DE2644401C2 - Elektronischer Schalter - Google Patents

Elektronischer Schalter

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DE2644401C2
DE2644401C2 DE2644401A DE2644401A DE2644401C2 DE 2644401 C2 DE2644401 C2 DE 2644401C2 DE 2644401 A DE2644401 A DE 2644401A DE 2644401 A DE2644401 A DE 2644401A DE 2644401 C2 DE2644401 C2 DE 2644401C2
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Germany
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vdd
vss
transistor
electronic switch
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DE2644401A
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Kalman Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Szechenyi
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Alcatel Lucent Deutschland AG
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Standard Elektrik Lorenz AG
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
    • H03K17/161—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches
    • H03K17/162—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q3/00—Selecting arrangements
    • H04Q3/42—Circuit arrangements for indirect selecting controlled by common circuits, e.g. register controller, marker
    • H04Q3/52—Circuit arrangements for indirect selecting controlled by common circuits, e.g. register controller, marker using static devices in switching stages, e.g. electronic switching arrangements
    • H04Q3/521—Circuit arrangements for indirect selecting controlled by common circuits, e.g. register controller, marker using static devices in switching stages, e.g. electronic switching arrangements using semiconductors in the switching stages

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Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Schalter.
Die Verwendung elektronischer Schalter bringt die Schwierigkeit, daß infolge der physikalischen Eigen-. schäften der benutzten Halbleiterbauelemente, z. B. C-MOS-Transistoren, induktiv oder kapazitiv hervorgerufene Potentialänderungen auf einem Eingang zu einem anormalen Schaltverhalten des Schalters führen können; dies ist insbesondere bei integrierter Ausführung mehrerer Schalter unerwünscht, da auch andere Bauteile gestört werden und z. B. bei Verwendung als Koppelpunkte Nebensprechen und Störgeräusche auftreten.
Bei einem C-MOS-Schalter, der aus einer Parallelschaltung eines P-MOS-Transistors und eines N-MOS-Transistors in einer p-Wanne auf gemeinsamem Substrat besteht, wird für den normalen Betrieb vorausgesetzt, daß die Eingangsspannung im Bereich /.wischen den Versorgungsspiinnungcn der beiden Transistoren liegt. Für das Substrat des P-MOS-Transistors wird als Vorspannung die positive Vcrsorgiingsspannung, für das Substrat des N-MOS-Transistors die negative Vcrsorgungsspannung als Vorspannung benutzt, da ansonsten bei einem der Transistoren der Source-Substrat-Übergang geöffnet wird., Anormal wird das Schaltverhalten des C-MOS-Schalters dann, wenn eine oder beide Versorgungsspannungen ausfällt/ausfallen, da dann kein Schutz mehr gegen das öffnen des/der Source-Substrat-Übergänge gegeben ist.
Außerdem wird der Source-Drain-Kanal eines Transistors leitend, wenn das negative (N-MOS) bzw.
ίο das positive (P-MOS) Poiential des Eingangs über der Schwellspannung des Transistors liegt.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, Störungen des Schalters infolge zu hoher (positiver oder negativer) Eingangsspannungen und bei Ausfall der Vorspannung(en) zu vermeiden.
Dies erreicht die Erfindung durch einen C-MOS-Schalter, dessen Drain-Source-Anschlüsse über Schutzdioden, deren Durchlaßspannung unter der Schwellwertspannung des C-MOS-Schalters lL-gt, mit einem ersten Potential verbunden sind und dessen Substratanschluß über ein Schaltnetzwerk mit einem zweiten Potential verbunders ist, wobei das Schaltnetzwerk aus je einer Diode zwischen dem zweiten Potential und dem Substratanschluß besteht sowie aus je einer Serienschaltung eines Strombegrenzers und eines P-MOS-Transistors, die parallel zur Diode liegt, wobei der Gate-Anschluß des Transistors mit dem zweiten Potential verbunden ist und dessen Drain-Anschluß geerdet ist.
so Damit kann der »Aus«-Zustand des Schalters auch bei Ausfall der Versorgungsspannung(en) gesichert werden.
Die Erfindung wird nun an Hand der Figuren erläutert. Es zeigt
j5 Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung,
Fig. 2 ein zweites Ausfühirungsbeispiel gemäß der Erfindung.
F i g. 1 zeigt ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen
.io C-MOS-Schalters, der aus einem K MOS-Transistor TN und einem P-MOS-Transistor TP besteht. Ein- und Ausgang des C-MOS.-Schaliers liegen über Schutzdioden D3, D4, DS, D6 an einem Potential, das z. B. um 2 Volt unter der jeweiligen Versorgungs-
