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DE3712003A1 - Schalt-schaltungsanordnung - Google Patents

Schalt-schaltungsanordnung

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Publication number
DE3712003A1
DE3712003A1 DE19873712003 DE3712003A DE3712003A1 DE 3712003 A1 DE3712003 A1 DE 3712003A1 DE 19873712003 DE19873712003 DE 19873712003 DE 3712003 A DE3712003 A DE 3712003A DE 3712003 A1 DE3712003 A1 DE 3712003A1
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DE
Germany
Prior art keywords
coupled
circuit arrangement
series
connection
arrangement according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19873712003
Other languages
English (en)
Inventor
Charles A Bialo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ampex Corp
Original Assignee
Ampex Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ampex Corp filed Critical Ampex Corp
Publication of DE3712003A1 publication Critical patent/DE3712003A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • H03K17/60—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 bipolar transistors
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    • H03K17/693—Switching arrangements with several input- or output-terminals, e.g. multiplexers, distributors

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  • Electronic Switches (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine breitbandige Schalt-Schaltungsanordnung.
Durch ein elektrisches Feld gesteuerte Schalterelemente, wie beispielsweise Feldeffekttransistoren, werden generell in Schalteranwendungen verwendet, in denen ein großes Widerstandsverhältnis zwischen eingeschaltetem und ausgeschaltetem Zustand und einer Offset-Gleichspannung von Null erforderlich ist. Der Hauptgrund, durch den die Verwendung von Feldeffekttransistor-Schalterelementen in Breitband-Anwendungsfällen begrenzt wird, ist die Schwierigkeit im durchgeschalteten Zustand kleine Werte der Durchgriffsimpedanz (Rds (ein)) zwischen Drain und Source und im gesperrten Zustand hohe Werte dieser Durchgriffsimpedanz zu erreichen. Der Hauptbeitrag zum Wert der Impedanz im gesperrten Zustand sind parasitäre Kapazitäten primär zwischen Drain und Gate (Cdg) sowie zwischen Soure und Gate (Csg), welche den Signaldurchgriff beeinflussen und im gesperrten Zustand einen Nebenschluß darstellen. Zwischen Drain und Source ist ebenfalls eine kleine parasitäre Kapazität (Cds) vorhanden.
Gegenwärtig ist die Verwendung von Feldeffekttransistoren mit kleinen parasitären Kapazitäten und hohem Rds (ein) (oberhalb von 50 Ohm) bevorzugt. Diese Feldeffekttransistoren können zur Übertragung eines Breitbandsignals dienen, wenn sie als Serienschalter zwischen einer Signalquelle kleiner Impedanz und einer Last mit kleiner Impedanz (weniger als 100 Ohm) verwendet werden. Die Signalverluste aufgrund von Rds (ein) bedingen jedoch einen Kompriß hinsichtlich der Schalteigenschaften, wobei weiterhin die Serienimpedanz Rds (ein) zum Verlust eines großen Teils des Signals führt. Dieser Verlust ändert sich auch mit Rds (ein), dessen Wert sich bei kommerziell erhältlichen Feldeffekttransistoren wiederum in einem weiten Bereich ändert.
Aufgrund dieses Signalverlustes können eine zusätzliche Verstärkerschaltung und eine gesonderte Verstärkungsabstimmungssteuerung erforderlich sein.
Wenn die Frequenz des übertragenen Signals zunimmt, nimmt die Durchgriffsimpedanz im gesperrten Zustand ab, so daß ein einzelner Feldeffekttransistor keine ausreichende Isolation zwischen Eingang und Ausgang gewährleisten kann. Es können dann mehrere Feldeffekttransistoren in Netzwerken verwendet werden, die nach der Form der Verschaltung ihrer aktiven Elemente bezeichnet werden. Diese Netzwerke enthalten üblicherweise ein "L"-Glied, in dem ein Parallel- bzw. Massenebenschluß-Feldeffekttransistor vor oder hinter einen grundlegenden Serien-Schalt-Feldeffekttransistor geschaltet und in bezug auf diesen gegensinnig gesteuert ist. Eine weitere konventionelle Konfiguration ist ein "T"-Netzwerk mit zwei in Serien geschalteten Feldeffekttransistor-Schaltern und einem Nebenschluß-Feldeffekttransistor-Schalter, der zwischen die beiden miteinander verbundenen Schalter und Erde geschaltet ist. Der Nebenschluß-Feldeffekttransistor bildet üblicherweise einen Nebenschluß kleiner Impedanz, wenn die Serien-Schalter gesperrt sind. Bei höheren Frequenzen führen jedoch die parasitären Kapazitäten in diesem Nebenschlußkreis zu zunehmend kleineren Impedanzen, wenn die Serien-Feldeffekttransistoren durchgeschaltet sind, wodurch die Signalverluste in der Schaltung zunehmen. Obwohl diese Netzwerke bei kleinen Frequenzen zufriedenstellend arbeiten, wird ihr Verhalten in Breitband-Anwendungen bis hin zum VHF-Bereich aufgrund der genannten Signalverluste und der allen Feldeffekttransistoren in der Schaltung eigenen Verstärkungsänderung schlechter.
