JP2686332B2 - 固体スイッチ - Google Patents
固体スイッチInfo
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- JP2686332B2 JP2686332B2 JP1338031A JP33803189A JP2686332B2 JP 2686332 B2 JP2686332 B2 JP 2686332B2 JP 1338031 A JP1338031 A JP 1338031A JP 33803189 A JP33803189 A JP 33803189A JP 2686332 B2 JP2686332 B2 JP 2686332B2
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- fets
- transformer
- secondary winding
- signal
- balanced
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
- H03K17/6871—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the output circuit comprising more than one controlled field-effect transistor
- H03K17/6874—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the output circuit comprising more than one controlled field-effect transistor in a symmetrical configuration
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- Electronic Switches (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は一般にスイッチング（切換）装置に、更に
詳しくはスイッチング素子としてトランジスタを用いた
切換装置に関係している。
詳しくはスイッチング素子としてトランジスタを用いた
切換装置に関係している。
（背景技術） 高周波数信号が切り換えられる（又はゲート制御され
る）ようになっている多くの応用装置においていわゆる
電子スイッチ（又はゲート）が有用であることは技術上
周知である。便宜上、以下においてはスイッチにだけ言
及が行われるが、電子ゲートが単に電子スイッチの一種
であることは明白であると考えられる。このようなスイ
ッチにおいては、ダイオード又はトランジスタのような
固体デバイスが「オン」状態から「オフ」状態への変化
を生じさせられて高周波数信号を通過させ又は抑止す
る。高周波数信号のための多くの応用装置において大い
に有用であるためには電子スイッチは、（１）高度の分
離（固体デバイスのインピーダンスが「オフ」状態にお
いては高く、「オン」状態においては低くなければなら
ないことを意味する）、（２）低い切換過渡現象（ゲー
ティング信号の無線周波信号路への最小の漏れを意味す
る）、（３）適当な帯域幅（電子スイッチに加えられた
任意の信号の周波数が適当な範囲内で変化され得ること
を意味する）、（４）固有の平衡（固体デバイスのパラ
メータが厳密に整合させられる必要のないことを意味す
る）、及び（５）複雑な制御回路構成からの独立（電子
スイッチの物理的寸法ができるだけ小さく保たれること
を意味する）、を呈さなければならない。
る）ようになっている多くの応用装置においていわゆる
電子スイッチ（又はゲート）が有用であることは技術上
周知である。便宜上、以下においてはスイッチにだけ言
及が行われるが、電子ゲートが単に電子スイッチの一種
であることは明白であると考えられる。このようなスイ
ッチにおいては、ダイオード又はトランジスタのような
固体デバイスが「オン」状態から「オフ」状態への変化
を生じさせられて高周波数信号を通過させ又は抑止す
る。高周波数信号のための多くの応用装置において大い
に有用であるためには電子スイッチは、（１）高度の分
離（固体デバイスのインピーダンスが「オフ」状態にお
いては高く、「オン」状態においては低くなければなら
ないことを意味する）、（２）低い切換過渡現象（ゲー
ティング信号の無線周波信号路への最小の漏れを意味す
る）、（３）適当な帯域幅（電子スイッチに加えられた
