JPS6282719A - 信号結合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業−ヒの利用分野〉 この発明は、スイッチに関し、特にテレビジョン搬送波
に用いられるような高いラジオ周波数（ＲＦ・・・・以
下単に高周波という）を取扱うに適したスイッチに関す
るものである。

〈発明の背景〉 テレビジョン装置ては、アンテナ、ビデオ・カセット・
レコーダまたはケーブル・テレビジョン出力端子などの
様な複数種のテレビジョン信号源のうちから選んだ特定
の一つの信号源をテレビジョン受像機またはビデオ・カ
セット・レコーダの様な負荷装置に結合することが、屡
々好都合となる。また、この様な複数の信号源のうちの
選択されないものを他の負荷装置に供給するため利用で
きるようにするために成る出力点に結合することも屡々
行なわれる。

直列および分路（シャント）ダイオードを使用したスイ
ッチは、入力ポートと出力ポート間のＲＦスイッチング
に一般に使用されている。このスイッチがオフすなわち
信号を通過させないときには、直列ダイオードは逆バイ
アスされていて小さなキャパシタンスを呈し、一方分路
タイオートは順バイアスされて低抵抗を呈する。オフ状
態ては入力ポートと出力ポート間て高い減衰度が必要で
あり、その様にするために上記逆バイアスされたダイオ
ードのキャパシタンスは非常に小てなければならない。

しかし、それには高い逆バイアス電圧が必要となる。更
に、並列ダイオードの抵抗は非常に低くなければならな
い。この抵抗は、比較的大きな順バイアス電流を使用す
ることにより低くできるが、そうすると可成り大きな電
力消費を要するという欠点が付帯的に生ずる。成る場合
には、単一の並列ダイオードのみを用いて通常得ること
ができるよりも一層高い減衰をＲＦ倍信号与え得るよう
に、更に並列抵抗を低くする必要のあることが判った。

〈発明の概要〉 この発明の一特徴によれば５選択可能な第１動作モード
では入力ポートと出力ポート間で信号を選択的に結合し
また選択可能な第２動作モードでは入力ポートと出力ポ
ート間で信号を結合しないように働くスイッチ装置は、
それぞれか第１の型の第１電極と第２の型の第２電極を
有し直列に結合されているｌ対のダイオードを持ってい
る。各第１電極は成る回路点に結合されまた各第２電極
は入力ポートと出力ポートの一方にそれぞれ接続されて
いる。分路ダイオードは、基準電位点に結合された第１
の型の第１電極と上記回路点に結合された第２の型の第
２電極を有している。制御電極を有し、また制御回走な
主導電路を上記回路点と基準点の間に結合されたトラン
ジスタも具えている。

制御装置か、モード選択信号を受入れるように制御入力
に結合されている。この制御装置は、モード選択信号に
応じて第１動作モードを選択してバイアス電位を供給し
、対をなすダイオードを順バイアスしまた分路ダイオー
ドを逆バイアスするようにする。この制御装置は、また
、上記トランジスタの制御電極にも結合されていて、こ
のトランジスタの制御電極に制御電位を印加しその制御
回部な主導電路を実質的に非導通にする。

この制御装置は、モード選択信号に応じて第２動作モー
ドを選択し、並列ダイオードを順バイアスしまた１対の
ダイオードを逆バイアスするようなバイアス電位を供給
する。制御装置は、また、上記トランジスタの制御電極
に制御電位を供給してその制御回走な主導電路を実質的
に導通状態にする。

この発明の別の特徴として、この制御装置は、上記トラ
ンジスタの可制御主導電路の導通状態に応動するバイア
ス制御回路を具えている。このバイアス制御回路は、可
制御主導電路が実質的に非導通のとき１対の６ダイオー
ドには順バイアスを、分路ダイオードには逆バイアスを
印加し、また可制御主導電路が実質的に導通のときには
分路ダイオードに順バイアスを、対をなすダイオードに
は逆バイアスを与える。

この発明の更に別の特徴によれば、対をなすタイオード
の各第１電極は低域通過フィルタによって上記回路点に
結合されている。

〈詳細な説明〉 以ド、この発明を図面を参照しつつ説明する。

図において、ＩＯはスイッチ装置をその２つの動作モー
ドのうちの選択された一方にするための制御端ｆてあっ
て、第１の論理レベルを超える制御電圧かこの制御端子
１０に印加されると、第１入力端７−１２に印加された
信号はそれ以上結合されず、また第２入力端子１４に印
加された信号は第１出力端子Ｉ６へ結合される。制御端
子ＩＯへ印加される制御°電圧がほぼ大地電位に等しい
第２の論理レベルより低いと、入力端子１２に印加され
た入力信号は出力端子１６に結合され一方入力端子１４
に印加された入力信号は第２出力端子１８へ結合される
。

