KR0165542B1

KR0165542B1 - 스위칭 장치

Info

Publication number: KR0165542B1
Application number: KR1019900018933A
Authority: KR
Inventors: 카알 샌델위크 제네
Original assignee: 피터 엠. 엠마뉴엘; 톰슨 컨슈머 일렉트로닉스 인코포레이티드
Priority date: 1989-11-28
Filing date: 1990-11-22
Publication date: 1999-03-20
Also published as: DE69026344T2; FI905747A; DE69026344D1; JPH03178216A; FI905747A0; EP0430063A2; JP2724912B2; EP0430063A3; FI100284B; KR910010861A; US5045733A; CN1027118C; EP0430063B1; CN1052232A; CA2027979C; CA2027979A1

Abstract

스위치는 오프 상태 감쇠를 개선하기 위해 직렬 접속이다. 상기 직렬 접속의 제1스위치(14)는 저항(16)을 포함하는 직렬 브랜지 제너 다이오드(22)를 포함하는 션트 브랜지를 갖는 L형 감쇠기를 구비한다. 감쇠기와 직렬 접속의 제2스위치(30)에 연결된 바이어스 네트워크(26,28,32)는 제2스위치가 개방될때 특별한 순방향 전도에서 동작하고(1) 스위치 오프상태 감쇠 증진의 많은 기능을 제공하고, (2)극중 하나의 입력과도 현상에 대한 과전압과 관전류 보호를 제공하고, (3)순차회로의 DC 바이어스 설정을 위해 제2스위치가 온될때 소정의 출력 DC 레벨을 제공하기 위해 감쇠기 발생에 대해 상기 제2스위치가 클로우즈될때 특별한 반전 바이어스 상태에서 동작하기 위해 다이오드 바이어스를 제어하며, 증폭기로서, DC 바이어스는 순차회로에 공급된 DC 전원과 관련한 트래킹을 공급한다.

Description

스위칭 장치

제1도는 본 발명을 실현하는 스위칭 장치의 부분적 블럭 형태의 회로 다이어그램.

제2도는 제1도 장치가 동작하는 동안 발생하는 어떤 바이어스 상태를 설명하는 전류-전압 다이어그램.

제3도 및 제4도는 제1도 장치 동작의 어떤 국면을 설명하는 AC 등가 회로.

제5도는 제1도 장치의 어떤 변형을 설명하는 부분적 형태의 상세한 회로 다이어그램.

제6도는 특히 직렬 접속의 스위치 위치가 반전된 제1도 실시예의 변형을 설명하는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

14 : 감쇠기 18 : 캐패시터

22 : 제너 다이오드 570 : 증폭기

본 발명은 신호 스위칭 장치, 특히 스위치 되는 고주파수 신호 성분의 오프-상태 감쇠 증진용 직렬 스위치 부분을 제공하는 종류의 장치에 관한것이다.

스위치가 턴오프(오프-상태 감쇠)될때 스위치에 의해 제공된 감쇠는 특히 응용시 스위칭 회로에 대해 상당히 중요하며 여기서 스위치된 신호는 충분한 크기의 고주파수 에너지를 포함한다. 예를 들어, 텔레비젼 장치에 대해서 (즉, 레코더, 수신기, 모니터, 유효 발생기등) 많은 비디오 입력 신호 사이에서 스위칭 될때 선택된 비디오 입력 신호와 함께 간섭을 피하기 위해 최소 레벨이하의 감쇠되어 선택되지 않는 비디오 입력 신호는 중요하다. 일반적으로 말하면, 최소한 60 dB 양호하게 그 이상에 의해 선택되지 않은 비디오 신호 감쇠는 바람직하다. 비디오 주파수에 감쇠 레벨은 종래의 직접 회로 스위치, 예를들어, 기생 캐패시턴스 존재로 인해, 쉽게 달성되지 않는다.

이런 이유로 여러방법이 집적 회로 스위치의 오프-상태 감쇠를 개선하기 위해 제안되어 왔다. 그러한 기술의 하나가, 2개 예에 따라 기술되어 있으며, 그들의 오프 상태 감쇠가 부착되도록 직렬로 스위치에 접속된다.

오프-상태 감쇠를 개선하기 위한 스위치 직렬의 제1예는 1985년 6월 4일 명칭 비디오 소스 선택기로서 미합중국 특허출원 제4,521,810호로 나이지보로와즈에 의해 기술되었다. 상기 스위칭 회로의 특별한 실시예에서, 에미터 플로우어(follower)는 CMOS형 집적 회로 스위치와 함께 직렬로 접속되며 클램핑 트랜지스터는 에미터 플로어 트랜지스터의 베이스에 접속되며 CMOS 스위치가 개방될때 에미터 플로어를 무력하게 제어한다. 이 수단에 의해 스위치된 비디오 신호는 무능한 에미터 플로어 회로와 CMOS 스위치를 둘다 감쇠시킨다.