任意の信号の周波数が適当な範囲内で変化され得ること
を意味する）、（４）固有の平衡（固体デバイスのパラ
メータが厳密に整合させられる必要のないことを意味す
る）、及び（５）複雑な制御回路構成からの独立（電子
スイッチの物理的寸法ができるだけ小さく保たれること
を意味する）、を呈さなければならない。
不幸にも、いわゆる「平衡バイ」形態のような既知の
電子スイッチは前述した要件のすべてを同時に満たすこ
とができない。特に、分離が増大させるならば、帯域幅
が減小される。高い成端インピーダンスは狭い帯域幅を
保った十分な分離を生じるが、逆に、低い成端インピー
ダンスは比較的広い帯域幅を伴った良くない分離を生じ
る。
電子スイッチは前述した要件のすべてを同時に満たすこ
とができない。特に、分離が増大させるならば、帯域幅
が減小される。高い成端インピーダンスは狭い帯域幅を
保った十分な分離を生じるが、逆に、低い成端インピー
ダンスは比較的広い帯域幅を伴った良くない分離を生じ
る。
多くの応用装置においては、平衡パイ切換装置の状態
が変えられるとき、すなわち切換過渡現象時に発生され
たスプリアス信号はこのような装置の価値を相当に減ず
る。それゆえ、本質的に高度の素子の対称性が平衡パイ
切換装置に存在してある種の切換過渡現象のコモンモー
ド除去を可能にするとしても、低切換過渡現象を持った
任意の実用的な平衡パイ切換装置の帯域幅は、高い分離
及び比較的広い帯域幅が両方共要求される場合には極め
て狭くなるに違いない。平衡パイ切換装置とは異なった
装置が通常使用されている。例えば、ダイオードゲート
が知られている。しかしながら、そのようなゲートは厳
密に整合させられたパラメータを持ったダイオードを必
要とする。そのような要求はダイオードが組立て前に選
別されて組で使用されなければならない。
が変えられるとき、すなわち切換過渡現象時に発生され
たスプリアス信号はこのような装置の価値を相当に減ず
る。それゆえ、本質的に高度の素子の対称性が平衡パイ
切換装置に存在してある種の切換過渡現象のコモンモー
ド除去を可能にするとしても、低切換過渡現象を持った
任意の実用的な平衡パイ切換装置の帯域幅は、高い分離
及び比較的広い帯域幅が両方共要求される場合には極め
て狭くなるに違いない。平衡パイ切換装置とは異なった
装置が通常使用されている。例えば、ダイオードゲート
が知られている。しかしながら、そのようなゲートは厳
密に整合させられたパラメータを持ったダイオードを必
要とする。そのような要求はダイオードが組立て前に選
別されて組で使用されなければならない。
（発明の要約） この発明の前述の背景に留意して、高周波数信号を切
り換えるために望まれる特性のすべてを示す平衡パイ切
換装置を提供することがこの発明の主な目的である。
り換えるために望まれる特性のすべてを示す平衡パイ切
換装置を提供することがこの発明の主な目的である。
この発明の別の目的はなんら臨界的なパラメータを持
つことを必要としない標準の既知の固体デバイスだけを
利用した平衡パイ切換装置を提供することである。
つことを必要としない標準の既知の固体デバイスだけを
利用した平衡パイ切換装置を提供することである。
それの独特の性質は、標準平衡パイの有効性を制限す
る帯域幅／分離の妥協の少数のものを示しながら平衡パ
イの異常に低い切換過渡現象をそれが実現できることで
ある。これは直列及び分路のゲート素子に対して異なっ
たインピーダンスレベルが使用されることを可能にする
普通でない変成器／デバイス形態の成果である。この成
果は、基本回路の本質的に低い切換過渡特性を保持し、
これにより回路をより広範囲の種類の応用装置において
有用にしながらの切換分離及び帯域幅における相当な改
善である。
る帯域幅／分離の妥協の少数のものを示しながら平衡パ
イの異常に低い切換過渡現象をそれが実現できることで
ある。これは直列及び分路のゲート素子に対して異なっ
たインピーダンスレベルが使用されることを可能にする
普通でない変成器／デバイス形態の成果である。この成
果は、基本回路の本質的に低い切換過渡特性を保持し、
これにより回路をより広範囲の種類の応用装置において
有用にしながらの切換分離及び帯域幅における相当な改
善である。
（実施例の説明） 図面に詳細に言及する前に注記されるべきことである
が、平衡パイ切換装置はここでは電界効果トランジスタ
が背中合わせの小文字のギリシャ文字「パイ」に対応す
る形態で接続されている切換（スイッチング）装置とし
て定義される。すなわち、第1FET（直列FETと呼ばれ
る）が中心タップ付き入力及び出力変成器の対応する端
