JPS5839419B2 - Signal switching circuit - Google Patents

Signal switching circuit

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Publication number
JPS5839419B2
JPS5839419B2 JP15687977A JP15687977A JPS5839419B2 JP S5839419 B2 JPS5839419 B2 JP S5839419B2 JP 15687977 A JP15687977 A JP 15687977A JP 15687977 A JP15687977 A JP 15687977A JP S5839419 B2 JPS5839419 B2 JP S5839419B2
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JP
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transistor
voltage
emitter
diode
resistor
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JP15687977A
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JPS5487466A (en
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清一 橋本
文章 荒木
光雄 千葉
謙一 長谷川
紀夫 目木
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic 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
    • H03K17/60Electronic 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 bipolar transistors
    • H03K17/62Switching arrangements with several input- output-terminals, e.g. multiplexers, distributors

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は2信号のうち一方のみの信号を選択する信号切
り替え回路に関するもので、信号切り替え時に出力端に
おける直流電位シフトが発生せず、しかも、小電力で動
作し、集積回路IC化した場合、ICのチップ上での占
有面積が小さい回路としたものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a signal switching circuit that selects only one of two signals, which does not cause a DC potential shift at the output end when switching signals, and operates with low power. When integrated into an IC, the circuit occupies a small area on an IC chip.

以下図面により従来例の動作と問題点を説明した後、本
発明を説明する。
The present invention will be described below after explaining the operation and problems of the conventional example with reference to the drawings.

第1図は従来例でトランジスタT0、トランジスタT2
はエミッタ及びコレクタが互いに接続され、共通コレク
タは電源へ、共通エミッタは定電流11とトランジスタ
T1のベースへ接続されている。
Figure 1 shows a conventional example, with transistor T0 and transistor T2.
The emitter and collector are connected to each other, the common collector is connected to the power supply, and the common emitter is connected to the constant current 11 and the base of the transistor T1.

またトランジスタT3、トランジスタT4はエミッタ及
びコレクタが互いに接続され、共通コレクタは電源へ、
共通エミッタは定電流I2とトランジスタT6のベース
へ接続されている。
Also, the emitters and collectors of the transistors T3 and T4 are connected to each other, and the common collector is connected to the power supply.
The common emitter is connected to constant current I2 and to the base of transistor T6.

また、トランジスタT6、トランジスタT6は、エミッ
タ及びコレクタが互いに接続されていて、共通コレクタ
は接地され、共通エミッタは抵抗R1を介して電源へ接
続されている。
Further, the emitters and collectors of the transistors T6 and T6 are connected to each other, the common collectors are grounded, and the common emitters are connected to the power supply via the resistor R1.

トランジスタTのベース及びトランジスタT4のベー
スはそれぞれ入力端子a及びbを形成している。
The base of transistor T and the base of transistor T4 form input terminals a and b, respectively.

入力端子aに印加される電圧■aの直流成分と、入力端
子すに印加される電圧■bの直流成分とは等しく、その
値はVDCである。
The DC component of the voltage ■a applied to the input terminal a and the DC component of the voltage ■b applied to the input terminal S are equal, and their value is VDC.

制御信号源1,2よりの制御電圧はトランジスタT2の
ベースと、 トランジスタT3のベースとに、逆相的に
印カロされる。
Control voltages from control signal sources 1 and 2 are applied to the base of transistor T2 and the base of transistor T3 in opposite phases.

即ち、トランジスタT2のベース電圧VT2−B%トラ
ンジスタT、のベース電圧VTa−Bが次の如くである
と、 VT2 B<VDC<VT、、−B トランジスタT1とトランジスタT3とが活性状態にな
って、電圧■3はトランジスタT1のエミツタへ導かれ
、電圧■bはトランジスタT4のエミッタへは導かれな
い。
That is, when the base voltage VT2-B% of the transistor T2 is as follows, VT2 B<VDC<VT, -B The transistor T1 and the transistor T3 are activated. , the voltage ■3 is guided to the emitter of the transistor T1, and the voltage ■b is not guided to the emitter of the transistor T4.

