Elektronische Telephonschaltanlage Das Hauptpatent bezieht sich auf eine elektronische Telephonschaltanlage mit einer Anzahl vertikaler und horizontaler Sammelschienen, welche sich an Kreuzungs stellen überschneiden, und mit je einer elektronischen Schaltvorrichtung, welche die sich an jeder Kreuzungs stelle überschneidenden Sammelschienen miteinander verbindet, und ist dadurch gekennzeichnet, dass Verbin dungen durch die Anlage mit Hilfe selbstsuchender Wege über willkürlich gewählte Kreuzungsstellen, hergestellt werden, und dass der Stromfluss über den ersten herge stellten Weg durch die Anlage diesen Weg hält und alle anderen beim Aufbau der Verbindung miteinander im Wettbewerb stehenden Wege auflöst.
Zusätzlich zu den eben angeführten Kennzeichen weist die vorliegende Erfindung Mittel zur Identifizie rung jedes ersten Vielfachen in einer ersten Matrix der in Kaskade geschalteten Matrizen mittels eines einzelnen zugeordneten Zeitrahmens auf; ferner sind Mittel vorge sehen, die auf die simultane Markierung von Vielfachen in ersten und letzten der in Kaskade geschalteten Matri zen während des Zeitrahmens ansprechen, welcher das genannte markierte Vielfach kennzeichnet, in der genann ten ersten Matrix identifiziert, um einen Wettbewerb unter den auf das Geratewohl gewählten freien Kreu zungspunkten auszulösen, um eine Verbindung zwischen den genannten markierten Vielfachen herzustellen.
Des weiteren liegen Mittel vor, die auf die Herstellung der genannten Verbindung ansprechen, um alle auf das Geratewohl gewählten Kreuzungspunkte, die nicht in der Verbindung liegen, frei zu geben.
Der Ausdruck Wettbewerb kennzeichnet im folgen den Text den Zustand a, bei welchem eine Anzahl Dioden in einem markierten Vielfachen versuchen, lei tend zu werden und b, bei welchem Stromwege hinterein ander gestuft durch Matrizen durchzuschalten versuchen, d.h. vorerst versucht ein erster Weg durchzuverbinden, danach ein zweiter, usw.
Der Ausdruck auf das Geratewohl kennzeichnet den Vorgang, bei dem Kreuzungspunkte auf gut Glück sich durch- und abzuschalten versuchen. Auf diese Weise sind die sich auf das Geratewohl im Wettbewerb ergebenden Stromwege über die Kreuzungspunkte von den kleinen Differenzen zwischen den Bauteil- und Stromkreiseigenschaften, wie vorhandene Ladungen, Streuungen der Ströme und Spannungen usw. abhän gig.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Aus führungsbeispieles unter Zuhilfenahme der Zeichnung erklärt. In dieser zeigt die Fig. la bis 1f die Charakteristiken zur Beschaltung von Kreuzungspunkten von Matrizen und Fig.2 das Schaltungsschema eines Ausführungsbei spieles der Telephonschaltanlage nach der Erfindung.
Die Fig. 1 ist für die Erklärung der Arbeitsweise der verwendeten PNPN Halbleiterelemente geeignet. Es kön nen jedoch anstelle der letzteren Bauteile auch andere mit ähnlichen Eigenschaften verwendet werden.
Die Fig.la zeigt den Vierschichthalbleiter mit ab wechselnd positiven und negativen Abschnitten und den b.-iden Anschlussklemmen. Im Schema der Fig.2 sind solche Halbleiterschalter jedoch mit dem in der Fig. 1b gezeigten Symbol dargestellt, wobei der abschüssige Strich in der im Kreis enthaltenen 4 die Richtung des Stromflusses der angeschalteten Diode anzeigt.
Die Eigenschaften des PNPN Halbleiters sind durch die Kurve der Fig. Ic dargestellt. Wenn sich die Diode im Aus -Zustand befindet, ist der Übergang b (Fig.la) umgekehrt vorgespannt und die Diode ist elektrisch gleich der rückwärts vorgespannten Diode der Fig. 1d, und es fliesst sehr wenig Strom. Wenn das Vorspannpo- tential erhöht wird, dann ist nur eine sehr kleine Änderung des Stromflusses vorhanden, wie sich dies aus dem Bereich I der Fig. 1c ergibt.
Wenn das angelegte Vorspannpotential den Wert e, erreicht, beginnt Strom zu fliessen, wie dies im Bereich II der Fig. 1c gezeigt ist, und die Diode zeigt die negative Impedanzkennlinie einer Batterie (Fig. 1e). Die genaue Spannung e, ist teilweise von der Form der Zündspannung abhängig. Wenn eine langsam ansteigende Spannung angelegt wird, schaltet die Diode bei weit höherer Spitzenspannung durch, als wenn eine Spannung steilen Anstieges zur Anwendung kommt.
Hierauf hat die Diode einen sehr kleinen Widerstand und der Spannungsabfall an den beiden Aussenschichten fällt auf den Wert e@ ab, bei welchem die zwei Zwischen schichten der Diode mit Ladungsträgern überflutet wer den und der Übergang b (Fig. la) virtuell verschwindet. Infolgedessen sind zwei vorwärts vorgespannte Übergän ge a und c und kein rückwärts vorgespannter Übergang b vorhanden, und die vierschichtige Diode arbeitet nun als vorwärts vorgespannte Diode in gleicher Weise, wie die in der Fig.lf gezeigte Diode.