직렬 스위칭 회로의 제2에는 1987년 1월 20일 출판된 명칭 신호 소스 선택기로 미합중국 특허출원 제4,638,181호로 데이스에 의해 기술되었다. 데이스 특허로 기술된 특별한 실시예에서 다이오드 스위치는 CMOS집적 회로 스위치로 직렬로 접속된다. 상기 회로는 CMOS스위치가 클로우즈 될때 CMOS 스위치를 통해 다이오드 스위치에 턴-온 전류를 보내는 바이어스회로를 구비한다. 또다른 바이어스 회로는 CMOS 스위치가 개방될때 다이오드 스위치에 반전 바이어스를 공급한다. 최대 오프-상태 감쇠에 대해 데이스는 매우 낮은 정션 캐패시턴스를 표시하는 다이오드와 같은 P-i-n형 다이오드 사용을 추천하며 따라서 다이오드가 오프될때 기생 연결을 최소화 한다.

전에 상술한 직렬 비디오 스위치의 2개 예는 훌륭한 감쇠 실행을 제공한다. 그러므로, 둘다 과전압 보호를 위해 관련 문제에 특별히 어드레스된 예가 아니다. 비디오 스위칭과 같은, 어떤 예에서는 입력 신호 소스가 비디오 케이블에 접속되고 소스가 턴온 및 오프 될때 발생하기 위한 과도 현상을 예측할 수 있다.

상기 직접 회로 상에 직접 적으로 입력 보호의 같은 형태를 포함하기 위해 집적 회로 아날로그 스위치의 제조에 대해 일반적으로 실행될지라도, 제공된 보호가 항상 충분한 것은 아니다.

본 발명은 스위칭 회로용으로 필요성을 인식하는 부분이 존재한다. (1)높은 오프 상태 감쇠를 제공하고; (2)극중 하나의 신호 과도현상에 대해 관전압 보호용 준비를 포함하며; 첨가적으로 스위치가 클로우즈 될때 출력 전압의 소정의 DC성분 제공의 능력을 가진다.

본 발명에 따른 스위칭 장치에서, 제1 및 제2스위치는 신호 입력 단자와 신호 출력 단자 사이에 직렬로 접속된다. 상기 제1스위치는 임피던스를 포함하는 직렬 브랜치와 브레이크 장치를 포함하는 선트브랜치를 갖는 L 형 감쇠기를 구비한다. 바이어스 네트워크는 감쇠기에 결합되어 제2스위치가 개방될때 소정의 전류 전도에서 동작용 브레이크 다운 장치의 바이어스를 제어하고 제2스위치가 클로우즈 될때는 소정의 바이어스 전압 레벨에서 동작하기 위한 브레이트 다운 장치 바이어스를 제어한다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 제1및 제2스위치는 신호 입력 및 출력 단자 사이에 명명된 순서로 접속된다. 또 다른 실시예에서 상기 스위치 순서가 반전된다.

본 발명의 다른 특징은 첨부한 도면을 참고로 하여 상술되며 같은 소자는 같은 참고번호에 의해 표시된다.

제1도의 스위칭 장치는 직렬형태, 즉 상기는 신호 입력 단자(10)와 신호 출력 단자(12)사이에서 직렬로 접속된 2개의 스위치를 구비한다. 앞서 설명한 바와같이, 직렬 스위치는 개선된 오프-상태 감쇠를 제공하며 따라서 상기 스위치의 감쇠는 부가적이다.

본 발명에 따르면 직렬 접속의 제1스위치(14)는 직렬 브랜치와 션트 브랜치를 갖는 L형 감쇠기를 구비한다. 상기 직렬 브랜치는 감쇠기의 신호 입력 단자(10)와 출력 노드(20)사이에 직렬로 접속된 저항(16)과 캐패시터(18)르르 구비한다. 상기 션트 브랜지는 감쇠기 출력 회로 노드(20)의 캐소오드와 기준 전위(접지) 점의 애노드에서 접속된 제너 다이오드(22)로서 여기에 설명된 브레이크다운 반도체 장치를 구비한다. 제너 다이오드(22)에 대한 턴-온 바이어스 전류는 감쇠기의 단자(26)와 출력 노드(20)사이에 결합된 공급 전압 입력 단자(26)와 저항(28)을 포함하는 전류원(24)에 의해 제공된다. 상기 직렬 접속의 제2스위치(30)는 스위칭 장치의 감쇠기 출력 노드(20)와 신호 출력 단자(12)사이에 결합된다. 제너 다이오드(22)에 대한 턴-오프 바이어스는 신호출력 단자(12)와 기준 전위원(접지)사이에 결합된 부하 저항(32)에 의해 제공된다. 임의의 입력단자 부하 저항(8)은 입력 단자(10)와 접지에 결합되어 있다.

