DE3634070A1 - Schaltungsanordnung zum durchschalten einer elektrischen spannung - Google Patents
Schaltungsanordnung zum durchschalten einer elektrischen spannungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung
zum Durchschalten einer elektrischen Spannung unter Ver
wendung von zwei Feldeffekt-Transistoren, die jeder ein
Gate, ein Drain und eine Source als Elektroden aufweisen,
bei welcher die Strompfade der beiden Transistoren durch
Verbindung ihrer Source-Elektroden in Gegenreihe ge
schaltet sind, bei welcher die Gates der beiden Transis
toren ebenfalls miteinander verbunden sind, bei welcher
die zu schaltende Spannung zwischen einem Bezugspotential
und dem Drain eines der beiden Transistoren anschließbar
und zum Drain des anderen Transistors durchschaltbar ist
und bei welcher die miteinander verbundenen Gates mittels
einer Steuerspannung an das Bezugspotential anlegbar sind.
Derartige, auch als "Analogschalter" bezeichnete Schal
tungsanordnungen sind auf dem Markt erhältlich. Sie werden
beispielsweise dazu verwendet analoge Spannungen unter
denen auch nachrichtentechnische Signale verstanden sein
sollen, von einer Quelle (Spannungsquelle) zu einem
Empfänger oder Verbraucher durchzuschalten. Die Durch
schaltung erfolgt nach Maßgabe der Steuerspannung durch
deren Veränderung die miteinander verbundenen Gates der
beiden Transistoren auf Bezugspotential oder Betriebs
potential liegen. Wenn die beiden Gates am Bezugspotential
liegen bei dem es sich beispielsweise um "Masse" handelt,
sind sie ständig gesperrt, weil die Spannung zwischen den
Gates und den Sources der beiden Transistoren deren Schwell
spannung (thresholdspannung) nicht übersteigt. Die mit den
bekannten Schaltungsanordnungen zu schaltenden Spannungen
sind in ihrer Höhe auf die Betriebs- oder Versorgungsspan
nung bzw. den Logikpegel beschränkt. Die bekannten Analog
schalter sind daher nur begrenzt einsetzbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungs
anordnung zum Schalten analoger Spannungen anzugeben, die
einfach aufgebaut ist und mit der oberhalb der Betriebsspan
nung des zugehörigen Geräts liegende Spannungen geschaltet
werden können.
Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der ein
gangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
- - daß die beiden Transistoren als MOSFETs ausgebildet sind,
- - daß zwischen Drain und Gate der beiden Transistoren jeweils eine Diode und ein ohmscher Widerstand in Reihe so angeschlossen sind, daß die Durchlaßrichtung der Diode vom Drain zum Gate verläuft, und
- - daß zwischen den Gates und dem Bezugspotential ein Steuer transistor mit seinem Strompfad angeschlossen ist, an dessen Steuerelektrode die Steuerspannung anschließbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den
Unteransprüchen hervor.
Die Durchschaltung einer analogen Spannung ist mit dieser
Schaltungsanordnung besonders einfach, da durch die Steuer
spannung der Steuertransistor lediglich so beeinflußt werden
muß, daß er entweder stromdurchlässig oder stromundurch
lässig ist. Die Gates liegen dann entweder am Bezugspotential
- - der Analogschalter ist dann "offen" - oder sie sind von demselben getrennt - der Analogschalter ist dann "geschlossen" und eine anliegende analoge Spannung wird durchgeschaltet. Durch die jeweils zwischen Gate und Source liegende Reihenschaltung aus Diode und ohmschem Widerstand ist außerdem eine Schaltungsanordnung gegeben, mit der insbesondere oberhalb der Betriebsspannung liegende Spannungen geschaltet werden können. Die Schaltungsanord nung hat den weiteren Vorteil, daß keine eigene Versorgungs spannung benötigt wird. Die Versorgungsspannung wird viel mehr aus der zu schaltenden Spannung abgeleitet.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in
den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Gerät mit einer
Schaltungsanordnung nach der Erfindung.
Fig. 2 die Schaltungsanordnung selbst.
Am Ende einer beispielsweise durch eine Fernmelde-Anschluß
leitung ASL gebildeten Übertragungsstrecke ist ein durch
eine strichpunktierte Linie angedeutetes Gerät 1 ange
schlossen. Das Gerät 1 wird beispielsweise mit einer Span
nung von 93 V über die Anschlußleitung ASL ferngespeist.