部端子の間に接続され且つ第２及び第３のFET（分路FET
と呼ばれる）がそのような変成器のそれぞれのものに接
続されている。このような形態においては入力変成器に
加えられた高周波数信号は直列FETが導電性であり且つ
分路FETが非導電性であるときには出力変成器に結合さ
れる。逆に、直列FETが非導電性であり且つ分路FETが導
電性であるときには、入力変成器と出力変成器との間に
は開路が実効上存在する。しかしながら、図2A及び2Bに
示されたように、直列FETのソース電極とドレーン電極
との間のインピーダンスは、このようなFETが導通して
いるときには零より幾分大きく、且つ又このようなFET
が非導通であるときに無限大より幾分小さいことが理解
されるであろう。更に、これらのFETの状態が変化する
ときには種種の電極間キャパシタンスに差が存在するこ
とが注目されるであろう。すぐに明らかになるように、
ここではFETの「状態依存性」を利用して分離及び帯域
幅が最大になるように回路インピーダンスを最適化する
ことを可能にする。
が、平衡パイ切換装置はここでは電界効果トランジスタ
が背中合わせの小文字のギリシャ文字「パイ」に対応す
る形態で接続されている切換（スイッチング）装置とし
て定義される。すなわち、第1FET（直列FETと呼ばれ
る）が中心タップ付き入力及び出力変成器の対応する端
部端子の間に接続され且つ第２及び第３のFET（分路FET
と呼ばれる）がそのような変成器のそれぞれのものに接
続されている。このような形態においては入力変成器に
加えられた高周波数信号は直列FETが導電性であり且つ
分路FETが非導電性であるときには出力変成器に結合さ
れる。逆に、直列FETが非導電性であり且つ分路FETが導
電性であるときには、入力変成器と出力変成器との間に
は開路が実効上存在する。しかしながら、図2A及び2Bに
示されたように、直列FETのソース電極とドレーン電極
との間のインピーダンスは、このようなFETが導通して
いるときには零より幾分大きく、且つ又このようなFET
が非導通であるときに無限大より幾分小さいことが理解
されるであろう。更に、これらのFETの状態が変化する
ときには種種の電極間キャパシタンスに差が存在するこ
とが注目されるであろう。すぐに明らかになるように、
ここではFETの「状態依存性」を利用して分離及び帯域
幅が最大になるように回路インピーダンスを最適化する
ことを可能にする。
今度は図１に言及すると、平衡パイ切換装置の分路FE
T（FET10A,10B）及び直列FET（FET12A,12B）はFET10A,1
0Bにより見られたインピーダンスがFET12A,12Bにより見
られたインピーダンスとは異なるように配置されてい
る。それゆえ、分離変成器14A,14BがFET10A,10BとFET12
A,12Bとの間に図示のように配置されている。しかしな
がら、スイッチング機能に関するかぎり、開示された回
路は通常の平衡パイ切換装置に類似の方法で動作する。
T（FET10A,10B）及び直列FET（FET12A,12B）はFET10A,1
0Bにより見られたインピーダンスがFET12A,12Bにより見
られたインピーダンスとは異なるように配置されてい
る。それゆえ、分離変成器14A,14BがFET10A,10BとFET12
A,12Bとの間に図示のように配置されている。しかしな
がら、スイッチング機能に関するかぎり、開示された回
路は通常の平衡パイ切換装置に類似の方法で動作する。
高周波数信号は図示の回路構成においては入力回路16
及び入力変成器18を通じて印加される。入力変成器18の
二次巻線（番号はない）の中心は接地されており且つこ
のような二次巻線の端部は分離変成器14Aの一次巻線
（番号はない）の端部に接続されている。分離変成器14
Aのこのような一次巻線の中心（及び番号のない二次巻
線の中心）は接地されている。分路FET、ここではFET10
Aは入力変成器18の二次巻線の両端間に図示のように示
されている。
及び入力変成器18を通じて印加される。入力変成器18の
二次巻線（番号はない）の中心は接地されており且つこ
のような二次巻線の端部は分離変成器14Aの一次巻線
（番号はない）の端部に接続されている。分離変成器14
Aのこのような一次巻線の中心（及び番号のない二次巻
線の中心）は接地されている。分路FET、ここではFET10
Aは入力変成器18の二次巻線の両端間に図示のように示
されている。
FET12A,12Bは分離変成器14A,14Bの端部間に図示のよ