제1도의 스위칭 장치의 간략한 어떤 개략 특징으로서, 감쇠기(14)는 (1)오버-롤 오프-셋 감쇠를 증진시키고 (2) 극중 하나의 입력 신호 과도현상에 대해 과전압과 과전류 보호를 제공하는 이중의 기능을 제공한다. 아래에 자세히 상술하는 바와 같이 과전류 보호또는 전류 제한 특징을 감쇠기(14)의 직렬 브랜치로 저항(16)에 의해 제공된다. 상기 저항은 입력 신호 과도현상의 극성중 하나에 대해 입력 신호 전류를 제한한다. 상기 과전압 보호는 션트 브랜치로 제너 다이오드(22)에 의해 제공된다. 상기 브레이트 다운 장치는 제너 브레이크다운 값으로 최대 정극성 감쇠기 출력 전압과 제너 다이오드의 순방향 바이어스 전압 강하로 최대 음극성 감쇠기 출력 전압을 제한한다. 이는 제너 다이오드(22)가 접지에 연속 입력 전류를 션트하는 전류 제한 기능을 제공하고 제한에 의해 차후의 회로에 대한 전압 또는 그러한 회로에 전류를 효과적으로 제한하는 것으로 평가된다.

간략하게 설명하면, 감쇠기(14) 제어는 아래와 같이 스위치(30)에 의해 제공된다. 스위치(30)가 개방될때, 소스(24)의 모든 전류는 다이오드(22)를 통해 흐르며 그것에 의해 다이오드를 터닝하고 입력 신호를 감쇠시킨다. 따라서 정확한 감쇠는 아래에서 상세하게 상술된다. 스위치(30)가 클로우즈 될때, 소스(24)에서의 모든 전류는 접지에 대해 스위치(30)와 부하 저항(32)를 통해 전환되며 그것에 의해 다이오드(22)를 턴-오프한다. 상기는 소정의 삽입 손실을 제공하는 최소값으로 감쇠를 감소시키며 출련단(12)에 접속된 다음의 부하회로(즉, 도시하지는 않았지만 증폭기)에 대해 정지 DC바이어스를 설정하기 위해 단자(12)에서 소정의 DC출력 전압을 발생시킨다.

제1도의 특별한 예에서, 직렬 접속의 스위치(30)는 개방 및 클로우즈 상태를 가지는 단극 스위치로서 상술된다. 상기 스위치는 활용 장치(도시하지 않음)가 스위칭 장치의 신호 출력 단자(12)에 접속되어 이득이 되는 본 발명의 과전압 보호 특징의 경우에 기계적 형 in 이 된다. 본 발명의 구성의 양호한 출원에서 스위치(30)는 집적회로 형태로 구성되고 복수의 극을 가지는 전자 스위치이다. 후에 상술되지만 제5도는, 스위치(30)로서 4-위치 집적 회로 스위치 사용의 실례를 보여준다. 예에서 본 발명에 의해 제공된 과전압 보호 이득은 통상적으로 직접 회로 제조공업에 의해 제공된 온 칩내부 과전압 보호를 증가시키거나 증진시킨다.

제1도의 스위칭 장치의 상세한 동작은 다음에 설명된다. 스위치(30)가 개방 상태일때(도시된 바와같이) 전류원(14)은 저임피던스 전도 상태로 제너 다이오드(22)에 바이어스 전류 I 를 공급한다. 캐패시터(18)는 감쇠기(14)의 직렬 브랜치에서 전류 I를 차단하는 기능을 한다. 본 발명의 특징은 모든 제너다이오드 턴은 전류를 제너 다이오드(22)를 통해 흐르게 하고 신호 입력 단자(10)에 전환되지 않는 것을 보증한다. 유리한 점은 상기 특징은 입력 단자(10)에 결합된 신호원 임피던스를 간주하지 않고 제너 다이오드에 대해 동작 바이어스 점을 정확하게 결정하는 것을 허용한다.

다이오드(22)가 전도될때 감쇠기 914)에 의해 제공된 감쇠는 바이어스 전류 I 선택에 의해 제어되고 제2도의 제너 다이오드 특성(컨덕턴스)커브와 조합하여 제3도의 AC 등가 회로 사용에 의해 상당히 정확하게 결정되는 것이 본 장치의 특징이다.

더욱 상세히 말하면, 전압 분할의 구성에 따라, 상기 감쇠는 션트 및 직렬 브랜치의 임피던스 합에 의해 분할된 션트 브랜치 임피던스와 동일하다. 제3도의 AC 등가 회로로부터 직렬 브랜치의 AC 임피던스는 단순히 직렬 저항(16)의 값이고 션트 브랜치 임피던스는 제너 다이오드(저항(40)에 의해 설명된)의 온-저항 및 바이어스 저항(28)의 병렬 조합과 동일한 것을 나타낸다.

