DD228402A5 - ELECTRONIC CONTACTS AND ASSOCIATED COMPONENTS - Google Patents
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Abstract
Ziel und Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine vorteilhaftere Art eines elektronischen Kontaktes zu schaffen, der auch durch die Polaritaet der Ladung einer Kapazitaet gesteuert werden kann, und insbesondere eine Thyristorausfuehrungsart, die mit hohen Durchbruchsspannungen arbeitet. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass zwei elektronische Reservekontakte vorgesehen sind, die es ermoeglichen, eine niedrige und eine hohe Impedanz zwischen den ersten und den dritten Anschluessen und zwischen den zweiten und den dritten Anschluessen zu bilden, wobei die Impedanzzustaende dieser beiden Reservekontakte entgegengesetzt sind. Fig. 1The aim and object of the invention is to provide a more advantageous type of electronic contact, which can also be controlled by the polarity of the charge of a capacitance, and in particular a Thyristorausfuehrungsart working with high breakdown voltages. The object is achieved in that two electronic reserve contacts are provided, which make it possible to form a low and a high impedance between the first and the third terminals and between the second and the third terminals, the impedance states of these two reserve contacts are opposite. Fig. 1
Description
Berlin, den 21.2.1985 64 374/13Berlin, 21.2.1985 64 374/13
Elektronische Kontakte und damit verbundene Bauelemente Anwendungsgebiet der Erfindung Electronic contacts and related components Field of application of the invention
Die Erfindung betrifft elektronische Kontakte, die eine niedrige oder hohe Impedanz zwischen einem ersten und einem zweiten Anschluß gemäß der Steuerung einer Schaltung bilden können, die ein Steuersignal zwischen einem dritten und einem vierten Anschluß liefert.The invention relates to electronic contacts which can form a low or high impedance between a first and a second terminal in accordance with the control of a circuit which provides a control signal between a third and a fourth terminal.
Derartige elektronische Kontakte werden beispielsweise in der 8E-PS 896 388 verwendet, das sich teilweise auf eine kapazitiv ^gesteuerte Ladungsschaltung bezieht und die es ermöglicht, eine Kapazität positiv oder negativ zu laden, die, je nach Vorzeichen dieser Ladung, einen elektronischen Kontakt öffnet oder schließt, der durch zwei DMOS-Transistoren, die entgegengesetzt in Reihe liegen, gebildet wird, und zwar in einer solchen Weise, daß ihre Drainelektroden jeweils die beiden Anschlüsse des elektronischen Kontaktes bilden, während ihre Source-Elektroden jeweils mit dem gleichen Anschluß der Kapazität verbunden sind und ihre Gate-Elektroden beide mit dem anderen Anschluß der Kapazität verbunden sind, die im letzteren Fall durch die parasitäre Kapazität zwischen diesen paarweisen Anschlüssen gebildet wird. Auf diese Weise kann durch die Verwendung von Transistoren relativ hohen Spannungen standgehalten werden* indem ein elektronischer Kontakt gebildet wird, der in eine Schaltung eingesetzt werden kann, in welcher an den Kontaktanschlüssen die eine oder andere Polari-Such electronic contacts are used, for example, in 8E-PS 896,388, which relates in part to a capacitively controlled charge circuit and which makes it possible to positively or negatively charge a capacitor which, depending on the sign of this charge, opens an electronic contact or which is formed by two DMOS transistors arranged in opposite series in such a manner that their drain electrodes respectively form the two terminals of the electronic contact, while their source electrodes are respectively connected to the same terminal of the capacitance and their gate electrodes are both connected to the other terminal of the capacitor, which in the latter case is formed by the parasitic capacitance between these paired terminals. In this way, relatively high voltages can be withstood by the use of transistors * by forming an electronic contact which can be inserted into a circuit in which one or the other polarity at the contact terminals is formed.
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tat auftreten kann. Wenn die Polarität der Ladung an der Steuerkapazität für den Kontakt tatsächlich derart ist, daß dieser keine niedrige Widerstandsstrecke bietet, d. h., daß die beiden Transistoren gesperrt sind, dann sind die parasitären Dioden» die für diesen Transistorzustand zwischen der Source- und Drainelektrode erscheinen, folglich auch in Seriengegenschaltung verbunden, die eine hohe Impedanz aufrechterhält, welche Polarität durch die Schaltung auch anliegen mag, in die der Kontakt eingesetzt ist. Die Transistoren in dem oben erwähnten Patent haben inverse Eigenschaften, d. h., sie können den Strom in der einen oder anderen Richtung leiten, sperren jedoch eine Spannungspolarität·can occur. In fact, if the polarity of the charge on the control capacitance for the contact is such that it does not offer a low resistance path, i. that is, the two transistors are off, then the parasitic diodes which appear for this transistor state between the source and drain electrodes are consequently also connected in series cross-connection which maintains a high impedance, which polarity may also be applied by the circuit the contact is used. The transistors in the above-mentioned patent have inverse characteristics, i. that is, they can conduct current in one direction or the other, but inhibit voltage polarity.
Aus der PCT-Anmeldung VVO 82/03733 ist ein elektronisches Sauelement bekannt, bei dem die Mittel zur Leistungsbegrenzung dazu bestimmt sind, eine Strom-Spannungs- oder I/V-Kennlinie zu erzeugen, die, ausgehend vom Nullpunkt, bis zu einem maximalen Strom bei einer vorbestimmten Spannung ansteigt, bei diesem Strom verbleibt, bis eine Maximalspannung erreicht ist, und dann plötzlich bis zu einem Strom abfällt, der nahezu Null ist. An dem letzten Knickpunkt dieser.Kennlinie erreicht die Verlustleistung der Einrichtung ein Maximum (maximaler Strom und Spannung), und unter Umständen kann dies unzulässig sein, beispielsweise dann, wenn das Bauelement in einen elektronischen Chip zu integrieren ist.From the PCT application VVO 82/03733 an electronic sowing element is known in which the means for power limiting are intended to generate a current-voltage or I / V characteristic which, starting from the zero point, up to a maximum current rises at a predetermined voltage, remains at that current until a maximum voltage is reached, and then suddenly drops to a current that is nearly zero. At the last break point of this curve, the power dissipation of the device reaches a maximum (maximum current and voltage), and under some circumstances this may be inadmissible, for example, when the device is to be integrated into an electronic chip.
Ziel der Erfindung ist es, die Verwendung derartiger elektronischer Kontakte zu ermöglichen, während gleichzeitigThe aim of the invention is to enable the use of such electronic contacts while simultaneously
eine Komplikation der Steuerschaltung vermieden werden soll. Ein weiteres 2SeI besteht darin, ein elektronisches Bauelement mit einer verringerten Verlustleistung zu schaffen.a complication of the control circuit should be avoided. Another 2SeI is to provide an electronic device with a reduced power dissipation.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine vorteilhaftere Art eines elektronischen Kontaktes zu schaffen, der auch durch die Polarität der Ladung einer Kapazität gesteuert werden kann, und insbesondere eine Thyristorausführungsart, die mit hohen Durchbruchsspannungen arbeitet, beispielsweise 300 V,die jedoch den Strom nur in einer Richtung passieren läßt, während Spannungen der einen oder anderen Polarität gesperrt werden können.The object of the present invention is to provide a more advantageous type of electronic contact, which can also be controlled by the polarity of the charge of a capacitor, and in particular a Thyristorausführungsart which operates at high breakdown voltages, for example 300 V, but the current only in one direction while voltages of one polarity or the other can be blocked.
In Obereinstimmung mit einem ersten Merkmal der Erfindung ist der oben definierte elektronische Kontakt dadurch gekennzeichnet, daß zwei elektronische Reservekontakte vorge- sehen sind und die Schaffung einer niedrigen oder hohen Impedanz zwischen den ersten und den dritten Anschlüssen und zwischen den zweiten und den dritten Anschlüssen, wobei die Impedanzbedingungen dieser beiden Reservekontakte entgegengesetzt sind.In accordance with a first feature of the invention, the above-defined electronic contact is characterized in that two reserve electronic contacts are provided and the provision of a low or high impedance between the first and third terminals and between the second and third terminals the impedance conditions of these two reserve contacts are opposite.
Nach einem weiteren Merkmal ist der elektronische Kontakt dadurch gekennzeichnet, daß er einen ersten vorgespannten Kontakt enthält, der geeignet ist, eine niedrige Impedanz bei einer vorbestimmten Spannungspolarität zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen zu schaffen, und zwar parallel mit einem zweiten vorgespannten Kontakt, der zur Bildung einer niedrigen Impedanz für die entgegengesetzte PolaritätAccording to another characteristic of the electronic contact is characterized in that it comprises a first biassed contact which is adapted to provide a low impedance at a predetermined voltage polarity between the first and second terminals, in parallel with a second biassed contact, of the Forming a low impedance for the opposite polarity
geeignet ist.suitable is.
Die vorgespannten Kontakte sind identisch und antiparallel verbunden. Der elektronische Kontakt ist gekennzeichnet durch einen vorgespannten Kontakt von der Thyristorart, der zwei Steueranschlüsse enthält» die es ermöglichen, den niedrigen oder hohen Iropedanzzustand durch das Steuersignal einzuschalten. Die zwei Steueranschlüsse sind jeweils mit dem zweiten Anschluß durch einen MOS-Transistor verbunden, wobei die Gate-Elektroden dieser Transistoren der komplementären Polarität mit dem vierten Anschluß verbunden sind, während die Source-Elektrode des einen Transistors und die Drainelektrode des anderen Transistors mit dem zweiten Anschluß verbunden sind.The preloaded contacts are identical and connected in anti-parallel. The electronic contact is characterized by a biassed contact of the Thyristorart containing two control terminals "that allow it to turn on the low or high Iropedanzzustand by the control signal. The two control terminals are respectively connected to the second terminal through a MOS transistor, the gates of these transistors of complementary polarity being connected to the fourth terminal, while the source of one transistor and the drain of the other transistor are connected to the second Connection are connected.
Eine solche Anordnung bietet den Vorteil, daß die beiden elektronischen Kontakte des Thyristortyps oben gegenüber unten wie ein Triac verbunden sein können und mit Hilfe der gleichen Steuerschaltung gesteuert werden, und insbesondere, daß nach dem oben erwähnten Patent eine positive oder negative Ladung für eine Kapazität verwendet wird, um den elektronischen Kontakt zu schließen oder zu öffnen. Tatsächlich wird es mittels der elektronischen Reservekontakte in Übereinstimmung mit der Polarität der Spannung, die an die Anschlüsse des elektronischen Kontaktes gelegtjist, der durch die beiden vorgespannten Kontakte, die in Parallelgegenschaltung verbunden sind, automatisch möglich sein, eine Verbindung zwischen einem Anschluß aer Steuerkapazität und dem Anschluß des elektronischen Hauptkontaktes mit einer gegebenen Polarität zu erreichen. Auf diese Weise soll immer dieselbe Kapazitäts-Ladungsschaltung benutzt werden, d, h, der Spannungs-Such an arrangement offers the advantage that the two electronic contacts of the thyristor type can be connected at the top to the bottom like a triac and controlled by means of the same control circuit, and in particular that according to the above-mentioned patent uses a positive or negative charge for a capacitor to close or open the electronic contact. Indeed, it is by means of the electronic reserve contacts in accordance with the polarity of the voltage gelegtjist to the terminals of the electronic contact, which may be automatically by the two biassed contacts connected in parallel counter circuit possible a connection between a terminal aer control capacity and the To achieve connection of the main electronic contact with a given polarity. In this way, always the same capacitance charging circuit should be used, d, h, the voltage
verdoppler-Wechselstrom-Gleichstromwandler, der in dem oben erwähnten Patent beschrieben ist, um denjenigen der beiden polarisierten Kontakte zu schließen oder zu öffnen, der in einen Belastungsstrorakreis effektiv eingesetzt ist und von der Polarität der Spannung abhängt, die an den Anschlüssen dieser Kontakte auftritt, die in Parallel-Gegenschaltung verbunden sind.doubler-to-AC converter described in the above-mentioned patent for closing or opening that of the two polarized contacts which is effectively inserted in a load current circuit and depends on the polarity of the voltage appearing at the terminals of these contacts, which are connected in parallel countercurrent connection.
Andererseits besteht der Vorteil der elektronischen Thyristorkontakte darin, daß sie in der gezeigten Weise gesteuert werden können, und bezüglich der DMOS-Transistoren» die in Reihengegenschaltung verbunden sind, wie in dem oben erwähnten belgischen Patent anstelle der vorgeschlagenen top against bottom-Verbindung, besteht der Vorteil darin, daß der Widerstand für den geschlossenen Zustand des Kontaktes deutlich geringer ist, d, h, unter 10 Ohm anstelle von 25 + 25 = 50 Ohm. Darüber hinaus wird für die Thyristorlösung die erforderliche Fläche in einer integrierten Schaltung auf ein Viertel reduziert.On the other hand, the advantage of the electronic thyristor contacts is that they can be controlled in the manner shown, and with respect to the DMOS transistors connected in series opposition, as in the above-mentioned Belgian patent instead of the proposed top against bottom connection, the Advantage in that the resistance for the closed state of the contact is significantly lower, d, h, below 10 ohms instead of 25 + 25 = 50 ohms. In addition, the required area in an integrated circuit is reduced to one quarter for the thyristor solution.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein elektronisches Bauelement, das den Teil einer Schaltung bildet und auch eine Stromquelle und eine Last enthält« Das genannte Bauelement umfaßt Mittel zur Begrenzung der Verlustleistung· Dieses Bauelement wird dadurch geschaffen, daß eine Strom-Spannungskennlinie für das Bauelement erzeugt wird, die, ausgehend vom Nullpunkt, die Belastungskennlinie des Bauelements kreuzt und anschließend der genannten Belastungskennlinie zur Spannungsachse folgt, ohne die Belastungskennlinie wieder zu kreuzen, die durch den Kurzschlußstrom durch das Bauelement und dessen Leerlaufspannung bestimmt ist.The present invention also relates to an electronic component which forms part of a circuit and which also contains a current source and a load. The component comprises means for limiting the power loss. This component is created by generating a current-voltage characteristic for the component which, starting from the zero point, crosses the load characteristic of the component and then follows said load characteristic to the voltage axis without crossing the load characteristic determined by the short circuit current through the component and its open circuit voltage.
Das Minimum der Leistung, die in dem Bauelement als Verlust auftritt» befindet sich in dessen Arbeitspunkt, d. h. in dem Punkt, wo die I/V-Kennlinie die Belastungskennlinie kreuzt. Unerwünschte, anormale Signale haben verschiedene Ursachen, wie beispielsweise ein Blitzschlag in den Fernsprechweg oder eine Hauptstromversorgung, die zufällig mit dem Bauelement verbunden sind, und könnten die Kennlinien der Schaltung beeinflussen. Tatsächlich werden solche Signale zu den normalen Signalen hinzugefügt, die durch die Energiequelle erzeugt werden, so daß die Lage der Belastungskennlinie modifiziert wird» Der Arbeitspunkt bewegt sich dann entlang des Teils der I/V-Kennlinie, der cte Belastungskennlinie kreuzt. In dem Fall, daß diese unerwünschten, anormalen Signale sehr groß werden, könnte die Belastungskennliriie in einer solchen Weise verschoben werden, daß der Arbeitspunkt das obere Ende von diesem Teil der I/V-Kennlinie erreicht. Dieser Arbeitspunkt wird dann unstabil und bewegt sich zu höheren Spannungen.The minimum of the power that is lost in the device is at its operating point, i. H. at the point where the I / V characteristic crosses the load characteristic. Unwanted, abnormal signals have various causes, such as a lightning strike in the voice path or a main power supply, that are incidentally connected to the device, and could affect the characteristics of the circuit. In fact, such signals are added to the normal signals generated by the power source so that the location of the load characteristic is modified. The operating point then moves along the portion of the I / V characteristic that crosses the cte load characteristic. In the event that these unwanted, abnormal signals become very large, the load characteristic could be shifted in such a manner that the operating point reaches the upper end of that part of the I / V characteristic. This operating point then becomes unstable and moves to higher voltages.
Da die I/V-Kennlinie dann der Belastungskennlinie folgt, wird die in dem Bauelement verbrauchte Leistung während dieses Übergangs des Arbeitspunktes af ein Minimum reduziert. Wenn die unerwünschten anormalen Signale nicht auftreten, kehrt die Belastungskennlinie zu der anfangs erwähnten Position infolge der Tatsache zurück, daß der Teil der I/V-Kennlinie, der der Belastungskennlinie folgt, nicht die letztere kreuzt; der Arbeitspunkt bewegt sich von den höheren Spannungen zu seiner ursprünglichen Position. Diese würde nicht dieselbe sein, wenn dort eine Kreuzung zwischen dem Teil der I/V-Kennlinie und der Belastungskennlinie erfolgt ist. Eine solcheSince the I / V characteristic then follows the load characteristic, the power consumed in the component is reduced to a minimum during this transition of the operating point af. If the undesired abnormal signals do not occur, the load characteristic returns to the initially mentioned position due to the fact that the part of the I / V characteristic following the load characteristic does not cross the latter; the working point moves from the higher voltages to its original position. This would not be the same if there was an intersection between the part of the I / V characteristic and the load characteristic. Such
Kreuzung würde tatsächlich einen Arbeitspunkt hervorbringen, der von dem oben erwähnten entfernt ist, und das normale Arbeiten des elektronischen Bauelementes beeinflussen.Intersection would actually produce an operating point remote from the one mentioned above and affect the normal functioning of the electronic component.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei relativ kleinen Spannungen solche Ströme zuzulassen, die wesentlich größer als der Kurzschlußstrom sind und durch das elektronische Bauelement fließen, während die oben erwähnten Vorteile für höhere Spannungen beibehalten werden.Another object of the present invention is to allow at relatively low voltages those currents which are substantially greater than the short circuit current and flow through the electronic device while maintaining the above-mentioned advantages for higher voltages.
