DE4125233A1 - Hochleistungs-daempfungsschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Dämpfungsschaltungen, und zwar insbesondere eine Hochleistungs-Dämpfungsschaltung, in der integrierte Sperrschicht-Feldeffekttransistoren (junction-FET) angewendet werden, um Schaltfunktionen zu integrieren, die bisher mechanische Schalter erforder­ ten.

Aufgrund des Erfordernisses, daß 1MΩ-Oszilloskope Ein­ gangsspannungen bis zu einem Kilovolt verarbeiten müs­ sen, und gleichzeitig Leckströme von nur wenigen Mikro­ ampere aufweisen, sind elektro-mechanische Relais erfor­ TH/dw derlich die verschiedene Dämpfungsfunktionen schalten. Wie in Fig. 1 gezeigt, haben bekannte Schaltungsausle­ gungen mindestens vier Relaiskontakte in einem Signalweg zwischen einem Eingangsanschluß und einem FET-Vor­ verstärker, wobei manche Instrumente auch mehr haben können. Diese Relais-Schalter bzw. Schaltkontakte sind oftmals der Hauptgrund für den Verlust der Signalgüte. Sie verursachen weiterhin einen großen Teil der Gesamt­ kosten des Dämpfungsgliedes, da sie eine geringe Kapa­ zität gegen Masse, eine geringe Induktivität und kleine Abmessungen haben müssen, und sie stellen gleichzeitig die am wenigsten zuverlässige Komponente vieler Oszil­ loskope dar.

Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, eine Hochleistungs-Dämpfungsschaltung zu schaffen, bei der die Anzahl von Relaiskontakten in dem Signalweg gegen­ über dem Stand der Technik verringert ist, und die eine höhere Bandbreite, geringere Kosten und eine verbesserte Zuverlässigkeit aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Die Unteransprüche haben vorteil­ hafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens zum In­ halt.

Erfindungsgemäß wird eine Hochleistungs-Dämpfungsschal­ tung geschaffen, bei der ein Signalweg in eine Mehrzahl paralleler Wege aufgetrennt ist. Jeder Weg beaufschlagt ein Eingangssignal mit einem anderen Dämpfungsbetrag. Jeder Weg weist weiterhin einen Puffer-Verstärker auf. Die Ausgänge der Puffer-Verstärker werden an einen elek­ tronischen Schalter oder Multiplexer angelegt. Einer der Wege wird jeweils für den Ausgangsanschluß ausgewählt.

Das Ausgangssignal wird schließlich an den Eingang eines Treiberverstärkers angelegt, bevor es einer weiteren Verarbeitung und/oder einer Anzeige zugeführt wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfin­ dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 die schematische Darstellung einer bekannten Dämpfungsschaltung; und

Fig. 2 die schematische Darstellung einer erfin­ dungsgemäßen Hochleistungs-Dämpfungsschaltung.

Gemäß Fig. 2 wird ein Eingangssignal an eine Eingangs­ klemme 10 angelegt. Von dort gelangt das Eingangssignal an einen DC-Weg 12 bzw. an einen AC-Weg 14. Mit einem herkömmlichen, elektro-mechanischen, ersten Schalter SW1 wird dann ausgewählt, ob der DC- oder AC-Weg an einen Dämpfungsabschnitt 16 angelegt wird. Der Dämpfungsab­ schnitt 16 hat eine Mehrzahl von Dämpfungswegen 18, 20 und 22 mit jeweils einem festen Dämpfungsfaktor. Die Dämpfungswege 18, 20 und 22 sind mit dem Eingangssignal- Weg von dem Schalter SW1 über entsprechende Schalter SW2, SW3 und SW4, die ebenfalls herkömmliche elektro­ mechanische Typen sind, verbunden. Die Dämpfungswege 18, 20 und 22 enden in entsprechenden FET-Pufferverstärkern 24, 26 und 28. Die Ausgänge der FET-Pufferverstärker 24, 26 und 28 sind über entsprechende Schalttransistoren 30, 32 und 34 selektiv mit einer Treiberstufe 36 verbunden. Die mit einem Eingangstransistor 38 für die Treiberstufe 36 verbundenen Schalttransistoren 30, 32 und 34 bilden zusammen mit einem als Emitterfolger geschalteten Aus­ gangstransistor 40 eine mögliche Schaltung eines Mehr­ fach-Eingangspuffers mit hoher Eingangsimpedanz und geringer Ausgangsimpedanz. Wenn eine Vorspannungs-Strom­ quelle über einen Schalter SW5 selektiv nur an den Schalttransistor 30 angelegt wird, bildet dieser Transi­ stor mit den Puffer-Transistoren 38 und 40 einen rückge­ koppelten Verstärker mit einem Verstärkungsfaktor von Eins ("unity gain"). Der Ausgangstransistor 40 erzeugt genügend Strom, um Lastwiderstände mit geringer Impedanz zu treiben, während die Basis des Eingangstransistors 38 den Ausgang abtastet und eine Rückkopplung herstellt. In ähnlicher Weise können die Schalttransistoren 32 und 34 unabhängig voneinander aktiviert werden, um mit den Puffer-Transistoren 38 und 40 einen rückgekoppelten Verstärker mit dem Verstärkungsfaktor Eins zu bilden.