Solange der minimale Haltestrom vorhanden ist, welcher durch den Haltepunkt (Fig.lc), Strom an der Übergangsstelle zwischen den Bereichen I und III angezeigt ist, weist die vierschichtige Diode einen ausserordentlich kleinen Widerstand auf. Wenn der Strom jedoch unter den Haltepunkt fällt, kehrt die Diode in den ( < Aus -Zustand zurück, der Übergang b tritt wieder in Erscheinung, und die Diode ist wiederum rückwärts vorgespannt.
Die Eigenschaften der Kreuzungspunkte sind folgen de: 1. Wenn er unterbrochen, d.h. abgeschaltet ist, besitzt er eine hohe Impedanz, um eine Isolation herbeizufüh ren.
2. Wenn er angeschaltet ist, besitzt er eine niedrige Impedanz und eine lineare Übertragungscharakteristik über den Verwendungsbereich (z.B. Tonfrequenz).
3. Der Kreuzungspunkt hat das Bestreben im einge nommenen Schaltzustand (an oder aus) zu beharren.
4. Der Kreuzungspunkt schaltet ab, wenn er nicht im aufgebauten Stromkreis eingeschaltet ist.
5. Der Kreuzungspunkt kann angeschaltet werden, wenn er mit einer hohen oder niedrigen Spannung beaufschlagt wird.
6. Der Kreuzungspunkt besitzt einen Speichereffekt mit Hilfe dessen er zum Durchschalten befähigt oder am Durchschalten verhindert werden kann, je nachdem er Zugang zu einem besetzten oder freien Stromweg hat.
Beim Entwurf einer erfindungsgemässen Schaltanlage muss auf diese Kennzeichen der Kreuzungspunkte geach tet werden. Die Parameter jeder der Charakteristiken müssen den Erfordernissen entsprechen, welche von den Kreuzungspunkten geheischt werden. Dadurch werden die Anforderungen an die Toleranzen der Kreuzungspunkte erniedrigt, sowie auch die Kosten des Netzwerkes.
Die ersten drei Charakteristiken (hoher oder niedriger Impedanz und Beharrungsvermögen) erfordern keine weitem Erklärungen. Die PNPN-Dioden besitzen die gewünschten Kennzeichnen.
Die vierte Charakteristik (Selbstlöschung) bzw. Selbstabschaltung erfolgt wenn der PNPN-Diode der Strom nach der Aufladung eines Kondensators man gelt.
Die fünfte Charakteristik, Beschaltung mit hoher Spannung, ergibt sich aus der Geschwindigkeitsempfind lichkeit der PNPN-Diode. Langsam ansteigende Span nungen veranlassen die Diode bei einer relativ hohen Spannung durchzuschalten. Rasch ansteigende Spannun gen verursachen die Durchschaltung bei relativ niedriger Spannung. Dadurch ergibt sich, dass die Hochspannungs dioden in der primären Matrix und die Dioden, welche mit niedriger Spannung arbeiten in den nachfolgenden Matrizen Verwendung finden.
Die sechste Charakteristik (Speicherwirkung) ergibt sich aus der umgekehrten Vorspannung, welche automa tisch an einer nicht durchgeschalteten Diode liegt, wenn eine der Seiten an einen belegten Stromweg angeschlos- sen ist. Es ist ersichtlich, dass im Schaltnetzwerk eine Anzahl gemeinsamer Punkte (vertikale Schienen genannt) vorhanden sind. Eine Anzahl nachfolgend, gemeinsame angeschlossene Dioden genannt, sind mit jedem dieser gemeinsamen Punkte verbunden.
Nachdem eine Diode durchgeschaltet ist, erscheint ein Potential am gemeinsa men Punkt und demgemäss auf einer Seite aller gemein samen zusammengeschlossenen Kreuzungspunkte.Dieses angelegte Besetztpotential verhindert die Kreuzungs punkte bei der niedrigen Spannung anzusprechen. Dies ist wichtig, da ein gemeinsam angeschlossener Kreuzungs punkt eine Doppelverbindung herstellen könnte, wenn er durchzuschalten imstande, wäre.
Dies geschieht jedoch nicht, weil alle zugänglichen Kreuzungspunkte in irgend einer gegebenen Matrix, welche bei der relativ niedrigen Spannung durchschalten, und welche gemeinsam mit dem besetzten Kreuzungspunkt zusammengeschaltet sind, durch eine Kombination vertikaler Schienen bzw. deren Potential und die Speicherwirkung daran verhindert werden.
Es mag angebracht sein, festzuhalten, wie die PNPN- Dioden-Kreuzungspunkte ihre Speicherwirkung erhalten und daraus wird klar, dass auch anderen Einrichtungen als PNPN-Dioden dieselbe Wirkung eigen sein kann.
Eine PNPN-Diode besitzt drei Verbindungsflächen, wie die Fig. la zeigt. Jede dieser Flächen besitzt eine kapazitive Wirkung. Daraus ergibt sich, dass der Strom- fluss als Funktion des Geschwindigkeitsanstieges der Änderung der angelegten Spannung zunimmt. Bei der PNPN-Diode wird der Strom, der durch die Verbin dungsflächen geht, über die Zeit, welche für die Ladungs träger erforderlich ist, integriert und veranlasst die Unter brechung der Diode. Deshalb ist der Strom niedrig, wenn die angelegte Spannung langsam sich ändert.
