JP2654446B2 - 高絶縁型スイッチ装置 - Google Patents
高絶縁型スイッチ装置Info
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- JP2654446B2 JP2654446B2 JP62108704A JP10870487A JP2654446B2 JP 2654446 B2 JP2654446 B2 JP 2654446B2 JP 62108704 A JP62108704 A JP 62108704A JP 10870487 A JP10870487 A JP 10870487A JP 2654446 B2 JP2654446 B2 JP 2654446B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、高絶縁型スイッチ装置に係り、特に、直流
から1GHz以上の広周波数帯域にわたって、オフ時の入出
力間高アイソレーション及びオン時の良好な伝送特性と
を必要とする用途に使用することができ、マルチプレク
サーを構成するのに適した高絶縁型スイッチ装置に関す
る。
から1GHz以上の広周波数帯域にわたって、オフ時の入出
力間高アイソレーション及びオン時の良好な伝送特性と
を必要とする用途に使用することができ、マルチプレク
サーを構成するのに適した高絶縁型スイッチ装置に関す
る。
マルチプレクサーは、電子回路において、単一の信号
経路を複数の信号入出力に対して時分割などの方法によ
り共有し、システム資源を有効に利用するために使用さ
れる。例えば、集積回路試験装置においても、マルチプ
レクサーがよく使用されている。高精度の測定を可能に
するため、集積回路の種類によっては、直流から1GHz以
上の広周波数帯域にわたって、極めて良好な特性を有す
るマルチプレクサーが必要となる場合がある。
経路を複数の信号入出力に対して時分割などの方法によ
り共有し、システム資源を有効に利用するために使用さ
れる。例えば、集積回路試験装置においても、マルチプ
レクサーがよく使用されている。高精度の測定を可能に
するため、集積回路の種類によっては、直流から1GHz以
上の広周波数帯域にわたって、極めて良好な特性を有す
るマルチプレクサーが必要となる場合がある。
一般に、高周波信号を切り替えるための2:1同軸マル
チプレクサーには、第３図に示すような回路が用いられ
ている。第３図中、スイッチS11、S12、S21、S22には、
リードスイッチが用いられている。信号源Vs2を出力端
に接続された負荷抵抗RL（50Ω）に供給するためには、
リードスイッチS11、S12をオフ（開）、リードスイッチ
S21、S22をオン（閉）とする。このように、スイッチS1
1及びS12、スイッチS21及びS22を、それぞれ直列に接続
するのは、オフ・リードスイッチの浮遊容量を介して、
入力信号の一部が出力に現れる信号漏れを少なくし、入
力P1及びP2と出力P0との間のアイソレーションを良くす
るためである。これにより、単独のリードスイッチを信
号経路とする場合よりも、大幅にアイソレーション特性
は改善される。
チプレクサーには、第３図に示すような回路が用いられ
ている。第３図中、スイッチS11、S12、S21、S22には、
リードスイッチが用いられている。信号源Vs2を出力端
に接続された負荷抵抗RL（50Ω）に供給するためには、
リードスイッチS11、S12をオフ（開）、リードスイッチ
S21、S22をオン（閉）とする。このように、スイッチS1
1及びS12、スイッチS21及びS22を、それぞれ直列に接続
するのは、オフ・リードスイッチの浮遊容量を介して、
入力信号の一部が出力に現れる信号漏れを少なくし、入
力P1及びP2と出力P0との間のアイソレーションを良くす
るためである。これにより、単独のリードスイッチを信
号経路とする場合よりも、大幅にアイソレーション特性
は改善される。
しかしながら、500MHz、1GHzもの高周波数において
は、オフ・スイッチS11及びS12は、それぞれ接点間に、
通常1.5pFから2.0pF程度の浮遊容量を持っているため、
信号源Vs1は、これらの容量を介して出力端P0に、その
一部の電圧を供給し、無視することのできない信号漏れ
を生じてしまう欠点があった。第３図の同軸マルチプレ
クサーの場合、P1とP0との間のアイソレーションは、ス
イッチの直列接続にもかかわらず、1GHzにおいて、60d
B、500MHzにおいて70dBである。
は、オフ・スイッチS11及びS12は、それぞれ接点間に、
通常1.5pFから2.0pF程度の浮遊容量を持っているため、
信号源Vs1は、これらの容量を介して出力端P0に、その
一部の電圧を供給し、無視することのできない信号漏れ
を生じてしまう欠点があった。第３図の同軸マルチプレ
クサーの場合、P1とP0との間のアイソレーションは、ス
イッチの直列接続にもかかわらず、1GHzにおいて、60d
B、500MHzにおいて70dBである。
そこで、スイッチ装置SW1及びSW2の入出力端子間（P1
−P0及びP2−P0）のアイソレーションを改善するために