Dieses Ziel wird durch die Tatsache erreicht, daß der Teil der genannten Strom-Spannungskennlinie, der die genannte Belastungskennlinie kreuzt, einen ersten, für solche Spannungen sich erstreckenden Bereich aufweist, die wesentlich kleiner sind als die genannte Leerlaufspannung, bezogen auf einen Strom, der wesentlich größer ist als der genannte Kurzschlußstrom, und einen zweiten Bereich aufweist, der den ersten Bereich mit dem Teil der Kennlinie verbindet, der der Belastungskennlinie folgt.This object is achieved by the fact that the part of said current-voltage characteristic crossing said load characteristic has a first range extending for such voltages substantially less than said open circuit voltage with respect to a current that is significant is greater than said short-circuit current, and a second area connecting the first area with the part of the characteristic which follows the load line.
Der Arbeitspunkt des Bauelementes kann sich daher längs des ersten Bereiches der I/V-Kennlinie so bewegen, daß der Strom in diesem Bauelement den genannten, relativ großen Wert bei kleinen Spannungen erreichen kann, ohne daß die leistungsbegrenzende Vorrichtung aktiviert wird. Bei höheren Spannungswerten arbeitet das Bauelement wie oben beschrieben.The operating point of the device can therefore move along the first range of the I / V characteristic so that the current in this device can reach said relatively large value at low voltages without activating the power limiting device. At higher voltages, the device operates as described above.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht auch darin, solche elektronischen Kontakte in Fernmeldesysteaien und insbesondere in Fernsprechteilnehmerschaltungen zu ver-Another object of the present invention is to provide such electronic contacts in telecommunications systems, and in particular in subscriber telephone circuits.
wenden,, die die Ausführung verschiedener Überwachungs- und Steuerungsoperationen ermöglichen, einschließlich der Bereitstellung eines Rufstromes, Das sind Funktionen, die früher im allgemeinen mit Hilfe von Relaisekontakten erfüllt wurden, sogar in Hauptämtern, in denen die übrige Anlage elektronisch aufgebaut ist.These are functions that were previously generally met by relay contacts, even in main offices where the remainder of the system is electronically constructed.
Daher betrifft die Erfindung auch eine Fernmeldesystem-Teilnehmerschaltung, die aus einer Reihenimpedanz in jeder der beiden Leitungsadern und Kontakten auf jeder Seite dieser beiden Impedanzen besteht, um ein selektives Verbinden ihrer beiden Anschlüsse zum Amt oder der Leitung oder alternativ zu den Reserveschaltungen zu ermöglichen.Therefore, the invention also relates to a telecommunications subscriber circuit consisting of a series impedance in each of the two lines and contacts on each side of these two impedances to allow for selective connection of their two terminals to the office or line or alternatively to the backup circuits.
Ein solches System wurde beispielsweise in dem Artikel gefunden, der auf den Seiten 315 bis 324 des IEEE Journal of Solid State Cireuits, Duni 1983, veröffentlicht ist, und insbesondere auf Seite 317, Es ist dort ersichtlich, daß diese beiden Reihenwiderstände zur Speisung einer Fernsprechteilnehmerleitung dienen und auch zum Messen der an diesen Widerständen anliegenden Spannung, und zwar für die Oberwachungs- und Steuerungsoperationen. Auf der Amtsseite dieser Widerstände kann mittels der entsprechenden Kontakte ein Rufstrom eingespeist werden, und durch Messen der Spannungen an den Widerständen läßt sich folglich die Rufoperation überwachen.Such a system has been found, for example, in the article published on pages 315 to 324 of the IEEE Journal of Solid State Cireuits, Duni 1983, and more particularly on page 317. It can be seen there that these two series resistors feed a telephone subscriber line serve and also to measure the voltage applied to these resistors, for the monitoring and control operations. On the official side of these resistors can be fed by means of the corresponding contacts a ringing current, and by measuring the voltages across the resistors can thus monitor the call operation.
Andererseits ermöglichen auf der Seite dieser Widerstände die Kontakte auf der Teilnehmerleitungsseite den Zugang zu den Bussen, um Prüfungen durchzuführen, entweder intern (zumOn the other hand, on the side of these resistors, the contacts on the subscriber line side allow access to the buses to perform tests, either internally (for
Amt und durch die Reihenwiderstände) oder extern zu der Teilnehmerleitung. Bis jetzt wurden diese Kontakte im allgemeinen mit Hilfe von Umschaltkontakten von drei Relais realisiert, aus denen automatisch hervorgeht, daß, wenn der Arbeitsteil des Kontaktes geschlossen wird, der zu einer der Steuerschaltungen parallel geschaltet ist, dann der Ruheteil, der mit einem der Widerstände in Reihe geschaltet ist, automatisch geöffnet wird und umgekehrt.Office and through the series resistors) or externally to the subscriber line. So far, these contacts have generally been realized by means of three relay switching contacts, which automatically show that, when the working part of the contact is closed, which is connected in parallel with one of the control circuits, then the rest part connected to one of the resistors in Row is switched on, automatically opened and vice versa.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung werden diese Kontakte durch vier Paare elektronischer Kontakte gebildet, wobei das erste die Leitung mit den Impedanzen, das zweite mit dem Amt, das dritte die Impedanzen auf der Leitungsseite mit einer vierten Reserveschaltung und das vierte Paar diese auf der Amtsseite mit einer zweiten Reserveschaltung verbindet.According to another feature of the invention, these contacts are formed by four pairs of electronic contacts, the first being the line with the impedances, the second with the office, the third the line side impedances with a fourth reserve circuit and the fourth pair on the office side connects to a second reserve circuit.
Gemäß einem noch anderen Merkmal der Erfindung wird nur das erste Paar der elektronischen Kontakte mit einer leistungsbegrenzenden Vorrichtung, wie sie beispielsweise oben beschrieben ist, ausgerüstet.According to still another feature of the invention, only the first pair of electronic contacts are equipped with a power limiting device such as described above.
Gemäß einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung werden die acht elektronischen Kontakte, die immer paarweise arbeiten, zusätzlich in einer solchen Weise gesteuert, daß nur acht Kombinationen unter den sechzehn möglichen für die vier Paars zugelassen sind.In addition, according to an additional feature of the invention, the eight electronic contacts, which always operate in pairs, are controlled in such a way that only eight combinations among the sixteen possible ones are allowed for the four pairs.
Gemäß einem anderen zusätzlichen Merkmal der Erfindung enthält die Steuervorrichtung der vier elektronischen Kontaktpaare 'einen Decoder, dem in geeigneter Weise drei binäreAccording to another additional feature of the invention, the control device of the four electronic contact pairs' includes a decoder, suitably three binary ones
Signale parallel zugeführt werden, und welcher vier binäre Ausgangssignale liefert, um die vier elektronischen Kontaktpaare zu steuern· Zusätzlich ist eine binäre Auswahlschaltung vorgesehen, um die Decoderausgänge freizugeben oder zu sperren, und in diesem letzten Fall sind die Verbindungen zu den vier binären Eingangssignalen zugelassen, um die vier elektronischen Kontaktpaare zu steuern. Auf diese Weise wird nicht nur die Realisierung insbesondere in Form einer einzigen integrierten Schaltung von acht in Reihe liegenden elektronischen Kontakten möglich, die relativ hohen Spannungen widerstehen und paarweise arbeiten, sondern auch die Steuerung des Betriebes dieser elektronischen Kontakte entweder mit Hilfe eines Codes, der nur drei binäre Elemente enthält, oder direkt durch ein Signal entsprechend dieser elektronischen Kontaktpaare« Diese Vielseitigkeit kann noch durch den Einbau in eine solche elektronische Taktschaltung erhöht werden, die das Arbeiten der Steuerschaltungen der elektronischen K.ontakte in der Art und Weise ermöglicht, wie es in dem oben erwähnten Patent beschrieben ist; folglich wird somit vermieden, daß man sich auf eine separate Taktschaltung stützt.In addition, a binary selection circuit is provided to enable or disable the decoder outputs, and in this latter case the connections to the four binary input signals are allowed, in which case the connections to the four binary input signals are allowed, to control the four electronic contact pairs. In this way not only is it possible to realize, in particular in the form of a single integrated circuit of eight series electronic contacts which withstand relatively high voltages and operate in pairs, but also to control the operation of these electronic contacts either by means of a code only contains three binary elements, or directly by a signal corresponding to these electronic contact pairs. "This versatility can still be increased by incorporation into such an electronic clock circuit, which allows the operation of the control circuits of the electronic K.ontakte in the manner described in the above-mentioned patent is described; Consequently, it is thus avoided that one relies on a separate clock circuit.
Qb Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert· Darin zeigen:Qb invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig# 1: die Schaltung eines elektronischen Kontaktes nach der Erfindung;Figure # 1: the circuit of an electronic contact in accordance with the invention;
Fig« 2: die elektronische Kontaktsteuerschaltung des oben erwähnten Patents, die nach der Erfindung modifiziert ist;Fig. 2: the electronic contact control circuit of the above mentioned patent modified according to the invention;
Fig. 3: den Teil einer Fernsprechleitungsschaltung, in den acht elektronische Kontakte nach der Erfindung eingebaut sind;Fig. 3: the part of a telephone line circuit incorporating eight electronic contacts according to the invention;
Fig. 4: die Gesamtheit der Schaltungen, die eineSteuerung der acht elektronischen Kontakte ermöglichen, allein dargestellt in Form eines Einzelblocks in Fig. 3;Fig. 4 shows the entirety of the circuits enabling control of the eight electronic contacts, shown alone in the form of a single block in Fig. 3;
Fig. 5: eine Eingangsschutzschaltung, die als Block in Fig« 4 dargestellt ist;Fig. 5: an input protection circuit, shown as a block in Fig. 4;
Fig. 6: ein elektronisches Tor, das als Block in Fig. 4 dargestellt ist;Fig. 6: an electronic gate, shown as a block in Fig. 4;
Fig. 7: ein elektronisches Zweifachtor, das durch Taktimpulse gesteuert wird und als Block in Fig. 4 dargestellt ist;Fig. 7 is a two-electron electronic clock controlled by clock pulses and shown as a block in Fig. 4;
Fig. 8: die Schaltung, die die Taktimpulse erzeugt und als Block in Fig. 4 dargestellt ist;Fig. 8: the circuit which generates the clock pulses and is shown as a block in Fig. 4;
Fig. 9: eine erste Logikschaltung, die zur Realisierung des Decoders verwendet wird und als Block in Fig. 4 dargestellt ist; undFig. 9: a first logic circuit used to implement the decoder and shown as a block in Fig. 4; and
Fig. 10: eine zweite Logikschaltung, die in diesem Decoder verwendet wird;Fig. 10: a second logic circuit used in this decoder;
Fig. 11: eine andere Ausführungsform der Schaltung eines elektronischen Kontaktes der Fig, 1, die Leistungsschutzschaltungen nach der Erfindung enthält;FIG. 11 is another embodiment of the circuit of an electronic contact of Fig, 1, the power protection circuits according to the invention includes;
Fig. 12: und 13: Strom-Spannungskennlinien dar Leistungsschtzschaltungen der Fig. 11; die Kennlinien sind nicht maßstabsgerecht gezeichnet;Figs. 12 and 13 are current-voltage characteristics of the power evaluation circuits of Fig. 11; the characteristics are not drawn to scale;
Fig. 14: Strom-Spannungskennlinien des in Fig. 11 dargestellten elektronischen Kontaktes; die Kennlinien sind nicht maßstabsgerecht gezeichnet;FIG. 14 shows current-voltage characteristics of the electronic contact illustrated in FIG. 11; FIG. the characteristics are not drawn to scale;
Fig. 15: eine Fehleranzeigeschaltung FC,, die mit den in Fig. 11 und auch in Fig. 3 dargestellten Leistungsschutzschaltungen verbunden ist.FIG. 15 shows an error indication circuit FC, which is connected to the power protection circuits shown in FIG. 11 and also in FIG.
Der elektronische Kontakt widersteht relativ hohen Spannun- gen und kann, dargestellt in Fig. 1, ein Teil einer Anordnung von acht identischen elektronischen Kontakten (Fig. 3) sein, die als vier Kontaktpaare angeordnet sind; die beiden Kontakte eines Paares sind immer gleichzeitig offen oder geschlossen. Diese Kombination läßt sich in einer Fernsprechleitungsschaltung verwenden und ist in der BE-PS 896 468 teilweise beschrieben. Abgesehen von den acht elektronischen Kontakten, die denjenigen der Fig. 1 entsprechen, und den acht Schaltungen für solche Kontakte, die in Fig. 2 erscheinen, welche im wesentlichen der kapazitiv gesteuerten Ladungsschaltung der BE-PS 896 383 entsprechen, stellt Fig. 4 eine Decoderschaltung dar, die sich entweder durch drei oder vier binäre Signale aktivieren läßt. Im ersten Fall werden die acht möglichen Kombinationen der drei binären Signale auf vier Ausgangsanschlüsse decodiert bzw. zur Steuerung der vier Paare der elektronischen Kontakte verwendet. Im zweiten Fall wird durch das Steuersignal dieses Mal ermöglicht, daß dieThe electronic contact resists relatively high voltages and, as shown in Figure 1, may be part of an array of eight identical electronic contacts (Figure 3) arranged as four pairs of contacts; the two contacts of a couple are always open or closed at the same time. This combination can be used in a telephone line circuit and is partially described in the BE-PS 896 468. With the exception of the eight electronic contacts corresponding to those of Fig. 1 and the eight circuits for such contacts appearing in Fig. 2, which correspond substantially to the capacitively controlled charging circuit of BE-PS 896,383, Fig. 4 illustrates Decoder circuit, which can be activated by either three or four binary signals. In the first case, the eight possible combinations of the three binary signals are decoded to four output terminals or used to control the four pairs of electronic contacts. In the second case, this time the control signal allows the
vier binären Eingangssignale an die vier elektronischen Tore gelegt werden, während das gleiche Signal die Decoderoperation verbietet. Außerdem enthält die Schaltung der Fig, 4 am Decoderausgang einen Wandler, der dazu bestimmt ist, geeignete Signale für die kapazitive Ladungsschaltung der Fig. 2 zu erzeugen, und zwar mit Hilfe eines Oszillators, der komplementäre Taktimpulse erzeugt.four binary input signals are applied to the four electronic ports, while the same signal prohibits the decoder operation. In addition, the circuit of Fig. 4 includes at the decoder output a transducer which is intended to generate suitable signals for the capacitive charging circuit of Fig. 2 by means of an oscillator which generates complementary clock pulses.
Die fünf oben genannten Teile, d. h# die elektronischen Kontakte, die Steuerschaltung, der Decoder, der Wandler und der Taktoszillator körren in derselben integrierten Schaltung vereinigt sein, indem eine DCMOS-Niederspannungslogik und TRIMOS-Hochspannungskontakte kombiniert werden. Bei der verwendeten Herstellungstechnologie kann insbesondere das in der BE-PS 897 139 beschriebene Verfahren angewendet werden. Das Ganze stellt dann vier Paare elektronischer Kontakte zur Verfugung, die Spannungen von 300 V in beiden Richtungen sperren und einen dynamischen Widerstand von 10 Ohm aufweisen, wenn sie leitend sind, wobei die beiden Anschlüsse jedes elektronischen Kontaktes bezüj.ich der Steuerschaltung frei beweglich sind. Die vier Kontaktpaare können in Übereinstimmung mit den sechzehn möglichen Kombinationen mit Hilfe von vier Binärsignalen oder in Übereinstimmung mit acht vorbestimmten Zuständen mit Hilfe von drei Binärsignalen betrieben werden.The five parts mentioned above, d. h # the electronic contacts, the control circuit, the decoder, the converter and the clock oscillator may be combined in the same integrated circuit by combining a DCMOS low voltage logic and TRIMOS high voltage contacts. In the manufacturing technology used, in particular, the method described in BE-PS 897 139 can be used. The whole then provides four pairs of electronic contacts which block voltages of 300 V in both directions and have a dynamic resistance of 10 ohms when conducting, the two terminals of each electronic contact being freely movable with respect to the control circuit. The four contact pairs can be operated in accordance with the sixteen possible combinations by means of four binary signals or in accordance with eight predetermined states by means of three binary signals.
Aus Fig. 1 geht hervor, daß der elektronische Kontakt zwei identische Teile S und S* enthält, und zwar in der Weise, daß nur der erste Teil im Detail dargestellt ist. In Abhängigkeit des Steuersignals kann die Schaltung S entweder eine niedrigeFrom Fig. 1 shows that the electronic contact contains two identical parts S and S *, in such a way that only the first part is shown in detail. Depending on the control signal, the circuit S can either a low
oder eine hohe Impedanz zwischen ihren beiden Ausgangsanschlüssen S1 und S2 aufweisen, mit denen in dieser Reihenfolge die entsprechenden Anschlüsse S' und S' des Teils S' verbunden sind* Die beiden Schaltungen sind daher antiparallel verbunden. Damit können sie unter drei verschiedenen Bedingungen betrieben werden: sowohl S als auch Sf stellen eine hohe Impedanz an ihren Anschlössen bereit, S stellt eine hohe Impedanz für die eine Spannungspolarität an den Kontaktanschlüssen bereit, während S" diese niedrige Impedanz auch zur Verfugung stellen kann, aber für die andere Polarität.or have a high impedance between their two output terminals S 1 and S 2 , to which the corresponding terminals S 'and S' of the part S 'are connected in this order *. The two circuits are therefore connected in anti-parallel. Thus, they can be operated under three different conditions: both S and S f provide high impedance at their terminals, S provides high impedance for the one voltage polarity at the contact terminals, while S "can also provide this low impedance but for the other polarity.