Die Diode schaltet nur durch, nachdem die angelegte Spannung relativ hoch ist. Das Umgekehrte gilt für einen schnellen Spannungswechsel. Diese Eigenschaft der Diode wird Geschwindigkeitsempfindlichkeit oder Geschwindigkeits- wirkung genannt.
Unter Berücksichtigung dieser Gesichtspunkte ist dem mit der Halbleitertechnik bekannten Fachmann klar, dass die Dioden mit horizontalen und vertikalen Schienen verbunden sind. Nachdem eine Diode durchgeschaltet hat, erscheint das Potential der horizontalen Linie auf der vertikalen Schiene als ein Belegungspotential. Dieses vertikale Schienenpotential kehrt die Vorspannungen aller an die vertikale Schiene angeschlossenen Dioden um, ausgenommen jener der durchgeschalteten Dioden.
Diese Diodenvorspannung kehrt die Vorspannungen nach den äusseren Verbindungsflächen a, c, (Fig. la) der PNPN-Diode um. Damit wird eine Ladung auf den Kapazitäten der Verbindungsflächen gespeichert. Wenn nachfolgend die Diode plötzlich vorwärts vorgespannt wird, werden die Ladungen von den äusseren Verbin dungsflächen a, c, auf die innere Verbindungsfläche b verlegt.
Wegen dieser Ladungsübertragung ergibt sich keine Emitterwirkung. Bevor die umgekehrten Vorspan- nungen vollständig von den äusseren Verbindungsflächen abtransportiert sind, muss die PNPN-Diode vorwärts auf einen Wert vorgespannt werden, welcher angenähert gleich der zuvor angelegten, umgekehrten Spannung ist. Bis dies nicht geschehen ist, kann die Diode nicht durchschalten. Danach verstreicht noch etwas Zeit bis die Emitterwirkung beginnen kann.
Dadurch wird die Durch schaltspannung etwas höher als jene des Netzwerkes. Dieser Effekt ist unabhängig von der Anstiegszeit der angelegten Spannung (d.h. die aufgeladene Verbindungs fläche löscht die Geschwindigkeitsempfindlichkeit.
Konstruktiv weist jede Matrix (Fig. 2) vertikale und horizontale Vielfache auf, welche Sammelschienen, wie z.B. die Sammelschienen 233 und 234, enthalten, welche so angeordnet sind, dass sich eine Anzahl sich über schneidender Kreuzungsstellen ergeben. An jeder Kreu zungsstelle ist ein PNPN-Halbleiterschalter oder eine vierschichtige Diode vorhanden, wie z.B. die mit 231 bezeichnete Diode, welche so geschaltet ist, dass sie leitend wird, wenn eine genügend grosse Potentialdiffe renz zwischen den zugeordneten horizontalen und verti kalen Sammelschienen vorhanden ist.
Eine Anzahl in Kaskade geschalteter Matrizen bildet ein mehrstufiges Schaltnetzwerk, welches die Primärma trix 230, Zwischenmatrizen 250 und 260, und sekundäre Matrizen 280 und 285 aufweist, welche durch ein gemein sames Verbindungsglied 290 verbunden sind. Es ist zu erwähnen, dass die Begriffe (ankommend und abge hend verwendet werden, um darzulegen, wie Anrufe über das Verbindungsglied 290 geführt werden und nicht notwendigerweise die Art und Weise, wie Anrufe durch die in Kaskade geschalteten Matrizen weitergeleitet wer den. Irgend eine (nicht gezeigte) geeignete Ausrüstung kann den gemeinsamen Verbindungsgliedern zugeordnet sein, um die verschiedenen Dienste zu ermöglichen, welche zur Vervollständigung von Anrufen benötigt werden, wie beispielsweise eine Ausrüstung für Konfe renzanrufe, usw.
Wenn im Betrieb ein Anruf erfolgt, wird das horizon tale Vielfach 233, welches der anrufenden Leitung 210 zugeordnet ist, mit einem Potential markiert, welches genügend hoch ist, um mindestens eine der angeschlosse nen vierschichtigen Dioden, wie beispielsweise 231 oder 232 in den leitenden Zustand zu versetzen, falls die zugeordneten vertikalen Vielfache 234 und 235 frei, d.h. durch Erdpotential über die Widerstände 244 und 246 markiert sind. Beim Übergang jeder der Dioden 231 oder 232 in den leitenden Zustand verschwindet der Wider stand an der entsprechenden Kreuzungsstelle und das Markierpotential gelangt zu jedem zugeordneten vertika len Vielfach 234 oder 235 und von diesen zu den horizontalen Vielfachen 251 oder 261 in der nächsten Schaltstufe.
Es ist zu beachten, dass diese primären Matrixdioden, wegen der durch die Diode<B>215</B> angelegten Vorspannung bei relativ hoher Spannung, durchschalten. Des weiteren kann die Endmarkierung mit einem langsamen Anstieg erfolgen, um die Durchschaltung bei hoher Spannung zu sichern.
Ein wichtiges Merkmal ist, dass die Kreuzungspunkte auf willkürliche Weise durchschalten. Daher ist es theore tisch möglich, dass alle Dioden, die zwischen einem freien oder geerdeten vertikalen Vielfachen und dem markierten Vielfach 233 liegen im gleichen Augenblick durschalten, wenn das Potential des waagrechten Vielfa chen in bezug auf das Erdpotential der Matrix einen bestimmten Wert erreicht. Dies setzt jedoch voraus, dass alle Dioden gleiche Eigenschaften haben. In Wirklichkeit ist dies sozusagen unmöglich. Es wird eine oder werden mehrere der Dioden vor den andern wirksam.