さらに、トランジスタT5のベース電圧VT5−Bとト
ランジスタT6のベース電圧VT6−Bとは、VT5−
B=VDC−VBE VTa−B=■T3−B VBE であって ■T5−B<VTa−B となっている。
Furthermore, the base voltage VT5-B of the transistor T5 and the base voltage VT6-B of the transistor T6 are VT5-
B=VDC-VBE VTa-B=■T3-B VBE, and ■T5-B<VTa-B.

ここにVBEは活性状態のトランジスタのベースエミッ
タ間の電圧を示す。
Here, VBE indicates the voltage between the base and emitter of the active transistor.

したがって、トランジスタT5は活性状態に、トランジ
スタT6は非導通状態となる。
Therefore, transistor T5 becomes active and transistor T6 becomes non-conductive.

したがってトランジスタT1のエミッタ電圧は、トラン
ジスタT、のエミッタへ導かれる。
The emitter voltage of transistor T1 is therefore conducted to the emitter of transistor T.

即ち、電圧■3がトランジスタT5のエミッタへ導かれ
る。
That is, voltage 3 is introduced to the emitter of transistor T5.

一方、逆に制御電圧が下式の如くであるとVT2−B〉
VDC>VTa−B 前述とは逆にトランジスタT2、トランジスタT4、ま
たトランジスタT6が活性状態となって電圧■。
On the other hand, if the control voltage is as shown in the formula below, VT2-B>
VDC>VTa-B Contrary to the above, transistor T2, transistor T4, and transistor T6 are activated and the voltage becomes ■.

がトランジスタT6のエミッタに導出される。is led out to the emitter of transistor T6.

回路構成が対称型であるため、制御信号を反転してトラ
ンジスタT、のエミッタへ導出される信号を切り替えた
際に出力電圧の直流ドリフトを生じない。
Since the circuit configuration is symmetrical, no DC drift occurs in the output voltage when the control signal is inverted and the signal led to the emitter of the transistor T is switched.

しかし次のような欠点がある。However, it has the following drawbacks.

即ち、IC化した場合、p叩トランジスタの占有面積は
npnのそれとは比較して数倍以上あり、特にこの回路
の場合叩nトランジスタはエミッタフォロワーであるた
めそのコレクタ電極は不要であるから前述の面積比は1
0倍以上にもなる。
In other words, when integrated into an IC, the occupied area of a p-type transistor is several times larger than that of an npn, and in particular, in this circuit, since the p-type transistor is an emitter follower, its collector electrode is not required. The area ratio is 1
It becomes more than 0 times.

したがって叩nトランジスタだけで回路を構成できるな
らば回路のチップ上での占有面積は格段に少なくなるこ
とがわかる。
Therefore, it can be seen that if a circuit can be constructed using only n transistors, the area occupied by the circuit on a chip will be significantly reduced.

次に別の従来例を第2図に示す。Next, another conventional example is shown in FIG.

トランジスタT、のコレクタは電源へ、エミッタはダイ
オードD1のカソード、トランジスタT2のコレクタ及
び抵抗R,(7)一端へ接続されている。
The collector of the transistor T is connected to the power supply, the emitter is connected to the cathode of the diode D1, the collector of the transistor T2, and one end of the resistor R, (7).

またトランジスタT4のコレクタは電源へ、エミッタ
はダイオードD2のカソード、トランジスタT3のコレ
クタ及び抵抗R3の一端に接続されている。
The collector of the transistor T4 is connected to the power supply, and the emitter is connected to the cathode of the diode D2, the collector of the transistor T3, and one end of the resistor R3.

抵抗R1及び抵抗R3の他の一端はそれぞれ共に電源に
接続されている。
The other ends of the resistor R1 and the resistor R3 are both connected to a power supply.

又、抵抗R3と抵抗R3の値は等しい。Further, the values of the resistors R3 and R3 are equal.

ダイオードD1、タイオードD2のアノードは互いに接
続され、さらに抵抗R2を介して電源に接続されている
The anodes of the diode D1 and the diode D2 are connected to each other and further connected to a power supply via a resistor R2.

