NO802387L - Anordning til bredbaandet gjennomkobling. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en anordning som tjener til valgvis gjennomkobling av signaler med stor båndbredde og særlig kan finne anvendelse ved fordelingen av videosignaler. . I en slik anordning til bredbåndet gjennomkobling kan koblingspuncft-kretsene, hvis funksjon er valgvis å forbinde inngangsledninger med utgangsledninger for gjennomkoblingsanordningen, med sikte på mest mulig kortvarige koblingsopera-sjoner, resp. med henblikk på de fortrinnsvis F-, PP- eller PC-modulerte signaler som skal gjehnomkoblés, og som har signalfrekvenser på f.eks. over 80 MHz, være dannet ved hjelp av sammenknytningsledd realisert i ECL-teknikk (jfr. Pfann-schmidt: "Arbeitsgeschwindigkeitsgrenzen von Koppelnetzwerken fur Breit-band-Digitalsignale", Diss. TuBswg. 1978; DE-AS 28 28 662). Slike sammenknytningsledd, som forekommer vanlig i handelen, forårsaker riktignok uansett sin respektive koblingstilstand effékttap, så større koblingsfelter får et relativt stort og for det meste nytteløst effektforbruk (jfr. også Hartmuth, Duck, Jenick: Aufbau und Ånwendung integrierter Halbleiterschal-tungen °, Regélungstechnik 16(1968)12, 541...588, und 17(1969)1, 12...18?avsnitt 4c).

For oppfinnelsen er der nå stilt den oppgave å unngå

et slikt unødig effektforbruk. Oppfinnelsen gjelder eri anordning til bredbåndet gjennomkobling med koblingspunkt-bryterkretser i ECL-teknikk. Gjennomkoblingsanordningen er ifølge oppfinnelsenkarakterisert vedat koblingspunktbryterne er oppbygget med transistorer som bare i gjennomkoblet tilstand

av den respektive koblingspunktbryter er ledende. Foruten fordelene av en anselig innsparing av effekt dg derved mindre driftsomkostninger samt mindre strenge krav til strømforsyningsinnretningene, medfører oppfinnelsen en rekke ytterligere fordeler. Således tillater den svake taps-varme en kompakt oppbygning, idet kjølesystemer kan bortfalle eller i det minste reduseres vesentlig. Ved en integrasjon kan eventuelt et tilsvarende stort antall koblingspunkt-bryterkretser sammenfattes på én kompent (chip). I en større gjennomkoblingsanordning hvor antallet av de til enhver tid gjennom-koblede koblingspunktbrytere er lavt i forhold til samlet antall koblingspunktbrytere, har koblingspunktbryterne en

tilsvarende kort midlere driftstid og dermed en motsvarende lang levetid resp. en tilsvarende redusert svikthyppighet. Siden de koblingspunkt-bryterkretser som til enhver tid befinner seg i sperretilstand, og som er strømløse, ikke bevirker noen signalforsterkning, blir der i. gjennomkoblingsanordningen tillike oppnådd ehsterkere krysståledempning, bg støyen blir mindre.

Det skal her bemerkes at det (f.eks. fra DE-OS 14 99 328) er kjent i en koblingsanordning til å frembringe et elektrisk utgangssignal proporsjonalt med produktet av to inngangssigna-lér/ å anordne en transistor i emittergrenen hos to emitterkoblede ytterligere transistorer. Problemer med en valgvis gjennomkobling av bredbåndede signaler ved hjelp av en gjennomkoblingsanordning og med effektforbruket i en slik gjennorakoblingsanord-ning, er imidlertid ikke berørt i den forbindelse.

Som videre utformning av oppfinnelsesgjenstanden kan

hver koblingspunktbryter være dannet av en differanseforsterker-kobling med to emitterkoblede HF-transistorer og en koblingstransistor som er innføyet i den felles eraitterstrømgren og bare er ledende ved påstyring av vedkommende koblingspunktbryter, samtidig som en av HP-transistorene med sin basis er tilsluttet en inngangsledning til gjennomkoblingsanordningen og der til kollekteren hos den ene av HF~transistorene er tilsluttet en utgangsledning fra gjennomkoblingsanordningen.

