt werden. Eine feste Verkabelung eines Decoders im Signalweg eines solchen Systems ist unzweckmäßig und durch die Verwendung eines Schalters

kann die Notwendigkeit des Einsteckens und Umsteckens von Kabelverbindungen, je nach der gewünschten Funktion, überflüssig werden.

Handbetriebene Signalschalter sind bekannt für den Betrieb bei Videofrequenzen bis in den UHF-Bereich (470 bis 890 MHz für Fernsehzwecke). Jedoch eignen sich handbetätigte Schalter nicht für Fernsteuerbetrieb. Elektronisch betätigte Schalter für Signale bis in die UHF-Fernsehbänder sind ebenfalls bekannt. Ein Typ benutzt Reed-Relais in Koaxialoder Streifenleiteranordnungen, die durch elektrisch erregte Spulen geschaltet werden. Solche Relays sind zwar technisch zufriedenstellend, jedoch sind ihre Ansteuerschaltungen meist groß und teuer, und außerdem leiten sie an Zuverlässigkeitsproblemen wegen mechanischen Ausfällen ihrer sich bewegenden Elemente und zu unregelmäßigen Fehlern, die man auf das Wachsen von Metalldendriten im Vakuum oder der inerten Atmosphäre des Relais bei niedrigen Signalströmen zurückführt, wie sie häufig anzutreffen sind.

Andere elektrisch betätigte Schalter verwenden Schaltdioden in Anordnungen, bei denen eine in Reihe mit einem Niederpegelsignalstromweg geschaltete Diode entweder durch einen Steuerstrom in Durchlaßrichtung vorgespannt wird (Einschaltzustand) oder durch eine Sperrspannung in Sperrichtung in einen Ausschaltzustand vorgespannt wird. Solche Schaltungen sind zwar wirkungsvoll, aber die Modulation des Durchlaßsteuerstroms für den Einschaltzustand durch den Signalstrom ergibt eine Neigung zur Veränderung der dynamischen Impedanz der Diode in Abhängigkeit vom Signal, und dadurch treten Verzerrungen auf, und bei höheren Frequenzen neigt die Kapazität der in ihren Sperrzustand vorgespannten Diode zum Auftreten eines Signalleckes durch den gesperrten Schalter. Die Verzerrungsmodulation im Einschaltzustand kann durch die Verwendung eines Paares antiseriell geschalteter Dioden in den Signalweg korrigiert werden, wobei

beide Dioden im Einschaltzustand durch einen Strom in Durchlaßrichtung vorgespannt werden und eine bestimmte Signalpolarität entgegengesetzte Impedanzänderungen der beiden Dioden bewirkt, so daß die signalabhängige Gesamtimpedanzänderung verringert wird. Das Leckproblem im Diodensperrzustand wird verbessert durch die Benutzung eines Diodenpaares, da jedoch die Sperrvorspannungen im wesentlichen die gleiche Größe haben, verringert sich die Leckage bei zwei Dioden nur im Verhältnis 2:1 oder um 6 dB.Die Durchlaßverluste oder -dämpfung eines Schalters mit einem Diodenpaar läßt sich im Abschaltzustand durch Verwendung einer dritten Diode erhöhen, die zwischen Masse und den Verbindungspunkt der ersten beiden Dioden geschaltet wird und im Sperrzustand leitet, um jegliches Lecksignal nach Masse abzuführen und dabei im Sperrzustand die hohe Impedanz des Diodenpaares zur Bildung eines T-Filters mit verbesserten Dämpfungseigenschaften aufteilt.

Die im Namen von G. E. Theriault am 29. Oktober 1982 eingereichte US-Patentanmeldung Nr. 437,829 beschreibt einen elektronischen HF-Schalter mit einem Paar antiseriell geschalteter Dioden und Querzweigdioden, wie oben erwähnt, wobei weiterhin am Eingang jedes der mehreren Eingänge oder Anschlüsse eines einpoligen Mehrfach-HF-Schalters ein weiterer diodengesteuerter Schalter an einen Anpassungswiderstand zum Abschließen dieser Anschlüsse, die vom gemeinsamen Anschluß abgekoppelt sind, geschaltet ist. Der gemeinsame Anschluß braucht keine Abschlußschaltung, weil er immer über einen eingeschalteten Schalter an eine (vermutlieh) angepaßte Last angeschlossen ist.

Es hat sich herausgestellt, daß Schalteranordnungen mit mehr als zwei Stellungen (also Schalteranordnungen, die einen gemeinsamen Anschluß an einen von einer Mehrzahl anderer Anschlüsse koppeln, wobei die Mehrzahl größer als 2 ist) zu schlechter Impedanzanpassung und zu Verlusten, insbesondere bei den höheren Frequenzen neigen. Es besteht

daher ein Bedürfnis zur Verbesserung der Anpassung und Verringerung der Verluste, ohne höhere Kosten.