따라서 감쇠의 요구값과 저항(16,28)의 특별한 값을 주기 위해 요구된 다이오드 저항 값을 신속하게 계산한다. 다이오드 저항용으로 산축된 식은 아래와 같다

여기서, R40은 결정된 다이오드 저항값이다.

K는 분수 Eo/Ei로서 표시된 감쇠 계수이다.

R16은 직렬 브랜치의 저항값이다.

R28은 전류원(14)의 출력 저항값이다.

예에서는 저항(28)값에 의해 주어졌다.

실전문제에서, 상기 전류원(14)(저항(28))의 출력 임피던스는 일반적으로 다이오드(40)의 요구된 온-저항값과 비교하여 약간크다. 그런 경우에, 다이오드 저항에 대한 상기식 (1)은 아래에 따라 단순화 된다.

상기 요구된 다이오드 저항값은 제2도의 제너다이오드 특성 커브로부터 결정되는 바이어스 전류 I1값을 결정한다. 상기 커브(크기에 대해 그려지지 않았다)는 일반적으로 대략6.2볼트의 임계치를 갖는 저전원(즉, 1/2와트)제너 다이오드에 대한 컨덕턴스 특성을 표시한다. 여기에는 3개의 동작점이 도시되어 있다. 점 A 는 컷-오프 이하의 다이오드 컨덕턴스를 표시한다. 이 동작 상태는 후에 상술된다. 점 B 및 C는 각각 다이오드가 대락 1.0과 2.4mA의 전류에서 순방향 바이어스 될때의 다이오드 동작점을표시한다. 주어진 동작점에서 다이오드 커브 경사는 다이오드 컨덕턴스를 표시한다. 도시와 같이, 다이오드 전류 I1증가는 다이오드 컨덕턴스 증가를 초래하며 따라서 다이오드 저항이 감소한다.

특별한 동작점 (B 또는 C)선택은 2개의 계수에 의존한다. 즉, 요구된 감쇠와 입력 신호를 회유시키는 예측된 부극성 최대 값이다. 더 특히, 상기 다이오드 동작점(턴-온 전류로 표현된)은 다이오드 온 저항 요구한 감쇠(1또는 2이상과 동일한)를 만족하며 피크 음극성 입력 신호 회유는 다이오드 오프를 턴하지 않는다. 이런 이유로 상당히 큰 신호 (즉, 기저대 비대호 신호)를 스위칭 할때 상기는 곡선의 굴곡부에 상당히 접하여 점B에서 보다는 다이오드 곡선의 굴곡부에서 상당히 떨어진 점 C에서 바이어스 다이오드(22)에 양호해진다. 여기서 스위치된 입력 신호는 작은 신호이며(즉 수백 밀리보트의 RF신호)동작은 다이오드를 컷-오프로 구동하는 입력 신호 손상없이 특성 커브의 굴곡부에 더욱 근접해진다.

특별한 다이오드 동작점에 선택에 대한 다른 고려는 전체 전원 손실이다. 스위치(30)가 개방될때는 전력이 저항(28)과 다이오드(22)에서 소모되고 스위치(30)가 클로우즈될때 저항(28)과저항(32)에서 소모되는 것은 주목할만한 일이다. 최소 전력 소비가 제너 다이오드(22)에 대해 가장하부 동작점을 선택하며 (1)적당한 감쇠를 제공하고 (2) 예측된 입력 신호의 최대 음극성 값이 스위칭 장치의 보통의 동작 동안에 제너 다이오드를 턴오프하지 않는 것을 보증하기 위해 만족한 마진(margin)을 제공하는 이중의 목적을 가진다. 다른 고려는 스위칭 속도에 관계한다. 이는 일반적으로 제너다이오드로부터 전류를 상당히 빠르게 전환시키며 상기 전류가 아주 낮은 값인 경우에턴-오프를 서우치하기 위한 관련 기생 캐패시턴스가 된다. 요약하면, 제너 다이오드(22)가 많은 요소에 의존하여 턴온될때 동작점 상태는 요구된 감쇠, 스위치된 입력 신호의 최대음극성 값, 전체 전력소비와 스위칭 속도를 포함한다. 지정1-V P-P(1볼트 피크 대 피크)비디오 신호의 기저대 비디오 스위칭에 대해 대략 2.7밀리 암페어(제2도에서 점 C)의 동작점은 일반적으로 400 밀리와트 5.6볼트 제너다이오드에 대해 만족스럽게 알수 있다.

제1도를 참고로 하면, 스위치(30)이 CLOSED 될때 상기 부하 저항(32)는 제너 다이오드(22)로부터 전류 I1을 전환시키며 그것에 의해 턴 오프 다이오드(22)와 입력신호 S1은 단자(10)에 공급되어 출력단자(12)에 전도된다. 다이오드(22)가 전체적으로 턴오프 되는 것을 보증하기 위해 부하저항(32)값과 전류 I1의 생성물이 다이오드(22)의 브레이크-다운 전압보다 적도록 부하저항(32)값과 I1을 선택한다. 상기는 수학적으로 아래와 같이 표시된다.