In Mehrkanalschaltungen mit zwei oder mehr parallelen Signalkanälen, beispielsweise in einem Signal-Multiplexer oder -Demultiplexer, in denen jeder Kanal konventionelle Serien-Feldeffekttransistor-Schalter und Feldeffekttransistor- Nebenschlußelemente enthält, sind für jeden Kanal zwei Steuerspannungen erforderlich. Das heißt, wenn die Serienschalter eingeschaltet sind, müssen die Nebenschlußschalter gesperrt sein, was ebenfalls umgekehrt gilt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Schaltunganordnung der in Rede stehenden Art anzugeben, bei der pro Kanal lediglich eine Schaltersteuerung unter Verwendung einer einzigen Steuerspannungspolarität erforderlich ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils, insbesondere des Patentanspruchs 1, gelöst.
Erfindungsgemäß werden durch ein elektrisches Feld gesteuerte Serienschalter mit verbesserter Isolation im gesperrten Zustand bei hohen Frequenzen sowie mit reduzierten Verlusten und reduzierter Verstärkungsänderung als Funktion der Frequenz verwendet. Erfindungsgemäß ist auch eine Schaltersteuerung mit verbessertem Hochfrequenznebenschluß im gesperrten Zustand gegeben. Bei Verwendung in Mehrkanal-Schaltungsanordnungen ist die Schaltersteuerung dadurch vereinfacht, daß lediglich eine einzige Steuerspannungspolarität pro Kanal vorhanden ist.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung enthält insbesondere mindestens zwei in Serie geschaltete, durch ein elektrisches Feld gesteuerte Schalter. Die entsprechenden Verbindungen zwischen diesen Schaltern sind über einen passiven, verlustbehafteten Nebenschlußkreis mit einer virtuellen Erde verbunden. Die Erfindung sieht dabei insbesondere ein Schaltersteuernetzwerk vor, das einen verbesserten Durchgriffsnebenschluß im gesperrten Zustand gewährleistet.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Ansprüche.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltbild einer erfindungsgemäßen Schalt-Schaltungsanordnung;
Fig. 2 ein vereinfachtes Schaltbild einer Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 1;
Fig. 3 ein vereinfachtes Schaltbild eines erfindungsgemäßen Kanalmultiplexers; und
Fig. 4 ein Schaltbild zweier Kanäle eines Multiplexers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Gemäß Fig. 1 erfolgt in einer Schalt-Schaltungsanordnung 10 eine Umschaltung zwischen einem eine Spannungsquelle 12 und einem Serienwiderstand 13 enthaltenden Eingangskreis 11 und einer Ausgangslast 14.
Die Schaltungsanordnung 10 enthält ein Paar von in Serie geschalteten, durch ein elektrisches Feld gesteuerten Schaltern 15, 16 , bei denen es sich vorzugsweise um Feldeffekttransistoren handelt. Ein Verbindungspunkt 8 zwischen den beiden Schaltern ist über einen passiven, verlustbehafteten Kreis 17 mit Erde oder viruteller Erde verbunden. Der Kreis 17 enthält vorzugsweise einen Widerstand 18. Diesem Widerstand 18 kann auch ein Kondensator 19 parallelgeschaltet oder eine Spule 20 in Serie geschaltet sein. Weiterhin kann auch der Parallelschaltung aus Widerstand 18 und Kondensator 19 die Spule 20 in Serie geschaltet sein, wie dies in Fig. 1 teilweise gestrichelt dargestellt ist.
Der Kreis 17 ist ein mit Verlusten behafteter Kreis. Daher ist im interessierenden Frequenzbereich der Blindanteil der Impedanz des Kreises 17 weniger von Bedeutung als der Wirkanteil. Der Impedanzwert des mit Verlusten behafteten Kreises ist vorzugsweise so gewählt, daß sich im Betriebs-Bandbreitebereich ein Verhältnis von 10 : 1 der am Verbindungspunkt 8 im eingeschalteten Zustand gemessenen Impedanz ergibt.