Bei einem elektronischen einpoligen Mehrfachschalter neigen mehrere Entkopplungskapazitäten und Vorspannungskomponenten bei oder nahe dem gemeinsamen Punkt zur Verschlechterung der Impedanzanpassung und zum Auftreten von Verlusten sowohl wegen ihres physischen Vorhandenseins, welches zu Ableitungskapazitäten und Widerstandsverlusten führt, als auch weil ihr physisches Vorhandensein zur Folge hat, daß das aktive Schalterelement um einen gewissen Abstand vom gemeinsamen Punkt entfernt ist. Die Mehrzahl offener Schalterelemente ist vom gemeinsamen Punkt durch offene Leitungsenden von weniger als einer viertel Wellenlänge getrennt und stellen daher jeweils für den gemeinsamen Anschluß effektiv eine kapazitive Reaktanz dar, welche die Impedanzanpassung noch weiter verschlechtert, die ohnehin schon durch die Kapazität der physischen Entkopplungskapazitäten und die Charakteristika der Diodenvor-Spannungskomponenten verschlechtert ist. Die Impedanz solcher Übertragungsleitungsstücke hängt nichtlinear von ihrer Länge ab, und daher müssen ihre Längen minimal gehalten werden.

Gemäß der Erfindung ist jeder elektronische Scüalterabschnitt eines einpoligen Mehrstellungs-Schalters so angeordnet, daß er mit einem gemeinsamen Punkt koppelbar ist, an den ein einziges Vorspannungselement gekoppelt ist und der über einen einzigen Blockkondensator an einen Ausgangsleiter gekoppelt werden kann.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 die generelle Schaltung eines fernsteuerbaren Fernsehsignalschaltermoduls, der an einen Decoder, einen Videorecorder und einen Fernsehempfänger gekoppelt ist;

'3 4 Ί L ö b J

-ΙΟΙ Fig. 2 ein Schaltbild der Signalverarbeitungsteile des

Schaltermoduls nach Fig. 1 ;
Fig. 3 ein Schaltbild eines Breitbandsignalverstärkers, der sich zur Verwendung bei der Schaltung nach Fig. 2 eignet;

Fig. 4 ein Schaltbild einer Hybrid-Signalaufteilungsschaltung, die sich zur Verwendung in der Schaltung nach Fig. 2 eignet;

Fig. 5 ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung mit einer Schalteransteuerschaltung;

Fig. 6 ein Schaltbild einer einpoligen Dreifachschalterausführung der Erfindung;

Fig. 7 ein Schaltbild einer einpoligen Vierfachschalterausführung der Erfindung;
Fig. 8 in doppelter Größe eine Draufsicht auf einen Teil einer gedruckten Schaltungskarte, die sich zur Verwendung der in Fig. 7 veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung eignet und

Fig. 9 eine Ausführung ohne Impedanzanpassungsabschnitt. 20

Gemäß Fig. 1 werden einem Schaltermodul 10 Eingangssignale an Eingangsanschlüssen 12, 14 und 16 von Videosignalquellen, wie etwa Kabeln A und B, und einer Hilfsquelle, die von einer Antenne, einem Bildplattenspieler oder einem Videokassettenrecorder (VCR) stammen können, zugeführt.

Die Signale werden von diesen Quellen und von einem Decodereingangsanschluß 18 an einen Fernsehanschluß 20, VCR-Ausgangsanschluß 22 und/oder einen Decoderausgangsanschluß 2 4 unter Steuerung durch ein Empfänger- und Steuergerät 26, welches gerätemäßig ein Teil des Schalters 10 sein kann, weitergeleitet. Das Gerät 26 empfängt in bekannter Weise von einem Fernsteuergerät 28 Steuersignale, die benutzt werden können zur Steuerung der Schalterzustände innerhalb des Moduls 10, um die ausgewählten Signale zum Monitor 30 und zum Recorder 32 gelangen zu lassen und um den Decoder 34 in den Signalweg einzuschalten, wie es zur Decodierung codierter Signale erforderlich ist. Das Gerät 2 6 kann

einen Speicher und einen Mikroprozessor enthalten, wie es etwa zum Abrufen gewählter codierter Kanäle und zum automatischen Einfügen eines Decoders 34 in den Signalweg erforderlich ist, wenn ein codiertes Signal für die Betrachtung ausgewählt wird.