여기서 I1은 전류원(14)에 제공된 전류이다.

R32는 부하저항(32)의 저항값이다.

Vz는 제너 다이오드(22)의 임계 전압이다.

유리하게, 식(3)이 제1도의 스위치에 대해 만족하는 경우에, 모든 전류 I1은 부하저항(32)으로 전환되는 것을 보증한다. 이는 캐패시터(18)가 직렬 브랜치와 다이오드(22)에 직류의 흐름을 방해하기 때문에 오프될때, 본질적으로 개방회로이다. 따라서, 이상태에 대해 출력단자(12)에서 발생된 전압의 정동작 DC성분은 직렬 브랜치임피던스에 전체적으로 독립적이 되며 또한 DC 성분이 입력단자(10)에 공급된 입력 신호가 존재하는 곳에서는 어디서나 독립적이 된다.

더욱 자세히 말하면, 본 발명의 양호한 응용에서, 공급 전압 Vs 및 저항(28,32)의 값은 스위치(30)이 클로우즈드(제2도에서 점 A)될때 제너 다이오드가 대략 4볼트 전위에서 바이어스 되도록 선택된다. 이 전압에서 제너 다이오드(22)는 완전히 턴오프되며 출력 전압은 접지에 대해 정극성이 되고 출력단자(12)에 연결되어 증폭기에 결합된 DC의 입력 스테이지 바이어싱 용으로 적당한 DC정동작 레벨을 제공한다. 이는 제5도를 참고로 하여 후에 상세히 기술되고 도시되어 있으며 아래의 DC 결합 증폭기에 대하여 DC 바이어스 회로 필요성을 제거하는 완전한 가능성의 장점을 제공한다. 다른 말로 하면, 상기 다이오드 스위치용 바이어스 회로는 아래의 증폭기에 대해 적당한 DC 바이어스를 제공하고 그것에 의해 경제성의 부분을 제공하는 이중의 기능을제공하며 따라서 스위칭 및 증폭회로 전체 신뢰성을 개선시킨다.

고려할 사항은 제1도의 스위칭 장치의 삽입 손실을 주는 것이다. 제4도는 스위치(30)가닫히는 상태에 대해 스위칭 장치의 AC등가 회로이다. 등가 회로 분석을 간단히 하기 위해서 스위치(30)의 온-저항은 부하저항(32)의 값과 비교하여 무시할 정도이다. 상기를 취하여 전체 스위칭 회로 감쇠는 션트 브랜치와 직렬 브랜치(저항16)의 저항 합에 의해 나누어진 션트 브랜치(병렬의 저항(28) 및 (32)) 저항값과 동일하다.

상기는 아래와 같이 표현된다.

여기서 A는 감쇠비 Eo/E1

R16은 직렬 브랜치 저항 값

R28은 출력 임피던스 전류원(14)(즉, 저항28)값

R32는 부하 저항(32)값

직렬 브랜치 임피던스(저항16)에 따라 크게 되는 전류원(14)임피던스와 부하저항(32)에 대한 값 선택에 의해 상기 스위칭 장치의 전체 삽입 손실은 상당히 적게 된다. 제1의 예에서 처럼, 대략 1.2dB 의 삽입 손실이 아래에 따르는 저항 값을 사용하여 얻어진다. 즉 R16 =270 오옴, R28 = 5600 오옴, R32 = 2700 오옴, 또 다른 예에서는, 3dB 이하의 삽입 손실이 저항값 즉, R16 = 270오옴, R32 = 1000 오옴일때 얻어진다. 후자의 저항값은 현재 제5도에 도시된 본 발명의 양호한 실시예 실행에 사용된다.

제5도는 멀티플 소스 사이의 스위칭 제공과 스위치된 신호의 증폭을 제공하기 위한 본 발명의 다른 특징을 표시한다. 본 발명의 실시예에서 상기 회로는 단일 부하 저항이 모든 소스에 대해 필요하며 소정의 출력 전압 제공 특징이 직접 결합된 증폭기에 대해 DC바이어스 제공의 장점을 위해 사용되어 단순화된다.

상기 증폭기는 스위치의 삽입 손실을 극복하며 양호한 부가적 이득을 제공한다. 따라서 제1도의 기본 구성의 장점은 많은 부하저항 요구 감소와 증폭기 용으로 DC 바이어스를 설정하기 위해 요구된 많은 부분의 감소로 인해 스위칭 멀티플 입력 신호용으로 개선된 신뢰성을 향상시키는 것이다.