信号の結合および減結合は図に破線枠２０．２１および
２２てそれぞれ示されている３個の基本的なスイッチ部
によって行なわれる。これらスイッチ部の構造はＴ型で
ある。スイッチ部２０では、Ｔ型中の直列腕は背中合せ
に結合されたダイオード６２と６４より成り、一方分路
腕はダイオード６６とトランジスタ２４のコレクターエ
ミッタ間電路との並列回路で構成されている。このトラ
ンジスタ２４はバイポーラトランジスタであることか９
１ましい。ダイオード６２．６４および６６は好ましく
はＰＩＮ（Ｐ−真性−Ｐ）ダイオードで、これらは高周
波数で望ましいスイッチング特性をソするものとして周
知である。スイッチ部２０を通し・て信号を結合（通過
）させるときは、直列ダイオード６２と６４を順バイア
スして比較的低インピーダンスを？するようにし、一方
分路ダイオード６５は逆バイアスしかつトランジスタ２
４を遮断して分路腕か高インピータンスを呈するように
する。スイッチ部２０を介して信号を結合（通過）させ
ないときは、詳しく後記するように、直列ダイオード６
２．６４を逆バイアスしまた分路ダイオード６６を順バ
イアスするようなバイアスを４える。トランジスタ２４
は飽和状態まてバイアスされ、すなわち、その両接合は
順バイアスされてコレクターエミッタ間電圧は非常に小
さく、それによって後述するようにダイオ−１−６２と
６４は高い逆バイアスを受はダイオード６５は強く順バ
イアスされるようになる。順バイアスされたダイオード
６６と飽和トランジスタ２４のコレクターエミッタ間電
路との並列組合せは非常に低いインピータンスを囁し、
逆バイアスされたダイオード６２および６４の比較的高
いインピータンスと共働して比較的高い信号減衰度を示
す。トランジスタ２４は、こうして、自身か分路腕のイ
ンピーダンスの一部を形成すると共にスイッチ部２０の
直列および分路腕のタイオートのインピーダンスを制御
する。

スイッチ部２１は、ダイオード８６．８２および９４と
トランジスタ４２を有し、これらはスイッチ部２０のタ
イオート６２．６４および６６とトランジスタ２４にそ
れぞれ対応じている。しかし、スイッチ部２１は、Ｔ型
口路の直列腕中に直列インダクタンス５４と分路キャパ
シタンス５３．５５より成る低域通過フィルタか挿入さ
れている点て少し形か異なっている。

後で詳しく述べるように、この低域通過フィルタは、信
号かスイッチ部２１によって結合されるときは１」立り
た作用をしないか、信号かこの様に結合されないときは
減衰度を増加する。

スイッチ部２２は、基本的にはスイッチ部２０と同様な
もので、それぞれダイオード６２．６４および６６とト
ランジスタ２４に対応するダイオード８８．１圓および
１０２とトランジスタ＋０８を持っている。

次に、この図示実施例について詳細説明する。

制御端子１０は、電流制限抵抗１．１によってＰＮＰト
ランジスタ１９のベースに結合され、また電流制限抵抗
２６によってＮＰＮ）−ランジスタ２４のベースにも結
合されている。トランジスタ１９のエミッタは、キャパ
シタ１３によって大地に側路されると共に、第１Ｍ、原
端子３０によってたとえば１２ＶＤＣの動作電圧電源（
図示せず）の正極に結合されている。トランジスタ２４
のエミッタは大地３２に結合されており、一方この大ｉ
３２は第２電源端子３４によって動作電圧電源の負極に
結合されている。

トランジスタ１９と２４は、後てより詳しく説明するか
、それらのコレクタ電極か結合されている第１導体３６
の電位を制御する。制御端子１９に印加された制御電圧
が、はぼ端子３０の電位である第１の論理レベルを超え
ると、トランジスタ１９のコレクタ電流は遮断され、１
ヘランシスタ２４は飽和状態にバイアスされる。従って
、トランジスタ２４か飽和しているため導体３６の電位
は低くほぼ大地電位になる。制御端子１０に印加される
制御電圧が第２の論理レベルより低いと、トランジスタ
２４は遮断されトランジスタ１９は飽和状態にバイアス
され、導体３６の電位はほぼ端子３０の電位である高の
状態になる。