Fig. 2 zeigt ein generelles Schaltbild der Signalflußwegteile des Schaltermoduls 10. Entsprechende Eingangs- und Ausgangsanschlüsse sind mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet. Allgemein ist das Äquivalent eines einpoligen Umschalters 210 einem Decoderausgangsanschluß 24 zugeordnet, ein einpoliger Dreifachschalter 210 einem VCR-Ausgangsanschluß 22 und ein einpoliger Vierfachschalter 214 einem Fernsehausgangsanschluß. Die Ausgangsan-Schlüsse sind koaxial dargestellt entsprechend den Erfordernissen für Video- oder hochfrequenten Signalbetrieb, aber selbstverständlich können auch äquivalente Übertragung sleitungen benutzt werden, speziell können Streifenleiter oder Mikrostreifenleiter zum Verbinden der Eingangsanschlüsse und Ausgangsanschlüsse verwendet werden. In Fig. 2 werden die Signale auf dem Kabel A über einen Eingangsanschluß 12 einem Breitbandverstärker 300 zugeführt, dessen Ausgang mit einem -3dB-Hybridaufspalter 216 gekoppelt ist, welcher die Signalamplitude in einen ersten Anteil, der über eine Leitung 218 zu einem Eingangsanschluß 22 8 eines Schalters 210 führt, und in einem zweiten Anteil, der über eine Leitung 220 zu einem zweiten -3dB-Hybridaufspalter 222 führt, aufteilt. Ähnlich wird das dem Anschluß 214 vom Kabel B zugeführte Signal durch einen Verstärker 302 verstärkt und durch einen Signalaufspalter 224 in zwei gleiche Anteile aufgeteilt. Einer der Anteile wird einem zweiten Eingangsanschluß 226 des Schalters 210 zugeführt, und ein zweiter Anteil gelangt zu einem Signalaufspalter 22 8, wo die Signalamplitude wiederum aufgeteilt wird. So ist ein Anteil der über die Kabel A und B zugeführten Signale gleichzeitig an den Eingängen jedes der Schalter 210, 212 und 214 verfügbar.

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Der Schalter 210 ist so ausgebildet, daß er das eine oder das andere der seinem Eingang zugeführten Signale auswählt und zum Decoderanschluß 24 weiterleitet. Das decodierte Signal vom (in Fig. 2 nicht dargestellten) Decoder wird dem Decodereingang 18 und einem Signalaufspalter 230 zugeführt, deren Ausgänge mit Eingangsanschlüssen der Schalter 212 und 214 gekoppelt sind. Auf diese Weise sind am Schalter 212 Signale von den Kabeln A oder B oder vom Decoder verfügbar zur Weiterleitung zum VCR-Ausgangsanschluß 22. Wie bereits gesagt wurde, kann an einen Hilfseingang 16 eine Hilfsfernsehsignalquelle angekoppelt werden, so daß eines der Signale von den Kabeln A oder B, vom Decoder oder vom Hilfseingang durch Betätigung des Schalters 214 am Fernsehausgang 20 verfügbar ist. Zwar sind die Schalter 210, 212 und 214 aus mehreren einpoligen Einfachschaltern zusammengesetzt veranschaulicht, doch sind sie geschaltet wie äquivalente einpolige Mehrfachschalter und werden auch so betrieben.

Fig. 3 veranschaulicht einen Breitbandverstärker, der sich zur Verwendung in den UHF- und VHF-Fernsehbändern eignet. Der Verstärker 300 enthält einen Transistor 302, der mit seiner Basis über einen Kondensator 304 an eine HF-Signalquelle und mit seinem Kollektor über einen Kondensator 306 an einen HF-Ausgangsanschluß angekoppelt ist. Dem Kollektor des Transistors 302 wird von einer Spannung B+ über ein pi-Filter 308 und eine HF-Drossel 310 Kollektorspannung von einer Quelle B+ zugeführt. Basisvorspannung wird dem Transistor 302 über einen zwischen Kollektor und Masse geschalteten Spannungsteiler mit Widerständen 312, 314 und 316 zugeführt. Der Kollektorstrom wird prinzipiell von einem Widerstand 318 bestimmt, der in Reihe mit einem Widerstand 320 kleinen Wertes zwischen den Emitter des Transistors und Masse geschaltet ist. Die Ausgangsimpedanz des Verstärkers 300 wird durch einen nicht überbrückten Rückführungswiderstand 314 auf 75 0hm, die charakteristische Impedanz des Systems, verringert. Die Eingangsimpedanz wird

durch den Widerstand 320 bestimmt, der durch ein Paar Kondensatoren 322 und 324 nach Masse überbrückt ist.