またトランジスタT2、トランジスタT3は電流スイッ
チを構成していて、共通エミッタには定電流源■1が接
続されている。
Further, the transistor T2 and the transistor T3 constitute a current switch, and a constant current source 1 is connected to a common emitter.

トランジスタT1のベース及びトランジスタT4のベー
スはそれぞれ入力端子a及びbとなっている。
The base of the transistor T1 and the base of the transistor T4 serve as input terminals a and b, respectively.

動作は次の如くである。The operation is as follows.

電流スイッチにおいて、トランジスタT2がON、l−
ランジスタT3がOFFとなっていると、定電流源の電
流はトランジスタT1、抵抗R1及びダイオードD1の
3素子を流れる。
In the current switch, transistor T2 is ON, l-
When the transistor T3 is off, the current from the constant current source flows through three elements: the transistor T1, the resistor R1, and the diode D1.

入力端子a及び入力端子すへの入力電圧をそれぞれVa
、Vbとし、この2つの電圧の直流成分は互いに等しく
VDCとする。
The input voltage to input terminal a and input terminal
, Vb, and the DC components of these two voltages are equal to each other and VDC.

トランジスタ里。のエミッタ電圧は VDCVBE となる。Transistor village. The emitter voltage of is VDCVBE becomes.

一方トランジスタT4のエミッタ電圧は電源電圧に等し
い。
On the other hand, the emitter voltage of transistor T4 is equal to the power supply voltage.

ここでアノードが共通となっているダイオードDI、ダ
イオードD2のそれぞれのカソードの電圧を比較すると
、ダイオードD、のカソード電圧の方が低い。
Here, when comparing the cathode voltages of the diode DI and the diode D2, which have a common anode, the cathode voltage of the diode D is lower.

したがって抵抗R2を流れる電流により、 ダイオード
D1は順バイアス、ダイオードD2は逆バイアスとなる
Therefore, the current flowing through resistor R2 causes diode D1 to be forward biased and diode D2 to be reverse biased.

電圧V3の交流成分はトランジスタT、のエミッタに導
かれ、さらにダイオードD、のアノードへ導かれる。
The alternating current component of voltage V3 is guided to the emitter of transistor T, and further to the anode of diode D.

他方電圧■、はトランジスタT4、ダイオードD2が共
に非導通状態であるため、 ダイオードD2のアノード
へは導出されない。
On the other hand, the voltage {circle around (2)} is not led out to the anode of the diode D2 since both the transistor T4 and the diode D2 are in a non-conductive state.

電流スイッチが上記と切り替って、トランジスタT2が
OFF、 トランジスタT3がONとなると、電圧■
、がダイオードD2のアノードへ導出される。
When the current switch switches as above and transistor T2 turns OFF and transistor T3 turns ON, the voltage ■
, is led out to the anode of diode D2.

さてこの回路の欠点は次の如くである。Now, the drawbacks of this circuit are as follows.

即ち、切り替え速度を速くするためには、抵抗R3及び
抵抗R3の抵抗値を低くシ、かつ定電流源■1の電流値
を大きくしなくてはならない。
That is, in order to increase the switching speed, it is necessary to lower the resistance values of the resistor R3 and the resistor R3, and to increase the current value of the constant current source 1.

定電流源の電流は、図面の右上半分又は左上半分のトラ
ンジスタ、抵抗及びダイオードを通過する訳であるが、
抵抗を通過する電流の割合いが大きくなる。
The current of the constant current source passes through the transistors, resistors, and diodes in the upper right half or upper left half of the drawing.
The proportion of current passing through the resistor increases.

仮りに抵抗R1の値が大きくなったとすると、トランジ
スタT2がONの時、抵抗R1を流れる電流は減少し、
ダイオードD1を流れる電流はほとんど変化せず、従
ってトランジスタT1を流れるエミッタ電流が増加する
If the value of resistor R1 increases, when transistor T2 is on, the current flowing through resistor R1 decreases,
The current flowing through diode D1 does not change much, so the emitter current flowing through transistor T1 increases.