Jedenfalls erniedrigt das Durchschalten einer oder mehrerer Dioden das Markierpotential im sich schneidenden Vielfach und verhindert damit die Dioden derselben Horizontalen am Durchschalten. Nachdem das Potential von der Markier quelle das Erdpotential des vertikalen Vielfachen ersetzt hat, ist die Potentialdifferenz zwischen den senkrechten Vielfachen und andern sich mit ihm schneidenden hori zontalen Vielfachen ebenfalls derart, dass andere Kreu- zungspunktdioden, welche mit dem markierten vertikalen Vielfachen anderen Horizontalen verbunden sind, nicht imstande sind, durchzuschalten.
Neben der Unwahrscheinlichkeit des doppelten Durchschaltens durch diese Potentialdifferenz sperrt die Speicherwirkung alle nicht durchgeschalteten Dioden, die sich im senkrechten Vielfach befinden. Diese Sperrung verhindert wirksam die Doppeldurchschaltung. Ein kon kretes, hypothetisches Beispiel soll diesen Punkt beleuch ten. Dabei sei angenommen, dass die Dioden durchschal ten, wenn angenähert -35 V über ihnen liegen, die von einer langsam ansteigenden Spannungswelle stammen. Die Geschwindigkeitswirkung des Durchschaltepotentials sei in der Grössenordnung von -10 bis 20 V, wenn die angelegten Spannungen genügend schnell ansteigen.
Fer ner sei angenommen, dass die senkrechte Schiene 253 an Erdpotential oder an 0 V liege, wenn sie zugänglich ist, und dass die vertikale Schiene 255 an -24 V liegt, da irgend eine andere, nicht gezeigte, mit ihr verbundene Diode leitet. Des weiteren sei angenommen, dass die Diode 231 leitet. An der Schiene 251 steigt die Spannung von 0 gegen -35 V. Wenn das Markierpotential vom Leitungsstromkreis 211 in den Kondensator 243 übertritt, erfolgt ein rascher Spannungswechsel. Da die Kapazitä ten der Verbindungsflächen der Diode 252 nicht geladen sind, leitet diese bei ungefähr -17 V. Die Kapazitäten der Verbindungsflächen der Diode 254 sind jedoch mit den -24 V der Schiene 255 geladen, welche die Diode sperren.
Ohne entgegengesetzte Vorspannung hätte die Diode 254 durchschalten können, wenn die absolute Differenz zwi schen Markierpotential und -24 V den Wert von 10 V überschreitet.
Es sind Mittel zur Kontrolle des Durchschaltens der Dioden vorgesehen, wenn das Markiersignal Stufe um Stufe durch die hintereinander geschalteten Matrizen läuft. Dieses Mittel besteht aus einem Widerstands- Kondensator-Netzwerk (wie 243, 244), das an jede verti kale Schiene gekoppelt ist. Dieses Netzwerk übt vier primäre Aufgaben aus. Erstens beschleunigt es den Anstieg des Potentials an der vertikalen Schiene, um die Dioden in den Matrizen durchzuschalten, die sich in andern als der primären Matrix befinden, und das bei der Spannung langsamen Anstieges. Zweitens verursacht es, dass alle durchgeschalteten Kreuzungspunkte sich selbst abschalten, wenn der Stromweg nicht vervollständigt wird.
Drittens verzögert es die Rückkehr des Potentials, welches die Zugänglichkeit anzeigt, zu den vertikalen Schienen, um die Dioden daran zu hindern, dieses Mal durch die Anstiegsgeschwindigkeitswirkung leitend zu werden. Viertens liefern die Kondensatoren die Leistung zur Durchschaltung der Diode der nachfolgenden Stufe, und speichern Leistung über eine Zeitdauer.
Genauer ausgedrückt geht aus obigem hervor, dass eine Markier-Spannung Stufe um Stufe durch jede der in Kaskade geschalteten Matrix geht. Da eine Diode in jeder Stufe durchschalte, steigt die Spannung in der vertikalen Schiene, weil sie die Kondensatoren der Verti kalen, wie 243, auflädt. Dies bedeutet, dass die Dioden in andern als der primären Matrix bei niedriger Spannung leitend werden, da sie der Anstiegsgeschwindigkeitswir- kung der Spannung unterliegen. Da sie bei der niedrigeren Spannung durchschalten, sind die verschiedenen Span nungsbahnen derart, dass der Strom durch die primäre Matrixdiode nicht unter eine Haltegrösse abfällt.
Wegen der Empfindlichkeit der Durchschaltung der Dioden in den Matrizen, welche auf die primäre Matrix folgen, ist es eher möglich, dass eine Anzahl von Dioden um ungefähr dieselbe Zeit leitend wird. Dieser Umstand ergibt jedoch keinen wirksamen Ausbreitungsstrom . Jede der Dioden, welche leitend wird, jedoch nicht auf einen Endpunkt gelangt, bleibt leitend, während der Kondensator der vertikalen Schiene (wie 243) sich auf lädt. Sobald dieser Kondensator aufgeladen ist, schalten die Dioden ab wegen Mangels an Strom. Diese Sperrung der Dioden erfolgt äusserst rasch nach der Anschaltung des Stromes, so dass der Strom die Spitzenkapazität der Dioden nicht überschreitet.