4-, spannung VSS ( TN) bzw. VDD (TP) liegt. Die Versorgungsspannungen VSS bzw. VDD werden dem Substratanschluß des Transistors 7W bzw. TP zugeführt. Dazu dient das gestrichelt umrandete Schaltnetzwerk. Die Schutzdioden dienen zum Schutz gegen
,n überhöhte Eingangsspannungen, wobei die Durchlaßspannung der Schutzdioden unter der Schwellspannung der Transistoren liegt. Das Schaltnetzwerk dient zum Schutz gegen Störungen bei Ausfall der Versorgungsspannung(en) (öffnung des Source-Sub-
-,-, strat-Übergangs).
Dem Transistor TN sind P-MOS-Transistoren 71 und Tlzugeordnet sowie eine Diode Dl, dem Transistor TP entsprechend N-MOS-Transistoren 73 und 74 und eine Diode Dl mit umgekehrter Polung. Der
mi Transistor 71 bzw. 74 dient zur Strombegrenzung.
Fällt z. B. die Versorgungsspannung VSS aus,
sperrt der Transistor ΊΊ, und der Source-Substrat-Übcrgang des Transistors TiV bildet zusammen mit der Diode Dl eine Antiparallelschaltung zweier Di-
h-, öden, wodurch am Sciurcc-Substrat-Übergang kein Spannungsabfall auftritt ( VSB = 0) und damit auch kein Suhstratstrom fließen kann; parasitäre Vcrkoppelungen mehrerer Schalter auf einem Clip sind damit
ausgeschlossen.
Eine andere Ausführung des Schaltnetzwerks ist in Fig. 2 dargestellt. Die Versorgungsspannung VSS wird dem N-MOS-Transistor TN über einen N-MOS-Transistor TS zugeführt, die Versorgungsspannung VDD dem P-MOS-Tranatstor TP entsprechend über einen P-MOS-Transistor 76, Fällt z. B, die Versorgungsspannung VSS aus, sperrt der Transistor Tl. Dessen Source-Substrat-Übergang bildet dann ebenfalls eine Diode mit gleicher Polarität wie die aus dem Source-Substrat-Übergang des Transistors TN gebildete Diode. Der Spannungsabfall am Source-Substrat-Übergang des Transistors TN hängt dann von der Charakteristik beider Dioden ab und beträgt z. B. bei gleicher Diodencharakterislik ~ VDII. Infolge der exponentiellen Abhängigkeit des Diodenstroms von der Diodenspannung verursacht jedoch ein Spannungsabfall von VD/2 nur einen Substratstrom, der keine störenden Auswirkungen hat.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellten Lösungen sichern bei ihrer Anwendung in einer Koppelmatrix den » Aus«-Zustand gegen negative Eingangsspannungen:
- die Durchschaltung der Drain-Source-Strecke wird durch die Schutzdioden verhindert,
- die Entstehungeines Substratstromes wird durch das Schaltnetzwerk verhindert. Dieses kann bei integrierter Bauweise aus demselben Clip untergebracht werden und verursacht nur geringen Aufwand.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen führen damit zu einer Erhöhung der Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit der Koppelmatrix.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Elektronischer Schalter, gekennzeichnet durch einen C-MOS-Schalter, dessen Drain-Source-Anschlüsse über Schutzdioden (D3... D6), deren Durchlaßspannung unter der Schwellspannung des C-MQS-Schalters liegt, mit einem ersten Potential ( VSS + 2 V, KSS < 0; VDD -2 V, VDD > 0) verbunden sind und dessen Substratanschluß über ein Schaltnetzwerk mit einem zweiten Potential ( VSS, VDD) verbunden ist, wobei das Schaltnetzwerk aus je einer Diode (Dl, D2) zwischen dem zweiten Potential ( VDD, VSS) und dem Substratanschluß besteht sowie aus je einer Serienschaltung eines Strombegrenzers (7*1, 74) und eines P-MOS-Transistors (7"2, 73), die parallel zur Diode (Dl, Dl) liegt, wobei der Gate-Anschluß des Transistors (72, 73) mit dem zweiten Potential ( VSS, VDD) verbunden ist und dessen Drain-Anschluß geerdet ist.
2. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltnetzwerk aus einem N-MOS-Transistor (75) bzw. P-MOS-Transistor (76) besteht, dessen Drain-Source-Strecke zwischen dem zweiten Potential ( VSS, VDD) und dem Substratanschluß liegt und dessen Substrat ebenfalls mit dem zweiten Potential verbunden ist.
3. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1 oder 1 und 2, gekennzeichnet durch seine Verwendung als '''oppelelement in einer integrierten Koppelmatrix einer Fernsprechvermittlungsanlage, wobei jeder Koppelmatrix ein Schaltnetzwerk zugeordnet ist.
4. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausfall eines der zweiten Potentiale ( VSS oder VDD) das andere Potential abgeschaltet wird.
DE2644401A 1976-10-01 1976-10-01 Elektronischer Schalter Expired DE2644401C2 (de)

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US05/836,641 US4156153A (en) 1976-10-01 1977-09-26 Electronic switch
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Applications Claiming Priority (1)

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DE2644401B1 DE2644401B1 (de) 1977-12-29
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ES (1) ES462804A1 (de)
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