よってトランジスタT1のベース、エミッタ間の電圧は
大きくなることが判る。
Therefore, it can be seen that the voltage between the base and emitter of the transistor T1 increases.

切り替え速度を速くするために、電流を増し、その結果
、抵抗R1又は抵抗R3を流れる電流の割合が他の2素
子を流れる電流に対して大きくなっでいて、抵抗R1と
抵抗R3との値の比が1:lよリズした場合、次に述べ
る不都合が起こる。
In order to increase the switching speed, the current is increased, and as a result, the ratio of the current flowing through resistor R1 or resistor R3 becomes larger than the current flowing through the other two elements, and the values of resistor R1 and resistor R3 increase. If the ratio deviates from 1:l, the following disadvantages occur.

トランジスタT2がONの時に抵抗R1を流れる電流と
、トランジスタT3がONの時に抵抗R3を流れる電流
とが違ってくる。
The current flowing through the resistor R1 when the transistor T2 is ON is different from the current flowing through the resistor R3 when the transistor T3 is ON.

よってトランジスタT1を流れるエミッタ電流と、トラ
ンジスタT4を流れるエミッタ電流とは大きく違うこと
になり、その結果、トランジスタT1におけるベース、
エミッタ間電圧降下と、トランジスタT4におけるペー
スエミッタ間電圧降下とが違ってくる。
Therefore, the emitter current flowing through the transistor T1 is significantly different from the emitter current flowing through the transistor T4, and as a result, the base of the transistor T1,
The emitter voltage drop differs from the pace emitter voltage drop in transistor T4.

したがって信号を切り替えた時に出力電圧の直流成分が
シフトすることになる。
Therefore, when the signal is switched, the DC component of the output voltage shifts.

すなわち、抵抗R1と抵抗R3の抵抗比のバラツキによ
り出力電圧における直流シフトが発生しやすい。
That is, a DC shift in the output voltage is likely to occur due to variations in the resistance ratio between the resistor R1 and the resistor R3.

このような欠点を克服し、全て叩nトランジスタで構成
した本発明の一実施例を第3図に示す。
FIG. 3 shows an embodiment of the present invention which overcomes these drawbacks and is constructed entirely of double-n transistors.

トランジスタT1とトランジスタT2は、エミッタ及び
コレクタが互いに接続されていて、共通コレクタは電源
へ、また共通エミッタは定電流源11とダイオードDJ
のカソードとに接続されている。
The emitters and collectors of the transistors T1 and T2 are connected to each other, and the common collector is connected to the power supply, and the common emitter is connected to the constant current source 11 and the diode DJ.
connected to the cathode of.

同様にトランジスタT3とトランジスタT4は、エミッ
タ及びコレクタが互いに接続されていて、共通コレクタ
は電源へ、また共通エミッタは定電流源I2とダイオー
ドD2のカソードとに接続されている。
Similarly, the emitters and collectors of the transistors T3 and T4 are connected to each other, with the common collector connected to the power supply and the common emitter connected to the constant current source I2 and the cathode of the diode D2.

ダイオードD1のアノードとダイオードD2のアノード
は互いに接続され、さらに抵抗R1を介して電源へ接続
されている。
The anode of the diode D1 and the anode of the diode D2 are connected to each other and further connected to a power supply via a resistor R1.

定電流■1の電流値と定電流源■2の電流値は等しい。The current value of constant current source ■1 and the current value of constant current source ■2 are equal.

トランジスタT1のベース及びトランジスタT4のベー
スはそれぞれ入力端子a及びbとなっている。
The base of the transistor T1 and the base of the transistor T4 serve as input terminals a and b, respectively.

入力端子a及び入力端子すに印加される電圧はそれぞれ
■、■5であって、電圧■ の直流成分と電圧■5の直
流成分は等しく、その値はVDCである。
The voltages applied to the input terminal a and the input terminal S are 1 and 5, respectively, and the DC component of the voltage 2 and the DC component of the voltage 5 are equal, and their value is VDC.