導体３６は更に各電流制限抵抗４６と４８によってトラ
ンジスタ４２および４４の各ベース電極に結合されてい
る。トランジスタ４２と４４のエミッタは、大地におよ
び正の電源端子３０に、それぞれ結合されている。

第２の導体５０は、トランジスタ４４のコレクタに、お
よび抵抗５２とインダクタ５４の直列回路を介してトラ
ンジスタ４２のコレクタに結合されている。端子ＩＯに
印加された制御電圧か第１の論理レベルを超えると、導
体３６上の低電位によって、トランジスタ４２のコレク
タ電流は遮断されトランジスタ４４は飽和状態にバイア
スされる。従って、導体５０の電位は高で、はぼ端子３
０の電位になる。

制御端子１０に印加された制御電圧か第２の論理レベル
より低いと、導体３６の高電位によってトランジスタ４
４のコレクタ電流は遮断され、トランジスタ４２は飽和
状態にバイアスされる。従って、導体５０の電位は比較
的低くほぼ大地電位になる。導体５０はキャパシタ５６
と５８によってＡＣ信号に対して大地へ側路されている
。

入力端子１２はキャパシタ６０によって第１ダイオード
６２の陰極へＡＣ結合されており、一方その陽極は回路
点６８で第２ダイオード６４の陽極と第３ダイオードの
陰極とに結合されている。この回路点６８は、また、抵
抗７０によって導体３６に結合されると共にトランジス
タ２４のコレクタに直結されている。ダイオード６２の
陰極は、抵抗７２によって大地におよび抵抗７４によっ
て導体５０に結合されている。ダイオード６６の陽極は
、抵抗７６によって導体５０に結合され、またキャパシ
タ７８によって大地に側路されている。

出力端子１６は、抵抗８０により大地に結合され、また
キャパシタ６１によってダイオード６４と第４ダイオー
ド８２の各陰極にＡＣ結合されている。第４ダイオード
８２の陽極はトランジスタ４２のコレクタに結合されて
いる。

入力端子１４は、キャパシタ８４を介して、抵抗９２に
よって大地に結合された回路点９０において第５タイオ
ート８６と第６ダイオード８８の各陰極にＡＣ結合され
ている。ダイオード８６の陽極は、抵抗５２のインダク
タ５４の接続点に、および第７ダイオード９４の陰極に
結合されている。

インダクタ５４は、印刷回路基板五の導電性ストリップ
の様な、長さの短かい導体でうまく形成てきる充分小さ
なインダクタンスのもである。このインダクタ５４に組
合わせたキャパシタンスは、そのインダクタ５４の各端
部と大地間に結合されたキャパシタ５３および５５とし
て図示されている。キャパシタ５３と５５は必ずしも実
際のキャパシタ部品である必要はない。それは、ここに
必要とするキャパシタンスは、インダクタ５４およびた
とえば印刷回路基板のバタン導体に付帯する浮遊キャパ
シタンスや寄生キャパシタンスて間に合うからである。

ダイオード９４の陽極は抵抗９６によって導体３６に結
合され、またキャパシタ９８によって大地に側路されて
いる。ダイオード８８の陽極は回路点１０４において第
８ダイオード１００の陽極と第９ダイオード１０２の陰
極に結合されている。回路点１０４は抵抗１０６によっ
て導体３６に、およびエミッタが接地されたトランジス
タ１０８のコレクタ電極に結合されている。トランジス
タ１０８のベース電極は抵抗＋１０によって導体５０に
結合されている。ダイオード１０２の陽極は抵抗１１２
によって導体５０に結合され、かつキャパシタ１１４に
よって大地に側路されている。ダイオード１０口の陰極
は抵抗１１６によって導体５０に結合されている。この
陰極は、更に、抵抗＋１８によって大地に結合され、か
つキャパシタ１２０により出力端子１８に容量結合され
ている。

動作時には、所望の動作モードに対して端子ＩＯに印加
される論理レベルが選択される。説明の目的上、先ず、
端子１０に印加された論理レベルが第１の論理レベルを
超えるすなわち同レベルよりも正であるとする。前述し
たように、これによって１−ランシスタ２４は飽和状態
にされ、導体３５はほぼ大地電位に、導体５０は大体端
）３０の電位になるゆ従って、導体５０の電位とｌ〜ラ
ンシスタ２４のコレクタの大地電位とによって、タイオ
ート６２は逆バイアスされダイオード６６は順バイアス
される。ダイオード８２は、抵抗５２、インダクタ５４
および抵抗８０を通してその陽極に結合される導体５０
の電位によって、順バイアスされる。これによって、タ
イオード６４と８２の１極は正の電位になり、そのため
ダイオード６４は陽極かトランジスタ２４のコレクタを
通してほぼ大地電位にあるので逆バイアスされる。