Die Schaltung S ist vom TRIMOS-Typ, der im wesentlichen mit einem Transistor T_ vom NPN-Typ verbunden ist, um auf diese Weise einen Thyristor zwischen den Anschlüssen S1 und S2 zu bilden. Die Herstellung eines solchen Bauelementes hat im allgemeinen das Auftreten eines parasitären Transistors T_ vom PNP-Typ zur Folge, der mit den ersten beiden parallel verbunden ist. Diese Thyristorkombination wird durch den Transistor N vom DMOS-Typ gesteuert, der mit dem Transistor P vom PMOS-Typ verbunden ist, und deren Gateelektroden, die an demselben Anschluß S miteinander verbunden sind, stellen eine Kapazität C zum Anschluß S2 des Kontaktes bereit, mit dem die Drainelektrode des Transistors P und die Sourceelektrode des Transistors N verbunden sind.The circuit S is of the TRIMOS type which is substantially connected to a transistor T_ of the NPN type so as to form a thyristor between the terminals S 1 and S 2 . The fabrication of such a device generally results in the occurrence of a parasitic transistor T_ of the PNP type connected in parallel with the first two. This thyristor combination is controlled by the DMOS-type transistor N connected to the PMOS-type transistor P, and their gate electrodes connected to each other at the same terminal S provide a capacitance C to the terminal S 2 of the contact. to which the drain electrode of the transistor P and the source electrode of the transistor N are connected.
Auf diese Weise wird der Transistor N leitend, vorausgesetzt, daß die Kapazität C an ihrem Anschluß positiv geladen ist, der mit den beiden Gateelektroden der Transistoren P und N bezüglich des Anschlusses S2 verbunden ist, und daß anderer-In this way, the transistor N is turned on, provided that the capacitance C is positively charged at its terminal, which is connected to the two gate electrodes of the transistors P and N with respect to the terminal S 2 , and that other-
seits die Spannung am Anschluß S1 positiver als diejenige am Anschluß S2 ist. Somit kann ein Strom vom Anschluß S1 zum Anschluß S2 durch den Transistor T1 infolge des Kurzschlusses des Transistors N durch dessen Drain-Source-Strecke, die Basis des Transistors T1, mit welcher die Drainelektrode verbunden ist, und den Emitter des Transistors T-, der mit dem Anschluß S1 verbunden ist, fließen. Die Wirkung dieser Leitfähigkeit des Transistors T1 besteht darin, in die Basis des Transistors T2 Strom zu pumpen, die mit dem Kollektor des Transistors T1 in der Weise direkt verbunden ist, daß der Transistor T„, der vom NPN-Typ ist, beginnt. Strom in die Basis des Transistors T zu pumpen, die mit dem Kollektor des Transistors T„ direkt verbunden ist, dessen Emitter wiederum mit dem Anschluß S2 direkt verbunden ist. Auf diese Weise bringen die beiden Transistoren T1 und T2, die in einer Sättigungsbetriebsart angeordnet sind, durch die kumulative Wirkung zwischen den Anschlüssen S1 und S2 eine niedrige Impedanz hervor. Der Transistor T , der ebenfalls wie der Transistor T1 vom PNP-Typ ist, ist so mit dem Transistor T1 verschaltet, daß jeweils die Basis- und Emitteranschlüsse miteinander verbunden sind, während der Kollektor des-Transistors T_ auf dem Potential des Anschlusses S^, liegt. Deron the other hand, the voltage at terminal S 1 is more positive than that at terminal S 2 . Thus, a current from the terminal S 1 to the terminal S 2 through the transistor T 1 due to the short circuit of the transistor N by its drain-source path, the base of the transistor T 1 , to which the drain electrode is connected, and the emitter of the transistor T-, which is connected to the terminal S 1 , flow. The effect of this conductivity of the transistor T 1 is to pump into the base of the transistor T 2 current which is directly connected to the collector of the transistor T 1 in such a way that the transistor T ", which is of the NPN type, starts. To pump current into the base of the transistor T, which is connected directly to the collector of the transistor T ", whose emitter is in turn connected directly to the terminal S 2 . In this way, the two transistors T 1 and T 2 , which are arranged in a saturation mode, bring about a low impedance due to the cumulative effect between the terminals S 1 and S 2 . The transistor T, which is also like the transistor T 1 of the PNP type, is connected to the transistor T 1 , that in each case the base and emitter terminals are connected together, while the collector of the transistor T_ at the potential of the terminal S ^, lies. The
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Transistor T_ wird auch leitend, aber, wie angedeutet, betrifft das ein parasitäres Element ohne Einfluß auf die Hauptwirkungsweise der Schaltung.Transistor T_ also becomes conductive, but, as indicated, this affects a parasitic element without affecting the main mode of operation of the circuit.
Der vorgespannte Kontakt S, dar einen niedrigen Widerstand zwischen den Anschlüssen S1 und S2 hervorbringt, kann in dessen hohen Impedanzzustand mittels einer negativen Ladung an der Kapazität C zurückgebracht werden. Dieses negative Po-The biased contact S, which produces a low resistance between the terminals S 1 and S 2 , can be returned to the capacitor C in its high impedance state by means of a negative charge. This negative po-
tential an den Gateelektroden der Transistoren P und N hat hinsichtl±h des Anschlusses S2 die Leitung des Transistors P zur Folge, der vom PMOS-Typ ist. Während bei dem Transistor N vom NMOS-Typ die Drainelektrode mit der Basis des Transistors T. verbunden ist, ist die Sourceelektrode des Transistors P mit dem Kollektor des Transistors T1 in einer solchen Weise verbunden, daß der Transistor P aus dem Kollektor des Transistors T1 Strom zieht, so daß der Basisstrom des Transistors T2 unzureichend ist, um die Leitfähigkeit dieses NPN-Transistοrs aufrechtzuerhalten, was als kumulative Wirkung zur Folge hat, daß dieser sperrt und die Transistoren T. und T und Thyristor T1 ,„ nichtleitend werden. Aus Fig. wird noch vermerkt, daß die P- und N-Substrate mit dem N-Drain bzw. P-Source verbunden sind.With respect to the gate electrodes of the transistors P and N, the connection of the terminal S 2 results in the conduction of the transistor P which is of the PMOS type. While in the NMOS type transistor N, the drain electrode is connected to the base of the transistor T, the source electrode of the transistor P is connected to the collector of the transistor T 1 in such a manner that the transistor P is output from the collector of the transistor T 1 draws current so that the base current of transistor T 2 is insufficient to maintain the conductivity of this NPN transistor, resulting in a cumulative effect that it blocks and transistors T and T and thyristor T 1 "become nonconductive , From Fig. It is also noted that the P and N substrates are connected to the N-drain and P-source, respectively.
Der andere Kontakt S1, der in Fig. 1 einzig und allein in Form eines Blockes dargestellt ist, arbeitet exakt in der beschriebenen Weise, aber dieses Mal gemäß der Steuerung einer positiven oder negativen Ladung an der Kapazität C und insbesondere an dessen Anschluß S. mit Bezug auf dessen Anschluß S*2. Aber diese Operationen eines halben Kontaktes S' werden jetzt hervorgerufen, wenn die Polarität der Schaltung, bei der die Schalter antiparallel eingebaut sind, am Anschluß S^ positiv bezüglich des Anschlusses S*2 ist. Es soll vermerkt sein, daß die Realisierung der Kontakte S/S" in einer einzelnen integrierten Schaltung eine Verbindung .zwischen den gemeinsamen Basisanschlüssen der Transistoren T1 und T3 für die beiden Kontakte S und S' erforderlich macht.The other contact S 1 , which is shown in FIG. 1 solely in the form of a block, operates exactly in the manner described, but this time in accordance with the control of a positive or negative charge on the capacitor C and in particular on its connection S. with reference to its terminal S * 2 . But these operations of a half contact S 'are now caused when the polarity of the circuit in which the switches are installed in antiparallel, at terminal S ^ is positive with respect to terminal S * 2 . It should be noted that the realization of the contacts S / S "in a single integrated circuit requires a connection between the common base terminals of the transistors T 1 and T 3 for the two contacts S and S '.
Wie bereits in der BE-PS 895 388 angegeben ist, können dieAs already stated in the BE-PS 895 388, the
Kapazitäten, wie beispielsweise C und C*, durch parasitäre Kapazitäten gebildet sein· Besonders erscheinen jene an den Gates derTransistoren P und N im Fall dsr Kapazität C. Beide Kapazitäten C und C* können mit einer gewünschten Polarität über die in Fig, 2 dargestellte Steuerschaltung aufgehalten werden, und ganz besonders nach einer Ausführung, die in dem zuletzt erwähnten belgischen Patent bereits beschrieben.ist.Capacities such as C and C * may be formed by parasitic capacitances. Particularly, those appear at the gates of the transistors P and N in the case dsr of capacitance C. Both capacitances C and C * may have a desired polarity via the control circuit shown in FIG and, more particularly, according to an embodiment already described in the last mentioned Belgian patent.
Tatsächlich sind die Sourceelektroden der in Fig. 1 dargestellten Transistoren NA und NB, die beide vom NMOS-Typ sind, direkt mit dem Anschluß S_ verbunden, während die Drainelektroden der Transistoren NA und NB in dieser Reihenfolge mit den Anschlüssen S* und S„ verbunden sind« Andererseits ist die Gaieslektrode des Transistors NA mit dem Anschluß S2 verbunden, während diejenige des Transistors NB mit dem Anschluß S2 verbunden ist. Eine solche Schaltungsanordnung hat zur Folge, daß, wenn das Potential des Anschlusses S1 beispielsweise höher als das des Anschlusses S„ ist, das Potential des Anschlusses S nidt außerhalb dieses Bereiches sein kann, und die Transistoren NB und NA sind leitend bzw. gesperrt; das bedeutet tatsächlich, daß der Anschluß S, praktisch (0,7 Volt) mit dem Anschluß S2 verbunden ist, und durch Bezugnahme auf Fig. 2 ist ersichtlich, daß es tatsächlich die Kapazität C ist, die effektiv zwischen den Anschlüssen S. und S, der in Fig. 2 dargestellten Ladungseinrichtung angeschlossen ist. Die parasitären Dioden zwischen Source und Drain der Transistoren NA und NB, d. h. die Dioden DA und DB, die beispielsweise in Fig. 1 dargestellt sind, sind in einer solchen Weise vorgespannt, daß sie durch den Steueranschluß S, eine analoge Rolle spielen, um sich selbst auf das Potential am AnschlußIn fact, the source electrodes of the transistors NA and NB shown in Fig. 1, both of the NMOS type, are directly connected to the terminal S_, while the drain electrodes of the transistors NA and NB are connected in this order to the terminals S * and S " On the other hand, the Gaieslektrode of the transistor NA is connected to the terminal S 2 , while that of the transistor NB is connected to the terminal S 2 . Such a circuit arrangement results in that when the potential of the terminal S 1 is, for example, higher than that of the terminal S ", the potential of the terminal S may not be outside this range, and the transistors NB and NA are turned on and off; this actually means that the terminal S, practically (0.7 volts) is connected to the terminal S 2 , and by referring to Fig. 2 it can be seen that it is in fact the capacitance C which is effectively between the terminals S and S, which is connected to the charging device shown in Fig. 2. The parasitic diodes between the source and drain of the transistors NA and NB, ie, the diodes DA and DB shown in, for example, FIG. 1, are biased in such a manner as to play an analogous role through the control terminal S even the potential at the connection
S2 einzustellen» wenn letzteres weniger positiv ist als dasjenige am Anschluß S*.S 2 »if the latter is less positive than the one at S *.
Im Hinblick auf die Symmetrie der Schaltung, die durch die Transistoren NA und NB gebildet wird, sind, wenn das Potential des Anschlusses S2 höher als das des Anschlusses S. ist, die Zustände natürlich umgekehrt, und der Leitfähigkeit des Transistors NA und der Diode DA folgend, ist der Anschluß S, nun praktisch mit dem Anschluß S'2 in einer solchen Weise verbunden, daß es unter diesen Umständen die KapazitätC ist, die effektiv mit den Ausgangsanschlüssen S. und S der Steuerschaltung aus Fig, 2 verbunden ist.In view of the symmetry of the circuit formed by the transistors NA and NB, when the potential of the terminal S 2 is higher than that of the terminal S, the states are naturally reversed, and the conductivity of the transistor NA and the diode DA following, the terminal S, is now practically connected to the terminal S ' 2 in such a way that under these circumstances it is the capacitance C which is effectively connected to the output terminals S and S of the control circuit of Fig. 2.
Auf diese Art und Weise kann eine einzelne Steuerschaltung den halben elektronischen Kontakt S oder S1 schließen oder öffnen, und zwar in Abhängigkeit von der Polarität der angelegten Spannung zwischen den Anschlüssen S^/S'« einerseits und den Anschlüssen S2/S* andererseits.In this way, a single control circuit can close or open half of the electronic contact S or S 1 , depending on the polarity of the applied voltage between the terminals S 1 / S '' on the one hand and the terminals S 2 / S * on the other hand ,
Wie bereits angedeutet, ist die Schaltung der Fig. 2 im wesentlichen in der BE-PS 896 388 und besonders bezüglich der Fig. 6 dieses Patents beschrieben, die der Fig. 2 sehr ähnlich ist» Die letztere bildet einen Wechselstrom-Gleichstromwandler in der Form einer Vollwellen-Spannungsverdopplungsschaltung und arbeitet im Gegentakt durch Taktimpulse von komplementärer Polarität. Die Polaritätssteuerung der Schaltung in Fig, 2 wird durch das Signal DC bewirkt, das an die Reihenkapazität C angelegt ist, während die komplementären Taktsignale ÜL und CL ständig an den beiden anderen Reiheneingangskapazitäten C. bzw. C0 anliegen. In derselben Weise, wieAs already indicated, the circuit of Fig. 2 is described substantially in the BE-PS 896 388 and particularly with reference to Fig. 6 of this patent, which is very similar to Fig. 2. »The latter forms an AC-to-DC converter in the mold a full-wave voltage doubling circuit and operates in push-pull by clock pulses of complementary polarity. The polarity control of the circuit in Fig. 2 is effected by the signal DC applied to the series capacitance C, while the complementary clock signals UL and CL are constantly applied to the two other series input capacitances C and C 0, respectively. In the same way as
für den Ausgang die Kapazität C/C (Fig. 1) zwischen den Anschlüssen S. und S2/S'2 vorliegt, sind die drei Eingangskapazitäten nicht notwendig, die durch diskrete physikalische Elemente gebildet werden. Die erste spannungsverdoppelnde Gleichrichterschaltung wird im wesentlichen durch eine Reihenkapazität C. gebildet, gefolgt von einer in Reihe geschalteten Diode D , einem Transistor P1 vom PMOS-Typ, um eine Parallelkapazität C/C zwischen den Anschlüssen S. und S, zu erreichen. Die parallelgeschaltete Diode dieses Spannungsverdopplers, die Diode D2, wird, wie angegeben, zwischen die Verbindung der Kapazität C1 und der Diode D1 einerseits und zwischen die Verbindung der Kapazität C und der Gateelektrode des Transistors P1 andererseits angeschlossen. Wenn das Steuerpotential DC, das an der Reihenkapazität C3 anliegt, den Taktimpulsan CL entspricht, die an der Reihenkapazität C2 anliegen, ist es die beschriebene Ladungsschaltung, die die Gewähr einer wirksamen Ladung der Kapazität C/C in einer solchen Art und Weise bietet, daß das Potential am Anschluß S positiver als dasjenige am Anschluß S3 ist.for the output there is the capacitance C / C (Figure 1) between the terminals S. and S 2 / S ' 2 , the three input capacitances formed by discrete physical elements are not necessary. The first voltage doubling rectifier circuit is essentially constituted by a series capacitance C., followed by a series connected diode D, a PMOS type transistor P 1 , to achieve a shunt capacitance C / C between the terminals S and S i. The parallel-connected diode of this voltage doubler, the diode D 2 , as indicated, connected between the connection of the capacitor C 1 and the diode D 1 on the one hand and between the connection of the capacitance C and the gate electrode of the transistor P 1 on the other. When the control potential DC applied to the series capacitance C 3 corresponds to the clock pulse CL applied to the series capacitance C 2 , it is the charging circuit described which provides the guarantee of effective charging of the capacitance C / C in such a manner in that the potential at terminal S is more positive than that at terminal S 3 .
Im umgekehrten Fall, wenn das Steuersignal D~C, das an der Reihenkapazität C, anliegt, den Taktimpulsen CC entspricht, die ständig an der Reihenkapazität C1 anliegen, wird nunmehr die Ausgangskapazität C/C an dem Anschluß S negativer geladen als an dem Anschluß S , wobei die Elemente dieses Spannungsverdopplers nun tatsächlich eine negative Ladung erhalten. Die Parallelausgangskapazität besteht aus den Elementen C-, D , N1 und D entsprechend den Elementen C1, D P1 bzw. D-, wia in Fig. 2 dargestellt; der Transistor N1 ist vom NMOS-Typ.Conversely, if the control signal D ~ C applied to the series capacitance C corresponds to the clock pulses CC constantly applied to the series capacitance C 1 , the output capacitance C / C at the terminal S is now charged more negatively than at the terminal S, where the elements of this voltage doubler actually receive a negative charge. The parallel output capacitance consists of the elements C-, D, N 1 and D corresponding to the elements C 1 , DP 1 and D-, respectively, as shown in Fig. 2; the transistor N 1 is of the NMOS type.