Überdies schränkt das Netzwerk die Anzahl der Dioden, welche zu irgend einer gegebenen Zeit leitend werden können, ein. Bei einem Ausführungsbeispiel enthält das wirksame Netzwerk 3300 Dioden. Von diesen waren siebzehn die maximale Anzahl von Dioden, welche zu irgend einer gegebenen Zeit Strom führen könnten. In einem andern Ausführungsbeispiel besass das Netzwerk 1100 Dioden.
Davon waren deren acht das theoretische Maximum, welche zu irgend einer gegebenen Zeit durch schalten und Strom liefern könnten. Diese geringe An zahl von Dioden gestattet keine besonders grosse Aus breitung des wirksamen Stromes. Überdies besteht keine Sicherheit, dass alle diese Dioden in einem gegebenen Augenblick durchschalten, um die theoretisch maximale Nachfrage nach Strom zu befriedigen.
Die Wahl der Schaltungswerte für die Dioden in bezug auf die Stromkreiswerte des Widerstands-Konden- sator-Netzwerkes an den senkrechten Schienen, muss vorsichtig getroffen werden. Um dies zu erklären, seien wiederum die hypothetischen Stromkreiswerte, die oben erwähnt wurden, herangezogen. Angenommen sei, dass die Dioden 231 und 241 in verschiedenen Stromwegen lei tend sind und dass an den Schienen 233 und 235 die negative Spannung von -24V liegt. Die Kapazitäten der Verbindungsflächen der Diode 232 seien vollkommen entladen. Es sei nun angenommen, dass die Diode 241 sperrt.
Die Spannung der vertikalen Schiene 235 bewegt sich vom Besetzt-Potential von -24V gegen das Frei- Potential der Erde. Wenn diese Spannungsänderungen an den Schienen rasch erfolgen, kann die Diode 232 bei niedriger Spannung durchschalten. Deshalb sollte der Kon densator 245 den Anstieg des Potentials an der Schiene 235 verlangsamen, so dass die Diode 232 nicht bei niedriger Spannung leitend werden kann.
Die vierte Aufgabe des Kondensators besteht darin, den Strombedarf zu erniedrigen, d.h. dass wenn eine primäre Matrixdiode (wie 231) durchschaltet, eine Ladung auf dem primären Matrixkondensator (243) gespeichert wird. Diese Ladung liefert einen grossen Teil der Lei stung, um die Zwischen-Matrix-Dioden durchzuschalten. Es fliesst Strom durch die primäre Matrix-Diode, um die Ladung, welche dem Kondensator der primären Matrix entzogen wurde, wieder aufzufüllen, damit die Energie der Zwischenmatrix-Diode leitend machend. Dieselbe Funktion wird in jeder Schaltstufe wiederholt. Dadurch werden die Stromanforderungen des Netzwerkes ernied rigt, da die Nachladung der gespeicherten Ladung über die Zeit verteilt wird.
Zusammengefasst entsteht somit ein stromgesteuertes Netzwerk. Insbesondere ist nun ersichtlich, dass eine Anzahl selbstsuchender Verbindungen sich über die Matrizen auf das Geratewohl erstrecken. Diese Verbin dungen suchen ein Vielfach (z.B. 282) das wahlweise markiert wird (z.B. beim Kontakt 297) und zwar durch die Zuordnungshaltevorrichtung 295. Während dieses Suchvorganges werden alle freien Wege tatsächlich abge tastet. Da die Kreuzungspunkte willkürlich an- und abgeschaltet werden, können diese Stromwege hin und wieder gleichzeitig parallel und hin und wieder nachein ander aufgebaut werden.
Diese willkürliche Ausdehnung der Stromwege ist nicht vermeidlich, da die Kreuzungs punkte selbstabschaltend sind und abschalten, bevor grosse Anforderungen an den Strom gestellt werden. Der Strom fliesst durch den Weg, der von dem horizontalen Vielfachen 233 zum markierten vertikalen Vielfachen 282 aufgebaut ist, und hält die Dioden auf diesem Wege leitend. Nachdem eine Diode leitend geworden ist und der zugeordnete Kondensator sich auflädt, muss die Diode gesperrt werden, es sei denn, sie bilde einen Teil des aufgebauten Stromweges.
Nachdem ein Stromweg vervollständigt ist, hört der Stromfluss durch die Dioden überdies in allen Stromwe gen auf, die am Wettbewerb teilnahmen. Wenn der Strom durch die Dioden der miteinander im Wettbewerb ste henden Stromwege unter einen Haltepunkt fällt, wer den die Dioden abgeschaltet, wenn sie es nicht bereits sind.
Obschon die Stromwege an und für sich nicht zuge ordnet zu sein brauchen und keine Steuerschaltungen erforderlich sind, ist es für jeden Stromweg wünschens wert, dieselbe Anzahl Kreuzungspunkte zu umfassen, so dass die internen Sperrfaktoren für alle möglichen Wege durch alle in Kaskade geschalteten Matrizen gleichwertig sind.