Die Feldeffekttransistoren 15 und 16 werden durch Steuerschaltungen 21, 22 gesteuert, welche im einzelnen anhand von Fig. 4 erläutert werden.
Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung 23, welche an Stelle der Schaltungsanordnung 10 nach Fig. 1 verwendbar ist. Diese Schaltungsanordnung 23 enthält drei in Serie geschaltete Feldeffekttransistoren 24, 25, 26 mit Nebenschlußkreisen 27, 28 (entsprechend dem Kreis 17 nach Fig. 1) an Verbindungspunkten 8 und 9 zwischen den Feldeffekttransistoren 24, 25 bzw. 25, 26. Dieses kettenleiterähnliche Netzwerk kann durch weitere Schalter und Nebenschlußkreise erweitert werden, wobei immer zwischen einem Paar benachbarter in Serie geschalteter Schalter ein Nebenschlußkreis vorhanden ist. Jeder zusätzliche Schalter und jeder zusätzliche Nebenschlußkreis verbessert die Isolation im gesperrten Zustand, wodurch ein Betrieb bei höheren Frequenzen möglich wird.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, in der die Schalter-Schaltungsanordnung nach Fig. 1 (oder Fig. 2) in einer Mehrkanal-Schaltungsanordnung 29 verwendet wird. Diese Schaltungsanordnung 29 ermöglicht eine Umschaltung zwischen mehreren Eingangskanälen, die durch Spannungsquellen 32, 34 repräsentiert sind. Diese Eingangskanäle sind über entsprechende Serienwiderstände 36, 38 an gesonderte, jedoch identische Kanal-Schaltungsanordnungen 10 angekoppelt. Die Kanäle, von denen lediglich zwei dargestellt sind, werden selektiv mit der Ausgangslast 14 verbunden. Im Normalbetrieb sind die einem einzigen Kanal zugeordneten beiden Schalter geschlossen, d. h., sie sind durchgeschaltet, während die verbleibenden Schalter der anderen Kanäle offen, d. h., gesperrt sind, so daß in jeweils einem Zeitpunkt lediglich ein einzelner Kanal mit der Last 14 verbunden ist. Vorzugsweise ist die virtuelle Erde, mit der beispielsweise die Nebenschlußelemente verbunden sind, durch eine Leitung 40 durchverbunden, um Offset-Gleichspannungen zwischen den Kanalschaltern zu eliminieren.
Gemäß Fig. 4 ist eine Mehrkanal-Schaltungsanordnung 30 zwischen mehrere Eingangsanschlüsse, beispielsweise die Eingangsanschlüsse 42, 44 und einen Ausgangsanschluß 46 geschaltet. In der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 sind die den Eingangsanschlüssen zugeordneten Schalt-Schaltungsanordnungen identisch. Daher wird lediglich der zum Eingangsanschluß 52 gehörige Kanal erläutert, wobei darauf hinzuweisen ist, daß sich diese Erläuterung auch auf alle anderen Kanäle bezieht.
Der Eingangsanschluß 24 ist über eine Eingangsschaltung, beispielsweise einen Pufferverstärker 50, mit einem Wechselstrom-Kopplungskondensator 52 verbunden. Dieser Kondensator ist über einen Serieneingangswiderstand 54 mit der Schaltungsanordnung 10 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 52 und dem Widerstand 54 ist über einen Nebenschlußwiderstand 56 mit hoher Impedanz mit der virtuellen Erde verbunden. Die Eingangsseite des Kondensators 52 ist weiterhin über einen Widerstand 55 mit einer negativen Spannung verbunden. Der Widerstand 54 ist an die Source eines Feldeffekttransistors 58 angeschlossen, der vorzugsweise ein kleines Rds (ein) von beispielsweise 15 bis 20 Ohm besitzt. Dieser Feldeffekttransistor 58 ist mit einem Verbindungspunkt 48 gekoppelt, wobei diese Kopplung für jeden der Kanäle über einen weiteren Serien-Feldeffekttransistor 60 erfolgt. Die Feldeffekttransistoren 58 und 60 besitzen vorzugsweise gleichartige Eigenschaften. Der Verbindungspunkt 8 zwischen den Feldeffekttransistoren 58 und 60 ist über einen Nebenschlußwiderstand 62 (die einfachste Form des Nebenschlußkreises 17) mit der virtuellen Erde verbunden.