Wie in dem belgischen Patent 896 388 wird die Ladungsschaltung unter Ausnutzung der Leitfähigkeit des Transistors P. durch den Transistor N« vom NMOS-Typ vervollständigt, dessen Drainelektrode mit dem Anschluß S, und dessen Sourceelektrode mit der Kapazität C2 mittels der in Reihe geschalteten Diode D verbunden ist, und die Gateelektrode ist mit dem Anschluß S. verbunden. Diese Verbindung erlaubt es folglicht die Rücklaufschaltung für die positive Ladung durch Freischalten einer Strecke zwischen dem wErd"-AusgangsanschluS S3 und dem Eingangs-"Erd"-Anschluß zu vervollständigen» der durch die rechte Elektrode der Reihenkapazität C2 gebildet wird. In gleicher Weise wird bei einer negativen Ladung der Ausgangskapazität zwischen den Anschlüssen S. und S_ der Rückweg dieses Mal mittels des Transistors P2 vom PMOS-Typ in Reihenschaltung mit der Diode D,_ bevw*kt; diese beiden Elemente entsprechen dem Transistor N2 bzw. der Diode D , wie dies durch die Schaltung angedeutet ist, die praktisch mit derjenigen aus Fig. 6 der BE*-PS 896 388 identisch ist, mit Ausnahme der Dioden D und D„, die sich hierin an der Sourceseite der Transistoren P^ bzw. NL befinden, anstelle auf der Drainseite, wie in dem bekannten Patent. Eine andere Ausführung dieser Schaltung ist in Fig. 4 des bekannten Patents dargestellt, in welcher sich die Dioden D und D bereits an den Sourceseiten der Transistoren P und N. befinden, aber in dieser Schaltung sind die Gateelektroden derTransistoren P2 und N2 in einer anderen Schaltung miteinander verbunden; sie sind mit den Drainelektroden der Transistoren P1 und N^ (S4) nicht in einer solchen Weise verbunden, daß sich die Dioden D_ und D- in diesem Fall an derAs in the Belgian patent 896388, the charge circuit is completed by utilizing the conductivity of the transistor P. through the transistor N "of the NMOS type having its drain electrode connected to the terminal S, and its source electrode connected to the capacitor C 2 by means of the series connected diode D is connected, and the gate electrode is connected to the terminal S. This connection thus permits t the return circuit for the positive charge by disconnecting a path between the w Erd "-AusgangsanschluS S 3 and the input" ground "is formed by the right-hand electrode of series capacitance C 2 to complete -connection." In Similarly, with a negative charge on the output capacitance between terminals S and S, the return path this time is by means of the PMOS-type transistor P 2 connected in series with the diode D 1 _, these two elements correspond to the transistor N 2 respectively of the diode D, as indicated by the circuit which is virtually identical to that of Fig. 6 of the BE * -PS 896388, except for the diodes D and D "located on the source side of the transistors P ^ instead of on the drain side, as in the known patent Another embodiment of this circuit is shown in Fig. 4 of the known patent, in which the diodes D and D are already a n are the source sides of the transistors P and N, but in this circuit the gate electrodes of the transistors P 2 and N 2 are connected together in another circuit; they are not connected to the drain electrodes of the transistors P 1 and N 2 (S 4 ) in such a way that the diodes D_ and D- in this case at the
D DD D
Drainseite der Transistoren N2 und P2 befinden. AndererseitsDrain side of the transistors N 2 and P 2 are located. on the other hand
sind die vier Dioden D„. D_, D_ und D- in der Version der Fig. 2 gänzlich an der Sourceseite der Transistoren angeordnet, an der sie in einer solchen Weise verbunden sind, daß sie mit den Dioden D2, D und D Q gänzlich auf der Seite der drei Eingangskapazitäten ci/2/3 angeordnet sind. Diese letztere Diode D _ verbindet direkt die Kapazitäten CL und C, in derselben Weise wie in dem bekannten Patent, und die Zenerdioden D_, DQ bzw. D befinden sich parallel zu den Ausgangsanschlüssen S.,,, und die Source/Drainstrecke der Transistoren N„ und P2 sind auch in derselben Art und Weise verbunden wie vorher.are the four diodes D ". D_, D_ and D- in the version of Fig. 2 are located wholly on the source side of the transistors to which they are connected in such a way as to be entirely on the side of the three input capacitances with the diodes D 2 , D and D Q. c i / 2/3 are arranged. This latter diode D _ directly connects the capacitances CL and C, in the same way as in the known patent, and the Zener diodes D_, D Q and D are in parallel with the output terminals S 1, and the source / drain path of the transistors N "and P 2 are also connected in the same way as before.
Die integrierte Schaltung IC, die, wie in Fig. 1 dargestellt, sowohl acht elektronische Kontakte aufnehmen kann, als auch, wie in Fig. 2 dargestellt, acht Steuerschaltungen, erscheint in Fig. 3 in Form eines Bausteins, welcher im wesentlichen einem Teil der Fig. 1 der BE-PS 896 468 entspricht, das sich auf eine Teilnehmerschaltung für ein elektronisches Fernsprechsystem bezieht. Wie in Fig. 3 dargestellt, kann eine Teilnehmerleitung (nicht gezeigt) auf die Anschlüsse LT. und LT2 begrenzt sein, vorzugsweise durch eine Überspannungsschutzschaltung von der Art, wie z. B. diejenige, die das Ziel der BE-PS 896 468 ist. Mittels des ersten elektronischen Kontaktes S^1, der ein Teil der integrierten Schaltung IC ist, kann der Anschluß LT. mit dem Reihenwiderstand R1 und anschließend mittels eines zweiten, in Reihe geschalteten elektronischen Kontaktes, d, h. S21, mit der SLIC-Schaltung verbunden werden, die andere Elemente der elektronischen Teilnehmerschaltung enthält. Die Schaltung zwischen dem zweiten Eingangsanschluß LT2 und der SLIC-Schaltung ist genau dieThe integrated circuit IC, which, as shown in Fig. 1, can accommodate both eight electronic contacts, and, as shown in Fig. 2, eight control circuits, appears in Fig. 3 in the form of a block, which is a part of the Fig. 1 corresponds to the BE-PS 896 468, which relates to a subscriber circuit for an electronic telephone system. As shown in Fig. 3, a subscriber line (not shown) may be connected to the terminals LT. and LT 2 be limited, preferably by an overvoltage protection circuit of the type such. B. that which is the aim of BE-PS 896 468. By means of the first electronic contact S ^ 1 , which is a part of the integrated circuit IC, the terminal LT. with the series resistance R 1 and then by means of a second, series-connected electronic contact, d, h. S 21 are connected to the SLIC circuit containing other elements of the electronic subscriber circuit. The circuit between the second input terminal LT 2 and the SLIC circuit is exactly
gleiche, d· h., die Elemente S^2, ^2' S22 entsPrecnen Elementen S11, ^1*S21'. Außerfden Reihenkontakten, die eine Verbindung der Widerstände zwischen den Anschlüssen LT. .~ und der SLIC-Schaltung ermöglichen, können diese Widerstände auch über vier Parallelkontakte zu der Kontrollschaltung TC (Kontakt S31 für Widerstand i^und Kontakt S32 für Widerstand R2) auf der Teilnehmerseite C-T-Jz2) einerseits und zu der Rufschaltung RC (S41 für "r. und S2 für R2) auf der Amtsseite (SLIC) andererseits verbunden werden. Die Verbindungen (nicht dargestellt) verlaufen von den Anschlüssen der Zuf ührungsvviderstände R. /2 zu der Schaltung SLIC, die die Potentiale an diesen Widerständen überwacht.the same, that is to say , the elements S ^ 2 , ^ 2 ' S 22 correspond to elements S 11 , ^ 1 * S 21 '. Except the series contacts, a connection of the resistors between the terminals LT. ., And the SLIC circuit, these resistors can also have four parallel contacts to the control circuit TC (contact S 31 for resistor i ^ and contact S 32 for resistor R 2 ) on the subscriber side CT Jz 2 ) on the one hand and to the call circuit RC (S 41 for "r., and S 2 for R2) on the exchange side (SLIC) on the other hand are connected. the connections (not shown) run from the terminals of the Zuf ührungsvviderstände R. / 2 to the circuit SLIC, the potentials of the monitored at these resistors.
Die Arbeitsweise der acht Kontakte wird von der Schaltung SLIC durch vier Leiter, die an den Anschlüssen ^<\/2./-t/A liegen, gesteuert, wobei die Kontakte eines Paares, beispielsweise ^11/12 von denselben Signalen gesteuert werden, so daß die beiden Drähte der Verbindung gleichzeitig geschaltet werden. Der vierte Leiter, der bei IC ankommt, ist jedoch in unter- ' brochenen Linien dargestellt, da diese Steuerung gemäß einer Steuerungsart bewirkt werden kann, bei der nur drei binäre Signale verwendet werden, wobei eine Art Auswahlsignal an den Anschluß IC5 gelegt wird, das festlegt, wenn drei oder vier binäre Signale verwendet werden, um die vier Kontaktpaare Sll/12VS21/22* S31/32 und S41/42 2U steuern.The operation of the eight contacts is controlled by the circuit SLIC through four conductors connected to the terminals ^ <\ / 2./-t/A , whereby the contacts of a pair, for example ^ 11/12, are controlled by the same signals, so that the two wires of the connection are switched simultaneously. However, the fourth conductor arriving at IC is shown, since this control can be effected according to a control mode in which only three binary signals are used in sub- 'rupted lines, a type selection signal is applied to the terminal IC 5, This determines when three or four binary signals are used to control the four contact pairs S ll / 12V S 21/22 * S 31/32 and S 41/42 2U .
Diese Vielseitigkeit der IC-Schaltung beruht auf der Tatsache, daß es die Stellung dieser vier Kontaktpaare direkt auf jeder Seite der Widerstände R^ und R2 ermöglicht, eine entsprechende Steuerung mit einer Anzahl von Verbindungszuständen zuThis versatility of the integrated circuit is due to the fact that the position of these four pairs of contacts directly on each side of the resistors R 1 and R 2 allows corresponding control with a number of connection states
sichern, die nicht über acht hinausgeht. Wenn die vier Kontaktpaare der Schaltung IC für eine beliebige Anwendung, Teilnehmerschaltung oder anderes benutzt werden, sind für die Kombination dieser vier Paare in ihren offenen oder geschlossenen Zuständen folglich zwischen 9 und 16 mögliche Zustände erforderlich, wobei jedes der vier binären Signale an den Anschlüssen 1C1^2 ,_,. den Zustand eines Kontaktpaares direkt steuern kann. Andererseits kann man sich insbesondere im Fall der Fernmeldeteilnehmerschaltung mit einem Maximum von acht Zuständen begnügen, und das Auswahlsignal am Anschluß IC wird diesmal anzeigen, daß nur die drei Binärsignale an den Anschlüssen ICj/2/3 in Betracht gezogen werden müssen, und die acht möglichen Kombinationen dieser Signale werden mit Hilfe eines Decoders DEC in vier binäre Signale umgewandelt, wobei jedes davon ein Kontaktpaar steuern kann.secure that does not go beyond eight. Thus, when the four pairs of contacts of the circuit IC are used for any application, subscriber circuit or otherwise, between 9 and 16 possible states are required for the combination of these four pairs in their open or closed states, each of the four binary signals at the terminals 1 C 1 ^ 2 , _ ,. can directly control the state of a contact pair. On the other hand, one can, in particular, in the case of the telecommunication line circuit satisfied with a maximum of eight conditions and the selection signal at terminal IC will indicate this time that only the three binary signals at terminals IC j / 2/3 must be taken into consideration and the eight possible combinations of these signals are converted by means of a decoder DEC into four binary signals, each of which can control a pair of contacts.
Dies wird in Form eines Blockschaltbildes in Fig. 4 sichtbar, welches die in die Schaltung IC der Fig. 3 eingesetzten Elemente darstellt, ausgenommen die elektronischen Kontakte und ihre kapazitiven Ladungssteuerschaltungen, dfe bezüglich der Fig. 1 bzw. 2 bereits beschrieben wurden.This becomes apparent in the form of a block diagram in Fig. 4 which illustrates the elements used in the circuit IC of Fig. 3, except for the electronic contacts and their capacitive charge control circuits already described with reference to Figs.
In Fig. 4 ist jeder der Eingänge ICi/2/3/4/5 mit eines entsprechenden Inverters Ivi/2/3/4/5 durch eine identische Schutzschaltung pci/2/3/4 gekoppelt, außer in dem Fall des Einganges IC_# bei dem die Verbindung direkt erfolgt. Die Schutzschaltung PC. ist in Fig. 5 detailliert dargestellt.In Fig. 4, each of the inputs IC i / 2/3/4/5 is coupled to a corresponding inverter Iv i / 2/3/4/5 by an identical protection circuit pc i / 2/3/4 except in the case the input IC_ # at which the connection takes place directly. The protection circuit PC. is shown in detail in Fig. 5.
Die letztere zeigt, daß der Eingangsanschluß IC1 direkt mit dem Ausgangsanschluß A verbunden ist, der binäre Eingangs-The latter shows that the input terminal IC 1 is connected directly to the output terminal A, the binary input
code für die Schaltung IC ist durch ABCD gekennzeichnet, die Ausgangsanschlüsse B, C, D entsprechen in der Reihenfolge den Anschlüssen IC2/3/4* Der Eingangsanschluß IC. ist mit den Polen V. und V2 einer Gleichspannungsquelle durch die Dioden D1,. bzw. D _ verbunden. Diese begrenzen die Spannung an den Anschlüssen IC./A, zwischen denen die Potentiale V1 und V_ anliegen. Dieses letzte Potential, beispielsweise 0 Volt, ist negativer als das Potential V., beispielsweise 15 V«. Andererseits ist die Sourceelektrode des Transistors P31 der vom PMOS-Typ ist, mit dem Potential V.t dessen Drainelektrode mit dem Ausgangsanschluß A und dessen Gateelektrode mit dem Potential V„ in einer solchen Weise verbunden, daS dieser ständig leitend ist.code for the circuit IC is characterized by ABCD, the output terminals B, C, D correspond to the terminals in the order IC 2/3/4 * The input terminal of IC. is connected to the poles V. and V 2 of a DC voltage source through the diodes D 1 ,. or D _ connected. These limit the voltage at the terminals IC./A, between which the potentials V 1 and V_ are present. This last potential, for example 0 volts, is more negative than the potential V., for example 15 volts. On the other hand, the source electrode of the transistor P which is 31 of the PMOS type, with the potential V. t whose drain electrode is connected to the output terminal A and its gate electrode connected to the potential V "in such a manner connected that it is continuously conductive.
Der mit unterbrochenen Linien dargestellte Transistor T vom NPN-Typ liegt mit seinem Kollektor am Eingangsanschluß IC. und mit seinem Emitter auf dem Potential V2. Dieser Transistor T kann zur Erzeugung eines binären Steuersignals, das am Eingangsanschluß IC1 liegt, verwendet werden. Wenn die Basis des Transistors auf dem Potential V1 liegt, ist er leitend und ermöglicht einen Stromdurchgang vom Potential V. zum Potential V_ durch die in Reihe geschalteten Transistoren P, und T . Die Impedanz des letzteren Transistors £t geringer als diejenige des Transistors P,, der Anschluß A befindet sich auf dem Potential V2. Wenn andererseits die Basis des Transistors T. auf dem Potential V2 liegt, so daß der Transistor T. gesperrt ist, liegt der Anschluß A auf dem Potential V1, das durch den Transistor P geleitet wird.The NPN-type transistor T shown in broken lines has its collector connected to the input terminal IC. and with its emitter on the potential V 2 . This transistor T may be used to generate a binary control signal located at the input terminal IC 1 . If the base of the transistor is at the potential V 1 , it is conductive and allows a passage of current from the potential V. to the potential V_ through the series-connected transistors P, and T. The impedance of the latter transistor £ t lower than that of the transistor P ,, the terminal A is at the potential V 2 . On the other hand, if the base of the transistor T. is at the potential V 2 , so that the transistor T is turned off, the terminal A is at the potential V 1 , which is passed through the transistor P.
In Fig. 4 ist gezeigt, daß die vier Potentiale (ABCD) an denIn Fig. 4 it is shown that the four potentials (ABCD) to the
Ausgängen der Schutzschaltungen pC-t/2/-*/4 an °^θ Anschlüsse, beispielsweise G", eines Tores GD über Inverter, ζ. B. IV 4« in einer solchen Weise gelegt werden, daß ein komplementärer Binärcode Ä" B* C D an den Eingängen dieser Tore (die Tore sind identisch zu GD, das fur die Signale an den Anschlüssen A, E3 und C vorgesehen ist) bezüglich des Binärcodes ABCD an den Ausgängen der Schutzschaltungen pCi/2/-?/4 erscheint. Drei dieser Binärsignale A "B C werden andererseits an den Decoder DEC gelegt, desgleich die beiden Signale A und B, die zu den Signalen A" und B komplementär sind und durch die Inverter IV5 und IV7, die in Reihe mit den Invertern IV. bzw. IV2 liegen, gebildet werden.Outputs of the protective circuits p Ct / 2 / - * / 4 to ° ^ θ terminals, such as G ", a gate GD via inverter, B. B. IV 4 " are placed in such a way that a complementary binary code Ä "B * C D at the inputs of these gates (the gates are identical to GD, which is provided for the signals at terminals A, E3 and C ) with respect to the binary code ABCD appearing at the outputs of the protective circuits p Ci / 2 / -? / 4. On the other hand, three of these binary signals A "BC are applied to the decoder DEC, the same as the two signals A and B, which are complementary to the signals A" and B, and through the inverters IV 5 and IV 7 connected in series with the inverters IV. or IV 2 are formed.
Bevor mittels der Fig. 9 und IO erklärt wird, wie der Decoder DEC die acht Kombinationen der drei Binärsignale ABC in die einzelnen Kombinationen der vier Binärsignale an dessen Ausgängen E- F Ο" H vorteilhaft umwandeln kann, wird die Beschreibung der anderen Elemente der Fig. 4 abgeschlossen, beginnend mit dem obigen TorGD, dessen Ausgang mit dem eines identischen Tores GH verbunden ist, zu dem der Hf-Ausgang des Decoders DEC geführt ist, werden drei identische Tore (nicht gezeigt) verwendet, die in gleicher Art und Weise mit den Ausgängen E F G verbunden sind.Before explaining how the decoder DEC can advantageously convert the eight combinations of the three binary signals ABC into the individual combinations of the four binary signals at its outputs E - F Ο " H , the description of the other elements of FIG 4, beginning with the above TorGD, whose output is connected to that of an identical gate GH, to which the Hf output of the decoder DEC is fed, three identical gates (not shown) are used, which operate in the same way connected to the outputs EFG.