Fig. 4 zeigt das Schaltbild eines bekannten 3dB-HybridsignalaufSpalters mit einem mittelangezapften Ferritkerntransformator 410, von dem jeweils ein Ende mit jedem Ausgangsanschluß gekoppelt ist. Ein Widerstand von 150 Ohm überbrückt die Enden des Transformators zur Bestimmung der Impedanz für den Fall, daß einer der Ausgangsanschlüsse nicht abgeschlossen ist. Die von der Mittelanzapfung des Transformators 410 bei abgeschlossenen Ausgangsanschlüssen aus gesehene Impedanz beträgt die Hälfte der Ausgangsimpedanz von 75 Ohm, also 37,5 Ohm. Der Abwärtstransformator 412 paßt die Eingangsguellenimpedanz von 75 Ohm an die Impedanz der Transformatoranzapfung von 37,5 Ohm an. Wegen der niedrigen Impedanz der Verbindungsleitung 414 ist ein Kondensator 416 an die Mitte der Leitung angeschlossen, um ein Tiefpaßfilter mit einer Grenzfrequenz oberhalb der interessierenden Frequenz zu bilden.

Fig. 5 veranschaulicht ein Schaltbild eines einpoligen Umschalters 210 und der zugehörigen Steuerschaltungen. Die mehreren Ausgänge (hier zwei) sind mit 226 und 228 bezeichnet, entsprechend den Bezeichnungen in Fig. 2. Der Anschluß 228 (welcher koaxial oder in äquivalenter Mikrostreifenleitertechnik ausgeführt sein kann) ist mit dem zwischen A und B umschaltbaren HF-Ausgangsanschluß 24 über den Schalterteil A verbunden, der einen Gleichstromblockkondensator 510, zwei antiseriell geschaltete Dioden 512 und 514 und einen gemeinsamen Blockkondensator 516 enthält. Der Anschluß 226 ist mit dem Anschluß 24 über den gemeinsamen Kondensator 516 und den Schalterteil B verbunden, welcher einem Blockkondensator 518 und zwei antiseriell geschaltete Dioden 520 und 522 enthält. Den Abschnitten A und B, welche die in Reihe geschalteten Schalterdioden 512, 514 oder 520, 522 enthält, wird über die HF-Drossel 524 bzw. 526 SteuerSpannungen von Schalteransteuerschaltungen

528 bzw. 530 zugeführt. Jeder Schalterteil wird leitend, wenn seine Ansteuerschaltung + 12 Volt an den Verbindungspunkt 545 oder 550 zwischen den Diodenpaaren über die entsprechende HF-Drossel zuführt. Nur ein Schalterteil oder ein Diodenpaar kann jeweils leitend sein, wie es die eingezeichneten Schaltsignalformen 532 und 534 zeigen.

Wenn die Ansteuerschaltung 528 aktiviert wird, so daß +12V über die HF-Drossel 524 an die zusammengeschalteten Anoden der Dioden 512 und 514 gelangen, dann fließt Strom durch die leitende Diode 514 und durch einen Widerstand 53 6, der an einen Massepunkt 53 8 geschaltet ist. Auch fließt Strom über die leitende Diode 512 und einen Widerstand 540, der zwischen den Knotenpunkt 544 an der Kathode der Diode 512 und Masse geschaltet ist. Erzeugt die Ansteuerschaltung 528 auf der Leitung 542 eine Spannung von +12 Volt, dann werden der gemeinsame Punkt 538 und der Knotenpunkt 544 auf einer Spannung von ein V. unterhalb 12 Volt gehalten. Die Spannungen an den Knotenpunkten 544 und 545 halten die Dioden 546 und 549 gesperrt und damit praktisch von der Schaltung abgekoppelt. In diesem Fall haben die Dioden 512 und 514 eine relativ niedrige Impedanz und koppeln den Anschluß 228 mit dem Anschluß 24.

Es wurde bereits gesagt, daß jeweils nur ein Schalterteil eingeschaltet ist. Die verbleibenden Schalterteile werden durch Erden des gemeinsamen Punktes zwischen den Dioden ausgeschaltet gehalten. In Fig. 5 hält die Ansteuerschaltung 530 in denjenigen Zeiten ein Massepotential auf der Leitung 548, in welchen die Ansteuerschaltung 528 auf der Leitung 542 +12VoIt herrschen läßt. Liegen die Leitung 548 und damit der Knotenpunkt 550 auf Masse, dann wird die Diode 522 von der am Widerstand 53 6 wegen der leitenden Diode 514 entstehenden Spannung in Sperrichtung vorgespannt. Liegt der Knotenpunkt 550 auf Masse, dann fließt Strom von der Versorgungsquelle +5V über den Widerstand 556 und die Diode 552 und macht diese leitend und koppelt