Der Widerstand 62 besitzt im Vergleich zu Rds (ein) eine hohe Impedanz, jedoch verglichen mit der Drain-Source-Impedanz im gesperrten Zustand eine kleine Impedanz. Das Gate des Feldeffekttransistors 58 ist mit der Schaltersteuerschaltung 21 verbunden, welche eine Steuerspannungsquelle V 1 an einem Anschluß 64 sowie eine PIN-Diode 66 enthält. Die Kathode dieser Diode 66 ist über einen Nebenschlußkondensator 70 mit Erde verbunden. In an sich bekannter Weise besitzt besitzt eine PIN-Diode 66 einen sehr hohen Widerstand bei der Vorspannung Null bzw. bei einer Vorspannung in Sperrichtung. Wird eine Vorspannung in Durchlaßrichtung angelegt, so besitzt die PIN-Diode einen kleinen Widerstand. Eine PIN-Diode besitzt verglichen mit einer konventionellen Diode einen kleineren Widerstand bei hohen Frequenzen. Der Verbindungspunkt zwischen dem Gate des Feldeffekttransistors 58 und der Anode der Diode 66 ist über einen Widerstand 68 an eine Referenzspannungsquelle V ref am Anschluß 6 angekoppelt.
Ist die Steuerspannung V 1 am Anschluß 64 groß, so ist die Diode 66 in Sperrichtung vorgespannt und besitzt daher eine sehr hohe Impedanz. Daher wird die Referenzspannung V ref über den Widerstand 68 an das Gate des Feldeffekttransistors 58 angekoppelt, wodurch dieser durchgeschaltet wird. Ist die Steuerspannung V 1 kleiner, so ist die Diode 66 in Durchlaßrichtung vorgespannt und besitzt eine kleine Impedanz.
Sie koppelt daher die kleine Spannung V 1 an das Gate des Feldeffekttransistors 58, wodurch dieser gesperrt wird. Wie oben beschrieben, wird das unerwünschte Durchgriffssignal im gesperrten Zustand durch die Diode 66 und den Kondensator 70 nach Masse abgeleitet.
Der Feldeffekttransistor 60 wird durch eine Steuerschaltung 22 entsprechend dem Feldeffekttransistor 58 gesteuert, wobei diese Steuerschaltung einen mit der Referenzspannung V ref am Anschluß 7 verbundenen Gate-Widerstand 72 und eine PIN-Diode 74 enthält. Vorzugsweise wird die Referenzspannung V ref für alle Feldeffekttransistoren in der Schaltungsanordnung durch eine gemeinsame (nicht dargestellte) Referenzspannungsquelle geliefert. In der bevorzugten Ausführungsform liegt die Referenzspannung V ref auf Erdpotential. Ist dies der Fall, so haben die Spannungen V 1, V 2 einen negativen Wert, um den gesperrten Zustand der Feldeffekttransistoren 58, 60 realisieren zu können.
Der Verbindungspunkt 48 ist vorzugsweise über einen Widerstand 76 hoher Impedanz mit der virtuellen Erde verbunden. Dieser Widerstand hält eine Gleichspannung am Kondensator 78 aufrecht, wenn alle Kanäle gesperrt sind. Der Widerstand 76 ist daher nicht erforderlich, wenn alle Kanäle gleichzeitig nicht gesperrt sind. Der Verbindungspunkt 48 ist weiterhin über einen Wechselstrom-Koppelkondensator 78 in Serie mit einem in Basisschaltung geschalteten Transistor 80 an den Ausgangsanschluß 46 angekoppelt. Der Transistor 80 bildet einen Teil eines weiter nicht dargestellten Ausgangsverstärkers. Der Kollektor des Transistors 80 ist mit dem Ausgangsanschluß 46 verbunden, während der Emitter mit dem Kondensator 78 verbunden ist. Diese Schaltung realisiert eine Stromsummation zwischen den unterschiedlichen Kanälen.
Die Wechselstrom-Koppelkondensatoren 52, 78 sowie die Nebenschlußwiderstände 56, 62 und 76 stellen sicher, daß alle Signalleitungen auf gemeinsamem virtuellen Erdpotential gehalten werden, wodurch ein Schaltversatz vermieden wird. Wie bereits ausgeführt, ist die virtuelle Erde zwischen den Kanälen vorzugsweise durchverbunden. Ersichtlich erfolgt die Umschaltung aller Feldeffekttransistoren in den einzelnen Kanälen 10 durch eine einzige Steurspannungsquelle V 1, V 2. Es ist daher lediglich notwendig, diese Steuerspannungsquellen zwischen den Kanälen, nicht aber in den Kanälen zu koordinieren.