Die Tore, beispielsweise GD und GH, werden von einem Anschluß IC_ gesteuert, der die Arbeitsweise der Schaltung IC bestimmt, mit oder ohne Decodierung durch den Decoder DEC. Das Binärsignal am Anschluß IC_ wird an alle Tore gelegt, beispielsweise GD/GH ebenso wie das komplementäre Binärsignal, das durch den Inverter IV gebildet wird.The gates, for example GD and GH, are controlled by a terminal IC_ which determines the operation of the circuit IC, with or without decoding by the decoder DEC. The binary signal at terminal IC_ is applied to all gates, for example GD / GH as well as the complementary binary signal formed by inverter IV.
Fig, 6 zeigt die Schaltung eines Obertragungstores, beispielsweise GD und GH, das den Eingangsanschluß D oder FT mit dem Ausgangsanschluß DH durch die Source-Drainstrecke der Transistoren N und P. verbindet, die antiparallel verbunden sind und dem NMOS- bzw, PMÖS-Typ angehören. Ihre Gate-Elektroden sind mit IV bzw. IC für das Tor GD und umgekehrt für das Tor GH in einer solchen Weise verbunden, daß eines dieser Tore leitend und das andere gesperrt ist, und zwar in Abhängigkeit .vom Ansteuersignal des Anschlusses ICn., das es ermöglicht, für die Anschlüsse, beispielsweise DH, entweder das Signal D und einen Teil eines binären 4-Elementcodes, wobei jedes ein Kon.taktpaar kennzeichnet, beispielsweise Sll/12 (^3-S* ^)* oder das Signal H* auszuwählen, d. h.eines der vier Binarelemente, die durch den Decoder DEC aus den drei Binärelementen ^.BC decodiert werden.Fig. 6 shows the circuit of a transfer gate such as GD and GH connecting the input terminal D or FT to the output terminal DH through the source-drain path of the transistors N and P. connected in anti-parallel and the NMOS and PMOS types, respectively belong. Their gate electrodes are connected to IV and IC for the gate GD and vice versa for the gate GH in such a manner that one of these gates is conductive and the other is blocked, depending on the drive signal of the terminal IC n ., allowing for the terminals, for example DH, either the signal D and a part of a binary 4-element code, each of which identifies a Kon.taktpaar, for example S ll / 12 (^ 3- S * ^) * or the signal H. * select one of the four binary elements decoded by decoder DEC from the three binary elements ^ .BC.
Wie in Fig, 4 angedeutet, muß das Signal am Anschluß, beispielsweise DH, noch durch das Tor, beispielsweise GC, mit den Taktimpulsen synchronisiert werden, die von dem angeschlossenen Oszillator CO geliefert werden. Desgleichen werden die komplementären Taktsignale CL und CL~ an die drei Eingangskapazitäten C-i/jw, des Wechselstrom-Gleichstrom-Gegentaktwandlers (Fig. 2) gelegt, der dazu dient, die Kapazitäten C/C positiv oder negativ zu laden, die die vorgespannten, antiparallel miteinander verbundenen elektronischen Kontakte S/S1 steuern (Fig. 1).As indicated in Fig. 4, the signal on the terminal, for example DH, must still be synchronized by the gate, for example GC, with the clock pulses supplied by the connected oscillator CO. Similarly, the complementary clock signals CL and CL ~ are applied to the three input capacitances Ci / jw of the AC-DC balanced converter (FIG. 2) which serves to positively or negatively charge the capacitances C / C which are the biased, antiparallel control interconnected electronic contacts S / S 1 (Fig. 1).
Fig. 7 zeigt die Schaltung eines Takttores. Das Binärsignal an dem Anschluß, beispielsweise DH, das den offenen oder geschlossenen Zustand dss entsprechenden Kontaktes bestimmt,Fig. 7 shows the circuit of a clock gate. The binary signal at the terminal, for example DH, which determines the contact corresponding to the open or closed state dss,
ist nun an die Steuertore GCA und GCB gelegt, die denjenigen aus Fig. 6 identisch sind, jedoch an die Eingänge, an welche die komplementären Taktimpulse CL und CTT gelegt sind, die von dem Oszillator CO benutzt werden. Die Tore GCA und GCB werden durch das Signal DH und dessen Kompliment, das durch den Inverter IV erzeugt wird, in komplementärer Weise derart gesteuert, daß das Ausgangssignal DC des Tores GC entweder ein CL-Impuls oder ein komplementärer CTT-Impuls gemäß dem Wert des Binärsignals am Anschluß DH ist.is now applied to the control gates GCA and GCB, which are identical to those of Fig. 6, but to the inputs to which the complementary clock pulses CL and CTT are applied, which are used by the oscillator CO. The gates GCA and GCB are complementarily controlled by the signal DH and its compliment generated by the inverter IV such that the output DC of the gate GC is either a CL pulse or a complementary CTT pulse according to the value of the Binary signal at the terminal DH is.
Fig. 8 zeigt den Taktoszillator CO, der die drei Inverter " ^io/n/12 entnält, die *n einer Schleife in Kaskade verbunden sind und die in Reihe geschalteten Widerstände R_ und R auf jeder Seite des Inverters IV. enthält. DerAusgang des Inverters IV12 steuert eine zweite Reihe von drei in Kaskade geschalteten Invertern IV, . ,. an; der letztere liefert die Taktimpulse CL und der Inverter IV14 die komplementären Impulse CL". Der Oszillator CO wird auch durch die Spannungen Vp (nicht gezeigt) und V angesteuert, wobei die letztere mit den Eingängen der Inverter ^11/12/11 UDer die Kapazitäten C , , verbunden ist. Diese können 5 pF und die Widerstände 20 kJl· aufweisen'; um Schwingungen mit einer Frequenz in der Größenordnung von 1,2 MHz zu erzeugen«Fig. 8 shows the clock oscillator CO, the Senior Citizen the three inverters "^ io / n / 12 ENTN, the * n a loop cascade-connected and includes the resistors connected in series R_ and R on each side of the inverter IV.. Monitoring output of the inverter IV 12 drives a second series of three cascaded inverters IV,.,., the latter providing the clock pulses CL and the inverter IV 14 providing the complementary pulses CL ". The oscillator CO is also driven by the voltages Vp (not shown) and V, the latter being connected to the inputs of the inverters 11/12/11 U, and the capacitances C 1, C 2 . These may be 5 pF and the resistors 20 kJl. to generate vibrations with a frequency of the order of 1.2 MHz «
Wie durch die mehrfachen Pfeile in Fig. 4 angedeutet, steuert der Oszillator CO die vier Tore an, beispielsweise GC, dessen Ausgangsanachluß zwei Ladungsschaltungen steuert, beispielsweise diejenigen der Fig. 2, um ein Kontaktpaar, beispielsweise das der Fig. 1, zu steuern. Die letztere Verknüpfung, die von dem Inverter IVQ ausgeführt wird, der das Signal D~cAs indicated by the multiple arrows in Figure 4, the oscillator CO drives the four gates, for example GC, whose output port controls two charge circuits, for example those of Figure 2, to control a pair of contacts, such as that of Figure 1. The latter link, which is executed by the inverter IV Q , the signal D ~ c
zur Verfügung stellt, ist von der Art, daß die drei Signale an den Kapazitäten' C1 ._. der Fig. 2 durch die Ausgangsimpedanz eines Inverters ankommen.is of the type that the three signals at the capacitances' C 1 ._. of Fig. 2 arrive through the output impedance of an inverter.
Der Decoder DEC der Fig. 4 wird schließlich auch durch Bezugnahme auf die Fig. 9 und IO beschrieben, die den Typ von Logikschaltungen darstellen, der sich für deren Realisierung vorzüglich verwenden läßt.Finally, the decoder DEC of Fig. 4 will also be described by reference to Figs. 9 and 10, which illustrate the type of logic circuits which may be used to their advantage.
Schließlich sollen zuerst die acht Zustände der Fernsprechteilnehmerschaltung definiert werden, die durch eine Kombination der Eingangssignale ABC das Decoders DEC gekennzeichnet werden können. Diese acht Zustände sind durch die folgende Wahrheitstabelle bestimmt:Finally, first the eight states of the telephone subscriber circuit are to be defined, which can be characterized by a combination of the input signals ABC the decoder DEC. These eight states are determined by the following truth table:
Die Tabelle enthält drei Spalten entsprechend den Eingangssignalen ABC, eine vierte Spalte für ein Zwischensignal Y, dessen Nützlichkeit später sichtbar wird, und vier andere Spal-The table contains three columns corresponding to the input signals ABC, a fourth column for an intermediate signal Y, the usefulness of which will become visible later, and four other columns.
ten Ε" f" θ" FT, die die Signale am Ausgang des Decoders DEC kennzeichnen, wobei jede dieser letzteren Spalten, wie angedeutet, dem Zustand eines Kontaktpaares entspricht, beispielsweise E" fürth FT "f" θ "FT , which identify the signals at the output of the decoder DEC, each of these latter columns, as indicated, corresponding to the state of a contact pair, for example E" for
Der Komplementstrich über den Vergleichswerten bestimmt diese Kontakte entsprechend der komplementären Form von E: F G H in einer solchen Weise, daß die Anzeige 0 einen geschlossenen Kontakt, mit einer 1 dagegen einen offenen Kontakt kennzeichnet. Die acht Zustände für die Teilnehmerschaltung erscheinen in den folgenden Zeilen in steigender Ordnung für den Binärcode von 000 bis 111 für cfe Signale ABC; dieser letztere Code entspricht der Durchschaltung der Teilnehmerschaltung in Fig. 3, d. h., die in Reihe geschalteten Kontakte S11^12 und S21 ,22 sinci geschlossen, und die parallel geschalteten Kontakte S31 ,,2 unc' ^41/42 s:*-nc* offen· Die vierte Zeile stellt den Code 011 für die Signale ABC als Rufbedingung dar, der es ermöglicht, die Schaltung RC (Fig. 3) mit den Anschlüssen LT1 „, ^er Teilnehmeranschlußleitung über die Widerstände R1Z2 derart zu verbinden, daß die Spannungen an den letzteren auch für die Überwachung des Rufvorganges des gerufenen Teilnehmers verwendet werden können. Die sechste Zeile entspricht dem Code 101 für dfe Signale ABC und einer internen Prüfung (gegenüber dem Amt), die es nun ermöglicht, den Prüfbus der Prüfschaltung TC mit der Schaltung SLIC durch die Widerstände ^1Z2 zu verbinden. Andererseits erzeugt die externe Prüfung (gegenüber dem Teilnehmer) der fünften Zeile (100 für die Signale ABC) einef/erbindung zwischen der Prüfschaltung TC und dem Anschluß LT ._ ohne ein Passieren der Widerstände, während die Rufprüfung (001) fürThe complement bar over the comparison values determines these contacts according to the complementary form of E: F GH in such a way that the display 0 indicates a closed contact, whereas a 1 indicates an open contact. The eight states for the subscriber circuit appear in the following lines in increasing order for the binary code from 000 to 111 for cfe signals ABC; this latter code corresponds to the connection of the subscriber circuit in Fig. 3, ie, the series-connected contacts S 11 ^ 12 and S 21 , 2 2 sinci closed, and the parallel-connected contacts S 31 ,, 2 unc '^ 41/42 s : * - nc * open · the fourth row represents the code 011 for the signals ABC as Rufbedingung is, which allows the circuit RC (Fig. 3) to the terminals LT 1 "^ he subscriber line via the resistors R 1 Z 2 such that the voltages at the latter can also be used for monitoring the calling process of the called party. The sixth line corresponds to code 101 for ABC dfe signals and an internal test (towards the Office), which now makes it possible to test bus to the test circuit TC to the SLIC circuit through resistors to connect ^ Z 1. 2 On the other hand, the external test (to the subscriber) of the fifth line (100 for the signals ABC) generates a connection between the test circuit TC and the terminal LT ._ without passing the resistors, while the call test (001) for
die Signale ABC diesmal die Rufschaltung RC und die Prüfschaltung TC durch die Widerstände miteinander verbindet.the signals ABC this time the call circuit RC and the test circuit TC by the resistors together.
Abgesehen von diesen fünf Zuständen ermöglicht die Teilnehmerschaltung noch eine vollständige Trennung der Widerstände (000 für die Signale ABC) und der Rufüberwachung (010 für ABC), wobei die Prüfschaltung TC zusätzlich durch die Kontakte s?.i/32 an der 0Di9en Ausgangsverbindung verzweigt ist, und schließlich der Überwachung (110 für ABC), wobei die Prüfschaltung TC auch verzweigt ist, aber diesmal bei der normalen Verbindung.Apart from these five states, the subscriber circuit still allows a complete separation of the resistors (000 for the signals ABC) and call monitoring (010 for ABC), the test circuit TC also en through the contacts s? .I / 32 on the 0di 9 starting compound is branched , and finally the monitor (110 for ABC), the check circuit TC is also branched, but this time at the normal connection.
Die acht ABC-Codes, die diese verschiedenen Zustände ermöglichen, werden den acht Kontaktkombinationen S**.^, S0. /22.' ®71 /~*P* '^ 41/42 2U9ewiesen* wie dies durch die Tabelle angedeutet ist; das ermöglicht eine einfache Realisierung des Decoders DEC. Tatsächlich gibt die Korrespondenztabelle an, daß £ = B" und daß F" = Ä", außer für ABC = 100, daß G = O, außer für ABC = 000 und BC = 11, und daß schließlich FT = A, außer für ABC = 000. Die Realisierung des Decoders DEC wird durch diese einfachen Korrespondenzbeziehungen und durch die Einführung von Y=O, außer für BC = 00, erleichtert, wobei Y ein Zwischenbinärsignal ist, das in den vier Spalten der Tabelle erscheint.The eight ABC codes that make these different states possible are assigned to the eight contact combinations S **. ^, S 0 . / 22 '. ®71 / ' * P * ' ^ 41/42 2U 9 ew i esen * as indicated by the table; this allows a simple realization of the decoder DEC. In fact, the correspondence table states that £ = B "and that F" = Ä ", except for ABC = 100, that G = O, except for ABC = 000 and BC = 11, and finally FT = A, except for ABC The realization of the decoder DEC is facilitated by these simple correspondence relationships and by the introduction of Y = O, except for BC = 00, where Y is an interbinary signal appearing in the four columns of the table.
Die Boolschen Korrespondenzbeziehungen lassen sich demnach wie folgt schreiben:The Boolean correspondence relationships can therefore be written as follows:
E=B (A + C) = A* B + B CE = B (A + C) = A * B + B C
F = Ά" + 7 = a" + "b c*F = Ά "+ 7 = a" + "b c *
S = ä" 7 + B C =Πϋ+ BC ΪΗ = Α + ? = A + 3 C" 7 = Ε c oder Y = B + C,S = "" 7 + BC = Πϋ + BC ΪΗ = Α + = = A + 3 C "7 = Ε c or Y = B + C,
wobei der zweite Ausdruck für E" (Fig. 9) einen Vergleich mit g[ (Fig. 10·) erleichtern wird, und jene für F, G und H werden durch das Ersetzen von Y durch den angezeigten Wert gebildet, der Y bezüglich der vervvendetenlogischen Schaltungen genauer entspricht und eine genaue Ableitung von dem der Fig. 10 für G ist.the second term for E "(FIG. 9) will facilitate comparison with g [(FIG. 10) and those for F, G and H are formed by replacing Y by the displayed value, the Y with respect to FIG 2 is more accurate and accurate in derivation from that of FIG. 10 for G.