den geerdeten Kondensator 558 an den Knotenpunkt 550. Besteht von der Stromquelle +5V ein Leitungsweg durch den Anpassungswiderstand 560 von 75 Ohm, die Diode 554 und den Widerstand 562 nach Masse, dann entsteht eine erhebliche positive Spannung über dem Widerstand 562, durch welche die Diode 520 in Sperrichtung vorgespannt wird. In diesem Fall haben die Dioden 520 und 522 eine hohe Impedanz, und die Diode 552 koppelt eine niedrige Impedanz an den Verbindungspunkt 550 zwischen ihnen und bildet auf diese Weise den Schalterabschnitt B zu einem hochdämpfenden T-Filter, welches ein Leck zwischen den Schalterabschnitten verringert. Bei leitender Diode 554 wird der Anpassungswiderstand 560 über den Eingangsanschluß 226 geschaltet, um hier eine Impedanzanpassung aufrechtzuerhalten, wenn der Schalterabschnitt B ausgeschaltet ist, so daß Reflexionen verhindert werden, welche zu Geisterbildern führen können, und um einen Spannungsanstieg zu verhindern, welcher die Kopplung zwischen den Schalterabschnitten vergrößern könnte.

Die Ansteuerschaltungen 528 und 530 sind ähnlich, so daß nur die Ansteuerschaltung 528 im einzelnen beschrieben wird. Sie enthält einen Transistor 570, dessen Emitter an Masse und dessen Kollektor über einen Widerstand 572 an +12V liegt. Ein zweiter Transistor 574 ist mit seiner Basis an den Kollektor des Transistors 570 und mit seinem Kollektor an die +12V-Leitung gekoppelt. Der Ausgang der Ansteuerschaltung 528 wird vom Emitter des Transistors 574 abgenommen. Eine Diode 576 ist mit ihrer Anode an den Emitter des Transistors 574 und mit ihrer Kathode an den Transistor 570 angeschlossen und läßt einen Strom in der Leitung 542 fließen, wenn die Ansteuerschaltung ihren Erdungsbetriebszustand einnimmt.

Es sei bemerkt, daß die Ansteuerschaltung 528 invertiert, wobei eine Eingangsspannung von 0 Volt (niedriger Eingangslogikpegel) eine Ausgangsspannung von +12 V erzeugt und

I L·O U

die Zuführung einer logischen "1" oder eines hohen Eingangssignals zur Basis des Transistors 570 zu einem Ausgangszustand von 0 Volt oder Masse auf der Leitung 542 führt. Die Betriebsweise des Schalters 210 wird durch Logiksignale gesteuert, die einer Leitung 580 zugeführt werden und unmittelbar über eine Leitung 582 zum Eingang der Ansteuerschaltung 530 bzw. über einen Inverterverstärker 584 zum Eingang der Ansteuerschaltung 528 gelangen. Wie die Signalform 586 zeigt, welche in der Darstellung der Logiksteuerleitung 580 zugeführt wird, leitet der Schalterabschnitt A dann, wenn der Logikpegel auf der Leitung 580 hoch ist (und damit ist der Schalterabschnitt B nichtleitend), und der Schalterabschnitt B leitet, wenn auf der Leitung 580 ein niedriger Logikpegel herrscht, und damit ist der Schalterteil A gesperrt.

Fig. 6 veranschaulicht einen einpoligen Dreifachschalter, welcher dem Schalter 212 aus Fig. 2 entspricht und generell mit der Form des Schalters 210 aus Fig. 5 übereinstimmt, jedoch einen weiteren Schalterabschnitt C mit Schalterdioden 612 und 614 enthält, die an einen gemeinsamen Schaltungspunkt 538 und über einen Koppelkondensator 616 an einen C-Anschluß 610 gekoppelt sind. Die in Fig. 6 veranschaulichten Anschlüsse A, B und C dienen der Kopplung an die Ausgänge der Signalaufspalter 222, 228 und 230 in Fig. 2. Eine Schalteransteuerschaltung 617 liefert Ansteuersignale für den Schalter über eine Leitung 618 und über eine HF-Drossel 620 zu einem Knotenpunkt 622, dem Verbindungspunkt der Dioden 612 und 614. Andere Dioden und Komponenten des Schalterabschnittes C der Fig. 6 sind mit entsprechenden Bezugsziffern wie die Komponenten im Schalterabschnitt A aus Fig. 5, jedoch als 600-ter Serie anstatt als 500-ter Serie bezeichnet. Der Widerstand 536 und der Kondensator 516 in Fig. 6 sind den Schalterabschnitten A, B und C gemeinsam. So können die Kathoden der Dioden 514, 522 und 612 räumlich dicht beim gemeinsamen Punkt 538 liegen, so daß die räumliche Länge des verbleibenden Leitungs-

Stückes bei abgeschalteten Schalterabschnitten verringert wird. Die Länge des Leitungsstückes ist in Fig. 6 mit 650, 652 und 654 bezeichnet.