An die Fernspeisung ist ein Stromversorgungsteil 2 ange
schlossen, bei dem es sich beispielsweise um ein Schaltnetz
teil handeln kann. Mit dem Stromversorgungsteil 2 sind eine
Elektronik 3 und eine nur durch ein Kästchen angedeutete
elektronische Schaltung 4 zur Erzeugung einer analogen
Spannung verbunden. Das Stromversorgungsteil 2 liefert
die Betriebsspannung für das Gerät 1 bzw. für die in dem
selben vorhandenen aktiven Elemente. An die Schaltung 4 ist
über eine Schaltungsanordnung 5 zur Durchschaltung einer
analogen Spannung U ein externer Verbraucher 6 angeschlossen.
Der Verbraucher 6 ist beispielsweise der Wecker eines
Telefonapparates, der durch einen Kondensator C und einen
Widerstand (Last) RL realisiert ist, die zusammen die
Weckerimpedanz ZL bilden.
Die Schaltungsanordnung 5 ist in Fig. 2 genauer darge
stellt. Sie wird im folgenden als Ausführungsbeispiel
so erläutert, als ob eine analoge Wechselspannung an den
Wecker eines Telefonapparates geschaltet werden soll. Die
Schaltungsanordnung 5 wird dabei der Einfachheit halber
als "Analogschalter 5" bezeichnet.
Der in Fig. 2 dargestellte, durch eine gestrichelte Linie
umrandete Analogschalter 5 weist zwei Feldeffekt-Transis
toren T 1 und T 2 - im folgenden kurz "Transistoren" genannt -
auf die jeder als Elektroden ein Gate (G) ein Drain (D)
und eine Source (S) aufweisen. Die Transistoren T 1 und T 2
sind als MOSFETs (Metall-Oxid-Silizium-Feld-Effekt-Transis
toren) ausgeführt. Derartige Transistoren haben zwischen
Drain (D) und Source (S) einen durch eine parasitär vor
handene sogenannte "Substratdiode" gebildeten Strompfad
über den bei anliegender Spannung mit entsprechender
Polarität Strom fließt. Die Substratdioden SD sind in
Fig. 2 gestrichelt mit eingezeichnet.
Die beiden Transistoren T 1 und T 2 sind mit ihren Sources (S)
miteinander verbunden. Sie liegen also in Gegenreihe. Die
Gates (G) der beiden Transistoren T 1 und T 2 sind ebenfalls
miteinander verbunden und über einen Steuertransistor T 3
mit einem Bezugspotential M verbunden, bei dem es sich bei
spielsweise um "Masse" handelt. Auch der Steuertransistor T 3
ist vorzugsweise als MOSFET ausgebildet. An seiner Steuer
elektrode (Gate) liegt eine Steuerspannung UST an. Der Steuer
transistor T 3 kann auch als anderer Feldeffekttransistor oder
als bipolarer Transistor ausgeführt sein.
Zwischen den Drains (D) und den Gates (G) der beiden Transis
toren T 1 und T 2 ist jeweils eine Reihenschaltung aus einer
Diode D 1 bzw. D 2 und einem ohmschen Widerstand R 1 bzw. R 2
angeschlossen. Mit dem Anschluß A 2 des Analogschalters 5 ist
der Wecker eines Telefonapparates verbunden der aus der
durch einen Kondensator C und einen Widerstand RL (Last)
gebildeten Impedanz ZL besteht.
Die Wirkungsweise des Analogschalters 5 nach Fig. 2 ist
folgende:
Solange die Gates (G) der beiden Transistoren T 1 und T 2
an Masse M liegen, sind dieselben gesperrt, weil die Span
nung zwischen G und S unterhalb der Schwellspannung
(thresholdspannung) liegt. In diesem Fall ist der Steuer
transistor T 3 leitend. Die an seiner Steuerelektrode
liegende Steuerspannung UST liegt dann über der Schwell
spannung.
Der Steuertransistor T 3 wird durch Veränderung der Steuer
spannung UST gesperrt, wenn am Anschluß A 1 des Analog
schalters 5 eine Spannung U anliegt die durchgeschaltet
werden soll. Dazu wird die Steuerspannung UST sehr klein,
vorzugsweise auf den Wert "0", eingestellt. Durch die
Sperrung des Steuertransistors T 3 wird wegen des Wider
standes R 1 und der in Durchlaßrichtung liegenden Diode D 1
das Gate G vom Transistor T 1 gegen seine Source S vorge
spannt. Die Spannung am Gate G wird dadurch gegenüber der
Source S positiv und der Transistor T 1 wird stromdurch
lässig. Es fließt dann ein Strom über den Strompfad des
Transistors T 1 und die Substratdiode SD des Transistors T 2
zum Wecker ZL. Der Kondensator C wird aufgeladen.