うに接続されている。分離変成器14Bの二次巻線（番号
はない）の両端は次に出力変成器20の一次巻線（番号は
ない）に接続されている。分離変成器14Bの一次及び二
次巻線の中心並びに出力変成器20の一次巻線（番号はな
い）の中心は図示のように接地されている。出力変成器
20の二次巻線は出力回路22に接地されている。回路を完
成するために制御器24が制御信号をFET10A,10B,12A,12B
に加えるように配置されている。制御器24、入力回路16
及び出力回路22はこの発明の理解に不可欠ではない。
うに接続されている。分離変成器14Bの二次巻線（番号
はない）の両端は次に出力変成器20の一次巻線（番号は
ない）に接続されている。分離変成器14Bの一次及び二
次巻線の中心並びに出力変成器20の一次巻線（番号はな
い）の中心は図示のように接地されている。出力変成器
20の二次巻線は出力回路22に接地されている。回路を完
成するために制御器24が制御信号をFET10A,10B,12A,12B
に加えるように配置されている。制御器24、入力回路16
及び出力回路22はこの発明の理解に不可欠ではない。
容易に理解されることであろうが、FET10A,10Bに加え
られる制御信号はFET12A,12Bに加えられる制御信号と反
対である。すなわち、FET10A,10Bが導通にされていると
きにはFET12A,12Bが非導通にされ、又逆も同様である。
またFET10A,10Bにより見られたインピーダンスはFET12
A,12Bにより見られたインピーダンスとは異なってい
る。最後に、FET10A,10B,12A,12Bの平衡形態は（これら
のFETが非導通であるときのソース／ドレーンキャパシ
タンスを除いては）電極間キャパシタンスの効果を無効
にするのに有効であることが理解されるであろう。それ
ゆえ、シングルエンド形信号源が入力変成器に接続され
ており且つ出力回路も又はシングルエンド形であるとは
いえ、漂遊キャパシタンスの効果は最小限に低減され
る。
られる制御信号はFET12A,12Bに加えられる制御信号と反
対である。すなわち、FET10A,10Bが導通にされていると
きにはFET12A,12Bが非導通にされ、又逆も同様である。
またFET10A,10Bにより見られたインピーダンスはFET12
A,12Bにより見られたインピーダンスとは異なってい
る。最後に、FET10A,10B,12A,12Bの平衡形態は（これら
のFETが非導通であるときのソース／ドレーンキャパシ
タンスを除いては）電極間キャパシタンスの効果を無効
にするのに有効であることが理解されるであろう。それ
ゆえ、シングルエンド形信号源が入力変成器に接続され
ており且つ出力回路も又はシングルエンド形であるとは
いえ、漂遊キャパシタンスの効果は最小限に低減され
る。
図2Aに示された等価回路は導通時の2N4856形FETの電
極間パラメータを示しており、又図2Bに示された等価回
路は非導通時の2N4856形FETの電極間パラメータを示し
ている。文字「Ｌ」はインダクタンスを表し、文字
「Ｃ」はキャパシタンスを表し且つ文字「Ｒ」は抵抗を
表しており、又下付き文字は種種の電極を表している。
ここで重要なパラメータの特定の値は表Ｉに示されてい
る。
極間パラメータを示しており、又図2Bに示された等価回
路は非導通時の2N4856形FETの電極間パラメータを示し
ている。文字「Ｌ」はインダクタンスを表し、文字
「Ｃ」はキャパシタンスを表し且つ文字「Ｒ」は抵抗を
表しており、又下付き文字は種種の電極を表している。
ここで重要なパラメータの特定の値は表Ｉに示されてい
る。
この発明の代替実施例が第３に示されており、これは
図１の入力変成器18及び分離変成器14A,並びに出力変成
器20及び分離変成器14Bが組み合わされている。それゆ
え、組合せ式入力／分離変成器26は入力変成器18（図
１）の一次巻線に類似した一次巻線（番号はない）を持
つように示されている。しかしながら、入力／分離変成
器26の二次巻線（番号はない）は単巻変成器の方法で図
示のようにタップが付けられている。FET10Aは入力／分
離変成器26の二次巻線（番号はない）の両端間に接続さ
れている。FET12A,12Bは図示のようにタップ（番号はな
い）に接続されている。同様に、出力／分離変成器28は
FET10B及びFET12A,12Bに対する接続を与えるために図示
のように配置されている。容易に理解されることであろ
うが、図３に示された実施例は図１に示された実施例が
動作する方法に類似した方法で動作する。
図１の入力変成器18及び分離変成器14A,並びに出力変成