Die Ansteuerschaltungen 528 und 530 erhalten Steuersignale über Leitungen 581, 582 und 656 von der Logikschaltung 658. Die Logikschaltungen erhalten Eingangssignale in Positivlogik auf einer MSB-Leitung 668 und einer LSB-Leitung 666 (für höchstwertige und niedrigstwertige Bits).

Damit der Schalterabschnitt A leitet, muß auf der Leitung 581 ein niedriger Pegel und auf den Leitungen 582 und 656 ein hoher Pegel herrschen. Der niedrige Pegel auf der Leitung 581 wird vom ODER-Tor 670 geliefert, welches Eingangssignale 0, 0 auf den Leitungen 666 und 668 erhält und ein niedriges Ausgangssignal auf der Leitung 581 liefert, während Inverter 672 und 674 ein hohes Logiksignal auf den Leitungen 582 und 656 liefern. Ähnlich wird der Leitungszustand des Schalterabschnittes B bewirkt durch ein niedriges Logiksignal auf der Leitung 582 und hohe Logiksignale auf den Leitungen 581 und 656, was mit Hilfe des ODER-Tores 676 und des Inverters 672 bewirkt wird, um auf der Leitung 582 ein niedriges Logiksignal zu erzeugen, während das ODER-Tor 670 und der Inverter 674 auf den Leitungen 581 und 556 hohe Logiksignale erzeugen. Der Schalterabschnitt C wird leitend durch ein Signal MSB von 1, welches vom Inverter 674 invertiert wird, um die Treiberschaltung 616 zu aktivieren, während ein hoher Logikpegel durch die ODER-Tore 670 und 676 gelangt, um die Schalterabschnitte A und B in den Ausschaltzustand zu bringen.

Fig. 7 veranschaulicht einen einpoligen Vierfachschalter, welcher dem Schalter 600 aus Fig. 6 ähnlich ist, jedoch einen weiteren Schalterabschnitt D und einen weiteren Ausgangsanschluß enthält. Die Schalteransteuerschaltungen sind nicht im einzelnen gezeigt. Die Logikschaltungen sind allgemein mit 700 bezeichnet und erzeugen geeignete Steuer-

I ZÖDO

signale für die Schalteransteuerung entsprechend der Tabelle in Fig. 7. Es sei bemerkt, daß vier Dioden mit ihren Kathoden am gemeinsamen Anschluß 538 liegen und einen gemeinsamen Widerstand 53 6 haben. Es versteht sich, daß unabhängig davon, wieviel Stellungen die Schalteranordnung haben mag, nur ein Vorspannungswiderstand 536 und ein Ausgangskondensator 516 notwendig sind. Daher können die Dioden so dicht an den gemeinsamen Anschluß 538 gesetzt werden, wie es ihre räumliche Größe erlaubt, woraus sich die erwähnten Vorteile der Erfindung ergeben.

Fig. 8 zeigt in doppelter Größe eine Draufsicht auf denjenigen Teil der Schaltung nach Fig. 7, welcher geschaltete Signale führt. In Fig. 8 bedeuten die schraffierten Bereiche Leiter auf der Komponentenseite einer doppelseitigen G-10-Glas-Epoxyharz-Schaltungsplatte von ca. 0,8 mm, deren (nicht dargestellte) Unterseite völlig mit Leitern mit Ausnahme derjenigen Punkte bedeckt ist, wo eine Komponentenleitung von der veranschaulichten Seite hindurchtritt. Die Elemente in Fig. 8 sind zur leichteren Identifizierbarkeit mit den in Fig. 7 verwandten Bezugsziffern bezeichnet.

Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung haben sich die folgenden Komponentenwerte als wirkungsvoll erwiesen:

Dioden

Kapazitäten

Spulen

Widerstand 547 Widerstand 560 Widerstand 647 Widerstand 747 Widerstand 540

Toshiba 13V99

2,2uH-Axialzuleitung plastikumgossen Widerstände 75 0hm* 75 0hm* 75 0hm* 75 Ohm* 1 kOhm

Widerstand 555
Widerstand 556
Widerstand 562
Widerstand 640
Widerstand 655
Widerstand 740
Widerstand 755

1 kOhm

1 kOhm

1 kOhm

1 kOhm

1 kOhm

1 kOhm

1 kOhm

*(gleich der Impedanz Z) .

