DE2644401C2 - Elektronischer Schalter - Google Patents
Elektronischer SchalterInfo
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- 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
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- 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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- Logic Circuits (AREA)
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)
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.
Priority Applications (5)
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Family Applications (1)
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-
1977
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- 1977-09-28 FR FR7729171A patent/FR2366747A1/fr not_active Withdrawn
- 1977-09-30 ES ES462804A patent/ES462804A1/es not_active Expired
Also Published As
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Legal Events
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---|---|---|---|
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