従来用いられていた手段は、第２図に示すように、リー
ドスイッチS10及びS20を付加することである。リードス
イッチS10をオンにすることにより、スイッチS11とS12
との間の線路上の一点A1がグランド（アース）に接続さ
れる。これによって、リードスイッチS11の接点間浮遊
容量を介して流れようとする信号源Vs1の漏れ信号はグ
ランドに流れるので、出力端P0への信号漏れは減少す
る。
−P0及びP2−P0）のアイソレーションを改善するために
従来用いられていた手段は、第２図に示すように、リー
ドスイッチS10及びS20を付加することである。リードス
イッチS10をオンにすることにより、スイッチS11とS12
との間の線路上の一点A1がグランド（アース）に接続さ
れる。これによって、リードスイッチS11の接点間浮遊
容量を介して流れようとする信号源Vs1の漏れ信号はグ
ランドに流れるので、出力端P0への信号漏れは減少す
る。
しかしながら、実際には、S10に用いられるリードス
イッチには、機械的な長さ（例えば、約15mm）があり、
インピーダンス換算で、1GHzで約90Ωとなる。このた
め、P1−P0間のアイソレーション特性は、低周波では充
分改善されるが、500MHz以上の高周波領域では充分な改
善を得ることができないという欠点があった。
イッチには、機械的な長さ（例えば、約15mm）があり、
インピーダンス換算で、1GHzで約90Ωとなる。このた
め、P1−P0間のアイソレーション特性は、低周波では充
分改善されるが、500MHz以上の高周波領域では充分な改
善を得ることができないという欠点があった。
また、第２図のように、リードスイッチS21、S22がオ
ンのとき、リードスイッチS20は、オフであるが、その
接点間容量（1.5pF〜2.0pF）が点A2に接続されることに
なるので、スタブ等の補償を行ったとしても、信号源Vs
2がリードスイッチS21、S22を介して伝送する際の伝送
特性は、第３図の従来例と比較して劣化することになる
という欠点があった。
ンのとき、リードスイッチS20は、オフであるが、その
接点間容量（1.5pF〜2.0pF）が点A2に接続されることに
なるので、スタブ等の補償を行ったとしても、信号源Vs
2がリードスイッチS21、S22を介して伝送する際の伝送
特性は、第３図の従来例と比較して劣化することになる
という欠点があった。
さらに、スイッチS11及びS10、スイッチS21及びS20が
同時にオンする時があると、入力端P1、P2がグランドに
短絡する状態となり、信号源Vs1及びVs2にとっても負荷
が重くなるため好ましくない。そのため、第２図の従来
例では、リードスイッチS11及びS12とリードスイッチS1
0との両者、リードスイッチS21及びリードスイッチS22
とリードスイッチS20との両者が、共にオフになった状
態からどちらかのスイッチをオンにする操作を行わなけ
ればならない。すなわち、第２図に示す、スイッチ装置
SW2からスイッチ装置SW1へ信号経路を切り換える場合、
スイッチSW2においては、リードスイッチS21を開いた後
に、リードスイッチS20を閉じなければならず、スイッ
チSW1においては、リードスイッチS10を開いた後に、リ
ードスイッチS11を閉じなければならない。このため、
信号経路を切り換えるスイッチング速度が遅くなり、第
３図の従来例と比較して約1.5倍の時間を必要とすると
いう欠点があった。
同時にオンする時があると、入力端P1、P2がグランドに
短絡する状態となり、信号源Vs1及びVs2にとっても負荷
が重くなるため好ましくない。そのため、第２図の従来
例では、リードスイッチS11及びS12とリードスイッチS1
0との両者、リードスイッチS21及びリードスイッチS22
とリードスイッチS20との両者が、共にオフになった状
態からどちらかのスイッチをオンにする操作を行わなけ
ればならない。すなわち、第２図に示す、スイッチ装置
SW2からスイッチ装置SW1へ信号経路を切り換える場合、
スイッチSW2においては、リードスイッチS21を開いた後
に、リードスイッチS20を閉じなければならず、スイッ
チSW1においては、リードスイッチS10を開いた後に、リ
ードスイッチS11を閉じなければならない。このため、
信号経路を切り換えるスイッチング速度が遅くなり、第
３図の従来例と比較して約1.5倍の時間を必要とすると
いう欠点があった。
本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになさ
れたものであって、その目的とするところは、入出力間
に直列に接続された２個のスイッチの共通接続点をPIN
ダイオードスイッチによって接地することにより、1GHz
以上もの高周波数領域においても、高い入出力間の絶縁
特性を有するスイッチ装置を提供することである。すな
わち、PINダイオードは、リードスイッチに比べ微小形
状を有しオン時にインダクタンスが数nH以下と小さく高
周波領域ではオン時に純抵抗として振る舞い、しかも、
通常1MHz以上で１Ω以下と非常にインピーダンスが低い
という性質を有する。本発明は、この性質を利用して、
