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Schaltungsanordnung für eine elektronische Sperrkette
Das Stammpatent bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für eine elektronische Sperrkette mit n Eingangs- und n Ausgangsleitungen, bestehend aus n Halbleiterschaltzweigen und von jedem Halb- leiterschaltzweig zu allen übrigen Halbleiterschaltzweigen führenden Koppelwegen, wobei zwischen je- der Eingangsleitung und der zugehörigen Ausgangsleitung der Sperrkette ein NAND-Gatter mit je n Ein- gängen und ein von dessen Ausgang gesteuerter Transistorschaltkreis liegen und in jeder Eingangs-Aus- gangsstrecke von einem hinter dem NAND-Gatter liegenden Abgriffspunkt ein Koppelweg zu n-l Ein- gängen des NAND-Gatters aller übrigen Eingangs-Ausgangsstrecken führt, und wobei jeder Transistorschaltkreis im Ruhezustand gesperrt ist,
durch Potentialänderung an der zugeordneten Eingangsleitung der Sperrkette aber in den leitenden Zustand versetzbar ist, wobei durch die Potentialänderung am Abgriffspunkt an die NAND-Gatter aller übrigen Eingangs-Ausgangsstrecken der Sperrkette ein deren Transistorschaltkreis sperrendes Potential angelegt wird.
Bei dieser Schaltungsanordnung wird durch die tatsächlich vorhandenen Exemplarstreuungen unter den einzelnen Halbleiterelementen gewährleistet, dass selbst bei gleichzeitiger Belegung aller Sperrketten-Eingangsleitungen nur ein Ausgang signalführend ist, u. zw. jener, dessen vorgeschaltete Halbleiterstufen unter den gegebenen Verhältnissen am schnellsten durchschalten bzw. sperren.
Elektronische Sperrketten dieser Art können in zentralen Einheitenverschiedener Vermittlungssysteme eingesetzt werden. Aus diesem Grunde kommt dem einwandfreien, störfreien Betrieb der elektronischen Sperrketten erhöhte Bedeutung zu. Vor allem soll bei Ausfall einer Halbleiterstufe innerhalb der Sperrkette die Forderung nach einer äusserstenfalls in Kauf zu nehmenden Verkehreinschränkung erfüllt werden.
Beschränkt man sich auf Halbleiterausfälle innerhalb der Schaltungsanordnung so ist z. B. bei Transistoren in den meisten Fällen das Niederohmigwerden bzw. Hochohmigwerden - im folgenden einfachheitshalber mit Kurzschluss bzw. Unterbrechung bezeichnet-der Schaltungsfunktion gefährlich. Durch die Wahl der Ruhepotentiale und infolge des strukturellen Aufbaues der gemäss dem Stammpatent verwendeten elektronischen Sperrketten in Transistorausführung führt eine Unterbrechung einer der drei Strecken eines im Ruhezustand durchgeschalteten Gattertransistors-Tg-bzw. ein Kurzschluss der Basis-Emitterstrecke eines vor dem Abgriffspunkt-P-befindlichen Schaltstufentransistors-Ti oder T-zu einer Blockierung der gesamten Sperrkette.
Demnach könnte ein nicht erwünschtes Signal auf einer Sperrkettenausgangsleitung liegen und die Sperrkette wäre für neu ankommende Eingangssignale nicht mehr belegbar, was den Totalausfall der Fernsprechanlage zur Folge hätte. Andere Streckenausfälle hingegen würden nur eine Verkehrseinschränkung innerhalb der Anlage bewirken.