Nachfolgend soll eine Fernsprechanlage mit einem selbstsuchenden stromgesteuerten Netzwerk beschrieben werden. Um einen Anruf zu beginnen, hebt beispielsweise der Teilnehmer A seinen Hörer ab, wobei er irgend ein angemessenes Signal über die Leitung 210 überträgt. Es kann beispielsweise ein Belegungston, der aus zwei Frequenzen besteht, gesendet werden. Im Leitungsstrom kreis 211 wird der Belegungston durch irgend ein ange messenes Mittel 212 wahrgenommen.
Während irgend ein angemessenes Mittel dazu ver wendet werden kann, zu bestimmen, wann und wie die Belegung wirksam werden soll, ergeben sich befriedigen de Resultate, wenn jede Teilnehmerleitung durch einen einzelnen, zyklisch sich wiederholenden Zeitrahmen be stimmt ist, welcher aus Signalen besteht, die durch den Abtaster 200 an die Leitungsschalterdrähte 201, 202 usw.
und an die Verbindungsglieddrähte 203 gelegt werden. In Beantwortung des gleichzeitigen Erscheinens eines Bele- gungstones in der Leitungsschaltung 211 und des Zeitrah mensignales über den Leiter 201, welches die Leitung A kennzeichnet, wird ein relativ hohes negatives Potential durch das Und-Tor 213 an den Leiter P1 und die horizontale Schiene oder das Vielfach 233 in der primä ren Matrix 230 angelegt.
Da die Wellenform des an den Leiter Pl angelegten Impulses verschiedene Formen aufweisen kann, ist es erwünscht, dass der Impuls langsam ansteige, wodurch den Dioden der Matrix gestattet wird, mit einem relativ hohen Potential durchzu schalten. Alle Dioden in den andern als der ersten Matrix werden durch einen rasch ansteigenden Strom, welcher durch die Ladezeit verschiedener Kondensatoren, wie 243, eingestellt wird, durchgeschaltet. Damit können alle Dioden mit einem relativ niedrigen Potential leitend werden.
Unter anderem gestatten diese Durchschaltpo- tentiale die Anwendung von Dioden mit weiten Toleran zen und verschiedenen Durchschaltpotentialen. Ferner sichern sie den Aufbau eines Schaltvorganges bevor die Dioden der primären Matrix wegen des Strommangels sperren. Auf diese Weise können verschiedene Schaltstu fen miteinander verbunden werden, um Schaltflächen zu bilden, welche für grosse Ämter dienen können.
In der Matrix 230 sind die belegten vertikalen Vielfachen durch ein negatives Potential markiert, das über eine leitende PNPN-Diode ankommt. Daher ist, zusammen mit der Speicherwirkung, die Differenz zwi schen dem Potential des Leiters P1 und dem Belegungs- potential der belegten senkrechten Schiene nicht gross genug, die PNPN-Diode des zugeordneten Kreuzungs punktes leitend zu machen. Wenn andererseits irgend ein senkrechtes Vielfaches frei ist, wird es an ein Erdpoten- tial von der Quelle 247 angeschlossen.
Daher überschrei tet die Potentialdifferenz zwischen dem Leiter P1 und mindestens einer freien vertikalen Schiene das Potential et (Fig. 1c) für die langsam ansteigende Wellenform und der zugeordnete Kreuzungspunkt schaltet durch.
Für die Beschreibung wird angenommen, dass beide senkrechten Vielfache 234 und 235 zugänglich seien, wenn das relativ hohe negative Potential an den Leiter P1 angelegt wird. Daher kann angenommen werden, dass beide Dioden 231 und 232 leiten. Der Spannungsabfall über den Klemmen jeder derselben erfolgt rasch und die an den Leiter P1 gelegte Spannung erscheint in den Vielfachen 234 und 235 der primären Matrix 230 und in den horizontalen Vielfachen 251 und 261 der Zwischen- Matrizen 250 bzw. 260. Die senkrechten Vielfachen 234 und 235 sind nun für alle Anrufe als besetzt markiert.
Nachdem die Dioden 231 und 232 durchgeschaltet haben, beginnen sich die Kondensatoren 243 und 245 zu laden, wodurch ein Stromfluss sich ergibt, welcher die einge schalteten Dioden im leitenden Zustand aufrecht er hält.
In einem andern Beispiel soll angenommen werden, dass nur eine Diode (z.B. 231) leitend sei. Bevor irgend eine andere Diode leitend werden kann, sinkt die Mar- kierspannung im Vielfachen 233 ab, weil sich der Kon densator 243 auflädt. Dadurch wird das horizontale Vielfache 251 negativ. Die Schaltungswerte sind so gewählt, dass ein Stromfluss durch die Diode 231 zum Kondensator 243 die Ladung bildet und dass die Zwi- schenmatrix-Dioden 252 zünden. Der Stromfluss in dem Kondensator 243 hört nicht auf, bevor die Dioden in beiden Zwischenmatrizen 250 und die ankommende Sekundärmatrix 280 Gelegenheit haben durchzuschal ten.
Es sind Mittel vorgesehen, um das gleichzeitige Durchschalten zur Zwischenmatrix zu begrenzen und das Gleichzeitige Durchschalten der Dioden in den Matrizen an jedem Ende der Kaskade auszuschliessen. Insbesonde re ist es in der beschriebenen Anlage für mehr als eine primäre Matrix-Diode unmöglich, in einem gegebenen Moment durchzuschalten und zwar wegen der bereits angedeuteten zufälligen Unterschiede zwischen den Dio- den-Eigenschaften. Es ist in einer Zuordnerhalteschal- tung (295) nur ein Schalter geschlossen. Daher kann nur eine sekundäre Matrixdiode leiten. Daraus ergibt sich, dass höchstens vier Dioden gleichzeitig leitend sein können.