Andere Ausführungen der Erfindung sind für den Fachmann offensichtlich. Insbesondere kann in Fig. 9 eine Vorspannungsschaltung in Form einer HF-Drossel oder Induktivität anstelle der Anpassungsdiodenschaltung verwendet werden. Auch kann der gemeinsame Vorspannungswiderstand (536) an die Spannungsquelle +5V angeschlossen werden.

Claims (8)

1. DR. DIETER V. BEZOLD

   DIPL. ING. PETER SCHÜTZ

   DIPL. ING.'WOLFGANG HEUSLER

   PATENTANWÄLTE

   MARIA-THERESIA-STRASSE 22 POSTFACH »6 02 60

   D-8OOO MUENCHEN 86

   ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

   EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MANDATAIRES EN BREVETS EUROPEENS

   TELEFON (089) 4706006

   TELEX 522 638

   TELEGRAMM SOMBEZ

   FAX GR Il + III (089) 2716063

   RCA 79188 Sch/Vu
   Brit. Anm. Nr. 8309270
   vom 6. April 1983 und
   USSN 535707 vom 26. Sept.

   1983

   RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

   Einpoliger Mehrstellungs-Schalter für audio-visuelle

   Modulsysteme

   Patentansprüche

   M)/Elektronischer einpoliger Mehrfachschalter zum Koppeln eines gemeinsamen Anschlusses mit einem einer ersten Mehrzahl zweiter Anschlüsse (226,228), gekennzeichnet durch

   eine Mehrzahl von Signalschalterabschnitten (A,B) gleicher Anzahl wie die erste Mehrzahl, von denen jeder erste und zweite Dioden (512,514;520,522) aufweist, die mit gleichen Anschlüssen an einen ersten Verbindungspunkt (545,550) zusammengeschaltet sind und für durch sie fließende Signale in Reihe geschaltet sind und von denen jedes Diodenpaar mit einem, dem ersten Verbindungspunkt abgewandten Anschluß (544) der zweiten Diode (512,520) mit einem der Mehrzahl der zwei-

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   ten Anschlüsse wechselspannungsgekoppelt ist,

   eine Mehrzahl von dritten Dioden (549,552) gleicher Anzahl wie die erste Mehrzahl, von denen jede mit einem Anschluß an einen der ersten Verbindungspunkte gekoppelt ist und derjenige Anschluß der dritten Diode, der mit dem ersten Verbindungspunkt gekoppelt ist, ungleich denjenigen Anschlüssen der mit dem ersten Verbindungspunkt gekoppelten ersten und zweiten Dioden ist,

   einen Schaltungspunkt (+5V) eines ersten, auf ein Bezugspotential bezogenen Potentials,

   eine Mehrzahl erster Widerstände (555,556) gleicher Anzahl wie die erste Mehrzahl, von denen jeder mit einem Anschluß einer der dritten Dioden und mit dem Punkt ersten Potentials gekoppelt ist,

   und eine Mehrzahl gleich der ersten Mehrzahl niederohmiger Elemente (553,558), die jeweils mit dem dem ersten Verbindungspunkt abgewandten Anschluß einer der dritten Dioden und mit einem Bezugspotential gekoppelt sind, um an diesen jegliches Signal abzuleiten, das am ersten Verbindungspunkt erscheint, wenn die entsprechende dritte Diode leitet,

   eine Mehrzahl von Vorspannungsschaltungen (546,547, 560,554) gleicher Anzahl wie die erste Mehrzahl, von denen jede mit einem Anschluß an einen der vom ersten Verbindungspunkt abgewandten Anschlüsse der zweiten Dioden zur Bildung eines zweiten Verbindungspunktes angeschlossen ist und ferner mit einem Anschluß an einen Potentialpunkt angekoppelt ist,

   eine Mehrzahl gleich der Anzahl der ersten Mehrzahl der zweiten Widerstände (540,562), von denen jeder mit einem der zweiten Verbindungspunkte und einem Bezugspotentialpunkt (Masse) zur Bildung eines Vorspannungsstromflußweges durch mindestens die Vorspannungsschaltungen gekoppelt ist,