(V8の直流成分)=VDC−(■bの直流成分)一方
電圧■ の交流成分と電圧■5の交流成分は異っている
(極端な場合、一方の電圧の交流成分が存在しない場合
もありうる)。
(DC component of V8) = VDC - (DC component of ■b) The AC component of voltage ■ and the AC component of voltage ■5 are different (in extreme cases, the AC component of one voltage may not exist) possible).

次にトランジスタT2のベース及びトランジスタT3の
ベースに印加する制御電圧に応じて、前記電圧■ 又は
電圧■5がダイオードの共通アノードへ導出される動作
を説明する。
Next, an explanation will be given of the operation in which the voltage (2) or the voltage (5) is led out to the common anode of the diode depending on the control voltages applied to the base of the transistor T2 and the base of the transistor T3.

今、トランジスタT2のベース電圧VT2−Bと、トラ
ンジスタT3のベース電圧VT3−Bとが次式の如くで
あると仮定する。
Now, assume that the base voltage VT2-B of the transistor T2 and the base voltage VT3-B of the transistor T3 are as shown in the following equation.

即ち VT 2− B〈VDC<VTa −B であると4つのトランジスタはそれぞれ トランジスタT1−活性状態 トランジスタT2−非導通状態 トランジスタT3−活性状態 トランジスタT4−非導通状態 となっている。That is, VT 2-B〈VDC<VTa-B Then each of the four transistors is Transistor T1 - active state Transistor T2 - non-conducting state Transistor T3 - active state Transistor T4 - non-conducting state It becomes.

またトランジスタT1、トランジスタT2の共通エミッ
タの電圧は(VDCVBE)であり、トランジスタT3
、トランジスタT4の共通エミッタの電圧は(■T3□
−vB1である。
Further, the common emitter voltage of transistor T1 and transistor T2 is (VDCVBE), and transistor T3
, the voltage at the common emitter of transistor T4 is (■T3□
-vB1.

但し、VBEは活性状態のトランジスタのベース、エミ
ッタ間の電圧である。
However, VBE is the voltage between the base and emitter of the active transistor.

2つの共通エミッタの電圧は仮定より (■DC−■BE)<(VT3−B VBE)なる関係
となっているから、アノードが互いに接続されている2
つのダイオードは、 ダイオードD1−順バイアス(活性状態)ダイオードD
2−逆バイアス(非導通状態)となっている。
Since the voltages of the two common emitters are in the relationship (■DC-■BE)<(VT3-B VBE), the anodes are connected to each other.
The two diodes are: diode D1 - forward biased (active) diode D
2- Reverse bias (non-conducting state).

従って共通アノードの電圧は(VDCVBE+VD10
DE) である。
Therefore, the voltage of the common anode is (VDCVBE+VD10
DE).

■D、10 DEは順バイアスされたダイオードのアノ
ード、カソード間の電圧である。
(2) D, 10 DE is the voltage between the anode and cathode of a forward biased diode.

さて、ここで電圧■8の交流成分は、 トランジスタT
1が活性状態だからそのエミッタに導かれ、さらにダイ
オードD1も活性状態だから、 そのアノードへ導かれ
ることが判る。
Now, here, the AC component of voltage ■8 is transistor T
Since diode D1 is active, it is guided to its emitter, and since diode D1 is also active, it is guided to its anode.

一方電圧■5の交流成分は、 トランジスタT4が非導
通状態だからそのエミッタには現れず、さらにダイオー
ドD2も非導通状態だから二重に阻止されていることが
判る。
On the other hand, since the transistor T4 is in a non-conducting state, the alternating current component of the voltage 5 does not appear at its emitter, and since the diode D2 is also in a non-conducting state, it is seen that it is doubly blocked.