Diese Dioden beziehen sich auf eine solche primäre, zwei Zwischendioden und eine Diode der sekun dären Matrix.
Jeder der Kondensatoren 257 und 259, 267 und 269, welche einer leitenden Diode zugeordnet sind, beginnen sich aufzuladen. Dieser Ladestrom hält den leitenden Zustand der Dioden aufrecht. Deswegen wird der Strom, welcher zur Anlegung des Durchschaltpotentials an die Dioden in den Zwischenmatrizen erforderlich ist, vorerst den aufgeladenen Kondensatoren 243, 245 entnommen. Der einzige zusätzliche Strom durch die Dioden 231, 232, ist jener, welcher benötigt wird, um die Ladung der Kondensatoren auf das Spannungspotential zu bringen, das über den Leiter P1 ankommt. Im Ausführungsbei spiel wurde festgestellt, dass dieser zusätzliche Strom niemals den Strom überschreitet, welcher durch die Dioden 231, 232 fliesst und zwar unmittelbar nachdem sie leitend werden.
In diesem Augenblick sind alle sekundären horizonta len Vielfachen 270 bis 273, welche einer leitenden Diode zugeordnet sind, von der Quelle aus markiert, welche die Endmarkierung vom Und-Tor 213 zum Leiter P1 vermit telt. Da die Anstiegszeit der Ladung in den Kondensato ren ungefähr 100 mal schneller als die Anstiegszeit der Impulse, welche an den Leiter P1 angelegt werden, ist, schalten die Dioden in den andern als der primären Matrix in rascher Folge durch, bevor die Dioden<B>231,</B> 232 wegen der Stromabnahme sperren.
Es ergibt sich, dass die Kondensatoren 243, 245, 257, 259, 267 und 269 Zeitgabemittel sind, welche veranlassen, dass die Schaltwege durch aufeinanderfolgende Matrizen sich nacheinander bilden. Auf andere Weise ausgedrückt, muss eine Diode in der primären Matrix leitend werden, bevor eine Ladung an einem Kondensator so zur Markie rung der Zwischenmatrix ansteigen kann. Dieser Vor gang wiederholt sich, bevor eine Markierung zur sekun dären Matrix ausgedehnt wird. Deshalb baut sich der Stromweg durch die Matrizen in einer Richtung auf.
Vor dem Beginn des beschriebenen Anrufes schloss die Zuordnungshaltevorrichtung 295 einen der Schalter 296 bis 299 auf irgend eine konventionale Weise, um ein bestimmtes Verbindungsglied, wie beispielsweise 290 zur Bedienung des nächsten Anrufes zu bestimmen. Dieses bestimmte Verbindungsglied zeigt die Bestimmung des Schaltweges. Mehr ins Einzelne gehend, sei angenommen, dass die Kontakte 297 geschlossen und die Kontakte 296, 298 und 299 offen stehen. Der Anruf kann nicht weiter über die horizontalen Vielfachen 272 und 273 ausgedehnt werden, da kein Potential am vertikalen Vielfach 288 der sekundären Matrix 285 liegt. Deshalb besteht tatsächlich keine Potentialdifferenz über den Klemmen der PNPN- Dioden 286 und 287.
Da andererseits die Kontakte 297 geschlossen sind, wird die Erde zum senkrechten Vielfa chen 282 verlängert und ein Durchschaltpotential an beide Dioden 281 und 283 gegeben.
Obschon die Stromwege durch die Matrizen im Wettbewerb stehen, ist es unmöglich, dass zwei oder mehr Stromwege parallel aufgebaut werden, da die Dioden und die zugeordneten Schaltungscharakteristiken verschieden sind. Tatsächlich nimmt mit jeder nachfol genden der in Kaskade geschalteten Matrizen die Mög lichkeit allfälliger vorhandener identischer Charakteristi ken ab, und daher auch die Möglichkeit des Aufbaus simultaner Stromwege. Dies ist jedoch nicht von Wichtig keit, da wenn ein Stromweg durch die Matrix nicht zustande kommt, die leitenden Dioden abgeschaltet wer den. Andere Dioden werden durchgeschaltet und über nehmen ihren Platz. Dies geschieht weil das ursprüngli che Markierpotential im Leiter P1 lange genug bestehen bleibt, um den Aufbau eines Stromweges durch die Matrix zu sichern.
Als Beispiel sei angenommen, dass die Diode 283 die erste sei, welche den Weg durch das Netzwerk aufbaut. Es besteht dann ein Kurzschluss zwischen dem horizon talen Vielfachen 271 und dem vertikalen Vielfachen 282. Daher erscheint das ursprünglich an den Leiter P 1 angelegte Potential im vertikalen Vielfachen 282.
Für die Sperrung und die Ausführung aller andern Stromwege, welche durch die Matrizen miteinander im Wettbewerb gestanden haben, nachdem ein erster Weg aufgebaut worden ist, sind Mittel vorgesehen. Insbesonde re fällt die Potentialdifferenz über den Klemmen PNPN der Diode 281, nachdem die Diode 283 leitend wurde, und das Potential am vertikalen Vielfachen 280 nähert sich dem Potential des horizontalen Vielfachen <B>271.</B> Die Diode 281 kann daher nicht durchschalten.