Fig. 9 zeigt die logische CMOS-Schaltung, die die Bildung von Έ durch die Verwendung sowohl von drei PMOS-Transistoren, die, wie dargestellt, zwischen dem Potential V. und dem Ausgangs-» anschluß, der die Funktion E" abgibt, liegen, als auch von drei NMOS-Transistoren ermöglicht, die in der angegebenen Weise zwischen den Ausgangsanschluß und das Potential V^ geschaltet sind. Die drei Transistoren sind durch die Signale A "ß Ü, die an ihren Gateelektroden liegen, gekennzeichnet, und zwar sowohl bei den PMOS- als auch bei den NMOS-Transistoren. Ihre Source-Drain-Strecken sind in einer solchen Art und Weise verbunden, daß B in Reihe mit einer parallelen Kombination AC für die PMOS-Transistoren liegt, während die Dualität der Schaltung, die die NMOS-Transistoren enthält, bedeutet, daß B zu der Reihenkombination A C" parallel liegt. Daher ergeben die Signale A, "B, Ü, die das Kompliment derjenigen der Zwischenwerte in der Gleichung sind, das Signal E*. Es ist insbesondere ersichtlich, daß, wenn sich B auf dem unteren Potential befindet, der Transistor B unter den PMOS-Transistoren leitend ist, während der entsprechende NMOS-Transistor gesperrt ist. Wenn man die Transistoren A und Ü und den PMOS-Transistoren vernachlässigt, indem man sie durch einen Kurzschluß ersetzt, während auf Grund der Dualität die NMOS-Transistoren A und C" durch eine offene Schaltung ersetzt sind, dannFig. 9 shows the CMOS logic circuit which is the formation of Έ through the use of both three PMOS transistors, which, as shown, are between the potential V. and the output terminal which outputs the function E " , as well as three NMOS transistors, which are connected in the manner indicated between the output terminal and the potential V ^ The three transistors are characterized by the signals A "ß Ü, which are at their gate electrodes, both at the PMOS as well as the NMOS transistors. Their source-drain paths are connected in such a manner that B is in series with a parallel combination AC for the PMOS transistors, while the duality of the circuit containing the NMOS transistors means that B is connected to the Therefore, the signals A, "B, Ü, which are the compliment of those of the intermediate values in the equation, give the signal E *. In particular, it can be seen that when B is at the lower potential, the transistor B under the PMOS transistors is conducting while the corresponding NMOS transistor is off. If one neglects the transistors A and Ü and the PMOS transistors by replacing them with a short circuit, while due to the duality the NMOS transistors A and C "are replaced by an open circuit, then
würde t" auf hohem Potential (V*) liegen, daß E* = Έ entspricht. Dieses letztere ist der erste Faktor des Ausdruckes, der E und einen Zustand kennzeichnet, welcher, wie vorzugsweise angegeben, für alle Kombinationen von ABC, außer 100, wahr ist. Dedoch für diese letzte Kombination, mit A und C~ auf hohem Potential und B auf niedrigem Potential, werden beide PMOS-Transistoren, die durch A und c" gesteuert werden, gesperrt, während die entsprechenden NWOS-Transistoren beide leitend sind. Bei dieser besonderen Kombination liegt E* folglich auf dem niedrigen Potential (V«), welches E* = B entspricht. Bei den sieben anderen Kombinationen sind diese vier Transistoren A und C" (PMOS und NMOS) irrelevant, weil sie weder den gesperrten Transistor 3 (NMOS) kurzschließen, noch den leitenden Transistor B (PMOS) derart in eine offene Schaltung einfügen, daß nur B relevant ist, und daß sich E" = Έ ergibt.t 'would be at high potential (V *) such that E * = Έ . This latter is the first factor of the term which denotes E and a state which, as indicated, is preferred for all combinations of ABC except 100, However, for this last combination, with A and C ~ at high potential and B at low potential, both PMOS transistors controlled by A and c "are disabled while the corresponding NWOS transistors are both conducting. In this particular combination E * is consequently at the low potential (V ") which corresponds to E * = B. For the seven other combinations, these four transistors A and C "(PMOS and NMOS) are irrelevant because they neither short the disabled transistor 3 (NMOS) nor insert the conducting transistor B (PMOS) into an open circuit such that only B is relevant, and that E "= Έ results.
Fig, 10 gibt die Schaltung wieder, die die Bildung von G" ermöglicht, folgend den Prinzipien, die mit den in Fig. 9 umrissenen identisch sind. Die zweite Form, die oben für E* angegeben ist, ermöglicht einen direkten Vergleich mit der ersten für G-. Tatsächlich ist es leicht ersichtlich, daß es für G* vier unabhängige Variable A, B, C und Y anstelle von drei (A, B und Ö") für 1" gibt. Auf diese Weise sind diesmal vier Paare von NMOS- und PMOS-Transistoren, die wie angegeben geschaltet sind, notwendig, und es wird mit der Zwischenvariablen Y gerufen»Fig. 10 shows the circuit enabling the formation of G "following the principles which are identical to those outlined in Fig. 9. The second form given above for E * allows a direct comparison with the first one for G -. In fact, it is readily apparent that for G * four independent variables A, B, C, and Y, instead of three (A, B and E ") is 1" indicates In this way, this time four pairs of NMOS. - and PMOS transistors, which are connected as indicated, necessary, and it is called with the intermediate variable Y »
Um die letztere aus B und C zu bilden, ebenso wie F~ und Ή aus A und Y bzw. aus A und Y, genügt es, wenn jedes Mal die halbe Schaltung von Fig. 10 herangezogen wird, beispielsweise dieTo form the latter from B and C, as well as F and Ή from A and Y and from A and Y respectively, it is sufficient to use half the circuit of FIG
Transistoren "Β und Ü, sowohl für die in Reihe geschalteten PMOS-Transistoren als auch für die parallel geschalteten NMOS-Transistoren durch ihre Steuerung mit geeigneten Signalen, beispielsweise B anstelle von "B und C anstelle von C, um Y zu liefern.Transistors "Β and Ü, both for the PMOS transistors connected in series and for the NMOS transistors connected in parallel, by their control with suitable signals, for example B instead of" B and C instead of C, to provide Y.
Auf diese Art und Weise werden für den Decoder DEC, der nur mit den fünf Signalen A, A", 3, 's und C durch Einsparen eines Inverters für C (Fig. 4) ruft, nur 13 PMOS- und 13 NMOS-Transistoren verwendet.In this way, for the decoder DEC, which only gets the five signals A, A ", 3, 's and C by saving an inverter for C (Figure 4), only 13 PMOS and 13 NMOS transistors are used used.
Im folgenden wird Bezug auf Fig. 11 genommen, die den elektronischen Kontakt S11 von Fig. 3 im Detail zeigt; dieser Kontakt stellt eine Modifikation von dem in Fig. 1 dargestellten dar. Während noch vom TRIMOS-Typ, unterscheidet sich der zwischen den Anschlüssen S. und S2 befindliche Thyristor TRX leicht von dem in Fig. 1 schematisch dargestellten dadurch, daß der PNIP-Transistor T. nun durch einen PNP-Transistor Q1 ersetzt ist, der zwei getrennte Kollektorelektroden aufweist, die mit den Gateelektroden der beiden NPN-Transistoren Q2 und Q, verbunden sind, die den NPN-Transistor T2 und den nicht dargestellten Transistor T ersetzen. Außerdem sind einzelne, unten im Detail beschriebene Leistungsschutzschaltungen mit dem Thyristor TRX verbunden.Reference is now made to Fig. 11, which shows the electronic contact S 11 of Fig. 3 in detail; this contact represents a modification of that shown in Fig. 1. While still of the TRIMOS type, the thyristor TRX located between the terminals S and S 2 is slightly different from that shown schematically in Fig. 1 in that the PNIP Transistor T. is now replaced by a PNP transistor Q 1 having two separate collector electrodes, which are connected to the gate electrodes of the two NPN transistors Q 2 and Q, which the NPN transistor T 2 and the transistor T, not shown replace. In addition, individual power protection circuits described in detail below are connected to the thyristor TRX.
Es ist festzustellen, daß der Kontakt S12 mit dem Kontakt S.^ identisch ist, aber daß die anderen sechs Kontakte keine Leistungsschutzschaltungen enthalten. Der elektronische Kontakt S11 in Fig. 11 enthält zwei identische Schalteinrichtungen S und S1, die antiparallel gekoppelt sind. Insbeson-It should be noted that the contact S 12 is identical to the contact S 1, but that the other six contacts do not include any power protection circuits. The electronic contact S 11 in FIG. 11 contains two identical switching devices S and S 1 , which are coupled in anti-parallel. par-
dere ist der Anschluß S. der Schalteinrichtung S mit dem Anschluß S'_ der Schalteinrichtung S' verbunden* während der Anschluß S2 der Schalteinrichtung S mit dem Anschluß S1. der Schalteinrichtung S' verbunden ist· Die oben erwähnte Steuerschaltung ist sowohl mit der Schalteinrichtung S als auch mit der Schalteinrichtung S1 über den Anschluß S. verbunden. Die Schalteinrichtungen S und S' sind auch jeweils mit einem Nachweisausgangsanschluß DT1, DT« ausgestattet, von denen nur der Anschluß DT. mit einer Fehleranzeigeschaltung FC über einen Nachweisanschluß DET1 verbunden ist. Die Fehleranzeigeschaltung FC ist auch in der integrierten Schaltung IC enthalten und wird später beschrieben. Da die Schalteinrichtungen S und S' identisch sind, wird nur eine von ihnen, beispielsweise die Schaltung S, im folgenden betrachtet.In addition, the connection S of the switching device S is connected to the connection S'_ of the switching device S '* while the connection S 2 of the switching device S to the connection S 1 . the switching device S connected 'is · The above-mentioned control circuit is connected to both of the switching device S, as well as to the switching device S 1 via the terminal p. The switching devices S and S 'are each equipped with a detection output terminal DT 1 , DT, of which only the terminal DT. is connected to a fault indication circuit FC via a detection terminal DET 1 . The fault indication circuit FC is also included in the integrated circuit IC and will be described later. Since the switching devices S and S 'are identical, only one of them, for example the circuit S, will be considered below.
Wie bereits oben erwähnt, hat der Transistor Q1 des Thyristors TRX zwei getrennte Kollektorelektroden, die mit den Basiselektroden der Transistoren Q2 bzw. Q verbunden sind. Die Kollektorelektroden der Transistoren Q„ und Q, sind beide mit der Basiselektrode des Transistors Q1 verbunden. Der Anschluß S1 ist mit der Emitterelektrode des Transistors Q1 verbunden, und der Anschluß S2 ist mit der Emitterelektrode des Transistors Q2 direkt und mit der Emitterelektrode des Transistors Q über einen Meßwiderstand R11 verbunden. Die Basiselektrode des Transistors Q2 ist auch mit der Kollektorelektrode eines NPN-Transistors Q4 verbunden, dessen Emitterelektrode mit dem Anschluß S2 verbunden ist, Der Anschluß S1 ist mit der Basiselektrode des Transistors Q. über die Reihenschaltung einer Diode D21, der Kollektor-Emitter-StreckeAs already mentioned above, the transistor Q 1 of the thyristor TRX has two separate collector electrodes which are connected to the base electrodes of the transistors Q 2 and Q, respectively. The collector electrodes of the transistors Q "and Q are both connected to the base electrode of the transistor Q 1 . The terminal S 1 is connected to the emitter electrode of the transistor Q 1 , and the terminal S 2 is connected to the emitter electrode of the transistor Q 2 directly and to the emitter electrode of the transistor Q via a measuring resistor R 11 . The base electrode of the transistor Q 2 is also connected to the collector electrode of an NPN transistor Q 4 whose emitter electrode is connected to the terminal S 2 , the terminal S 1 is connected to the base electrode of the transistor Q. Via the series connection of a diode D 21 , the collector-emitter path
eines NPN-Transistors Q6. und eines Widerstandes R12 verbunden Die Katode der Diode D-. ist auch mit der Emitterelektrode des Transistors Q3 über die Reihenschaltung eines Widerstandes R--,» der Drain-Source-Strecke eines NMOS-Transistors N11 und eines Widerstandes R14 verbunden. Der Verbindungspunkt des Widerstandes R. . und der Source-Elektrode des Transistors N11 ist mit der Basiselektrode eines NPN-Transistors Q- verbunden, dessen Kollektorelektrode mit der Basiselektrode des Transistors Q, und dessen Emitterelektrode mit dem Anschluß S2 verbunden ist. Die Katode der Diode D21 ist auch mit der Drainelektrode eines NMOS-Transistors N12 verbunden, dessen Sourceelektrode mit der Basiselektrode des Transistors Q_ zusammen mit dem Nachweisausgangsanschluß DT. verbunden ist. Die Gateelektroden der Transistoren N11 und N12 sind beide mit der Drainelektrode eines DMOS-Transistors N1, verbunden, dessen Sourceelektrode mit dem Anschluß S und dessen Gateelektrode mit dem Anschluß S2 verbunden ist. Es ist festzustellen, daß der DMOS-Transistor N13 eine parasitäre Diods (nicht dargestellt) aufweist, deren Anode mit der Sourceelektrode de*s Transistors N13 und dessen Katode mit der Drainelektrode dieses Transistors verbunden ist, und daß die NMOS-Transistoren N11 und N12 hohe Gatekapazitäten (nicht dargestellt) aufweisen.of an NPN transistor Q 6 . and a resistor R 12 connected The cathode of the diode D-. is also connected to the emitter electrode of the transistor Q 3 via the series connection of a resistor R--, »the drain-source path of an NMOS transistor N 11 and a resistor R 14 . The connection point of the resistance R.. and the source electrode of the transistor N 11 is connected to the base electrode of an NPN transistor Q, the collector electrode is connected to the base electrode of transistor Q, and an emitter electrode connected to the terminal S2. The cathode of the diode D 21 is also connected to the drain of an NMOS transistor N 12 whose source is connected to the base of the transistor Q_ together with the detection output DT. connected is. The gate electrodes of the transistors N 11 and N 12 are both connected to the drain of a DMOS transistor N 1 , whose source electrode is connected to the terminal S and whose gate electrode is connected to the terminal S 2 . It should be noted that the DMOS transistor N 13 has a parasitic diode (not shown) whose anode is connected to the source electrode of the transistor N 13 and whose cathode is connected to the drain electrode of this transistor, and that the NMOS transistors N 11 and N 12 have high gate capacitances (not shown).
Der Thyristor TRX wird mittels MOS-Transistorsn (nicht dargestellt), die den Transistoren P und N der Fig. 1 entsprechen, ein- und ausgeschaltet. Die Steuerung erfolgt über den Anschluß S.. Wie bereits oben erwähnt, enthält die Schalteinrichtung S Leistungsschutzschaltungen, die auch zur Steuerung des Thyristors TRX geeignet sind, dessen Arbeitsweise im fol-The thyristor TRX is turned on and off by MOS transistors (not shown) corresponding to the transistors P and N of FIG. The control is carried out via the terminal S .. As already mentioned above, the switching device S includes power protection circuits, which are also suitable for controlling the thyristor TRX whose operation in the following
- 36 genden detailliert beschrieben wird.- 36 detailed will be described.
Der Thyristor TRX ist mit zwei getrennten Leistungsschutzschaltungen verbunden, die sogenannten/primären bzw. sekundären Laistungsschutzschaltungen. Die primäre Leistungsschutzschaltung enthält die Komponenten D 21# N.2# Q , R^2 und Q. und begrenzt insbesondere den Strom durch den Thyristor TRX, wenn die Spannung an der Schaltung S einen vorbestimmten Wert übersteigt. Die sekundäre Leistungsschutzschaltung enthält die Komponenten D2i' Rl3* Nll* ^s' R14 unc* Rll* Es ist festzustellen, daß in der folgenden Beschreibung der Arbeitsweise der Schutzschaltungen vorausgesetzt wird, daß die Spannung am Anschluß S1 bezüglich der Spannung am Anschluß Sp positiv ist, so daß die Diode D21 vorwärts vorgespannt ist. Dieselbe Arbeitsweise ist für die Schalteinrichtung S* gültig in dem Fall, daß die Spannung am Anschluß S'2 bezüglich der Spannung am Anschluß S'^ positiv ist.The thyristor TRX is connected to two separate power protection circuits, the so-called / primary and secondary power protection circuits. The primary power protection circuit includes the components D 21 # N. 2 # Q, R ^ 2 and Q. and, in particular, limits the current through the thyristor TRX when the voltage on the circuit S exceeds a predetermined value. The secondary power protection circuit contains the components D 2i ' R l3 * N ll * ^ s' R 14 unc * R ll * It should be noted that in the following description of the operation of the protective circuits is assumed that the voltage at terminal S 1 with respect to Voltage at the terminal Sp is positive, so that the diode D 21 is biased forward. The same operation is valid for the switching device S * in the case that the voltage at the terminal S ' 2 is positive with respect to the voltage at the terminal S' ^.
Die primären -und sekundären Schutzschaltungen werden durch die entsprechenden NMOS-Transistoren N.. und N12 in und außer Betrieb genommen, die durch den DMOS-Transistor N1, selbst gesteuert werden. Wenn sich der Thyristor TRX im eingeschalteten Zustand befindet, wird eine positive Steuerspannung von ungefähr + 20 Volt, die an den Anschluß S4 gelegt wird, zu den Gateelaktroden der Transistoren N11 und N12 über die parasitäre Diode des Transistors N13 übertragen. Schließlich sind die Transistoren N ** und N^2 leitend und die Schutzschaltungen im Betrieb. Um den Thyristor TRX auszuschalten, wird die Steuerspannung am Anschluß S. von ihrempositiven VVert von ungefähr + 20 Volt auf einen negativen Wert von ungefährThe primary and secondary protection circuits are taken in and out of operation by the respective NMOS transistors N .. and N 12 which are controlled by the DMOS transistor N 1 itself. When the thyristor TRX is in the on state, a positive control voltage of about + 20 volts applied to the terminal S 4 is transferred to the gate clocks of the transistors N 11 and N 12 via the parasitic diode of the transistor N 13 . Finally, the transistors N ** and N ^ 2 are conductive and the protection circuits are in operation. To turn off the thyristor TRX, the control voltage at terminal S becomes from its positive VVert of approximately + 20 volts to a negative value of approximately
- 20 Volt verringert. Während dieses Spannungsüberganges wird der Thyristor TRX abgeschaltet, wenn dieSpannung am Anschluß S. ungefähr - 3 Volt erreicht, während die Schutzschaltungen im Betrieb bleiben, sogar wenn die parasitäre Diode des DMOS-Transistors N._ gesperrt ist. Die NMOS-Transistoren sind tatsächlich infolge der positiven Spannung, die durch ihre Gatekapazität verriegelt ist, dann noch leitend. Wenn die Spannung am Anschluß S. ungefähr - 8 Volt erreicht, wird der Transistor N1, leitend, so daß diese negative Steuerspannung an die Gateelektroden der Transistoren N11 und N12 gelegt wird und diese sperrt. Die Leistungsschutzschaltungen sind dann außer Betrieb. Der Transistor N,. , der an die Gatekapazitäten der Transistoren N11 und N12 gekoppelt ist, bildet folglich eine Verzögerungsschaltung, die die Schutzschaltungen ein Zeitintervall nach dem Sperren des Thyristors TRX außer Betrieb nimmt. Folglich bleibt die Schutzschaltung dieser Einrichtung solange im Betrieb; wie der Thyristor TRX eingeschaltet ist.- 20 volts reduced. During this voltage transition, thyristor TRX is turned off when the voltage at terminal S reaches approximately -3 volts, while the protection circuits remain in operation, even when the parasitic diode of DMOS transistor N._ is turned off. The NMOS transistors are actually conductive due to the positive voltage being latched by their gate capacitance. When the voltage at terminal S reaches approximately -8 volts, transistor N 1 becomes conductive so that this negative control voltage is applied to and blocks the gates of transistors N 11 and N 12 . The power protection circuits are then out of service. The transistor N ,. which is coupled to the gate capacitances of the transistors N 11 and N 12 thus forms a delay circuit which shuts down the protection circuits one time interval after the thyristor TRX is turned off. Consequently, the protection circuit of this device remains in operation; how the thyristor TRX is switched on.