Das Ziel der Erfindung ist es, eine Weiterbildung der Schaltungsanordnung für eine elektronische
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Sperrkette nach Patent Nr. 273245 anzugeben, bei der Totalausfälle, hervorgerufen durch Streckenun- terbrechungen der Gattertransistoren-Tg-weitestgehend verhindert sind, sowie mögliche Fälle von
Verkehrseinschränkungen auf ein Mindestmass reduziert werden.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass jedes NAND-Gatter je einen zusätzlichen Transi- ! stör enthält, wobei die beiden Transistoren der einzelnen NAND-Gatter mit ihren Basis-Kollektorstrek- ken parallelgeschaltet sind, und dass die Emitter der zusätzlichen Transistoren aller NAND-Gatter mit- einander verbunden und an die Basis eines mit seinem Emitter an Bezugspotential liegenden Überwa- chungstransistors angeschlossen sind, so dass die Emitter dieser Transistoren ein anderes Potential als die jeweils gesondert und unmittelbar an Bezugspotential angeschlossenen Emitter der jeweils andern Tran- I sistoren der NAND-Gatter aufweisen, wobei die Betriebsbedingungen der beiden Transistoren der ein- zelnen NAND-Gatter so gewählt sind,
dass sich einer dieser beiden Transistoren normalerweise im lei- tenden Zustand befindet und dadurch den zugeordneten Transistorschaltkreis im Ruhezustand sperrt, wo- gegen der andere Transistor normalerweise gesperrt ist, aber bei Ausfall des normalerweise leitenden
Transistors durch Unterbrechung einer oder mehrerer Halbleiterstrecken desselben oder durch Kurzschluss der Basis-Emitterstrecke desselben die Schaltaufgabe dieses ausgefallenen Transistors übernimmt.
Vorzugsweise liegt im Kollektorkreis des normalerweise ebenfalls gesperrten Überwachungstransistors eine Lampe, die bei Ausfall eines oder mehrerer der normalerweise leitenden Transistoren der NAND-
Gatter durch Übergang des Überwachungstransistors in den leitenden Zustand aufleuchtet.
An Hand von Zeichnungen und logischen Schaltbildern wird die Erfindung näher beschrieben. Fig. l zeigt den strukturellen Aufbau, Fig. 2 die praktische Ausführung dieser Sperrkette und aus Fig. 3 ist das
Zusammenwirken mehrerer Gruppen nach Fig. 2 ersichtlich.
Als Ausgangspunkt zur Verbesserung der Betriebssicherheit der elektronischen Sperrketten wird aus wirtschaftlichen Überlegungen jene Sperrkettenausführung des Stammpatentes gewählt, die zwischen den
Eingängen --E1 ... En-- und den Abgriffspunkten-Pl... Pn-möglichst wenig Halbleiterelemente aufweist. Denn ein entsprechender Streckenausfall eines Transistors gerade in diesem Bereich hat den
Totalausfall der Anlage zur Folge. Somit ist in Fig. 1 eine Doppelungsschaltung der erwähnten kriti- schen Transistorstufen angegeben. Die elektronische Sperrkette besteht auch hier aus n Eingangs-Aus- gangsstrecken. In diesen Zweigen befinden sich die bereits in dem Zusammenhang bekannten NAND-
Gatter mit Widerstandseingängen. Parallel zu den Gattertransistoren --Tg1 ... Tgn-- sind hier noch
Reservetransistoren --Tg1 ...
Tgn-- geschaltet, deren Emitteranschlüsse --em1 ... emn-- gesondert zusammengefasst und über den Basis-Emitterkreis eines Überwachungstransistors-Ü-mit Spannung ver- sorgt werden. Im Kollektorkreis dieses Transistors --Ü-- befindet sich eine Anzeigelampe --ÜL-- und
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den jeweiligen Abgriffspunkten der Eingangs-Ausgangsstrecken führenSperrleitungenzudenWiderstands- eingängen der Gatter-Gi-aller übrigen Eingangs-Ausgangsstrecken. Ausserdem stehen die Basiseingänge der Schaltstufentransistoren-SI... Sn-auch mit den Abgriffspunkten --P1 ... Pn-- in Verbindung. An die Kollektoren der Transistoren-SI... Sn-sind die Ausgangsleitungen-AI... Ander elektronischen Sperrketten angeschlossen.