従って、入力端子１２から出力端子１６に至る信号路は
Ｔ型回路をなし、その直列腕は逆バイアスされたダイオ
ード６２と６４であり、それぞれ高インピーダンスを示
す。分路腕は順バイアスされたダイオード６６と飽和ト
ランジスタ２４から成り、両者は何れも低インピーダン
スを呈し従って特に低インピータンスの並タリ組合せを
形成している。従って、入力端子１２から出力端子１６
への信号路は特に高い減衰度を１１シ、これはＲＦスイ
ッチのオフ状態にとって望ましいことである。入力端子
１２における入力信号は、上記により、出力端子１６へ
のみならずダイオード８２によって端子１６に結合され
ている出力端子１８への伝達か実質的に阻止される。

トランジスタ２４が、その飽和時に高い減衰度を得るに
当って３つの役目を果たすことに注目すべきである。第
１に、このトランジスタ２４の飽和コレクタ電圧は直列
素子をダイオード６２と６４の高インピーダンス状態を
得るための逆バイアス電圧を決定する。第２に、トラン
ジスタ２４は分路ダイオード６６の低インピーダンス状
態を得るための順バイアス電圧を設定する。第３に、こ
のトランジスタ２４の低い飽和抵抗は分路ダイオード６
６の抵抗と並列に結合されて、特に低インピーダンスの
並列組合せを形成する。

同様に、導体５０から抵抗１１０を介して与えられるベ
ース駆動によって飽和状態にあるトランジスタ１０８の
ほぼ大地電位にあるコレクタと、導体５０の電位とによ
って、ダイオード１００は逆バイアスされダイオード１
０２は順バイアスされている。タイオート８６は抵抗５
２と９２を介して与えられる導体５０の電位によって順
バイアスされる。これによって、タイオード８６と８８
の両陰極は正゛市位になり、タイオート８８は逆バイア
スされる。それはダイオード８８の陽極かトランジスタ
１０８のコレクタを通してほぼ大地電位にあるためであ
る。

入力端子１４から出力端子１８への信号路も上記と同様
にＴ型回路をなしており、その直列腕は逆バイアスされ
たダイオード８８と１００より成り高インピータンスを
呈する。分路腕は、順バイアスされたダイオード１０２
と飽和トランジスタ１０８の並列組合せより成り、これ
らは両者とも低インピーダンスを７して特に低インピー
タンスの並列組合せを形成する。従って入力端子１４か
ら出力端子１８への信号路は特に高い減衰を示す。トラ
ンジスタ１０８は、トランジスタ２４について前述した
と回し様な複数の機歳を果たすものである。

入力端子１４は、順バイアスされたタイオート８５と８
２およびインダクタンス５４の直列接続によって出力端
子１６に結合されている。トランジスタ４２は、そのベ
ースか抵抗４６を介してほぼ大地電位の導体３６に結合
されてオフ状態にバイアスされており、そのコレクタは
大地に対して高いインピータンスを呈し、従って入力端
子１４と出力端子１６間の信号路には何の影響も与えな
い。インダクタ５４のインダクタンスは、キャパシタ５
３オよび５５と共動して、対象とする信号の最高周波数
よりも高いカットオフ周波数を有する低域通過π型回路
部を形成するように選ばれている。

説明の目的上、今度は端子１０に印加される論理レベル
が第２の論理レベルよりも小さい、すなわちより負であ
ると仮定する。既述のように、これによって導体３６は
ほぼ端子３０の電位となり、また導体５０はほぼ大地電
位となる。抵抗７０により導体３６から回路点６８に印
加されるこの正電位は、陽極かほぼ大地電位にあるダイ
オード６６を逆バイアスする。トランジスタ２４は、端
子ｔｏＬのほぼ大地電位か抵抗２６を介してベースに与
えられるのてオフ状態にバイアスされる。陰極が抵抗７
４および８０によってそれぞれ大地に結合されたダイオ
ード６２と６４は１回路点６８のこの正電位によって順
バイアスされる。トランジスタ４２は、導体３６上の正
電位か抵抗４６を介してそのベースに午えられるので、
飽和状態にバイアスされる。これによって、トランジス
タ４２のコレクタはダイオード８２の陽極に対してほぼ
大地電位を印加する。なおダイオード８２の陰極は順バ
イアスされたダイオード８６によって正電位に保たれて
いる。従ってこのダイオード８２は逆バイアスされる。