逆に、トランジスタT2のベース電圧■Ti−Bとトラ
ンジスタT3のベース電圧vT3−B とが下式の如く
であると、 VT2−B>VBC>VTa−B 4つのトランジスタ及び2つのダイオードはそれぞれ状
態を反転して トランジスタT1−非導通状態 トランジスタ下2−活性状態 トランジスタT3−非導通状態 トランジスタT4−活性状態 ダイオードD1−逆バイアス(非導通状態)ダイオード
D2−順バイアス(活性状態)となっている。
Conversely, if the base voltage ■Ti-B of the transistor T2 and the base voltage vT3-B of the transistor T3 are as shown in the following equation, then VT2-B>VBC>VTa-B The four transistors and two diodes are in the respective states. is inverted so that transistor T1 - non-conducting state transistor lower 2 - active state transistor T3 - non-conducting state transistor T4 - active state diode D1 - reverse bias (non-conducting state) diode D2 - forward bias (active state) .

したがって、電圧■5の交流成分だけが2つのダイオー
ドの共通アノードに導出される。
Therefore, only the alternating current component of the voltage 5 is led to the common anode of the two diodes.

ちなみに、VBE2VDtoDEであるから、電圧■3
の直流成分又は電圧■、の直流成分と、共通アノードに
導出される電圧の直流成分は等しい。
By the way, since VBE2VDtoDE, the voltage ■3
The DC component of or the DC component of the voltage {circle around (2)} and the DC component of the voltage derived to the common anode are equal.

即ち、入力電圧と出力電圧とは直流成分、交流成分とも
に等しい。
That is, the input voltage and the output voltage are equal in both DC and AC components.

以上のように、本発明によれば、能動素子は全てnpn
トランジスタで構成できるからIC化した場合のチッ
プ占有面積は小さい。
As described above, according to the present invention, all active elements are npn
Since it can be constructed with transistors, the chip footprint when integrated into an IC is small.

また高速度で信号を切り替えるために、定電流源■、及
び定電流源I2の電流値を大きく設計した場合でも、ト
ランジスタT1を流れるエミッタ電流とトランジスタT
4を流れるエミッタ電流は等しいから、信号切り替え時
に直流シフトが発生することもない。
Furthermore, in order to switch signals at high speed, even if the current values of constant current source (2) and constant current source (I2) are designed to be large, the emitter current flowing through transistor T1 and the transistor T
Since the emitter currents flowing through the circuits 4 and 4 are equal, no DC shift occurs when switching signals.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図および第2図はそれぞれ従来の信号切替回路を示
す結線図、第3図は本発明の一実施例を示す結線図であ
る。 a、b・°°・・・入力端子、1,2・・・・・・制御
信号源、II j I2・・・・・・定電流源。
1 and 2 are connection diagrams showing conventional signal switching circuits, respectively, and FIG. 3 is a connection diagram showing an embodiment of the present invention. a, b・°°...Input terminal, 1, 2...Control signal source, II j I2...Constant current source.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 エミッタが互いに接続された第1及び第2のトラン
ジスタと、その共通エミッタに接続された第1の電流源
と、カソードが前記共通エミッタに接続された第1のダ
イオードと、エミッタが互いに接続された第3及び第1
1のトランジスタと、その共通エミッタに接続される第
2の電流源及びカソードが前記共通エミッタに接続され
る第2のダイオードとを有し、第1及び第2のダイオー
ドのアノードは互いに接続され、さらに抵抗を介して電
源へ接続されており、前記第1および第4のトランジス
タのベースにそれぞれ切換るべき信号を印カ目するとと
もに、前記第2のトランジスタのベースと前記第3のト
ランジスタのベースとに互いに逆相の制御信号を印加し
たことを特徴とする信号切替回路。
1 first and second transistors whose emitters are connected to each other; a first current source connected to their common emitter; a first diode whose cathode is connected to the common emitter; and a first diode whose emitters are connected to each other. 3rd and 1st
a second current source connected to its common emitter, and a second diode whose cathode is connected to the common emitter, the anodes of the first and second diodes being connected to each other; It is further connected to a power supply via a resistor, and impresses a signal to be switched on the bases of the first and fourth transistors, respectively, and also connects the bases of the second transistor and the third transistor. A signal switching circuit characterized in that control signals having mutually opposite phases are applied to and.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS58101524A (en) * 1981-12-11 1983-06-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electronic switch circuit

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JPS5487466A (en) 1979-07-11

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