Bei der Anwendung wählt ein Benutzer mit dem Schalter SW1 entweder den AC- oder DC-gekoppelten Eingang. Durch Betätigung einer der Schalter SW2, SW3 oder SW4 und durch geeignete Einstellung des Schalters SW5 wird dann der gewünschte Dämpfungsweg zwischen die Eingangsklemme 10 und den Treiber 36 geschaltet. Wie durch Vergleich der Schaltungsauslegung gemäß Fig. 2 mit der bekannten Schaltung gemäß Fig. 1 hervorgeht, ist die Anzahl der elektro-mechanischen Relais-Schaltkontakte in dem Sig­ nalweg zwischen der Eingangsklemme 10 und den FET-Puf­ ferverstärkern 24, 26 und 2S von sechs auf zwei redu­ ziert. Dies hat eine vergrößerte Bandbreite, geringere Kosten und größere Zuverlässigkeit zur Folge. Die elek­ tronische Schaltung kann auf einer einzigen integrierten Schaltung 42 realisiert werden.

Die Erfindung schafft folglich eine Hochleistungs- Dämpfungsschaltung mit einer geringen Anzahl teurer Relaiskontakte, größerer Bandbreite und erhöhter Zuver­ lässigkeit, indem parallele Dämpfungswege vorgesehen werden, die mit einem elektronischen Schalter ausgewählt und von den FET-Pufferverstärkern zu der Ausgangs-Trei­ berschaltung durchgeschaltet werden.

Claims (4)

1. Dämpfungsschaltung, gekennzeichnet durch;
eine Mehrzahl paralleler Wege (18, 20, 22) , die jeweils einen anderen, vorbestimmten Dämpfungsfaktor aufweisen,
Einrichtungen (SW2, SW3, SW4) zur Verbindung eines Ein­ gangssignales mit einem ausgewählten Dämpfungsweg, und
Einrichtungen (42) zum Durchschalten des ausgewählten Dämpfungsweges zu einer Ausgangs-Treiberstufe (36).

2. Dämpfungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (42) aufweist:
eine Mehrzahl von Schalttransistoren (30, 32, 34) für jeweils einen der parallelen Wege, wobei die Schalttran­ sistoren jeweils selektiv mit der Ausgangs-Treiberstufe verbunden werden können, um einen rückgekoppelten Ver­ stärker mit dem Verstärkungsfaktor Eins ("unity gain") zu bilden, der eine hohe Eingangsimpedanz und eine ge­ ringe Ausgangsimpedanz aufweist, und
Einrichtungen (SW5) zur Auswahl eines der Schalttransi­ storen, der mit der Ausgangs-Treiberstufe verbunden wird, um den rückgekoppelten Verstärker mit dem Verstär­ kungsfaktor Eins zu bilden.

3. Dämpfungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (42) weiterhin einen Pufferverstärker (24, 26, 28) zwischen jedem parallelen Weg und dem Eingangsanschluß des ent­ sprechenden Schalttransistors aufweist.

4. Dämpfungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangs-Treiberstufe (36) aufweist:
einen Eingangstransistor (38) mit einer Mehrzahl von Eingangsanschlüssen, die jeweils mit einem der paral­ lelen Wege verbunden sind, und
einen als Emitterfolger geschalteten Ausgangstransistor (40), der mit dem Ausgangsanschluß des Eingangstransi­ stors verbunden ist und dessen Emitter an dem Steueran­ schluß des Eingangstransistors liegt, um eine Rückkopp­ lung zu schaffen.