高周波領域でのスイッチの入出力間のアイソレーション
特性を改善することを目的とする。
れたものであって、その目的とするところは、入出力間
に直列に接続された２個のスイッチの共通接続点をPIN
ダイオードスイッチによって接地することにより、1GHz
以上もの高周波数領域においても、高い入出力間の絶縁
特性を有するスイッチ装置を提供することである。すな
わち、PINダイオードは、リードスイッチに比べ微小形
状を有しオン時にインダクタンスが数nH以下と小さく高
周波領域ではオン時に純抵抗として振る舞い、しかも、
通常1MHz以上で１Ω以下と非常にインピーダンスが低い
という性質を有する。本発明は、この性質を利用して、
高周波領域でのスイッチの入出力間のアイソレーション
特性を改善することを目的とする。
また、他の目的は、一般にインサーションロスが極め
て低く、伝送特性の良いスイッチを入手しうるリードス
イッチを、信号伝送路に使用することにより、良好な伝
送特性を有するスイッチ装置を提供することにある。
て低く、伝送特性の良いスイッチを入手しうるリードス
イッチを、信号伝送路に使用することにより、良好な伝
送特性を有するスイッチ装置を提供することにある。
また、他の目的は、リードスイッチを２個直列に接続
して使用することにより、PINダイオードのオン抵抗の
増大する低周波領域（1MHz以下）においても、高い入出
力間の絶縁特性を有するスイッチ装置を提供することで
ある。
して使用することにより、PINダイオードのオン抵抗の
増大する低周波領域（1MHz以下）においても、高い入出
力間の絶縁特性を有するスイッチ装置を提供することで
ある。
さらに、他の目的は、直列に接続された２個のスイッ
チの共通接続点を接地する手段をPINダイオードという
半導体スイッチで構成し、その半導体スイッチのスイッ
チ速度を決めるバイパス抵抗とバイパスコンデンサの時
定数を充分小さくすることにより、信号経路の切り換え
を高速に行うことができるスイッチ装置を提供すること
である。
チの共通接続点を接地する手段をPINダイオードという
半導体スイッチで構成し、その半導体スイッチのスイッ
チ速度を決めるバイパス抵抗とバイパスコンデンサの時
定数を充分小さくすることにより、信号経路の切り換え
を高速に行うことができるスイッチ装置を提供すること
である。
またさらに、他の目的は、直列に接続された２個のス
イッチがオンの時、共通接続点を接続するPINダイオー
ドをオフにする逆バイアスを、PINダイオードのリード
間端子容量が充分小さくなる大きさにすることにより、
２個のスイッチに接続される容量を小さくし、伝送特性
の劣化を防止することである。
イッチがオンの時、共通接続点を接続するPINダイオー
ドをオフにする逆バイアスを、PINダイオードのリード
間端子容量が充分小さくなる大きさにすることにより、
２個のスイッチに接続される容量を小さくし、伝送特性
の劣化を防止することである。
つまり、本発明の目的は、直流から1GHz以上の広周波
数帯域にわたり、入出力間のアイソレーション特性およ
び伝送特性が良く、スイッチング速度が速いという全て
の特性を兼ね備えたスイッチ装置を提供することであ
る。またそれにより、広周波数帯域で高精度の信号レベ
ルの測定を行うために使用するマルチプレクサーに適し
たスイッチ装置を提供することである。
数帯域にわたり、入出力間のアイソレーション特性およ
び伝送特性が良く、スイッチング速度が速いという全て
の特性を兼ね備えたスイッチ装置を提供することであ
る。またそれにより、広周波数帯域で高精度の信号レベ
ルの測定を行うために使用するマルチプレクサーに適し
たスイッチ装置を提供することである。
要するに、本発明は、入力端子と出力端子との間に直
列に接続され開閉状態が同一となるように制御される２
個のリードスイッチと、前記リードスイッチの共通接続
点とアースとの間に接続され前記リードスイッチの開閉
状態と逆の開閉状態となるように制御されるPINダイオ
ードスイッチとを具備することを特徴とするものであ
る。
列に接続され開閉状態が同一となるように制御される２
個のリードスイッチと、前記リードスイッチの共通接続
点とアースとの間に接続され前記リードスイッチの開閉
状態と逆の開閉状態となるように制御されるPINダイオ
ードスイッチとを具備することを特徴とするものであ
る。
なお、PINダイオードスイッチは、以下の（ａ）乃至
（ｄ）を具備する。
（ｄ）を具備する。
（ａ）第１バイアス電圧源端子とアースとの間に直列に
接続された抵抗及びコンデンサ。該抵抗とコンデンサと
は、第１接続点を介して接続されている。
接続された抵抗及びコンデンサ。該抵抗とコンデンサと
は、第１接続点を介して接続されている。
（ｂ）第２バイアス電圧源端子とアースとの間に直列に
接続された抵抗及びコンデンサ。該抵抗とコンデンサと
は、第２接続点を介して接続されている。
接続された抵抗及びコンデンサ。該抵抗とコンデンサと
は、第２接続点を介して接続されている。
（ｃ）前記共通接続点から前記第１接続点へ順方向に接
続された第1PINダイオード。