Die den Schaltungsanordnungen 10 zugehörigen parasitären Impedanzen erster Ordnung der Feldeffekttransistoren enthalten relativ hohe parasitäre Kapazitäten (etwa 10 pF) zwischen dem Gate und der jeweiligen Source (Csg) bzw. Drain (Cdg) und eine relativ kleine parasitäre Kapazität (etwa 0,2 pF) zwischen Source und Drain (Csd). Ist der Feldeffekttransistor gesperrt, so ist bei relativ hohen Frequenzen von Source zu Drain über das Gate lediglich ein Weg relativ kleiner Impedanz vorhanden.
Bei hohen Signalfrequenzen ist das Gate wechselspannungsmäßig über einen Zweig sehr kleiner Impedanz, d. h., über die Diode 76 und den Kondensator 70 mit Erde verbunden, um das Durchgriffssignal im gesperrten Zustand abzuleiten. Das Nebenschlußelement 62 zwischen jedem Paar von in Serie geschalteten Feldeffekttransistoren bildet einen Spannungsteiler zur Reduzierung des Durchgriffs. Daher bleibt der Kanal im gesperrten Zustand aufgrund der Verwendung der beiden Feldeffekttransistoren und aufgrund der Gate-Steuerschaltungen kleiner Impedanz, welche die durch die relativ großen parasitären Impedanzen der Feldeffekttransistoren hervorgerufenen Durchgriffsströme ableiten, im wesentlichen vom Ausgangsverbindungspunkt 48 isoliert. Wie oben ausgeführt, ist darüber hinaus die PIN-Diode im gesperrten Zustand in Durchlaßrichtung vorgespannt und verhält sich bei kleinen Frequenzen wie eine normale Diode. Bei hohen Frequenzen besitzt sie aufgrund der Effekte der eigenleitenden Schicht einen wesentlich kleineren Widerstand, wodurch die Impedanz zwischen dem Gate und Erde wechselspannungsmäßig verringert wird.
Die im durchgeschalteten Zustand im Feldeffekttransistor vorhandenen parasitären Kapazitäten entsprechen denjenigen für den gesperrten Zustand mit der Ausnahme, daß die Kapazitäten zwischen Gate und Source höher sind und zwischen Source und Drain eine kleine Impedanz Rsd (ein) vorhanden ist. Bei hohen Frequenzen ergibt sich daher am Gate ein ins Gewicht fallender Nebenschluß. Ein derartiger Nebenschluß wird durch die Gate-Steuerschaltung im wesentlichen eliminiert, die eine hohe Impedanz gegen Erde besitzt, wenn der Feldeffekttransistor durchgeschaltet ist. Erfindungsgemäß ergibt sich daher bei hohen Frequenzen ein spezieller Vorteil, da aufgrund des Nebenschlußwiderstandes 62 im Vergleich zu einem aktiven Element eine kleinere parasitäre Nebenschlußimpedanz vorhanden ist.
Statt der Anschaltung aller Nebenschlußnetzwerke an Erde kann auch eine Verbindung geringer Impedanz oder eine virtuelle Erde vorhanden sein, wodurch eine wechselmäßige Erdung gewährleistet ist. Erfindungsgemäß ist es weiterhin möglich, Feldeffekttransistoren zu verwenden, die kleinere Werte von Rsd (ein) und höhere parasitäre Kapazitäten besitzen. Die sich aus mehreren Serienelementen ergebenden Verluste sind daher kleiner als bei Feldeffekttransistoren mit kleiner parasitärer Kapazität.
Anstelle von Feldeffekttransistoren in N-Kanal-Technik können auch andere MOS-Elemente mit gleichartigen Eigenschaften verwendet werden.