자세하게 말하면, 제5도의 예는 레코더, 수신기, 모니터, 특수효과 장치 및 그와 유사한 텔레비젼 장치에 의해 처리하기 위한 4개의 입력 신호중 하나를 선택하기 위해 설계된다. 상기 4개의 입력 단자 (500~506)은 종단 저항(508~514)에 의해 각각 끝난다. 이런 특별한 응용에 대해, 비디오 스위칭, 종단 저항은 75오옴 소스 임피던스에 대한 82 오옴의 보기값인, 신호 소스 특성 임피던스 보다 약간 높게 선택된다. 상기 소스 임피던스 보다 약간 더 높은 종단 저항을 선택하는 이유는 스위치가 턴 온될때 부가적 부하가 입력 신호 단자에 존재하기 때문이다. 이 부가적 저항은 효과적으로 입력 저항과 병렬로 되며 따라서 단자(500~506)에 결합된 신호 소스의 특성 임피던스에 대해 유효 종단 임피던스를 감소시킨다.

감쇠기(516~522)는 입력(500~506)에 연결되며 제1도의 감쇠기(14)처럼 같게 구성된다. 감쇠기 소자의 예 값은 아래와 같다.

직렬저항 : 270 오옴

직렬 캐피시터 : 47 마이크로-파라드

션트 제너 : 5.6볼트 1/2와트

상기 감쇠기 각각에 대한 턴온 바이어스는 각각의 저항(540~538)에 의해 감쇠기(516~522)의 출력노드(532~538)에 연결된 공급 전압 단자(530)에 의해 제공된다. 이들 저항 각각에 대한 보기 값은 2200오옴이다.

감쇠기(516~522)의 출력(532~538)은 4 입력 단일 트루우(throw)스위치(550)의 각각의 입력 (552~558)에 접속되어 있다. 이 스위치는 (팬텀(phantom)으로 아웃라인된) 4개 스위치 중 하나가 스위치 디코더 입력(562,564)에 공급된 2 비트 2 진 제어 신호에 응답하여 클로우즈 되도록 디코더(560)에 의해 제어된 4개의 개별스위치(A, B, C 및 D)를 구비한다. 상기 4개 스위치 A-D의 출력은 공통 접속부와 출력단자(556)에 접속된다. 이들 특징은 가진 집적 회로 아날로그 멀티플렉서 스위치는 여러 제조 공정으로부터 이용가능한 CD-4052타입이다. 예를들면, 1980년 RCA 코포레이션에 의해 출판된 명칭 RCA COS/MOS 집적회로의 DATA BOOK에서 볼수 있으며 참고번호에 의해 상호 협력된다. 상기 데이타 북은 본 발명을 실행하는 데 적당한 다른 스위치 구성(즉, SPSP, DPDT 및 TPDP)을 포함한다. 다른 적당한 스위치는 CMOS 기술과 다른 집적 회로 기술(즉, NMOS, PMOS 및 바이폴라)로 다른 제조 공정으로부터 이용가능하다.

장점적으로, 단일 부하 저항(560)은 스위치(550) 출력단자(556)에 접속될 필요가 있다. 따라서 종단의 모든 성분 값 감쇠 및 전류 소스는 같으며, 단자 (556)에서 DC 출력 전압은 선택된 4개의 입력 신호중 어떤 하나에 대해 같으며, 즉, 위에 표시된 특별한 값에 대해 4볼트이다.

스위치(550)의 출력(556)은 공급단자(530)에 접속된 공급 전압 입력 단자(574)와 증폭된 출력신호 제공을 위한 출력단자 (576)를 갖는 DC 증폭기 (570)의 입력 (572)에 직접 접속된다. 증폭기(570)는 공급 단자(572)와 접지 사이에 지정된 순서로 직렬 접속된 저항(580,582)을 포함하는 전위 분할기에 의해 바이어스된 NPN입력 트랜지스터(578)을 구비한다. 트랜지스터(578)의 콜렉터는 출력 트랜지스터(586)의 베이스와 부하 저항(584)을 통한 공급 단자 (574)에 결합된다. 상기 출력 트랜지스터(586)는 에미터 부하 저항(590)을 통해 공급 단자(574)의 에미터에서 접속되며 콜렉터에서는 출력단자(576)와 부하 저항(592)을 통해 접지에 접속된다.

대략 6dB 의 이득을 제공하기 위한 증폭기(570)소자에 대한 보기값은 아래와 같다.

저항(580) : 10 키로오옴, 저항(582) : 1K 키로오옴

저항(584) : 1.5 키로오옴, 저항(590) : 1 키로오옴

저항(592) : 2 키로오옴, 공급전압 : 12볼트

장점적으로는 내부 DC 바이어싱 준비가 증폭기(570)에 대해 필요하지 않는 것을 표시한다. 이런 본 발명의 특징은 상기 증폭기에 대한 적당한 DC 바이어스가 전류원 저항(540~546)과 스위칭회로의 부하 저항 (560)에 의해 제공되기 때문에 발생한다. 이전에 상술한 바와같이 이들 소자는 주어진 보기 소자 값에 대해 대략 4 볼트의 DC 출력전압을 제공한다. 따라서 디코더(560)가 입력 신호가 선택되는것을 무시하고 스위치(550)의 DC 출력이 같게 되는 것과 동시에 하나의 스위치를 턴온 한다. 증폭기(570)에대한 분리 DC 바이어스회로 제거는 증폭기 비용과 그것의 신뢰성 개선 둘다를 감소시키며 증폭기를 충족하기 위해 요구된 소수의 부분이 존재하며 따라서 소수의 부분이 케이스된 다른 방법보다 실패를 받아들이기 쉽다.