続された第1PINダイオード。
（ｄ）前記共通接続点から前記第２接続点へ逆方向に接
続された第2PINダイオード。
続された第2PINダイオード。
また、本発明（第２発明）は、入力端子と出力端子と
の間に直列に接続された開閉状態が同一となるように接
続される２個のリードスイッチと、前記リードスイッチ
の共通接続点とアースとの間に接続され前記リードスイ
ッチの開閉状態と逆の開閉状態となるように制御される
PINダイオードスイッチとを具備する広周波数帯域高絶
縁型スイッチ装置を複数具備し、 前記複数のスイッチ装置の一部は、前記２個のリード
スイッチが共に閉状態、前記PINダイオードスイッチが
開状態となり、入力端子と出力端子との間に信号経路を
形成すると共に、 前記複数のスイッチ装置の他の一部が、前記２個のリ
ードスイッチが共に開状態、前記PINダイオードスイッ
チが閉状態となり、入力端子と出力端子とが絶縁される
マルチプレクサーであることを特徴とする。
の間に直列に接続された開閉状態が同一となるように接
続される２個のリードスイッチと、前記リードスイッチ
の共通接続点とアースとの間に接続され前記リードスイ
ッチの開閉状態と逆の開閉状態となるように制御される
PINダイオードスイッチとを具備する広周波数帯域高絶
縁型スイッチ装置を複数具備し、 前記複数のスイッチ装置の一部は、前記２個のリード
スイッチが共に閉状態、前記PINダイオードスイッチが
開状態となり、入力端子と出力端子との間に信号経路を
形成すると共に、 前記複数のスイッチ装置の他の一部が、前記２個のリ
ードスイッチが共に開状態、前記PINダイオードスイッ
チが閉状態となり、入力端子と出力端子とが絶縁される
マルチプレクサーであることを特徴とする。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて、説明す
る。
る。
第１図の回路に示された広周波数帯域高絶縁型スイッ
チ装置SW1は、入力端子P1と出力端子P0との間に直列に
接続され開閉状態が同一となるように制御される２個の
リードスイッチS11、S12と、前記リードスイッチの共通
接続点A1とアースとの間に接続され前記リードスイッチ
の開閉状態と逆の開閉状態となるように制御されるPIN
ダイオードスイッチとを具備している。PINダイオード
スイッチは、第１バイアス電圧源端子V11とアースとの
間に直列に接続された抵抗R11及び高周波用チップコン
デンサC11を備え、抵抗R11とコンデンサC11とは、第１
接続点を介して接続されている。PINダイオードスイッ
チは、さらに、第２バイアス電圧源端子V12とアースと
の間に直列に接続された抵抗R12及び高周波用チップコ
ンデンサC12を具備しており、該抵抗R12とコンデンサC1
2とは、第２接続点を介して接続されている。さらに、P
INダイオードスイッチは、共通接続点A1から第１接続点
へ順方向に接続されたPINダイオードD11と、共通接続点
A1から第２接続点へ逆方向に接続されたPINダイオードD
12とを具備している。このPINダイオードは、日本電気
株式会社の1S2222を使用している。
チ装置SW1は、入力端子P1と出力端子P0との間に直列に
接続され開閉状態が同一となるように制御される２個の
リードスイッチS11、S12と、前記リードスイッチの共通
接続点A1とアースとの間に接続され前記リードスイッチ
の開閉状態と逆の開閉状態となるように制御されるPIN
ダイオードスイッチとを具備している。PINダイオード
スイッチは、第１バイアス電圧源端子V11とアースとの
間に直列に接続された抵抗R11及び高周波用チップコン
デンサC11を備え、抵抗R11とコンデンサC11とは、第１
接続点を介して接続されている。PINダイオードスイッ
チは、さらに、第２バイアス電圧源端子V12とアースと
の間に直列に接続された抵抗R12及び高周波用チップコ
ンデンサC12を具備しており、該抵抗R12とコンデンサC1
2とは、第２接続点を介して接続されている。さらに、P
INダイオードスイッチは、共通接続点A1から第１接続点
へ順方向に接続されたPINダイオードD11と、共通接続点
A1から第２接続点へ逆方向に接続されたPINダイオードD
12とを具備している。このPINダイオードは、日本電気
株式会社の1S2222を使用している。
第１図の回路に示されたスイッチ装置SW2は、スイッ
チ装置SW1と同一に構成されており、第１図の回路は、
全体で、２個の広周波数帯域高絶縁型スイッチ装置SW1
とSW2とを組み合わせて、2:1のマルチプレクサーを構成
したものを示している。
チ装置SW1と同一に構成されており、第１図の回路は、
全体で、２個の広周波数帯域高絶縁型スイッチ装置SW1
とSW2とを組み合わせて、2:1のマルチプレクサーを構成
したものを示している。
スイッチ装置SW1の入力端子P1には、信号源Vs1が抵抗
Rs1を介して接続されており、スイッチ装置SW2の入力端
子P2には、信号源Vs2が抵抗Rs2を介して接続されてい
る。スイッチ装置SW1とSW2の出力は、互いに接続されて
共通の出力端子P0が形成され、出力端子P0には、負荷抵