器20及び分離変成器14Bが組み合わされている。それゆ
え、組合せ式入力／分離変成器26は入力変成器18（図
１）の一次巻線に類似した一次巻線（番号はない）を持
つように示されている。しかしながら、入力／分離変成
器26の二次巻線（番号はない）は単巻変成器の方法で図
示のようにタップが付けられている。FET10Aは入力／分
離変成器26の二次巻線（番号はない）の両端間に接続さ
れている。FET12A,12Bは図示のようにタップ（番号はな
い）に接続されている。同様に、出力／分離変成器28は
FET10B及びFET12A,12Bに対する接続を与えるために図示
のように配置されている。容易に理解されることであろ
うが、図３に示された実施例は図１に示された実施例が
動作する方法に類似した方法で動作する。
この発明の実施例を説明したが、発明の概念から逸脱
することなく諸変更を行い得ることは当業者には明らか
であろう。例えば、FETの種類は「オン」と「オフ」パ
ラメータが異なっているかぎり変更されることができ
る。
することなく諸変更を行い得ることは当業者には明らか
であろう。例えば、FETの種類は「オン」と「オフ」パ
ラメータが異なっているかぎり変更されることができ
る。
図１はこの発明による平衡パイ切換装置を例示した簡単
化された概略図である。 図2A及び2Bは図１に例示された回路に使用された一形式
の電界効果トランジスタ（FET）の「オン」及び「オ
フ」インピーダンスを示した等価的な図である。 図３は図１に示されたこの発明の代替実施例である。
化された概略図である。 図2A及び2Bは図１に例示された回路に使用された一形式
の電界効果トランジスタ（FET）の「オン」及び「オ
フ」インピーダンスを示した等価的な図である。 図３は図１に示されたこの発明の代替実施例である。
Claims (4)
- 【請求項１】FETが実効上平衡パイ形態に配置されてい
て、これらのFETに加えられる制御信号の状態に従って
無線周波数信号を通過させ又は通過を禁止するようにな
っている電子切換装置であって、無線周波数信号をシン
グルエンド形信号から平衡形信号に変換する入力変成器
並びに平衡形信号からシングルエンド形信号に再変換す
る出力変換器を備えている前記の電子切換装置におい
て、 （ａ） 入力変成器に接続された第１分離変成器、 （ｂ） 出力変成器に接続された第２分離変成器、 （ｃ） 第１分離変成器の二次巻線と第２分離変成器の
一次巻線との間にそれぞれ直列に接続された第１及び第
２のFET、 （ｄ） 一方が第１分離変成器の一次巻線に接続され且
つ他方が第２分離変成器の二次巻線に接続されている第
３及び第４のFET,並びに （ｅ） 無線周波数信号が通過するべきときには第１及
び第2FETを「オン」にし且つ第３及び第4FETを「オフ」
にし且つ又無線周波数信号が通過を禁止されるべきとき
には第１及び第2FETを「オフ」にし且つ第３及び第4FET
を「オン」にするのに有効な制御信号をFETのそれぞれ
のものに対して発生する手段、 を含む装置。 - 【請求項２】第１及び第2FETのそれぞれの一方により見
られたインピーダンスが他方により見られたそれに実質
上等しく、第３及び第4FETのそれぞれの一方により見ら
れたインピーダンスが他方により見られたそれに実質上
等しく且つ導通時の第１及び第2FETのそれぞれの一方に
より見られたインピーダンスより大きい、請求項１に記
載の装置。 - 【請求項３】第1,第2,第３及び第４のFETのそれぞれの
ものが同じ種類のFETから選択されている、請求項１に
記載の装置。 - 【請求項４】（ａ） シングルエンド形一次巻線、並び
に付加的な平衡した組のタツプ及び端部端子のある中心
タツプ付き二次巻線を持った第１変成器、 （ｂ） シングルエンド形二次巻線、及び第１変成器の
二次巻線に類似した一次巻線を持った第２変成器、 （ｃ） 一方が第１変成器の二次巻線の端部端子に接続
され且つ他方が第２変成器の一次巻線の端部端子に接続
されている第１の対のFET、 （ｄ） 一方が変成器のそれぞれのものの巻線における
選択されたタツプ間に接続され且つ他方が残りのタツプ
間に接続されている第２の対のFET、 並びに （ｅ） 第１及び第２の対のFETの導電率を選択的に制
御する手段、 を備えている電子切換装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US290221 | 1988-12-27 | ||
