Technik der HF SPST-Schalter

Was ist, wenn Du in vor die Gates ein serien-L oder -R einfügst?

Magnus M. schrieb:

Was ist, wenn Du in vor die Gates ein serien-L oder -R einfügst?

Das verschlechtert das Ergebnis. Anbei die Simu ohne deine Zusätze.

Wulf D. schrieb:

Anbei die Simu ohne deine Zusätze.

Ich seh' nix (hab keinerei SPICE installiert)

Wulf D. schrieb:

Um mal beim einfachsten, den SPST („Single Pole Single Throw“) zu bleiben, hatte ich mit zwei MOSFETs eine einfache Simulation versucht, siehe Attachment.

Die Steuerspannung sollte schwebend zwischen Gate und Source anliegen. R2 entfällt. Welche Rolle spielt V3?

Kann ich mal testen. V3 ist nur dem FET-Model geschuldet und setzt die Temperatur. Hier 25 Grad C.

Wulf D. schrieb:

Weiß jemand wie die diversen HF-Schalter (SPST, SPDT, DPST, DPDT) intern aufgebaut sind?

Ich würde auf PiN-Dioden tippen.

R2 macht das Umschalten unnötig langsam, da er ebenso wie ein Gate-Vorwiderstand mit der Gatekapazität eine Zeitkonstante bildet.

Bei integrierten MOSFETs legt man daher die Steuerspannung zwischen Gate und Bulk an. Es gab mal eine homöopathiche Menge an diskreten MOSFETs mit herausgeführtem Bulk, z.B. BSS83, 3N170/171, 3N128, 3N143, 3N163, 3N164. Siehe auch: Beitrag "N-Kanal Mosfet mit herausgeführtem Substrat"

Magnus M. schrieb:

Ich seh' nix (hab keinerei SPICE installiert)

Dann eröffne doch einen Thread "wie installiere ich Spice", wenn es daran scheitert, statt das Forum mit nutzlosen Informationen zu fluten.

R2 weggelassen, aber das verbessert nichts. Es bleibt bei einer maximalen Amplitude von 1V, das sind um 10dBm.

PIN-Dioden können es nicht sein, die Teile brauchen nur µA an Schaltstrom. Das ist schon irgend eine FET-Technologie. Wahrscheinlich eine MOSFET-Technologie, wenn man sich die minimalen Durchlassverluste ansieht (Attachment). Vielleicht eine, wo keine diskreten Bauteilen auf dem Markt sind.

Mal sehen, ob ich ein Model vom BSS83 etc finde.

Es gibt mittlerweile auch MEMS-Schalter, das sind dann wirklich keine Kontaktfedern, die auf einander drücken.

Marek N. schrieb:

das sind dann wirklich keine Kontaktfedern, die auf einander drücken.

Ich würde glatt darauf wetten, dass es sich um kleine und nicht um keine Federn handelt. SCNR

Marek N. schrieb:

Es gibt mittlerweile auch MEMS-Schalter,

Hey, daran habe ich noch nicht gedacht, das könnte es sein!

Bei diesen "low-cost" RF switches kommen definitiv FETs zum Einsatz. Diese sind allerdings für diesen spezifischen Zweck optimiert und basieren auf speziellen Substraten und Fertigungsprozessen (SOI, Saphir, GaAs) um parasitäre Kapazitäten auf ein Minimum zu reduzieren.

MEMS Schalter sind zwar kommerziell erhältlich (z.B Analog Devices ADGM3144) aber nur für Spezialanwendungen interessant, da sie vor allem dann Sinn machen, wen extrem hohe Linearität und ein flacher Frequenzgang bis DC gefordert ist. Da sie im Endeffekt mechanisch arbeiten, sind sie auch anfällig auf Verschleiss und vergleichsweise langsam im Umschalten (auch wenn 1-2 Grössenordnungen besser als klassische mechanische Schalter)

GHz N. schrieb:

Bei diesen "low-cost" RF switches kommen definitiv FETs zum Einsatz.

Da bleibt aber die Frage wie es möglich ist, AC-Signale zu verarbeiten, die um mehr als eine Größenordnung oberhalb der Schaltspannung liegen. Und durchaus ab DC, mit < 1 Ohm Durchgangswiderstand.

Wulf D. schrieb:

GHz N. schrieb:

Bei diesen "low-cost" RF switches kommen definitiv FETs zum Einsatz.

Da bleibt aber die Frage wie es möglich ist, AC-Signale zu verarbeiten, die um mehr als eine Größenordnung oberhalb der Schaltspannung liegen. Und durchaus ab DC, mit < 1 Ohm Durchgangswiderstand.

Signalspannungen, die höher als die Versorgungs- / Steuerspannung liegen, können durch verschiedene Massnahmen erreicht werden:

• kaskadierte FETs (mehrere in Serie)
• isolierte Gate-Spannung (durch SOI Prozess erleichtert)
• integrierte Ladungspumpen

pSemi schreibt im Datenblatt für seinen Mehrfachschalter PE4259 von UltraCMOS. Dahinter stecken die von Dir genannten Techniken wie silicon-on-insulator etc - du hast vermutlich Recht mit deiner Annahme.

Schon toll, was man heute für wenige ct bekommt.

Wulf D. schrieb:

R2 weggelassen, aber das verbessert nichts. Es bleibt bei einer maximalen Amplitude von 1V, das sind um 10dBm.

Steuerspannung nicht korrekt angelegt? Siehe Anhang.

Robert M. schrieb:

Steuerspannung nicht korrekt angelegt? Siehe Anhang.

Mit dieser schwebenden Steuerspannung funktionieren natürlich auch die hohen Pegel. In einer realen Umsetzung wäre das die von GHz N. angedeutete Version "Ladungspumpe".

MEMS Schalter kannte ich bis heute noch nicht, sind aber auch keine normale Bastelware. Ob man diese Technologie irgendwo einzeln erstehen kann weiß ich nicht. Die funktionieren tatsächlich mechanisch, alles in winzigen Strukturen. Was es nicht alles gibt...

Herbert Z. schrieb:

MEMS Schalter kannte ich bis heute noch nicht, sind aber auch keine normale Bastelware.

Die MEMS sind auch noch extrem teuer, wenn man sich die Preise z.B. bei Mouser ansieht.

Die CMOS-RF-Schalter sind dagegen günstiger als ein einfacher MOSFET vor ein paar Jahren. Von PIN-Dioden oder gar Relais ganz zu schweigen. Und brauchen dabei kaum Strom, < 0,1mA.