抗RLが接続されている。
Rs1を介して接続されており、スイッチ装置SW2の入力端
子P2には、信号源Vs2が抵抗Rs2を介して接続されてい
る。スイッチ装置SW1とSW2の出力は、互いに接続されて
共通の出力端子P0が形成され、出力端子P0には、負荷抵
抗RLが接続されている。
バイアス電圧源端子V11、V12には、それぞれ正電圧及
び負電圧を交互に与えることができるバイアス電圧源
（図示せず）が接続されている。同様にバイアス電圧源
端子V21、V22にも、それぞれ負電圧及び正電圧を交互に
与えることができるバイアス電圧源（図示せず）が接続
されている。リードスイッチS11、S12、S21、S22は、励
磁コイル（図示せず）により、それぞれ、駆動されるも
のである。バイアス電圧源および励磁コイル電流の制御
回路（図示せず）は、周知慣用の技術手段により構成す
ることができる。
び負電圧を交互に与えることができるバイアス電圧源
（図示せず）が接続されている。同様にバイアス電圧源
端子V21、V22にも、それぞれ負電圧及び正電圧を交互に
与えることができるバイアス電圧源（図示せず）が接続
されている。リードスイッチS11、S12、S21、S22は、励
磁コイル（図示せず）により、それぞれ、駆動されるも
のである。バイアス電圧源および励磁コイル電流の制御
回路（図示せず）は、周知慣用の技術手段により構成す
ることができる。
第１図は、スイッチ装置SW1のオフ状態、スイッチ装
置SW2のオン状態を表わしている。このとき、スイッチ
装置SW1においては、２個のリードスイッチS11およびS1
2が共に開（オフ）状態となっている。バイアス電圧源
端子V11は、負電圧とされ、バイアス電圧源端子V12は、
正電圧とされており、バイアス抵抗R11、R12を通し、順
電流を流すことにより、PINダイオードD11、D12はオン
となっている。このとき、点A1は、PINダイオードD11と
高周波用バイパスコンデンサC11とを介してグランド
（アース）に接続され、同時にPINダイオードD12と高周
波用バイパスコンデンサC12とを介してグランドに接続
される。このとき、PINダイオードD11とD12及びコンデ
ンサC11とC12とが電気的に特性が同じであれば、PINダ
イオードD11とコンデンサC11とからなる直列インピーダ
ンスの約半分のきわめて低い値でA1点はグランドに接続
され、1MHz以上の高周波領域におけるスイッチ装置SW1
の入出力間（P1−P0）のアイソレーション特性が極めて
良好となる。すなわち、PINダイオードは、リードスイ
ッチに比べ形状が非常に小さく、オン時のインダクタン
スが数nH以下と小さく、高周波領域ではオン時に純抵抗
として振る舞い、しかも、通常1MHz以上で１Ω以下と非
常にインピーダンスが低い。これにより、高周波領域で
のスイッチの入出力間のアイソレーション特性が著しく
改善される。例えば、本願出願人が製作した実施例に基
づく実験によれば、入出力間アイソレーションは、1GHz
において、80dB、500MHzで90dBあり、従来例と比較して
大幅に改善されている。一方、1MHz以下の低い周波数領
域においては、スイッチS1及びスイッチS2の直列接続の
みで充分なアイソレーション特性が得られる。これによ
って、直流から1GHz以上の広帯域にわたって、極めて良
好な、P1−P0間のアイソレーション特性が得られる。
置SW2のオン状態を表わしている。このとき、スイッチ
装置SW1においては、２個のリードスイッチS11およびS1
2が共に開（オフ）状態となっている。バイアス電圧源
端子V11は、負電圧とされ、バイアス電圧源端子V12は、
正電圧とされており、バイアス抵抗R11、R12を通し、順
電流を流すことにより、PINダイオードD11、D12はオン
となっている。このとき、点A1は、PINダイオードD11と
高周波用バイパスコンデンサC11とを介してグランド
（アース）に接続され、同時にPINダイオードD12と高周
波用バイパスコンデンサC12とを介してグランドに接続
される。このとき、PINダイオードD11とD12及びコンデ
ンサC11とC12とが電気的に特性が同じであれば、PINダ
イオードD11とコンデンサC11とからなる直列インピーダ
ンスの約半分のきわめて低い値でA1点はグランドに接続
され、1MHz以上の高周波領域におけるスイッチ装置SW1
の入出力間（P1−P0）のアイソレーション特性が極めて
良好となる。すなわち、PINダイオードは、リードスイ
ッチに比べ形状が非常に小さく、オン時のインダクタン
スが数nH以下と小さく、高周波領域ではオン時に純抵抗
として振る舞い、しかも、通常1MHz以上で１Ω以下と非
常にインピーダンスが低い。これにより、高周波領域で
のスイッチの入出力間のアイソレーション特性が著しく
改善される。例えば、本願出願人が製作した実施例に基
づく実験によれば、入出力間アイソレーションは、1GHz
において、80dB、500MHzで90dBあり、従来例と比較して
大幅に改善されている。一方、1MHz以下の低い周波数領
域においては、スイッチS1及びスイッチS2の直列接続の