Wenn sich der Thyristor TRX im eingeschalteten Zustand befindet, fließt durch die primäre Leistungsschutzschaltung solange kein Strom, wie die Spannung an der Schutzschaltung S ungefähr drei Diodenspannungsabfälle nicht übersteigt. Diese drei Dioden sind die Diode D21, dia Basis-Emitter-Strecke des Transistors Q_ und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors Q . Es ist festzustellen, daß der Stromfluß durch die primäre Leistungsschutzschaltung so klein ist, daß der Spannungsabfall über dem Widerstand R2 vernachlässigbar ist, und daß der Spannungsabfall über den Drain-Source-Strecken des leitenden Transistors N12 auch vernachlässigbar ist, daWhen the thyristor TRX is in the on state, no current flows through the primary power protection circuit as long as the voltage on the protection circuit S does not exceed approximately three diode voltage drops. These three diodes are the diode D 21 , dia base-emitter path of the transistor Q_ and the base-emitter path of the transistor Q. It should be noted that the current flow through the primary power protection circuit is so small that the voltage drop across the resistor R 2 is negligible, and that the voltage drop across the drain-source paths of the conducting transistor N 12 is also negligible
dieser letztere Spannungsabfall proportional dem Basisstrom des Transistors Q ist, der noch gesperrt ist. Wenn die Spannung über der Schalteinrichtung S ansteigt, wird der Transistor Q. leitend, und der Kollektorstrom des Transistors Q1 wird von der Basiselektrode des Transistors Q2 zu dem Anschluß S„ abgeleitet. Wenn der Basisstrom des Transistors Q2 reduziert wird, werden dessen Kollektorstrom und folglich der Basisstrom des Transistors Q1 auch reduziert. Schließlich wird der Teil Q1ZQ2 des Thyristors TRX abgeschaltet, während dessen Teil Q1ZQt eingeschaltet bleiben kann, wie später noch beschrieben wird.this latter voltage drop is proportional to the base current of the transistor Q, which is still locked. When the voltage across the switching device S increases, transistor Q is conducting and the collector current of the transistor Q 1 is derived from the base electrode of the transistor Q 2 to the terminal S ". When the base current of the transistor Q 2 is reduced, its collector current and hence the base current of the transistor Q 1 are also reduced. Finally, the part Q 1 ZQ 2 of the thyristor TRX is turned off during which part Q 1 ZQt can remain on, as will be described later.
Während der obigen Operation wird der Hauptstrom in dem Tran sistor Q4 durch den Widerstand R12 und den Transistor Qg begrenzt, welcher selbst durch den Transistor N12 gesteuert wird.During the above operation, the main current in the transistor Q 4 is limited by the resistor R 12 and the transistor Q g , which itself is controlled by the transistor N 12 .
Wenn nur der Teil Q1ZQ2 des Thyristors TRX betrachtet wird, würde die Strom-Spannungskennlinie der Schalteinrichtung S die in Fig. 12 dargestellte Kennlinie sein, wobei Teil 1 die normale I/V-Kennlinie des vorwärts vorgespannten Thyristors TRX ist. Wie gezeigt, steigt die Spannung V bis zu einer Maximalspannung V_, die gleich der oben erwähnten drei Diodenspannungsabfälle (+ 2,1 Volt) ist und einem Maximalstrom I. von 320 Milliampere entspricht. Aus dem oben Genannten folgt, daß der Transistor Q. bei der Maximalspannung V_ entsprechend dem Strom I1 wirksam wird, so daß derThyristor TRX abschaltet, gemäß Teil 2 der I/V-Kennlinie, die in Fig. 12 dargestellt ist. Der Strom in dem Thyristor TRX und damit in der Schalteinrichtung S ist dann nahezu gleich Null, wieIf only the part Q 1 ZQ 2 of the thyristor TRX is considered, the current-voltage characteristic of the switching device S would be the characteristic shown in Fig. 12, where part 1 is the normal I / V characteristic of the forward biased thyristor TRX. As shown, the voltage V rises to a maximum voltage V_ which is equal to the above-mentioned three diode voltage drops (+2.1 volts) and corresponds to a maximum current I of 320 milliamps. It follows from the above that the transistor Q. at the maximum voltage V_ the current I 1 is accordingly effective so that derThyristor TRX turns off, in accordance with Part 2 of the I / V characteristic shown in Fig. 12. The current in the thyristor TRX and thus in the switching device S is then almost equal to zero, as
hoch die Spannung über dieser Schaltung auch sein mag, so daß die I/V-Kennlinie dann mit der Spannungsachse für die Spannungen zusammenfällt, die die Spannung V~ übersteigen. Es ist festzustellen, daß diese I/V-Kennlinie für den Thyristor TRX ebenso gültig ist wie für die Schalteinrichtung S.high, the voltage across this circuit may also be such that the I / V characteristic then coincides with the voltage axis for the voltages exceeding the voltage V ~. It should be noted that this I / V characteristic is valid for the thyristor TRX as well as for the switching device S.
Die Gleichstrom-Belastungskennlinie 3 der Schalteinrichtung S ist auch im Diagramm der Fig. 12 dargestellt. Sie ist durch zwei Punkte gekennzeichnet, entsprechend dem Maximalstrom I, (70 Milliampere) in der Fernmeldeleitung, wenn die letztere kurzgeschlossen ist, und der Maximalspannung V, (70 Volt), wenn diese Leitung offen ist. Diese Gleichstrom-Belastungskennlinie 3 kreuzt Teil 1 der I/V-Kennlinia der Schalteinrichtung S bei einem festen Arbsitspunkt 4.The DC load characteristic curve 3 of the switching device S is also shown in the diagram of FIG. 12. It is indicated by two dots corresponding to the maximum current I, (70 milliamperes) in the telecommunications line, when the latter is shorted, and the maximum voltage V, (70 volts), when this line is open. This DC load characteristic curve 3 crosses part 1 of the I / V characteristic of the switching device S at a fixed operating point 4.
Wenn an der Fernmeldeleitung unerwünschte anormale Signale liegen, werden diese zu den normalen Signalen addiert, die vom Fernsprechamt erzeugt werden, so daß sich die Belastungskennlinie in dem I/V-Diagramm der Fig. 12 bewegt. Derartige anormale Signale haben verschiedene Ursachen, ähnlich einem Blitzschlag in die Fernmeldeleitung oder Hauptenergieversorgung, die mit diesen Leitungen verbunden ist. Der Arbeitspunkt bewegt sich dann längs des Teils 1 der I/V-Kennlinie. Wenn diese unerwünschten anormalen Signale sehr groß werden, könnte sich die Widerstandsgerade derart verschieben, daß der Arbeitspunkt das obere Ende des Teils 1 der I/V-Kennlinie erreicht. Der Arbeitspunkt wird dann unstabil und bewegt sich zu höheren Spannungen, während der Thyristor TRX abschaltet (Teil 2). Die Maximalspannung VM über der Schalteinrichtung S wird jedoch auf ungefähr 250 Volt durch dieIf there are unwanted abnormal signals on the trunk, they are added to the normal signals generated by the central office so that the load curve moves in the I / V diagram of FIG. Such abnormal signals have various causes, similar to a lightning strike in the telecommunication line or main power supply connected to these lines. The operating point then moves along part I of the I / V characteristic. If these unwanted abnormal signals become very large, the resistance line could shift so that the operating point reaches the upper end of the I / V characteristic part 1. The operating point then becomes unstable and moves to higher voltages while the thyristor TRX shuts off (part 2). The maximum voltage V M across the switching device S, however, is about 250 volts through the
oben erwähnte Überspannungsschutzschaltung (nicht dargestellt) begrenzt, so daß süi der Arbeitspunkt dann am Punkt V., auf der Spannungsachse befindet.above-mentioned overvoltage protection circuit (not shown) limited so that süi the operating point then at the point V., located on the voltage axis.
Wenn die anormalen Signale verschwinden, verschiebt sich die Gleichstrom-Belastungskennlinie an die in Fig. 12 eingezeichnete Stelle, und der Arbeitspunkt bewegt sich von V (250 Volt) zu V (70 Volt), wobei der Teil der I/V-Kennlinie des Thyristors TRX, der mit der Spannungsachse zusammenfällt,, die Gleichstrom-Belastungskennlinie 3 kreuzt. Der Arbeitspunkt wird auf diese Weise bei der Spannung V, stabil, und da die.primäre Leistungsschutzschaltung dann noch aktiv ist, ist es unmöglich,, daß der Thyristor TRX eingeschaltet wird. Damit der Thyristor TRX wieder eingeschaltet wird* sollte der Teil 2 und der Teil einer I/V-Kennlinie der Schalteinrichtung S, der mit der Spannungsachee zusammenfällt, nicht die Gle&hstrom-Belastungskennlinie kreuzen, so daß zwischen der Spannung VM und dem normalen Arbeitspunkt 4 kein stabiler Arbeitspunkt vorhanden ist. Eine Lösung besteht in der Verwendung der sekundären Leistungsschutzschaltung, die im folgenden beschrieben wird.When the abnormal signals disappear, the DC load characteristic shifts to the position shown in FIG. 12, and the operating point moves from V (250 volts) to V (70 volts), the portion of the I / V characteristic of the thyristor TRX, which coincides with the voltage axis, crosses the DC load characteristic 3. The operating point thus becomes stable at the voltage V, and since the primary power protection circuit is still active, it is impossible to turn on the thyristor TRX. In order for the thyristor TRX to be turned on again, the part 2 and the part of an I / V characteristic of the switching device S which coincides with the voltage case should not cross the Gle & H load characteristic so that between the voltage V M and the normal operating point 4 no stable operating point is available. One solution is to use the secondary power protection circuit described below.
Zunächst wird nur diese sekundäre Leistungsschutzschaltung betrachtet. Wenn s±h die Schalteinrichtung S im eingeschalteten Zustand befindet, fließt ein Strom vom Anschluß S. zum Anschluß S2 (Fig. 11) nicht nur über den Thyristor TRX, sondern auch über die Diode D , den Widerstand R-,-,» die Drain-Sou rce-St recke des NMOS-Transistors N1.. und die in Reihe geschalteten Widerstände R. . und R^.. Solange die Spannung zwischen den Anschlüssen S. und S2 relativ klein ist, ist derFirst, only this secondary power protection circuit will be considered. When the switching device S is in the on state, the current flowing from the terminal S to the terminal S 2 (Figure 11) flows not only through the thyristor TRX but also through the diode D, the resistor R -, -, the drain Sou rce St of the NMOS transistor N 1 .. and the series-connected resistors R. and R ^ .. As long as the voltage between the terminals S and S 2 is relatively small, the
durch die obigen Ströme erzeugte Spannungsabfall über den in Reihe geschalteten Widerständen R11 und R1 kleiner als die Basis-Emitter-Sättigungsspannung V1- des Transistors T-, der gesperrt bleibt. Der Strom If der durch den Thyristor TRX fließt, verändert sich dann in Abhängigkeit von der Spannung V1 die an der Schalteinrichtung S gemessen wird, gemäß dem Teil 5 der in Fig. 13 dargestellten I/V-Kennlinie.voltage drop across the serially connected resistors R 11 and R 1 caused by the above currents is less than the base-emitter saturation voltage V 1 - of the transistor T- which remains inhibited. The current I f flowing through the thyristor TRX then changes in response to the voltage V 1 measured at the switching device S according to the part 5 of the I / V characteristic shown in FIG.
Es ist festzustellen, daß infolge der Widerstandswerte, die später gegeben werden, der Strom I (Fig. 11), der durch den Thyristor TRX fließt, viel größer ist als der durch die sekundäre Schutzschaltung fließende Strom. Daher kann der Strom I als der Strom betrachtet werden, der durch die Schalteinrichtung S fließt, und, wie für Fig. 12, die I/V-Kennlinie in Fig. 13 sowohl für den Thyristor TRX als auch für die Schalteinrichtung S gültig ist. Wenn die Spannung zwischen den Anschlüssen S1 und S^ so groß ist, daß der über die in Reihe geschalteten Widerstände R,,,, und R,,. erzeugte Spannungsabfall, hervorgerufen durch die oben erwähnten Ströme, größer als die Spannung V_c des Transistors Ch. wird, dann wird der letztere leitend, und damit bildet sich für den Kollektor-strom des Transistors Q1 eine Parallelstrecke zum Anschluß S1. Folglich wird der Basisstrom des Transistors Q_ als Folge davon, daß sih die Impedanz des Thyristors TRX erhöht, verringert, so daß sich der Strom I, der durch den Thyristor fließt, in Abhängigkeit von der Spannung V in der durch den Teil 6 der I/VTKennlinie in Fig. 13 dargestellten Weise verändert. Diese Veränderung ist eine Funktion der Verlustleistung in dem Thyristor TRX, weil der Spannungsabfall, der sich über der Schalteinrichtung S bildet, nichtIt should be noted that due to the resistance values to be given later, the current I (Figure 11) flowing through the thyristor TRX is much larger than the current flowing through the secondary protection circuit. Therefore, the current I can be regarded as the current flowing through the switching device S and, as for FIG. 12, the I / V characteristic in FIG. 13 is valid for both the thyristor TRX and the switching device S. If the voltage between the terminals S 1 and S ^ is so large that the connected via the series resistors R ,,,, and R ,,. generated voltage drop, caused by the above-mentioned currents, greater than the voltage V_ c of the transistor Ch., then the latter becomes conductive, and thus forms for the collector current of the transistor Q 1 a parallel path to the terminal S 1 Consequently, the base current of the transistor Q_ is reduced as a result of the sih increasing the impedance of the thyristor TRX, so that the current I flowing through the thyristor will vary depending on the voltage V in the part I of the I / V T characteristic changed in Fig. 13 manner. This change is a function of the power dissipation in the thyristor TRX because the voltage drop that forms across the switching device S is not
nur vom Strom I abhängt, da der Widerstand R. mit dem Thyristor TRX in Reihe geschaltet ist, sondern auch von der Spannung V1 da ein zusätzlicher Strom, der eine Funktion der Spannung V ist, durch den Widerstand R^1 über die Widerstände R„, und R„ . fließt. Ohne die Widerstände R., und R„ . wür-depends only on the current I, since the resistor R is connected in series with the thyristor TRX, but also from the voltage V 1 because an additional current, which is a function of the voltage V, through the resistor R ^ 1 via the resistors R ", And R". flows. Without the resistors R., and R ". wür-
Xo XA-Xo XA- Xo XAXo XA
de der Strom I konstant bleiben und gleich dem Maximalstrom I0 sein, wie dies durch den Teil 7 der I/V-Kennlinie in Fig. 13 dargestellt ist. In diesem Fall kann die in der Schalteinrichtung verbrauchte Leistung ungewöhnlich werden, da"der Teil 7 die Kennlinie 8 der maximalen Verlustleistung der Schalteinrichtung S kreuzt. Aus dem oben erwähnten Grund sollte der Teil 6 der I/V-!<ennlinie die Gleichstrom-Belastungskennlinie 3 nicht kreuzen. Andererseits sollte der Teil 6 der I/V-Kennlinie so dicht wie möglich an der Gleichst roni-Belastungskennlinie 3 liegen, um eine minimale Verlustleistung in der Schalteinrichtung S zu erreichen,, da die minimale Verlustleistung in der Schalteinrichtung im Arbeitspunkt dieser Schaltung auftritt, d. h,_ in dem Kreuzungspunkt des Teils 5 der I/V-Kennlinie und der Gleichstrom-Belastungskennlinie 3. Deshalb sollte die Schleife des Teils 5 der I/V-Kennlinie ähnlich der Schleife der Gleichstrom-Belastungskennlinie 3 gewählt werden. Diese Schleife ist eine Funktion des Verhältnisses R„/R . Wenn der Transistor Q,- beginnt leitend zu werden, kann seine Basis-Emitter-Sättigungsspannung Vgp durch den folgenden Ausdruck definiert werden:de the current I remain constant and equal to the maximum current I 0 , as shown by the part 7 of the I / V characteristic in Fig. 13. In this case, the power consumed in the switching device may become unusual because the part 7 crosses the maximum power dissipation characteristic of the switching device S. For the reason mentioned above, the I / V characteristic part 6 should have the DC load characteristic 3. On the other hand, the part 6 of the I / V characteristic should be as close as possible to the Gleichst roni load curve 3 in order to achieve a minimum power loss in the switching device S, since the minimum power loss in the switching device at the operating point of this Circuit occurs, i.e., at the crossing point of the I / V characteristic part 5 and the DC load characteristic 3. Therefore, the loop of the I / V characteristic part 5 should be selected similarly to the loop of the DC load characteristic 3 This loop is a function of the ratio R "/ R. When the transistor Q 1 starts to conduct, its base-emitter saturation voltage Vgp d be defined by the following expression:
V - R11 . I VBE V - R 11 . IV BE
R13 + R14 Rll + R14 R 13 + R 14 R II + R 14
worin V und I die Spannung an und dar Strom durch die Schalteinrichtung S bedeuten» Dieser Ausdruck führt unmittelbar zuwhere V and I mean the voltage on and the current through the switching device S. »This expression leads directly to
~ 43 -~ 43 -
· R13 = VBE· R 13 = V BE
gemäß den Widerstandswertenaccording to the resistance values
R11 = 7,6 Ohm R12 = 500 R = 145 Κ R14 - 1 K "R 11 = 7.6 ohms R 12 = 500 R = 145 Κ R 14 - 1 K "
die folgenden Annahmen können gemacht werdenthe following assumptions can be made
R13 » R14 R 13 » R 14
der Endausdruck istthe final expression is
* R13 = V3E · R13 " V * R14* R 13 = V 3E * R 13 " V * R 14
so daßso that
11 R13 11 R 13
Aus diesem Ausdruck ist klar ersichtlich, daß der Strom I von dar SpannungIt is clear from this expression that the current I of the voltage
abhängt.depends.