I den forbindelse kan den ene HF-transistor med sin basis

være tilsluttet den respektive inngangsledning og med sin kollektor være tilsluttet en referansepotensialkilde (gods),©ens den respektive utgangsledning er tilsluttet kollekteren hos den annen HF-transistor, hvis basis er forbundet med en driftsspenningsdelér. En slik gjennomkoblingsanordning, hvor en koblingspunkt-bryter (inklusive last) kan ha et effektforbruk på ca. 40-^50 mW i gjennomkoblet tilstand og praktisk talt nesten null i sperret tilstand, egner seg ved anvendelse av tilsvarende raske HF-transistorer til gjennomkobling av signaler med opp til over 600 Mbit/s.

Som en videre utformning kan for det første basiselektro-Qene hos dé nevnte respektive ene HF-transistorer i en hel linje av differanseforsterkerkoblinger, i innbyrdes multipel kobling være tilsluttet vedkommende inngangsledning for dermed å muliggjøre valgvis gjennomkobling av vedkommende inngangsledning til én blant flere utgangslédningerr og for det annet kan kollektorene hos de respektive andre HF-transistorer i en hel kolonne av differanseforsterkerkoblinger i innbyrdes . multipel kobling vesre tilsluttet vedkommende utgangsledning for dermed å muliggjøre valgvis gjennomkobling av én blant flere inngangsledninger til denne utgangsledning.

I en ytterligere utformning av oppfinnelsesgjenstanden kan den ene hovedelektrode hos koblingstransistorené i en kolonne av differanseforsterkerkoblinger hvor kollektorene bos de ene HF-transistorer i innbyrdes multipelkobling er tilsluttet vedkommende utgangsledning, i innbyrdes multipelkobling være tilsluttet en driftspotensialkilde. Koblingstran-sistorenes styreelektroder kan enn videre vere forbundet med de enkelte utganger fra en påstyringsdekoder tilordnet gjennomkoblingsanordningen.

Oppfinnelsen vil bli nærmere belyst under henvisning

til tegningen.:

Fig. 1 viser et utførelseseksempel på en koblingspunkt-bryter ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser en koblingsmatrise oppbygget med koblingspunktbrytere i henhold til fig. 1.

På fig. 1 er der vist øn bredbåndet gjennomkoblingsanordning som oppviser en koblingspunktbryter i ECL-teknikk, i det Vesentlige bestående av en differanseforsterkerkobling med to emitterkoblede HF-transistorer Tl og T2 og en koblingstransistor T3 som sammen med en motstand, Sl er innføyet i den felles emitterstrøiakrets, og hvis hovedelektrode, som vender bort fra HF-transistorene, er tilsluttet en driftsspen-ningskilde U som har en driftsspenning på f.eks. -5V. Den ene HF- transistor Tl er med sin basis tilsluttet en inngangs-, ledning e til gjennosakoblingsanordningen og har sin kollektor tilsluttet en kilde for referansepotensial (gods). Til kollekteren hos den annen HF-transistor T2, hvis basis er tilsluttet en driftsspenningsdeler gods-£3-R2~U, er der koblet en utgangsledning a fra gjennomkoblingsanordningen, og på fig. 1 er det antydet at denne utgangsledning kan vere belastet med en lastmotstand R^. Roblingstransistoren T3 har sin basis forbundet med påstyringsledningen s for koblingspunktbryteren, så den bare ved-.''pås ty r ing av denne er ledende.

Ved en slik påstyring som skjer via ledningen s, og som kan skje med TTL-signalnivå, befinner koblingspunktbryteren på fig. 1 seg i gjennorakoblet tilstand og frembyr dermed mellom inngangsledningen e og utgangsledningen a en rask signalvei over hvilken der i det minste ved diskret oppbygning med tilsvarende raske HP-transistorer Tl og T2 kan gjennomkofoles signaler opp til over 600 Mbit/s. I den forbindelse er det gunstig at påstyringskretsen i sin tur slett ikke behøver å viere dimensjonert for så høyfrekvente resp. bredbåndede signaler, da den ikke behøver é følge slike signaler, men bare under oppsetningen av en forbindelse mellom inngangsledning e og utgangsledning a bevirker gjennomkobling av koblingspunktbryteren og ved utløsning av forbindelsen bevirker sper-ring av koblingspunktbryteren, mens påstyringskretsen under gjennomkoblingstiIstanden bare fører den praktisk talt konstante sumstrøm til de to HF-transistorer Tl, T2. Koblingspunktbryterens effektforbruk ligger i gjennomkoblet tilstand på ca. 40-50 saw.