みで充分なアイソレーション特性が得られる。これによ
って、直流から1GHz以上の広帯域にわたって、極めて良
好な、P1−P0間のアイソレーション特性が得られる。
一方、スイッチ装置SW2においては、バイアス電圧源
端子V21は、正電圧とされ、バイアス電圧源端子V22は、
負電圧とされており、PINダイオードD21、D22は、逆バ
イアスされ、オフになっている。このとき、逆バイアス
電圧が大きくなれば、PINダイオードD21、D22のそれぞ
れのリード端子間容量は、小さくなる（通常0.5pF/電圧
１ディケード）ため、V21、V22間の逆バイアス電圧は、
充分大きくなっている。これにより、伝送線路（A2点）
に接続される不要容量が小さくなり、これによって、信
号源Vs2のオン・スイッチS21、S22を介した伝送特性を
良くすることができる。また、伝送信号レベルに比べ充
分深い逆バイアスであれば、PINダイオードのリード端
子間容量の非線形性も改善され、大振幅信号も無歪で伝
送できる。
端子V21は、正電圧とされ、バイアス電圧源端子V22は、
負電圧とされており、PINダイオードD21、D22は、逆バ
イアスされ、オフになっている。このとき、逆バイアス
電圧が大きくなれば、PINダイオードD21、D22のそれぞ
れのリード端子間容量は、小さくなる（通常0.5pF/電圧
１ディケード）ため、V21、V22間の逆バイアス電圧は、
充分大きくなっている。これにより、伝送線路（A2点）
に接続される不要容量が小さくなり、これによって、信
号源Vs2のオン・スイッチS21、S22を介した伝送特性を
良くすることができる。また、伝送信号レベルに比べ充
分深い逆バイアスであれば、PINダイオードのリード端
子間容量の非線形性も改善され、大振幅信号も無歪で伝
送できる。
以上、第１図に示す、スイッチ装置SW1がオフ、スイ
ッチ装置SW2がオンの状態を説明したが、スイッチ装置S
W1をオン、スイッチ装置SW2をオフの状態にするには、
それぞれ、スイッチ装置SW1を前述のSW2と同様の状態に
し、スイッチ装置SW2を前述のSW1と同様の状態にすれば
よい。すなわち、スイッチS11、S12がオン、PINダイオ
ードD11、D12が、逆バイアスによりオフになり、スイッ
チS21、S22がオフ、ピンダイオードD21、D22は、順バイ
アスによりオンになる。
ッチ装置SW2がオンの状態を説明したが、スイッチ装置S
W1をオン、スイッチ装置SW2をオフの状態にするには、
それぞれ、スイッチ装置SW1を前述のSW2と同様の状態に
し、スイッチ装置SW2を前述のSW1と同様の状態にすれば
よい。すなわち、スイッチS11、S12がオン、PINダイオ
ードD11、D12が、逆バイアスによりオフになり、スイッ
チS21、S22がオフ、ピンダイオードD21、D22は、順バイ
アスによりオンになる。
PINダイオードスイッチのスイッチング速度は、主に
バイアス抵抗（R11またはR22で一般に1kΩ）とバイパス
コンデンサ（C11またはC22で一般に0.01μＦ）との時定
数で決まり、通常10μsec程度であり、リードスイッチ
のスイッチング速度に比較して極めて速い。
バイアス抵抗（R11またはR22で一般に1kΩ）とバイパス
コンデンサ（C11またはC22で一般に0.01μＦ）との時定
数で決まり、通常10μsec程度であり、リードスイッチ
のスイッチング速度に比較して極めて速い。
したがって、第２図に示す従来例の項で説明したのと
同様に、スイッチS11およびスイッチS21とPINダイオー
ドスイッチとの同時オンを防止する必要があるとして
も、PINダイオードスイッチが加わったことによる、ス
イッチ装置SW1、SW2もしくはマルチプレクサー全体のス
イッチング速度に与える影響は、ほとんど無視できるほ
どのものであり、第３図に示す従来のマルチプレクサと
ほぼ同程度のスイッチング速度を実現することができ
る。
同様に、スイッチS11およびスイッチS21とPINダイオー
ドスイッチとの同時オンを防止する必要があるとして
も、PINダイオードスイッチが加わったことによる、ス
イッチ装置SW1、SW2もしくはマルチプレクサー全体のス
イッチング速度に与える影響は、ほとんど無視できるほ
どのものであり、第３図に示す従来のマルチプレクサと
ほぼ同程度のスイッチング速度を実現することができ
る。
本実施例の伝送特性に関して、歪については、100MH
z、16dBm（負荷50Ω）の正弦波信号に対し、３次高調波
で基本波に比べ90dB低いという実験結果が得られた。歪
は容量による対称歪であり、PINダイオードの特性がそ
ろっているので、２次高調波成分は、３次高調波成分に
比べさらに小さい。なお、スイッチS11、S12、S21、S22
には、リード片（接点部除く）に20μｍの銅を被覆した
信頼性の高いリードスイッチを使用しているため、イン
サーション・ロスが極めて低く、伝送特性が良く、かつ
長寿命である。
z、16dBm（負荷50Ω）の正弦波信号に対し、３次高調波
で基本波に比べ90dB低いという実験結果が得られた。歪