| US07/290,221 US4891536A (en) | 1988-12-27 | 1988-12-27 | Solid state switch |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02231815A JPH02231815A (ja) | 1990-09-13 |
| JP2686332B2 true JP2686332B2 (ja) | 1997-12-08 |
Family
ID=23115038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1338031A Expired - Lifetime JP2686332B2 (ja) | 1988-12-27 | 1989-12-26 | 固体スイッチ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4891536A (ja) |
| EP (1) | EP0376551B1 (ja) |
| JP (1) | JP2686332B2 (ja) |
| DE (1) | DE68923540T2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69533619D1 (de) * | 1995-07-31 | 2004-11-11 | St Microelectronics Srl | Elektrisch betätigter Schalter, integrierte Schaltung und elektronische Schaltung unter Verwendung desselben |
| CN1855750B (zh) * | 2005-04-20 | 2010-09-01 | 周宗善 | 抗干扰单端信号传输方法及其装置 |
| US8222949B2 (en) | 2010-07-08 | 2012-07-17 | Triquint Semiconductor, Inc. | Balanced switch including series, shunt, and return transistors |
| US10170911B1 (en) * | 2016-08-25 | 2019-01-01 | Veritone Alpha, Inc. | Providing phase synchronization and harmonic harvesting |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5917898B2 (ja) * | 1975-12-30 | 1984-04-24 | 株式会社山武 | アイソレ−タ |
| US4628307A (en) * | 1984-12-18 | 1986-12-09 | International Business Machines Corp. | FET switch for high frequency signals |
-
1988
- 1988-12-27 US US07/290,221 patent/US4891536A/en not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-12-14 DE DE68923540T patent/DE68923540T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-12-14 EP EP89313084A patent/EP0376551B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-12-26 JP JP1338031A patent/JP2686332B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE68923540D1 (de) | 1995-08-24 |
| EP0376551A2 (en) | 1990-07-04 |
| US4891536A (en) | 1990-01-02 |
| JPH02231815A (ja) | 1990-09-13 |
| EP0376551A3 (en) | 1991-08-07 |
| EP0376551B1 (en) | 1995-07-19 |
| DE68923540T2 (de) | 1996-03-21 |
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