Bei Verwendung der Schalt-Schaltungsanordnung 10 in einem Mehrpolschalter oder Multiplexer, wie beispielsweise in der Multiplexerschaltung 30, ist eine Möglichkeit der Summation der Kanäle vorgesehen. Bevorzugt sind die Kanäle miteinander gekoppelt und auf eine Stromsummationsverbindung im Ausgangsverstärker geführt. Durch diese Art der Schaltung wird die Wechselwirkung zwischen den Kanälen sowie eine Bandbreitebegrenzung wesentlich reduziert, wobei sich die Bandbreitereduzierung im leitenden Kanal aus der großen Kapazität zwischen Drain und Gate der gesperrten Kanäle ergibt. Die Serienwiderstände, wie beispielsweise der Widerstand 54, welche zur Realisierung und Stabilisierung der Spannungsstrom-Wandlerverstärkung verwendet werden, sind zwischen dem Eingang und dem ersten Serien-Feldeffekttransistor vorgesehen.
Wie bereits ausgeführt, ist in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung keine ins Gewicht fallende Offset-Gleichspannung vorhanden. Es ist jedoch wahrscheinlich, daß die Eingangssignale einen derartigen Offset enthalten. Dies ist der Fall, wenn Signale über durch Emitterfolger abgeschlossene und gepufferte Koaxialkabel zum Schalter geleitet werden. Dieser Offset kann zu Problemen in einem wechselspannungsmäßig gekoppelten System führen, wobei auf geschaltete Übergänge ein differenzieller Offset als Impuls langer Dauer auftritt, der dem Wechselspannungssignal hinzuaddiert wird. Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch eine wechselspannungsmäßige Kopplung von Eingängen und Ausgang vermieden. Die Nebenschlußwiderstände gewährleisten die Offset-Korrektur in den Eingangskoppelkapazitäten, wenn die Kanäle gesperrt sind.
Die anhand der Mehrkanal-Schaltungsanordnung nach Fig. 4 beschriebenen Elemente, wie beispielsweise eine PIN-Diode in den Schalter-Steuerschaltungen 21, 22 bzw. eine Wechselstromkopplung an den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen können natürlich auch in den Ausführungsformen mit einem einzigen Kanal verwendet werden.

Claims (32)

1. Schalt-Schaltungsanordnung, gekennzeichnet durch
wenigstens zwei durch ein elektrisches Feld gesteuerte Schalterelemente (15, 16; 24 bis 26; 58, 60), die in Serie zwischen einen Eingangs- und einen Ausgangsanschluß geschaltet sind,
einen zwischen einen Verbindungspunkt der in Serie geschalteten Schalterelemente (15, 16; 24 bis 26; 58, 60) und eine virtuelle Erde geschalteten passiven, verlustbehafteten Nebenschlußkreis (18 bis 20; 27, 28; 28; 62)
und jeweils eine an jeweils eines der in Serie geschalteten Schalterelemente (15, 16; 24 bis 26; 58, 60) gekoppelte Steuerschaltung (21, 22; 66, 68, 72, 74) zur selektiven Ankopplung einer Steuerspannung (V 1, V 2) an das jeweilige Schalterelement (15, 16; 24 bis 26; 58, 60).
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalterelemente (15, 16; 24 bis 26; 58, 60) durch Feldeffekttransistoren gebildet sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenschlußkreis durch einen Widerstand (18; 27, 28; 28; 62) gebildet ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenschlußkreis durch eine Parallelschaltung eines Widerstandes (18) und eines Kondensators (19) gebildet ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenschlußkreis durch eine Reihenschaltung eines Widerstandes (18) und einer Spule (20) gebildet ist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenschlußkreis durch die Parallelschaltung eines Widerstandes (18) und eines Kondensators (19) und einer zu dieser Parallelschaltung in Reihe liegenden Spule (20) gebildet ist.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (66, 68, 72, 74) durch einen mit einem Anschluß an eine Referenzspannung (V ref ) und mit dem anderen Anschluß an einen Steuereingang des Schalterelements (58 bzw. 60) angekoppelten Widerstand (68 bzw. 72) und eine die Steuerspannung (V 1 bzw. V 2) an den Steuereingang des Schalterelementes (58 bzw. 60) ankoppelnde Diode (66 bzw. 74) gebildet ist, wobei die Diode (66 bzw. 74) sich in einem Schaltzustand befindet, wenn die Steuerspannung (V 1 bzw. V 2) kleiner als die Referenzspannung (V ref ) ist, und sich in einem zweiten Schaltzustand befindet, wenn die Steuerspannung (V 1 bzw. V 2) größer als die Referenzspannung (V ref ) ist.
8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden (66, 74) PIN-Dioden sind, welche die Steuerspannung (V 1, V 2) auf das Gate der Feldeffekttransistoren (58, 60) koppeln.