Fig. 2 enthält die praktische Ausführung der in Fig. 1 dargestellten logischen Schaltung. Darin kommen durchwegs pnp Si-Transistoren in Emitterschaltung zur Anwendung. Um die Funktionsweise und die Betriebssicherheit der elektronischen Sperrkette zu erklären wird ein Schaltvorgang der Eingangs-Ausgangsstrecke-El-Al-in Verbindung mit verschiedenen möglichen Transistorausfällen des Gatter- transistors-Tgl-näher beschrieben. Im Ruhezustand befinden sich alle Gattertransistoren-Tgi- im durchgeschalteten Zustand, wenn intakte Transistoren vorausgesetzt werden. Hingegen sind alle Reservetransistoren-Tgi'-und somit auch der Überwachungstransistor-Ü-gesperrt. Die Anzeigelam- pe-ÜL-leuchtet nicht und auf der Überwachungsleitung --ÜS-- liegt kein Alarmsignal.
Alle Schaltstufentransistoren-Ti-sind gesperrt, die Ausgangsleitungen-Ai-weisen hochohmiges Minuspoten- tial auf.
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hätte auch der Reservetransistor-Tgl'-die Tendenz leitend zu werden. Doch besitzt dieser gegen- über --Tg1-- ein, um den im Basiskreis des Überwachungstransistors--Ü-auftretenden Spannungsabfall, vermindertes Emitterpotential, so dass dadurch die Schaltgeschwindigkeit von -Tgl'- erheblich kleiner wird, gegenüber jener von-Tgl-. Dieser Effekt kann jedenfalls sowohl durch die Grösse des Spannungsabfalles im Basiskreis des Transistors-Ü-als auch durch geeignet dimensionierte Basisspannungsteiler der beiden Transistoren-Tgl und Tgll-beeinflusst werden.
LetztenEndes schaltet-Tgl- durch und schliesst dadurch die Kollektor-Emitterstrecke von-Tgl'-kurz, noch bevor dieser leitend werden kann. Bei einwandfreier Sperrkettenfunktion schalten daher immer nur die Transistoren-Tglund nicht die Stufen-Tgl'-durch. Aus jenem Grund spricht auch der Überwachungstransistor --Ü-- für diesen Betriebsfall nicht an.
Erst bei Ausfall einer oder mehrerer der drei Strecken des Transistors-Tgl-durch Unterbrechung übernimmt --Tg1'-- dessen Funktion. Das gleiche gilt für Ausfälle, die durch Kurzschluss der BasisEmitterstrecke des Transistors-Tgl-oder durch zu starkes Absinken seiner Stromverstärkung hervorgerufen werden. Es schaltet der Überwachungstransistor-U-durch. Die leuchtende Überwachungslampe-ÜL-- markiert den Ausfall eines der Gattertransistoren-Tgi--bzw. das Arbeiten des Ersatztransistors --Tgi'--. Über die Leitung-US-gelangt ein Alarmsignal zu einer eventuell vorhandenen zentralen Überwachungseinrichtung. Die in der Doppelungsschaltung arbeitenden Reservetransistoren schützen demnach die jeweilige Anlage weitestgehend vor Totalausfall und auch teilweise vor TeilnehmerGruppenausfällen.
In der aus Fig. l und 2 ersichtlichen Doppelungsschaltung sind nur die Gattertransistoren gedoppelt ausgeführt. Hingegen gelten die Widerstandsgatter selbst für beide Transistoren-Tgi und Tgi'-.
Ausserdem ist je Widerstandsgatter ein Ausgang im Vielfach geschaltet getrennt als Leitung-SP-herausgeführt. Über diese Leitung lässt sich die gesamte Sperrkette gegen etwaige Eingangssignale sperren.
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aggregate für die Blockierung aller andern Sperraggregate über Schaltstufen und die Sperrleitungen-SPbenutzt wird (Fig. 3).
Die in Fig. 1 und 2 aufgezeigten Schaltungsanordnungen lassen sich naturgemäss auch mit npn SiTransistoren bestücken und mit umgekehrt gepolten Dioden mit inversen Speisepotentialen betreiben.
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