Es fliesst nun ein Strom vom Leiter P1 über das horizontale Vielfache 233, die PNPN-Diode 231, das vertikale Vielfache 234, das horizontale Vielfache 251, die Diode 254, das vertikale Vielfache 255, das horizontale Vielfache 271, die Diode 283, das vertikale Vielfache 282, und dem Schalter 297 im Zuordner 295, nach Erde. Nach einer Weile sind alle vertikalen Schienenkondensatoren, welche den leitenden Kreuzungspunkten zugeordnet sind, voll aufgeladen und zwar über die Stromwege, welche im Wettbewerb standen. Der Strom durch die leitenden Dioden wird unter den Punkt, der in der Fig. 1c als Haltepunkt bezeichnet ist, erniedrigt. Dadurch schalten sie ab.
Es sind Mittel vorgesehen, um das relativ hohe Schaltpotential, das ursprünglich vom Leitungsstromkreis 211 über den Leiter P1 angelegt wurde, durch die relativ niedrige Vorspannung und Sprechbatterie, welche durch die Diode 215 geführt werden, zu ersetzen. Dies erfolgt insbesondere wenn der Zeitrahmen, welcher die Teaeh- merleitung 211 kennzeichnet, aufhört und das Und-Tor nicht mehr leitet. Das hohe negative End-Markierungspo- tential wird vom Leiter P1 abgeschaltet.
Danach werden die aufs Geratewohl gewählten Kreuzungspunkte im Stromweg, welcher den Wettbewerb durch die Matrizen gewann, über eine Schaltung gehalten, welche von einer relativ negativen Spannung durch die Diode 215, die sekundäre Wicklung des Übertragers 214 und die Vielfa chen 233, 234, 251, 255, 271 und 282 nach Erde im Verbindungsglied 290 führt. Diese Haltebatterie kann, ebenfalls bei einem Zentralbatteriesystem, die Telephone speisen.
Die Zuordner-Haltevorrichtung 295 läuft weiter und wählt ein neues Verbindungsglied, um den nächsten Anruf zu bedienen. Eine weitere Verbindung kann nun während des Zeitrahmens aufgebaut werden, welcher die Teilnehmerleitung kennzeichnet, die den nächsten Anruf hervorruft. Der Schalter 295 kann durch einen Halte stromkreis in 295 geschlossen erhalten werden, um die Verbindung aufrecht zu erhalten oder die Halteschaltung kann an das Verbindungsglied 290 angeschlossen wer den.
Der Summton wird von den Steuertoren 292 zur Teilnehmerstelle A zurückgegeben. Irgend eine angemes sene Apparatur, wie ein Nummernschalter oder ein Tastenwähler 205 kann nun betätigt werden, um die Zifferninformation in das Register 291 zu übermitteln, damit die angerufene Teilnehmerstelle gekennzeichnet wird. Der Abtaster 200 tastet die im Register 291 gespeicherte Information ab. Auf irgend eine angemesse ne Art und Weise legt der Abtaster während des Zeitrahmens, welcher die angerufene Leitung kennzeich net, ein Signal an den Leiter 206, wenn dieser frei ist.
Sollte er besetzt sein, verlängert das ihm zugestellte Verbindungsglied die Markierung über den Leiter 249 während des Zeitrahmens, welcher die angerufene Lei tung kennzeichnet, wodurch das Tor 248 gesperrt wird. Es wird angenommen, dass die im Register 291 gespeicherte Nummer die Anrufnummer der Station B sei. Dadurch wird über die Leiter 202 und 206 während des Zeitrahmens, welcher die angerufene Leitung B kennzeichnet, ein Markier-Potential angelegt. Wenn die Leitung frei ist, übermittelt das Belegungsinhibiter-Tor 248 das Signal, das am Leiter 206 durch das Oder-Tor 223 an die obere Klemme des Und-Tores 224 gelangt.
Dadurch ergibt sich an den Eingangsklemmen des Und- Tores 224 das Zusammentreffen zweier Signale, wodurch das Tor ein relativ hohes negatives Potential über den Leiter P2 zum Vielfach 242 gibt. Ebenfalls auf das Signal, das durch das Inhibiter-Tor 248 geleitet wird, ansprechend, wird ein Signal über den Leiter 249a übertragen, um die Zuordnungshaltevorrichtung 295 zu veranlassen, die Kontakte 296 zu schliessen, während sie die Kontakte, welche irgend einem andern Verbindungs glied zugeordnet sind, öffnet. Diese Art der Impulsdurch gabe ist bekannt.
Wenn das hohe negative Endmarkierungspoten- tial durch das Und-Tor 224 auf den Leiter P2 gegeben wird, ergibt sich ein Verbindungswettbewerb vom horizontalen Vielfachen 242, der primären Matrix 230 durch die in Kaskade geschaltete Matrix der Fig. 2 zum markierten senkrechten Vielfachen 288 der sekundä ren Matrix 285. Nach dem Aufhören des Zeitrahmens, welcher die Teilnehmerleitung 220 kennzeichnet, gibt das gemeinsame Verbindungsglied 290 das Potential zum Halten aller Verbindungen ab, überträgt Rufstrom zur Teilnehmerstelle B und das Rufkontrollzeichnen zur Teilnehmerstelle A. Ferner wird der Stromkreis 293 durch die Antwortüberwachung durchgeschaltet.
Das Gespräch zwischen den Teilnehmern kann nun stattfin den.