9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (66 bzw. 74) mit ihrer Anode an den Verbindungspunkt des Steuerschaltungs-Widerstandes (68 bzw. 72) und das Feldeffekttransistor-Gate und mit ihrer Kathode an die Steuerspannung (V 1 bzw. V 2) angekoppelt ist.
10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsanschluß an einen Stromverstärker (80) mit kleiner Eingangsimpedanz angekoppelt ist.
11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ein zwischen den Eingangsanschluß und einen Eingang eines ersten Schalterelementes (58) gekoppeltes Wechselstrom-Koppelelement (52) und einen zwischen den Eingang des ersten Schalterelementes (58 ) und die virtuelle Erde gekoppelten Widerstand (56).
12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch ein zwischen den Ausgangsanschluß und einen Ausgang des letzten Schalterelementes (60) gekoppeltes Wechselstrom-Koppelelement (78) und einen zwischen den Ausgang des letzten Schalterelementes (60) und die virtuelle Erde gekoppelten Widerstand (76).
13. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen zwischen den Eingangsanschluß und den Eingang des ersten Serienschalterelementes (15; 58) gekoppelten Serienwiderstand (13; 36, 38; 54).
14. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Kanäle mit jeweils einem gesonderten Eingangsanschluß und wenigstens zwei in Serie zwischen jeweils einem Eingangsanschluß und den Ausgangsanschluß gekoppelte Schalterelemente (15, 16; 58, 60) und durch einen an einen Verbindungspunkt der Ausgangsanschlüsse der Kanäle gekoppelten Ausgangssignal-Summationskreis (18).
15. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangssignal-Summationskreis (80) ein Stromsummationskreis ist.
16. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal ein zwischen den Eingangsanschluß und einen Eingang eines ersten Serienschalterelementes (58) gekoppeltes Wechselstrom-Koppelelement (52) und einen zwischen den Eingang des ersten Serienschalterelementes (58) und die virtuelle Erde gekoppelten Widerstand (56) enthält.
17. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die virtuelle Erde aller Kanäle durchverbunden ist.
18. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch ein zwischen dem Verbindungspunkt der Ausgangsanschlüsse und einen Eingang des Ausgangssignal-Summationskreises (80) gekoppeltes Wechselstrom-Kopplungselement (78) und einen zwischen dem Verbindungspunkt der Ausgangsanschlüsse und die virtuelle Erde gekoppelten Widerstand (76).
19. Schalt-Schaltungsanordnung, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens zwei zwischen einen Eingangs- und einen Ausgangsanschluß in Serie gekoppelten Feldeffekttransistoren (15, 16; 24 bis 26; 58, 60),
einen zwischen einen Verbindungspunkt der Feldeffekttransistoren (15, 16; 24 bis 26; 58, 60) gekoppelten Widerstand (18; 27, 28; 28; 62),
und jeweils eine an jeweils einen der in Serie geschalteten Feldeffekttransistoren (15, 16; 24 bis 26; 58, 60) gekoppelte Steuerschaltung (21, 22; 66, 68, 72, 74) zur selektiven Ankopplung einer Steuerspannung (V 1, V 2) an den jeweiligen Feldeffekttransistor (15, 16; 24 bis 26; 58, 60).
20. Schaltungsanordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß dem Widerstand (18) ein Kondensator (19) parallel geschaltet ist.
21. Schaltungsanordnung nach Anspruch 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Parallelschaltung aus Widerstand (18) und Kondensator (19) eine Spule (20) in Reihe geschaltet ist.
22. Schaltungsanordnung nach Anspruch 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß dem Widerstand (18) eine Spule (20) in Serie geschaltet ist.