Da der Teil 6 der I/V-Kennlinie so gewählt ist, daß er so dicht wie möglich an der Gleichstrom-Bslastungskennlinie 3 liegt, um die Verlustleistung in der Schaltsinrichtung S zu begrsn-Since the I / V characteristic part 6 is chosen to be as close as possible to the DC load characteristic curve 3 in order to accommodate the power dissipation in the switching means S.
zen, muß der Maximalstrom I« so gewählt werden, daß er leicht über dem Strom I, liegt, und die Maximalspannung V2 muß so gewählt werden, daß sie wenig über der Spannung V. liegt. In dem vorliegenden Beispiel (und mit den oben gegebenen Werten der Widerstände sind annäherungsweise I2 =100 Milliampere und Vp = 100 Volt. Nach den herkömmlichen Erfordernissen für ein Fernmeldesystem sollte die Schutzschaltung nur bei einem Strom aktiviert werden, der 300 Milliampere übersteigt. Wenn aus diesem Grund der Strom I_ höher als die geforderten 300 Milliampere gewählt wird, sollte der Teil 6 der Kendinie nach oben verschoben werden,und ein Bereich der Kennlinie kann über der Linie der maximalen Verlustleistung 8 liegen. In diesem Fall kann, wenn die Lsistungsschutzschaltung aktiv wird, die in der Schalteinrichtung S verbrauchte Leistung so groß sein, daß die letztere zerstört wird.zen, the maximum current I "must be chosen so that it is slightly above the current I, and the maximum voltage V 2 must be chosen so that it is slightly above the voltage V. In the present example (and with the values of the resistors given above approximately I 2 = 100 milliamps and Vp = 100 volts.) According to the traditional requirements for a telecommunications system, the protection circuit should only be activated at a current exceeding 300 milliamps For this reason, if the current I_ is chosen to be higher than the required 300 milliamps, the portion 6 of the kine line should be shifted upwards, and a range of the characteristic may be above the line of maximum power dissipation 8. In this case, when the circuit protection circuit becomes active in that the power consumed in the switching device S is so great that the latter is destroyed.
Die Nachteile der beiden, getrennt vorliegenden, Leistungsschutzschaltungen können durch Korabinieren dieser beiden Schaltungen eliminiert werden, wobei diese Kombination die I/V-Gesamtkennlinie der Schalteinrichtung S bildet, die in Fig. 14 dargestellt ist. Diese Kennlinie hat einen Teil 1 und ein Teilstück 2 der I/V-Kennlinie, der sich auf die primäre Leistungsschutzschaltung bezieht, und einen Teil 6 der I/V-Kennlinie, der sich auf die sekundäre Leistungsschutzschaltung bezieht. Aus dieser Fig. geht deutlich hervor, daß die I/V-Kennlinie die oben erwähnte Gleichstrom-Belastungskennlinie 3 bei einem neuen stabilen Arbeitspunkt 4 kreuzt, und die in der Schalteinrichtung S verbrauchte Leistung bis auf ein Minimum reduziert wird, da sich der Teil 6 sehr dicht an der Gleichstrom-Belastungskennlinie 3 befindet.The disadvantages of the two separate power protection circuits can be eliminated by corrobining these two circuits, this combination forming the I / V total characteristic of the switching device S shown in FIG. This characteristic has part 1 and a section 2 of the I / V characteristic related to the primary power protection circuit, and part 6 of the I / V characteristic related to the secondary power protection circuit. From this Fig. It is clear that the I / V characteristic crosses the above-mentioned DC load characteristic curve 3 at a new stable operating point 4, and the power consumed in the switching device S power is reduced to a minimum, since the part. 6 is very close to the DC load characteristic curve 3.
In Fig. 15 ist eine Fehleranzeigeschaltung FC mit den Eingangsanschlüssen DET. und DET2 dargestellt, den Anschlüssen LT. und LT2, dem Ausgangsanschluß F und den Stromversorgungsanschlüssen VDD (- 33 Volt) und V35C - 48 Volt). Die Fehleranzeigeschaltung FC ist nur mit der Schutzschaltung S der Schalteinheit S (Fig. 11) und der entsprechenden Schutzschaltung der Schalteinheit S12 (nicht dargestellt) verbunden. Das ist ausreichend, um anormale Signale beliebiger Polarität auf der Fernmeldeleitungsschleife, die mit den Anschlüssen CT1 und LT2 verbunden ist, nachzuweisen.In Fig. 15 is an error indication circuit FC with the input terminals DET. and DET 2 , the terminals LT. and LT 2 , the output terminal F and the power supply terminals V DD (-33 volts) and V 35 C-48 volts). The fault indication circuit FC is connected only to the protection circuit S of the switching unit S (FIG. 11) and the corresponding protection circuit of the switching unit S 12 (not shown). This is sufficient to detect abnormal signals of arbitrary polarity on the trunk loop connected to terminals CT 1 and LT 2 .
Der Eingargsanschluß DET der Fehleranzeigeschaltung FC wird mit dem gleichbezeichneten Nachweis-Ausgangsanschluß der Schutzschaltung S der Schalteinheit S11 (Fig. 11) verbunden, während der Eingangsanschluß DET2 der Fehleranzeigeschaltung FC mit dem Nachweis-Ausgangsanschluß der Schutzschaltung entsprechend mit S der Schalteinheit S12 (nicht gezeigt) verbunden ist. Die Anschlüsse LTv und LT2 der Fehleranzeigeschaltung FC sind mit den gleichbezeichneten Leitungsanschlüssen der Teilnehmeranschlußleitung verbunden. Der Ausgangsanschluß F der Fehleranzeigeschaltung FC ist mit einer Digitalsignal-Verarbeitungseinrichtung oder DSP-Schaltung (nicht gezeigt) verbunden, die auch einen Teil der Fernmeldeteilnehmerschaltung bildet.The input terminal DET of the fault indication circuit FC is connected to the same designated detection output terminal of the protection circuit S of the switching unit S 11 (FIG. 11), while the input terminal DET 2 of the fault indication circuit FC is connected to the detection output terminal of the protection circuit corresponding to S of the switching unit S 12 (FIG. not shown). The terminals LTv and LT 2 of the fault indication circuit FC are connected to the same designated line terminals of the subscriber line. The output terminal F of the fault indication circuit FC is connected to a digital signal processing device or DSP circuit (not shown) which also forms part of the telecommunications subscriber circuit.
Die Fehleranzeigeschaltung FC enthält einen NPN-Transistor Q_, dessen Basiselektrode mit dem Eingangsanschluß DET1 über einen Widerstand R1- verbunden ist, und dessen Emitterelektrode mit dem Anschluß LT1 verbunden ist. Der Stromversorgungsanschluß VDD ist mit der Kollektorslektrode des Tran-The fault indication circuit FC includes an NPN transistor Q_ whose base electrode is connected to the input terminal DET 1 through a resistor R 1 - and whose emitter electrode is connected to the terminal LT 1 . The power supply terminal V DD is connected to the collector electrode of Tran
sistors 0_ über den Widerstand R._ und die mit diesem in Reihe geschaltete Diode D22 verbunden. Ein anderer NPN-Transistor Q0 ist mit der Basiselektrode über einen Widerstand R„_sistor 0_ via the resistor R._ and connected in series with this diode D 22 . Another NPN transistor Q 0 is connected to the base electrode via a resistor R "_
O " JLuO "JLu
mit dem Eingangsanschluß DET2 und mit der Emitterelektrode mit dem Anschluß LT2 verbunden, während der Verbindungspunkt des Widerstandes R17 und der Diode D2 mit der Kollektorelektrode des Transistors Q0 über dia Diode D__ verbunden ist Dieser Verbindungspunkt ist auch mit den Gateelektroden eines NMOS-Transistors N14 und eines PMOS-Transistors P.. verbunden; die Sourceelektrode des Transistors P . ist mit dem Stromversorgungsanschluß VDD und die Sourceelektrode des Transistors N14 ist rait dem Stromversorgungsanschluß V33 verbunden. Die Drainelektroden der Transistoren P„ „ und N sindconnected to the input terminal DET 2 and to the emitter electrode to the terminal LT 2 , while the connection point of the resistor R 17 and the diode D 2 is connected to the collector electrode of the transistor Q 0 via diode D__. This connection point is also connected to the gate electrodes of an NMOS Transistor N 14 and a PMOS transistor P ..; the source electrode of the transistor P. is connected to the power supply terminal V DD, and the source of the transistor N 14 is connected to the power supply terminal V 33 . The drain electrodes of the transistors P "" and N are
11 1411 14
beide mit der Gateelektrode eines NMOS-Transistors U. verbunden, dessen Sourceelektrode mit dem Stromversorgungsanschluß Vss über einen Widerstand R1- verbunden ist. Der Ausgangsanschluß F ist mit der Drainelektrode des Transistors N15 direkt verbunden.both connected to the gate electrode of an NMOS transistor U., its source electrode connected to the power supply terminal V ss via a resistor R 1 - is connected. The output terminal F is directly connected to the drain of the transistor N 15 .
Die Fehleranzeigeschaltung FC arbeitet wie folgt. Wenn ein anormales Signal durch die Leistungsschutzschaltung der Schalteinrichtungen S der Schalteinheiten S11 und S12 nachgewiesen wird, oder wenn diese Leistungsschutzschaltungen außer Betrieb sind, ist die Spannung an den Eingangsanschlüssen DET1 und DET2 nicht ausreichend positiv bezüglich der entsprechenden Anschlüsse LT und LT2, damit die verbundenen Transistoren Q_ und O0 leitend werden. Dann fließt kein Strom durch die Dioden D_ und D2 und folglich durch den Widerstand R , so daß die Spannung V_.nl die an der GateeJsktrodeThe fault indication circuit FC operates as follows. When an abnormal signal is detected by the power protection circuit of the switching devices S of the switching units S 11 and S 12 , or when these power protection circuits are inoperative, the voltage at the input terminals DET 1 and DET 2 is not sufficiently positive with respect to the corresponding terminals LT and LT 2 for the connected transistors Q_ and O 0 to become conductive. Then no current flows through the diodes D_ and D 2 and consequently through the resistor R, so that the voltage V_. nl at the gate electrode
17 uu 17 ou
des Transistors N. liegt, positiver ist als die Spannungof the transistor N, is more positive than the voltage
(V_s) an deren Sourceelektrode. Der Transistor N. ist folglich leitend, während der Transistor P^1 gesperrt ist, da die gleiche Spannung an seinen Source- und Gateelektroden liegt. Schließlich wird auch der Transistor N^5 gesperrt, und zum Ausgangsanschluß F wird kein Signal übertragen. Wenn jedoch ein anormales Signal durch die Leistungsschutzschaltungen einer Schalteinrichtung S nachgewiesen wird, erscheint eine Spannung, die bezüglich der Spannung am Anschluß LT. (1-T2) positiv ist, am Eingangsanschluß DET^ (DETp) der Fehlaranzeigeschaltung FC. Es ist festzustellen, daß die Spannung am Anschluß LT. (LT_) negativer ist als die Spannung am Anschluß V D . D®f* Transistor Q (Q8) wird dann leitend und vom Anschluß V„o zum Anschluß LT. (LT2) kann über den Widerstand R17, die Diode D_p (D„ ) und die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors Q7 (Q3) ein Strom fließen. Folglich sperrt der Transistor N-.* und der Transistor Pll w^r(^ leitend, so daß die Spannung VQ0 an der Gateelektrode des Transistors N^5 erscheint, der auch leitend wird. Die Schaltung ^.-/R.g erzeugt dann einen Strom, der über den Anschluß F zur Schaltung DSP übertragen wird, die wiederum dazu geeignet ist, bestimmte Wirkungen auszulosen.(V_ s) at its source electrode. N. The transistor is therefore conductive, while the transistor P ^ 1 is locked, since the same voltage is applied to its source and gate electrodes. Finally, the transistor N ^ 5 is disabled, and the output terminal F no signal is transmitted. However, when an abnormal signal is detected by the power protection circuits of a switching device S, a voltage appearing with respect to the voltage at the terminal LT. (1-T 2 ) is positive at the input terminal DET ^ (DETp) of the false display circuit FC. It should be noted that the voltage at the terminal LT. (LT_) is more negative than the voltage at terminal V D. D * f * transistor Q (Q 8 ) then becomes conductive and from terminal V " o to terminal LT. (LT 2), p via the resistor R17, the diode D_ (D ") and the collector-emitter path of the transistor Q 7 (Q 3) a current to flow. Consequently, the transistor N blocks -. * And the transistor P ll w ^ r (^ conductive so that the voltage V Q0 appears at the gate electrode of the transistor N ^ 5, which is also conductive, the circuit ^ .- / Rg then generated. a current which is transmitted via the terminal F to the circuit DSP, which in turn is capable of triggering certain effects.
Während die Prinzipien der Erfindung in Verbindung mit einer spezifischen Vorrichtung oben nur an einem Beispiel beschrieben wurden, ist es sicher verständlich, daß dies keine Einschränkung des Geltungsbereiches der Erfindung bedeutet.While the principles of the invention in connection with a specific device have been described above by way of example only, it is to be understood that this is not a limitation on the scope of the invention.
Claims (34)
(Qc) enthält, die durch die genannten ersten und die genannten zweiten Abtastvorrichtungen gesteuert wird und die genannte Schaltvorrichtung steuert, so daß die genannte Strom-Spannungskennlinie gebildet wird.(R 1 - ,, RJ 4 ) * which is connected in parallel with said switching device, and a control device
(Qc) controlled by said first and second scanning devices and controlling said switching device so as to form said current-voltage characteristic.
(R13, ^14) Abtastvorrichtungen in Reihe geschaltat sind, und daß die genannte Regelungsvorrichtung ein aktives
Bauelement (Q6) mit einem Eingangsteil, das an die genannte erste Abtastvorrichtung gekoppelt ist, und einen Teil der genannten zweiten Abtastvorrichtung und ein
Ausgangsteil enthält, das mit der genannten Schaltvorrichtung (Q-1/-5) verbunden ist.9. Electronic device according to item 8, characterized in that said first (R 11 ) and second
(R 13 , ^ 14 ) scanning devices are connected in series, and that said control device is an active
A device (Q 6 ) having an input part coupled to said first sampling device and a part of said second sampling device and a
Output part which is connected to said switching device (Q-1 / -5).
zwei Reihsneingangskapazitäten mit dem eingang einer
Gleichrichterschaltung verbunden ist, gekennzeichnet dadurch, daß eine dritte Reiheneingangskapazität (C,), deren Eingangsanschluß mit der genannten Signalquelle gekoppelt ist, und deren Ausgangsanschluß auch mit dem Eingang der genannten Gleichrichterschaltung verbunden ist, die aus einem ersten (D-# D2) Dzw· einem zweiten (D3, D4) Teil besteht, die die Bildung entweder einer ersten oder einer zweiten Gleichstrom-Ausgangspolarität in der Weise ermöglicht, daß die Ladung der Ausgangskapazität (C1 C) einer ersten oder einer zweiten Polarität infolge der
Steuervorrichtung (IC) entspricht, und daß die ersten
und die zweiten Teile der Gleichrichterschaltung durch
erste komplementäre MOS-Transistoren (P-# N-.) entkoppelt werden, deren Gateelektroden mit der dritten Eingangskapazität (C,) verbunden sind, und zweite MOS-Transistoren (N2, P2) enthalten, die zu den ersten komplementär
sind, wobei die beiden komplementären Transistoren in dem ersten (P1* N2) und dem zweiten (N1, P2) Teil auf beiden Seiten der Ausgangskapazität (C/C ) angeordnet sind, und die Gateelektroden der zweiten Transistoren mit der
Drainelektrode des ersten Transistors derselben Polarität gekoppelt sind, und daS die Sourceelektroden der beiden
Transistoren (P-, P2) ainer ersten Polarität (P-» P2)
jeweils mit der ersten Eingangskapazität (C.) durch eine Diode (0^* D ) gekoppelt sind, und die Sourceelektroden
der beiden Transistoren der zweiten Polarität (N , N)
jeweils mit der zweiten Eingangskapazität (C^) durch die Diode (D , D) gekoppelt sind.22. Charging circuit, which is capacitively controlled, consisting of a Gegsntakt-Gleichstromsignalquella by
two row input capacities with the input of one
Rectifier circuit is connected, characterized in that a third series input capacitance (C,), whose input terminal is coupled to said signal source, and whose output terminal is also connected to the input of said rectifier circuit, which consists of a first (D- # D 2 ) Dzw A second (D 3 , D 4 ) part is provided which allows the formation of either a first or a second DC output polarity such that the charge of the output capacitance (C 1 C) of a first or a second polarity due to
Control device (IC) corresponds, and that the first
and the second parts of the rectifier circuit
first complementary MOS transistors (P- # N - .) Are decoupled, the gate electrodes of which are connected to the third input capacitance (C,), and second MOS transistors (N 2 , P 2 ), which are complementary to the first
are where the two complementary transistors in the first (P 1 * N 2 ) and the second (N 1 , P 2 ) part on both sides of the output capacitance (C / C) are arranged, and the gate electrodes of the second transistors with the
Drain electrode of the first transistor of the same polarity are coupled, and daS the source electrodes of the two
Transistors (P, P 2 ) of a first polarity (P »P 2 )
each coupled to the first input capacitance (C.) by a diode ( 0 ^ * D ), and the source electrodes
the two transistors of the second polarity (N, N)
each coupled to the second input capacitance (C ^) through the diode (D, D).
F = Ä" + 7
G = Ä7 + BC E = B (A + C)
F = Ä '+ 7
G = A7 + BC
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