SJår koblingspunktbryteren ikke påstyres, er koblingstran-sistoren T3 ikke ledende, og dermed - siden driftsspenningen U på f.eks. -5V ikke tilføres - heller ikke HF-transistorene Tl, T2. Koblingspunktbryteren befinner seg dermed i sperretilstand, og effektforbruket går praktisk talt mot 0 mW.

Fig. 2 viser skjematisk i et omfang som er tilstrekkelig til forståelse av oppfinnelsen, en bredbåndskoblingsmatrise som er oppbygget med koblingspunktbrytere i henhold til fig. 1, med en flerhet av inngangsledninger el...en og en flerhet av utgångsledninger al...an. I krysningspunktet mellom én og én inngangsledning og én og én utgangsledning ligger en koblingspunktbryter. I krysningspunktet mellom inngangsledningen el og utgangsledningen al ligger således koblingspunktbrytere eikl.

Denne koblingspunktbryter er i prinsippet oppbygget .

på den måte som fremgår av fig. 1, og inneholder altså igjen en differanseforsterkerkobling med to emitterkoblede HF-transis-

torer Tl, T2 og en koblingstransistor T3 som ligger i serie med den felles emittermotstand RI og bare ved påstyring av vedkommende koblingspunktbryter (elkal) er ledende, og hvis basis enn videre er tilsluttet påstyringsledningen s til koblingspunktbryteren elkal. Hver av koblingspunktbryterne i bredbånds-koblingsmatrisesi på fig. 2-har en slik egen påstyringsledning som den det er betegnet med s ved koblingspunktbryteren elkal. Disse påstyringsledninger og dermed styreelek-trodene hos de enkelte koblingstransistorer kan - uten at det er vist i detalj på fig. 2 - vssre forbundet med de enkelte utganger fra en påstyringsdekoder tilordnet koblingsmatrisen.

Til iringangsledningen el til koblingsanordningen på

fig. 2 er basiselektrodene hos de respektive ene HF-transistorer - som HF-transistoren fl i koblingspunktbryteren elkal

- tilsluttet en hel linje av differanseforsterkerkoblinger i innbyrdes multipelkobling. Tilsvarende gjelder også for de ytterligere inngangsledninger ...en til bredbånd-gjennorokob-lingsanordningen på fig. 2. Til utgangsledningen al er på

den annen side tilsluttet kollektorene hos de respektive andre HF-transistorer - som HF-transistorenT2 i koblingspunktbryteren elkal - i en hel kolonne av differanseforsterkerkoblinger, likeledes i innbyrdes multipelkobling. Det maksimale antall n av de koblingspunktbrytere hvis utganger man dermed ved "wired-orw~sammenknytning kan tilsluttes en felles utgangsledning a, avhenger av HF-transistorenes egenskaper såvel som av høyden av frekvensene av signalene som skal overføres. Således kan der ved anvendelse av diskrete HF-transistorer, f.eks. med HF-transistorer BFS20, over en bredbånds-gjennomkoblingsanordning i henhold til fig. 2 med ca. n = 20 inngangsledninger e gjennomkobles signaler med signalfrekvenser opp til størrelsesorden 100 MHz. X deri forbindelse skal det imidlertid serskilt påpekes at oppfinnelsen ikke er begrenset til en realisering av bredbånds-gjennomkoblingsanordningen med diskrete komponenter, men nettopp også tar sikte pé en monolitisk integrert løsning.