そのため入力端子１２の信号は、順バイアスされたダイ
オード６２．６４によって出力端子１６に結合されるか
、端子１８には結合されない。

ダイオード９４は、陽極に導体３６の正電位が抵抗９６
を介して与えられ、また陰極には抵抗５２によりほぼ大
地電位が与えられて、順バイアスされる。

ダイオード８８と１００は、抵抗１０６を介して印加さ
れる導体３６上の正電位と抵抗９２および１１６によっ
てそれぞれ印加されるほぼ大地電位とによって、順バイ
アスされる。トランジスタ１０８は、抵抗＋１０により
そのベースに印加されるほぼ大地電位によってオフ状態
にバイアスされる。ダイオード８６の陽極は飽和状態に
あるトランジスタ４２のコレクタにインダクタ５４を介
して結合され、また抵抗１０６．９２および１１６の抵
抗比はダイオード８６の陽極と陰極間に印加される電位
差がダイオード８６を逆バイアスするようになっている
。ダイオード１０２は、その陰極に抵抗１０６を介して
導体３６上の正電位がかかりまた陽極に抵抗１１２を介
してほぼ大地電位が与えられるので、逆バイアスされる
。従って、入力端子１４の信号は順バイアスされたダイ
オード８８と１００とによって出力端子１８に結合され
る。

入力端子１２から出力端子１８への信号の寄生結合およ
び入力端子１４から出力端子１６への信号の寄生結合は
、減衰回路の直列素子を構成するインダクタ５４の作用
で非常に少量に低減される。インダクタ５４は、信号の
寄生結合の方向如何にかかわらず対応する分路インピー
ダンスに比べて、対象とする周波数域て不覚的高いリア
クタンスを示す。一方向への寄生信号結合に対しては飽
和したトランジスタ４２の低インピーダンスによって分
路インピーダンスか生成され、また別の方向への寄生結
合に対してはキャパシタ９８により大地へ側路された順
バイアスされたダイオード９４の低インピーダンスによ
って分路インピーダンスが与えられる。

この発明は、異なった数の入出力ポートを持つ形式でも
利用できることは容易に理解されよう。

更に、オフ状態における減衰を特に大きくしたい場合に
は上記例よりも多くの低域通過フィルタ部を挿入するこ
ともできる。この様な或はその他の変形をこの発明の精
神の範囲内で種々考えることができるのは言うまでもな
い。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明によるＲＦ信号スイッチング用のスイッチ
装置の一例構成を示す回路図である。 １０・・・・制御入力端子、１２・・・・信号入力ポー
ト、１６・・・・信号出力ポート、１９・・・・制御手
段、２０．２１および２２・・・・それぞれスイッチ部
、２４・・・・トランジスタ、６２．６４・・・・　１
対のダイオード、６６・・・・分路ダイオード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）信号入力ポートおよび信号出力ポートと、モード
   選択信号を受入れる制御入力と、上記モード選択信号に
   応じて第１の動作モードが選択されたとき上記入力ポー
   トと出力ポートの間で信号を結合しまた上記モード選択
   信号に応じて第２の動作モードが選択されたとき上記両
   ポート相互間の信号の結合を実質的に行なわない信号ス
   イッチ装置とを具備し、上記信号スイッチ装置が、 第１の型の第１電極と第２の型の第２電極とをそれぞれ
   有し、上記それぞれの第１電極が或る回路点に結合され
   またそれぞれの第２電極が一方は上記入力ポートに他方
   は出力ポートに結合されて、互に直列結合された１対の
   ダイオードと、上記第１の型の第１電極と上記第２の型
   の第２電極とを有し、これら電極が、或る基準電位点と
   上記の回路点にそれぞれ結合されている分路ダイオード
   と、 上記回路点と上記基準電位点との間に結合された制御可
   能な主導電路と、制御電極とを有するトランジスタと、 上記制御入力に結合され、上記第１の動作モードを選択
   するモード選択信号に応じて、上記１対のダイオードを
   順バイアスしまた上記分路ダイオードを逆バイアスする
   ようなバイアス電位を供給し、かつ上記トランジスタの
   制御電極に制御電位を印加してその制御可能な主導電路
   を実質的に非導通にする制御手段とを有し、 上記制御手段は、上記第２の動作モードを選択する上記
   モード選択信号に応じて、上記分路ダイオードを順バイ
   アスしまた上記１対のダイオードを逆バイアスするよう
   なバイアス電位を供給し、かつ上記トランジスタの制御
   電極に制御電位を印加してその制御可能の主導電路を実
   質的に導通状態とするものである、信号結合装置。