제5도의 실시예에서는 증폭기 공급단자(574)와 감쇠기에 대한 전류원(540~546)이 공통 공급 전압 단자(530)에 접속된 것을 표시한다. 본 발명의 특징에 의하여 감쇠기와 부하저항에 의해 제공된 증폭기(570)에 대한 DC바이어스는 단자(530)에 공급된 공급 전압 변화를 스피크하도록, 트랙으로 구성된다. 또 다른 방법으로, 전체 공급 전압 변화가 보상되며 공급 전압의 감소는 부하(560) 양단의 DC 출력 전압과 증폭기(570)에 대한 DC 동작전위 둘다를 감소시킨다. 이는 공급 전압 Vs 변화에도 불구하고 선형 동작 범위로 증폭기를 유지하는 경향이 있다.

제6도에서 스위치 위치가 반전되면, 즉, 상기 감쇠기(14)가 선행스위치(30)보다 직렬 접속으로 스위치(30)다음에 위치된다. 이 실시예에서 저항(16)은 생략되었다. 상술한 바와 같이, 감쇠기(14)의 직렬 브랜치에 대해 직렬 임피던스를제공하는 저항(16)에 의해 제공된 이전의 기능은 개방 상태에서 스위치(30)에 의해 대신 제공되며 즉, 스위치 소자와 관련된 기생 연결 용량으로 인해 용량성 리액턴스를 포함하는 매우 높은 임피던스를 표시한다. 따라서 개방시 다이오드(22)의 ON저항과 비교하여 스위치(30)의 임피던스가 매우 높으며, 감쇠 또한 매우 높다.

더욱 자세히 말하면, 제6도에서 신호 입력 단자(10)는 입력 종단 저항(8)을 통해 접지에 연결되며 (전에 상술처럼, 임의로) DC 브로킹 캐패시터(18)를 통해 스위치(30)의 입력에 연결된다. 상기 부하 저항(32)은, 스위치(30)의 출력에서접속되면 스위치(30)입력과 접지 사이에 접속된다. 상기 감쇠기(14) 출력노드(20)는 공급 전압 Vs를 수용하기 위해 공급단자(26)에 저항(28)을 통해 연결되어 있으며 제너 다이오드(22)의 캐소오드에 연결되어상기 다이오드의 애노드는 접지된다. 제5도의 증폭기(570)와 같은 DC 결합 증폭기는 입력에서 감쇠기 출력 노드(20)에 접속되며 출력에서 출력단자(576)에 접속된다.

이예의 일반적 동작은 제1도의 전의 예와 매우 유사하며 따라서 여기에서는 간략하게 상술된다. 스위치(30)가 개방될때, 전류 I1는 저항(28) 턴-온 제너 다이오드(22)를 통해 흐르며 그것에 의해 감쇠기(14) 출력과 접지 사이에 낮은 임피던스를 제공한다. 상기 대응 바이어스 상태는 제2도에서 점 A또는 B로서 도시된다. 따라서. 스위치(30)가 개방되고 증폭기의 입력 임피던스가 다이오드(22)의 임피던스와 비교하여 매우 높으며, 필수적으로 모든 전류 I1은 다이오드(22)를 통해 접지에 흐른다. 이런 상태에 대한 감쇠는 대략 다음과 같은 식에 의해 주어진다.

여기서 A는 감쇠비, Eo/E1

Zs는 스위치(30) 개방을 가진 직렬 브랜치의 임피던스,

Zd는 선택된 바이어스 전류 I1의 값에 대한 제너 다이오드(22)의 임피던스,

스위치(30)가 클로우즈될때 전류 I1은 스위치(30)와 부하저항(32)을 통해 접지로 흐르며 그것에 의해 제너 다이오드(22)를 턴 오프한다. 캐패시터(18)는 입력 단자(10) 또는 입력 종단 저항(8)애 대해 전류 1의 전환을 방해한다. 전에 상술한 바와 같이, 공급 전압 Vs값 및 저항(28,32)은 스위치(30)가 클로우즈될때 소정의 전압에서 바이어스 제너 다이오드(22)에 선택되며 그것에 의해 증폭기(570)입력에 대해 DC 바이어스를 제공한다. 저항(16)은 개방이 약간 높게 될때 스위치(30)의 임피던스 때문에 이예에서는 필요하지 않다.