は容量による対称歪であり、PINダイオードの特性がそ
ろっているので、２次高調波成分は、３次高調波成分に
比べさらに小さい。なお、スイッチS11、S12、S21、S22
には、リード片（接点部除く）に20μｍの銅を被覆した
信頼性の高いリードスイッチを使用しているため、イン
サーション・ロスが極めて低く、伝送特性が良く、かつ
長寿命である。
本発明は、以上のように、構成され、動作するもので
あるから、直列に接続された２個のスイッチの共通接続
点がPINダイオードスイッチによって接地されているの
で、1GHz以上もの高周波数領域においても、高い入出力
間の絶縁特性を有するスイッチ装置が提供できるという
効果が得られる。
あるから、直列に接続された２個のスイッチの共通接続
点がPINダイオードスイッチによって接地されているの
で、1GHz以上もの高周波数領域においても、高い入出力
間の絶縁特性を有するスイッチ装置が提供できるという
効果が得られる。
また、一般にインサーション・ロスが極めて低く、伝
送特性の良いスイッチを入手しうるリードスイッチを、
信号伝送路に使用しているので、良好な伝送特性を有す
るスイッチ装置を提供するができるという効果が得られ
る。
送特性の良いスイッチを入手しうるリードスイッチを、
信号伝送路に使用しているので、良好な伝送特性を有す
るスイッチ装置を提供するができるという効果が得られ
る。
また、リードスイッチを２個直列に接続して使用して
いるので、PINダイオードのオン抵抗の増大する低周波
領域（1MHz以下）においても、高い入出力間の絶縁特性
を有するスイッチ装置を提供することができる。
いるので、PINダイオードのオン抵抗の増大する低周波
領域（1MHz以下）においても、高い入出力間の絶縁特性
を有するスイッチ装置を提供することができる。
さらに、直列に接続された２個のスイッチの共通接続
点を接地する手段が、PINダイオードという半導体スイ
ッチで構成され、その半導体スイッチのスイッチ速度を
決めるバイパス抵抗とバイパスコンデンサの時定数は充
分小さくなっているので、信号経路の切り換えを高速に
行うことができるスイッチ装置を提供することができる
効果が得られる。
点を接地する手段が、PINダイオードという半導体スイ
ッチで構成され、その半導体スイッチのスイッチ速度を
決めるバイパス抵抗とバイパスコンデンサの時定数は充
分小さくなっているので、信号経路の切り換えを高速に
行うことができるスイッチ装置を提供することができる
効果が得られる。
またさらに、直列に接続された２個のスイッチがオン
の時、共通接続点を接地するPINダイオードをオフにす
る逆バイアスが、PINダイオードのリード間端子容量が
充分小さくなる大きさになっているので、２個のスイッ
チに接続される不要容量が小さくなり、伝送特性の劣化
が防止されるという効果が得られる。
の時、共通接続点を接地するPINダイオードをオフにす
る逆バイアスが、PINダイオードのリード間端子容量が
充分小さくなる大きさになっているので、２個のスイッ
チに接続される不要容量が小さくなり、伝送特性の劣化
が防止されるという効果が得られる。
要するに、本発明によれば、直流から1GHz以上の広周
波数帯域にわたり、入出力間のアイソレーション特性お
よび伝送特性が良く、スイッチング速度が速いという全
ての特性を兼ね備えたスイッチ装置を提供することがで
きるという顕著な効果が得られる。またそれにより、広
周波数帯域で高精度の信号レベルの測定を行うために使
用するマルチプレクサーに適したスイッチ装置の提供が
可能になるという効果が得られる。
波数帯域にわたり、入出力間のアイソレーション特性お
よび伝送特性が良く、スイッチング速度が速いという全
ての特性を兼ね備えたスイッチ装置を提供することがで
きるという顕著な効果が得られる。またそれにより、広
周波数帯域で高精度の信号レベルの測定を行うために使
用するマルチプレクサーに適したスイッチ装置の提供が
可能になるという効果が得られる。
第１図は、本発明の実施例の広周波数帯域高絶縁型スイ
ッチを使用した2:1マルチプレクサを示す回路図、第２
図は直列接続されたリードスイッチの共通接続点を接地
するリードスイッチを具備する従来のスイッチ装置を使
用した2:1マルチプレクサ回路を示す図、第３図は従来
のスイッチを装置を使用した2:1マルチプレクサ回路を
示す図である。 P1、P2:入力端子、 P0:出力端子、 S1、S2、S3、S4:リードスイッチ、 A1、A2:共通接続点、 SW1、SW2:広周波数帯域高絶縁型スイッチ装置、 V11、V21:第１バイアス電圧源端子、 V12、V22:第２バイアス電圧源端子、 R11、R12、R21、R22:抵抗、 C11、C12、C21、C22:コンデンサ、 D11、D12、D21、D22:PINダイオード。
ッチを使用した2:1マルチプレクサを示す回路図、第２
図は直列接続されたリードスイッチの共通接続点を接地
するリードスイッチを具備する従来のスイッチ装置を使
用した2:1マルチプレクサ回路を示す図、第３図は従来
のスイッチを装置を使用した2:1マルチプレクサ回路を