Blir en koblingspunktbryter., f .eks. koblingspunktbryteren elkal, påstyrt over sin egne særskilte påstyringsledning s, blir koblingspunktbryterens koblingstransistor T3 ledende, så driftspotensialet O på f.eks. -5V blir tilsluttet emittergrenen til de to HF-transistorer Tl, T2 hos koblingspunktbryteren elkal. Fig. 2 antyder til dette formål at eraitterne

hos koblingstransistorene (T3) i en kolonne av koblingpunktbry-tere (elkal) i innbyrdes multipelkobling er tilslu.ttet en

driftspotensial-kilde 13, hvorfra dessuten også styrepotensia-lene for den respektive annen EF-transistor T2 blir tatt ut via en spenningsdeler R2, R3. De to HF-transistorer Tl, T2 i vedkommende koblingspunktbryter elkal kan dermed komme i lededyktig tilstand, hvorved koblingspunktbryteren kommer i gjennomkoblet tilstand hvor den frembyr en rask signalvei mellom den tilhørende inngangsledning (el) og den tilhørende utgangsledning (al). Selve påstyringskretsen kan i den forbindelse igjen vesre dimensjonert for vesentlig langsommere signaler, da den i gjennomkoblet tilstand av koblingspunktbryteren elkal bare fører deh praktisk talt konstante sumstrøra til

de to HF-transistorer Tl, T2.

Påstyringen av en koblingspunktbryter, f.eks. av koblingspunktbryteren elkal, levner de ikke påstyrte koblingspunktbrytere bos bredbånds-gjennorakoblingsanordningen på fig. 2 upå-virket uansett om disse koblingspunktbrytere ligger til samme inngangsledning (el) eller utgangsledning (al) som den nettopp betraktede koblingspunktbryter elkal eller ikke. Fors&vidt slike koblingspunktbrytere ikke nettopp selv biir påstyrt over sin individuelle påstyringsledning, er deres transistorer Tl, T2, T3 strømløse, så koblingspunktbryteren praktisk talt er fri for -tapseffekt»

Claims (7)

1. Bredbånds-gjennomkoblingsanordning med koblingspunkt-bryterkretser i ECL-teknikk, karakterisert ved at koblingspunktbryterne (eKa) bare er oppbygget med transistorer (Tl, T2, T3) som bare i gjennomkoblet tilstand av den respektive koblingspunktbryter (elkal) er ledende.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at hver av koblingspunktbryterne (elkal) dannes av en differanseforsterker-kobling med to eroitterkoblede HF-transistorer (Tl, T2) og en koblingstransistor som er innføyet i den felles emitterstrømgren og bare ved påstyring av vedkommende koblingspunktbryter (elkal) er ledende, samtidig som en av HF-1 rans i stor ene (Tl) med sin basis er tilsluttet en inngangsledning (e) til gjennomkoblingsanordningen og der til kollektoren hos én av HF-transistorene (Tl, T2) er tilsluttet en utgangsledning (a) fra gjennomkoblingsanordningen.

3. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at den ene HP-transistor (Tl) med sin basis eir tilsluttet den respektive inngangsledning (e) og med sin kollektor er tilsluttet en kilde for referansepotensial (gods), og at den respektive utgangsledning (a) er tilsluttet kollektoren hos den annen HF-transistor (T2), hvis basis er forbundet med en driftsspenningsdeler (gods-R3- R4-U)

4. Anordning som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at basiselektrodene hos de respektive ene HF-transistorer (Tl) i en hel linje av differanseforsterkerkoblinger, i innbyrdes multipelkobling er tilsluttet vedkommende inngangsledning (e) til gjennomkoblingsanordningen.

5. Anordning som angitt i krav 2, 3 eller 4, karakterisert ved at kollektorene hos de respektive andre HF-transistorer (T2) i en hel kolonne av differanseforsterkerkoblinger i innbyrdes multipelkobling er tilsluttet vedkommende utgangsledning (a) fra gjennomkoblingsanordningen.

6. Anordning som angitt i krav 5, karakterisert ved at de ene hovedelektroder (emittere) hos koblingstransistorene (T3) i én kolonne av differanseforsterkerkoblinger (elkal) i innbyrdes multipelkobling er tilsluttet en driftspotensialkilde (U).

7. Anordning sons angitt i et av kravene 2-6, karakterisert v e åi, J at koblingstransistoren.es (T3) styreelektroder er forbundet med dé enkelte utganger fra en påstyringsdekoder tilordnet gjennomkoblingsanordningen.