23. Schalt-Schaltungsanordnung, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens zwei durch ein elektrisches Feld gesteuerte Schalterelemente (15, 16; 24 bis 26; 58, 60), die in Serie zwischen einen Eingangs- und einen Ausgangsanschluß geschaltet sind,
einen zwischen einen Verbindungspunkt der in Serie geschalteten Schalterelemente (15, 16; 24 bis 26; 58, 60) und eine virtuelle Erde geschalteten passiven, verlustbehafteten Nebenschlußkreis (18 bis 20; 27, 28; 28; 62),
und jeweils eine an jeweils eines der in Serie geschalteten Schalterelemente (15, 16; 24 bis 26; 58, 60) gekoppelte Steuerschaltung (21, 22; 66, 68, 72, 74) zur selektiven Ankopplung einer Steuerspannung (V 1, V 2) an das jeweilige Schalterelement (15, 16; 24 bis 26; 58, 60) mit einem mit einem Anschluß an eine Referenzspannung (V ref ) und mit dem anderen Anschluß an einen Steuereingang des Schalterelementes (58 bzw. 60) angekoppelten Widerstand (68 bzw. 62) und einer die Steuerspannung (V 1 bzw. V 2) an den Steuereingang des Schalterelementes (58 bzw. 60) angekoppelte Diode (66 bzw. 74), wobei die Diode (66 bzw. 74) sich in einem Schaltzustand befindet, wenn die Steuerspannung (V 1 bzw. V 2) kleiner als die Referenzspannung (V ref ) ist, und sich in einem zweiten Schaltzustand befindet, wenn die Steuerspannung (V 1 bzw. V 2) größer als die Referenzspannung (V ref ) ist.
24. Schaltungsanordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalterelemente (58, 60) Feldeffekttransistoren sind und die Diode eine PIN-Diode zur Ankoppelung der Steuerspannung (V 1, V 2) an das Gate der Feldeffektortransistoren (50, 60) ist.
25. Schaltungsanordnung nach Anspruch 23 und/oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsanschluß an einen Stromverstärker (80) mit kleiner Eingangsimpedanz angekoppelt ist.
26. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, gekennzeichnet durch einen zwischen den Eingangsanschluß und den Eingang des ersten Serienschalterelementes (58 ) gekoppelten Serienwiderstand (54).
27. Schalt-Schaltungsanordnung, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
wenigstens zwei parallele Kanäle mit jeweils einem gesonderten Eingangsanschluß und wenigstens zwei in Serie zwischen jeweils einen Eingangsanschluß und einen Ausgangsanschluß gekoppelte Feldeffekttransistoren (58, 60),
einen zwischen einen Verbindungspunkt der in Serie geschalteten Feldeffekttransistoren (58, 60) und eine virtuelle Erde geschalteten passiven, verlustbehafteten Nebenschlußkreis (62),
jeweils eine Steuerschaltung (66, 68, 72, 74) zur selektiven Ankopplung einer Steuerspannung (V 1, V 2) an den jeweiligen Feldeffekttransistoren (58, 60) mit einem mit einem Anschluß an eine Referenzspannung (V ref ) und mit dem anderen Anschluß an das Gate des jeweiligen Feldeffekttransistors (58, 60) angekoppelten Gate-Widerstand (68, 72) und mit einer die Steuerspannung (V 1, V 2) an das Gate des jeweiligen Feldeffekttransistors (58, 60 ) ankoppelnde PIN-Diode (66, 74), die sich in einem Schaltzustand befindet, wenn die Steuerspannung (V 1, V 2) kleiner als die Referenzspannung (V ref ) ist, und sich in einem zweiten Schaltzustand befindet, wenn die Steuerspannung (V 1, V 2) größer als die Referenzspannung (V ref ) ist,
und einen an den Ausgangsanschluß aller Kanäle angekoppelten Ausgangsimpuls-Summationskreis (80).
28. Schaltungsanordnung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (66, 74) mit ihrer Anode an einen Verbindungspunkt des Gate-Widerstandes (68, 72) und das Gate des jeweiligen Feldeffekttransistors (58, 60) und mit ihrer Kathode an die Steuerspannung (V 1, V 2) angekoppelt ist.
29. Schaltungsanordnung nach Anspruch 27 und/oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangssignal-Summationskreis in (80) ein Stromsummationskreis ist.
30. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 27 bis 29, gekennzeichnet, durch ein zwischen den Eingangsanschluß und einen Anschluß eines ersten Serien-Feldeffekttransistors (58) gekoppeltes Wechselstrom-Koppelelement (52) und einen zwischen den Eingang des ersten Serien-Feldeffekttransistors (58) und die virtuelle Erde gekoppelten Widerstand (56).
31. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 27 bis 30, gekennzeichnet durch ein zwischen den Ausgangsanschluß und einen Ausgang eines letzten Serien-Feldeffekttransistors (60) gekoppeltes Wechselstrom-Koppelelement (78) und einen zwischen den Ausgang des letzten Feldeffekttransistors (60) und die virtuelle Erde gekoppelten Widerstand (76).
32. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 27 bis 31, gekennzeichnet durch einen zwischen den Eingangsanschluß und den Eingang des ersten Serien-Feldeffekttransistors (58) gekoppelten Serienwiderstand (54 ).
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