Wenn die Spannung am Anschluß A 1 des Analogschalters 5
zusammenbricht, wird C zur Spannungsquelle. Durch die dann am
Anschluß A 2 anliegende Spannung wird jetzt das Gate G des
Transistors T 2 gegenüber seiner Source S vorgespannt, da
jetzt die Diode D 2 in Durchlaßrichtung liegt. Der Transis
tor T 2 wird leitend und es kann ein Strom über seinen Strom
pfad und die Substratdiode SD des Transistors T 1 zum An
schluß A 2 fließen.
Wenn keine Spannung mehr geschaltet werden soll wird der
Analogschalter 5 wieder geöffnet. Dazu wird die Steuerspan
nung UST an der Steuerelektrode des Steuertransistors T 3
wieder auf einen über der Schwellspannung liegenden Wert
erhöht. Der Steuertransistor T 3 wird dann wieder strom
durchlässig und die zusammengeschalteten Gates G der
beiden Transistoren T 1 und T 2 liegen wieder an Masse M.
Die Transistoren T 1 und T 2 sind im dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel als N-Kanal-MOSFETs ausgeführt. Es wären bei
umgekehrter Polung auch P-Kanal-MOSFETs verwendbar.
Bedingung für das Funktionieren des Analogschalters 5 ist,
daß die zu schaltende Spannung U mit jedem Momentanwert
positiver als das Bezugspotential - hier Masse M - ist.
Claims (4)
1. Schaltungsanordnung zum Durchschalten einer elektrischen
Spannung, unter Verwendung von zwei Feldeffekt-Transis
toren, die jeder ein Gate, ein Drain und eine Source als
Elektroden aufweisen, bei welcher die Strompfade der
beiden Transistoren durch Verbindung ihrer Source-Elek
troden in Gegenreihe geschaltet sind, bei welcher die
Gates der beiden Transistoren ebenfalls miteinander ver
bunden sind, bei welcher die zu schaltende Spannung
zwischen einem Bezugspotential und dem Drain eines der
beiden Transistoren anschließbar und zum Drain des
anderen Transistors durchschaltbar ist und bei welcher
die miteinander verbundenen Gates mittels einer Steuer
spannung an das Bezugspotential anlegbar sind dadurch
gekennzeichnet,
- - daß die beiden Transistoren (T 1, T 2) als MOSFETs ausge bildet sind,
- - daß zwischen Drain (D) und Gate (G) der beiden Transis toren (T 1, T 2) jeweils eine Diode (D 1, D 2) und ein ohmscher Widerstand (R 1, R 2) in Reihe so angeschlossen sind, daß die Durchlaßrichtung der Diode (D 1, D 2) vom Drain (D) zum Gate (G) verläuft, und
- - daß zwischen den Gates (G) und dem Bezugspotential (M) ein Steuertransistor (T 3) mit seinem Strompfad ange schlossen ist, an dessen Steuerelektrode die Steuer spannung (UST) anschließbar ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Steuertransistor (T 3) als MOSFET
ausgebildet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Steuertransistor (T 3) als Feldeffekt
transistor ausgebildet ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekenn
zeichnet, daß der Steuertransistor (T 3) als bipolarer
Transistor ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863634070 DE3634070A1 (de) | 1986-10-07 | 1986-10-07 | Schaltungsanordnung zum durchschalten einer elektrischen spannung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863634070 DE3634070A1 (de) | 1986-10-07 | 1986-10-07 | Schaltungsanordnung zum durchschalten einer elektrischen spannung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3634070A1 true DE3634070A1 (de) | 1988-04-14 |
DE3634070C2 DE3634070C2 (de) | 1991-04-11 |
Family
ID=6311192
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863634070 Granted DE3634070A1 (de) | 1986-10-07 | 1986-10-07 | Schaltungsanordnung zum durchschalten einer elektrischen spannung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3634070A1 (de) |
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- 1986-10-07 DE DE19863634070 patent/DE3634070A1/de active Granted
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Also Published As
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: KE KOMMUNIKATIONS-ELEKTRONIK GMBH & CO, 3000 HANNO |
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