   eine zweite Potentialquelle (+12V) größeren Potentials als das erste Potential,

   einen ersten steuerbaren Gleichstromschalter (528, 530), der mit der zweiten Potentialquelle (+12V), mit dem Bezugspotentialpunkt und mit den ersten Verbindungspunkten (545,550) gekoppelt ist, um an einen der ersten Verbindungspunkte der ersten Mehrzahl ein Potential zu koppeln, welches größer als das erste Potential (+5V) ist und so gepolt ist, daß die entsprechende dritte Diode in Sperrrichtung und die entsprechende zweite Diode in Durchlaßrichtung vorgespannt wird, so daß ein Signalfluß zwischen dem entsprechenden zweiten Anschluß und dem ersten Verbindungspunkt entsteht,

   einen dritten Widerstand (536) , der mit jedem der dem ersten Verbindungspunkt abgewandten Anschlüsse der ersten Dioden gleichspannungsgekoppelt ist und mit einem Bezugspotential (Masse) zur Bildung eines Stromflußweges durch die erste Diode gekoppelt ist, welche an den ersten Verbindungspunkt gekoppelt ist, an den der erste steuerbare Schalter das Potential, welches größer als das erste Potential ist, koppelt, so daß die Vorspannung über dem dritten Widerstand erscheint,

   ein gemeinsames Gleichstromblockierelement (516), das mit dem gemeinsamen Anschluß (24) und dem dritten Widerstand (536) gekoppelt ist zur Verhinderung eines Auftretens der Vorspannung an den gemeinsamen Anschluß, einen zweiten steuerbaren Gleichspannungsschalter (549,552), der mit jedem der ersten Verbindungspunkte gekoppelt ist, welcher nicht der eine der ersten Mehrzahl der ersten Verbindungspunkte ist, dem ein Potential von dem ersten steuerbaren Schalter zugeführt wird, zur Zuführung eines Bezugspotentials an jedem der ersten Verbindungspunkte, welcher nicht der eine ist, zur Sperrvorspannung der zweiten Dioden, wobei die Vorspannung die mit den anderen ersten Verbindungspunkten gekoppelten ersten Dioden in Sperrichtung vorspannt , zur Verbesserung der Trennung des gemeinsamen Anschlusses von der Mehrzahl der zweiten Anschlüsse, welche andere als der entsprechende eine sind,

   und eine mit dem ersten und zweiten steuerbaren Gleichstromschalter gekoppelte Steuerschaltung (584) zur gleichzeitigen Ansteuerung des ersten und zweiten steuerbaren Schalters, so daß ein Signalfluß durch einen ausgewählten der Signalschalterabschnitte fließen kann, wenn der erste steuerbare Gleichspannungsschalter das größere Potential an den ersten Verbindungspunkt des ausgewählten Signalschalterabschnittes liefert, und daß der Rest der Mehrzahl der Signalschalterabschnitte blockiert ist, wenn die ersten Verbindungspunkte der restlichen Signalschalter über den zweiten steuerbaren Gleichspannungsschalter an Massepotential gekoppelt sind.
2. 2) Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Schalter eine Induktivität (524,526) aufweist.
3. 3) Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsschaltung eine Widerstandsschaltung (547,560) aufweist.
4. 4) Schalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl vierter Dioden (546,554) gleicher Anzahl wie die erste Mehrzahl, von denen jede mit einem Anschluß an einen der vom ersten Verbindungspunkt abgewandten Anschlüsse der zweiten Diode gekoppelt ist zur Bildung eines zweiten Verbindungspunktes (544), wobei die gekoppelten Anschlüsse der ersten und vierten Dioden gleichartig sind, und durch eine Mehrzahl vierter Widerstände (547,560) gleicher Anzahl wie die erste Mehrzahl, von denen jeder mit einem Potentialpunkt (+5V) und mit einem dem zweiten Verbindungspunkt abgewandten Anschluß der vierten Diode gekoppelt ist und von denen jeder einen Widerstandswert im wesentlichen gleich der charakteristischen Impedanz des Systems aufweist, um dem entsprechenden zweiten Anschluß eine Anpassungsimpedanz darzubieten, wenn die ersten und zweiten

   Dioden nicht leiten und die entsprechende vierte Diode leitet.
5. 5) Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Gleichspannungsschalter Isolationselemente (524,526) aufweisen, um zu verhindern, daß Signale an die Potentialquellen gelangen.
6. 6) Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationselemente eine Drossel (524,526) aufweisen.
7. 7) Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Potentialpunkt, an den der vierte Widerstand angekoppelt ist, der Punkt des ersten Potentials (+5V) ist, und daß dieser Potentialpunkt bei Signalfrequenzen auf dem Bezugspotential (Masse) liegt.
8. 8) Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem ersten Verbindungspunkt abgewandten Verbindungspunkte der ersten Dioden räumlich dicht beieinanderliegen, um die Länge der mit dem gemeinsamen Anschluß gekoppelten Übertragungsleitungsstücke zu verringern.