示す図である。 P1、P2:入力端子、 P0:出力端子、 S1、S2、S3、S4:リードスイッチ、 A1、A2:共通接続点、 SW1、SW2:広周波数帯域高絶縁型スイッチ装置、 V11、V21:第１バイアス電圧源端子、 V12、V22:第２バイアス電圧源端子、 R11、R12、R21、R22:抵抗、 C11、C12、C21、C22:コンデンサ、 D11、D12、D21、D22:PINダイオード。
Claims (3)
- 【請求項１】入力端子と出力端子との間に直列に接続さ
れ開閉状態が同一となるように制御される２個のリード
スイッチと、前記リードスイッチの共通接続点とアース
との間に接続され前記リードスイッチの開閉状態と逆の
開閉状態となるように制御されるPINダイオードスイッ
チとを具備することを特徴とする広周波数帯域高絶縁型
スイッチ装置。 - 【請求項２】前記PINダイオードスイッチは、（ａ）乃
至（ｄ）を具備するものであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の広周波数帯域高絶縁型スイッチ
装置。 （ａ）第１バイアス電圧源端子とアースとの間に直列に
接続された抵抗及びコンデンサ。 該抵抗とコンデンサとは、第１接続点を介して接続され
ている。 （ｂ）第２バイアス電圧源端子とアースとの間に直列に
接続された抵抗及びコンデンサ。 該抵抗とコンデンサとは、第２接続点を介して接続され
ている。 （ｃ）前記共通接続点から前記第１接続点へ順方向に接
続された第1PINダイオード。 （ｄ）前記共通接続点から前記第２接続点へ逆方向に接
続された第2PINダイオード。 - 【請求項３】入力端子と出力端子との間に直列に接続さ
れ開閉状態が同一となるように制御される２個のリード
スイッチと、前記リードスイッチの共通接続点とアース
との間に接続され前記リードスイッチの開閉状態と逆の
開閉状態となるように制御されるPINダイオードスイッ
チとを具備する広周波数帯域高絶縁型スイッチ装置を複
数具備し、 前記複数のスイッチ装置の一部は、前記２個のリードス
イッチが共に閉状態、前記PINダイオードスイッチが開
状態となり、信号経路を形成すると共に、 前記複数のスイッチ装置の他の一部が、前記２個のリー
ドスイッチが共に開状態、前記PINダイオードスイッチ
が閉状態となり、入力端子と出力端子とが絶縁されるこ
とを特徴とするマルチプレクサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62108704A JP2654446B2 (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | 高絶縁型スイッチ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62108704A JP2654446B2 (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | 高絶縁型スイッチ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63274041A JPS63274041A (ja) | 1988-11-11 |
| JP2654446B2 true JP2654446B2 (ja) | 1997-09-17 |
Family
ID=14491500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62108704A Expired - Lifetime JP2654446B2 (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | 高絶縁型スイッチ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2654446B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49107464A (ja) * | 1973-02-14 | 1974-10-12 | ||
| JPS5942742A (ja) * | 1982-08-31 | 1984-03-09 | 富士通株式会社 | マトリツクススイツチの駆動回路 |
-
1987
- 1987-04-30 JP JP62108704A patent/JP2654446B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49107464A (ja) * | 1973-02-14 | 1974-10-12 | ||
| JPS5942742A (ja) * | 1982-08-31 | 1984-03-09 | 富士通株式会社 | マトリツクススイツチの駆動回路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63274041A (ja) | 1988-11-11 |
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