과전압 보호의 이득은 제너 다이오드(22)가 스위치(30)의 출력에서 나타나는 정극성 및 음극성 과도현상을 제한하는 익스텐트에 대해 본 발명의 예에서 유지되며 따라서 그러한 과도현상으로부터 다음의 회로(즉, 증폭기(570))를 보호한다.

제6도의 예는 멀티플 폴 스위칭을 요구하는 응용에 대해 그 자체로 신속하게 랜드되지 않는다. 그러한 응용에 대해 제1도 예는 양호해지며, 여러 스위치는 제5도에 도시된 것과 함께 그들의 출력 접속에 의해 조합된다. 스위치가 개선된 오프 상태 감쇠에 대해 직렬인 스위칭 장치의 예를 여기에 기술하고 도시하였다.

도시된 실시예에서, 상기 직렬 접속중 하나의 스위치는 임피던스를 포함하는 직렬 브랜치와 제너 다이오드를 포함하는 션트 브랜치를 갖는 L-형 감쇠기를 구비한다. 제1도 및 제5도의 예에서 직렬 브랜치의 임피던스는 저항에 의해 제공되며 반면 제6도의 예에서 상기 직렬 브랜치의 임피던스는 직렬 접속의 다른 스위치에 의해 제공된다. 감쇠기와 직렬 접속된 다른 스위치에 결합된, 바이어스 네트워크는 직렬 접속의 다른 스위치는 개방될때는 특별한 전류 전도 레벨에서 제2스위치가 클로우즈 될때는 특별한 반전 바이어스 전압 상태에서 동작용 다이오드 바이어스를 제어하며 여기서 상기 장치는 (1)스위치 오프상태 감쇠 증진과, (2)극중 하나의 입력 과도현상에 대한 과전압 및 과전류 보호 제공과, (3)제2스위치가 순차 회로 DC 바이어스를 설정하기 위해 클로우즈 될때 소정의 출력 DC 레벨 제공과 같은 다수의 기능을 제공하며, 증폭기로서, DC 바이어스는 상기 순차회로에 공급된 DC 전원과 관계한 트래킹으로 공급한다.

Claims

스위칭 장치로서, 신호 입력 단자(10)와 신호 출력 단자(12)사이에 지정된 순서로 직렬 접속된 제1 및 제2스위치(14,30)와, 상기 제2스위치의 전도 상태에 따라 상기 제1스위치를 제어하기 위해 상기 스위치에 결합된 바이어스 네트워크를 구비하며, 상기 제1스위치(14)는 상기 신호 입력 단자(10)와 상기 제2스위치(30) 입력 사이에 결합된 제1저항(16)을 포함하는 직렬 브랜치와 상기 제2스위치 입력과 기준 전위 소스 사이에 결합된 제너 다이오드(22)를 포함하는 션트 브랜치를 가지는 감쇠기를 구비하며, 상기 바이어스 네트워크는 상기 제2스위치가 개방상태일때 그곳에서 소정의 턴-온 전류를 공급하기 위해 제너 다이오드에 연결된 전류원(24)을 구비하며, 상기 바이어스 네트워크는 상기 제2스위치가 클로우즈 상태일때 제너 다이오드로부터 소정의 전류를 제너 다이오드에 전환시키기 위한 제2스위치의 출력에 연결된 부하 저항(32)을 구비하는 것을 특징으로 하는 스위칭 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1저항(16)을 통해 소정의 턴-온 전류가 흐르는 것을 방지위해 상기 직렬 브랜치에 직렬 연결된 직류 전류 브로킹 장치(18)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스위칭 장치.
제1항에 있어서, 상기 신호 출력 단자에 결합된 증폭기(570) D.C.를 구비하며, 상기 전류원(24) 및 부하 저항(32)은 상기 제2스위치가 클로우즈 상태일때 상기 증폭기에 대해 주어진 정지 DC 동작 점을 설정하기 위해 상기 출력 단자에서 소정의 DC 성분의 출력 전압을 제공하기 위해 선택되는것을 특징으로 하는 스위칭 장치.
제1항에 있어서, 상기 신호 출력 단자에 연결된 증폭기(570) DC 와, 제2스위치가 상기 증폭기 바이어싱을 위해 클로우즈 될때 상기 전류원과 상기 부하 저항이 DC 성분의 출력 전압을 발생하도록 상기 증폭기의 공급 입력단자와 상기 전류원의 공급 입력 단자(574)에 결합된 공급 전압원(530)을 구비하는 것을 특징으로 하는 스위칭 장치.
제1항에 있어서, 상기 전류원에 의해 제공된 소정의 턴 온 전류는 상기 제2스위치가 개방상태일때 상기 브레이크 다운 장치를 위한 소정의 임피던스를 제공하기 위해 선택되며, 상기 소정의 임피던스는 상기 션트 브랜치의 제1임피던스의 임피던스 보다 실질적으로 작은 것을 특징으로 하는 스위칭 장치.