DE1057177B - Elektronischer Impulsgeber fuer die Ziffernwahl in der Nachrichtentechnik - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Mechanische Impulsgeber werden in der Nachrichtentechnik bei der Ziffernwahl, z. B. beim TeIefonieverkehr, an vielen Stellen verwendet. Diese genügen den heutigen Anforderungen an Schnelligkeit und Präzision nicht mehr. Es ist bereits eine Reihe von elektronischen Impulsgebern, die z. B. mit Transistoren oder Röhren arbeiten, bekannt. Diesen haftet der Nachteil eines großen Aufwandes an. Es ist auch bereits bekannt, von der Teilnehmerseite mit Hilfe von Zener-Dioden ausschließlich Spannungen oder Kombinationen von Spannungen an das Vermittlungsamt weiterzuleiten. Dieser Aufwand ist auf der Teilnehmerseite verhältnismäßig gering, erfordert aber amtsseitig eine beträchtliche Bereitstellung von Schaltmitteln, die die ankommenden Spannungen zuerst analysieren und dann in Impulse umwandeln.

Die Erfindung betrifft demgegenüber einen elektronischen Impulsgeber für die Ziffernwahl mit Halbleiterelementen mit negativer Widerstandskennlinie. Dieser Impulsgeber ist infolge seines geringen Aufwandes an Schaltelementen geeignet, als Zahlengeber für Anwendungsgebiete in der Wähltechnik auch auf der Teilnehmerseite eingesetzt zu werden.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch das Zusammenwirken zweier Halbleiterelemente mit negativer Widerstandskennlinie, von denen das erste in der monostabilen, das zweite in der astabilen Kipplage arbeitet, wobei das erste durch das wahlweise Einschalten von den monostabilen Kippvorgang auslösenden und seine Zeitdauer bestimmenden Schaltelementen in seinen Steuerkreis während dieses Kippvorganges das zweite Halbleiterelement durch Verschiebung der Potentialverhältnisse an dessen Elektroden auftastet, derart, daß für dieses die astabile Kippbedingung erfüllt ist und von ihm eine durch die jeweils ausgewählten Schaltelemente bestimmte Anzahl von Impulsen abgegeben wird.

Transistor-Kippschaltungen, die in der monostabilen oder astabilen Kipplage arbeiten, sind an sich bekannt.

Es sind weiter Röhrenschaltungen bekanntgeworden, bei denen durch eine von einer zugeführten Impulszahl abhängige Kondensatorumladung der Arbeitspunkt einer Röhre verschoben und ein astabiler Multivibrator aufgetastet wird. Derartige Schaltungen dienen jedoch zur Umwandlung von einem elektrischen Speicher in unregelmäßiger Folge zugeführten Impulsen in eine der gespeicherten Impulszahl proportionale Anzahl elektrischer Impulse und nicht zur willkürlichen Aussendung einer wählbaren Anzahl von Impulsen für die Ziffernwahl.

Vorteilhaft können bei der Erfindung Schalttransistoren Verwendung finden, d. h. Flächentransistoren, bei denen über eine sperrfrei kontaktierte, am Kollek-Elektronischer Impulsgeber

für die Ziffernwahl in der

Nachrichtentechnik

Anmelder:

Süddeutsche Telefon -Apparate - Kabel -

und Drahtwerke Aktiengesellschaft,

Nürnberg, Allersberger Str. 185

Dr. phil. Helmut Salow und Otto Schulz, Darmstadt,
sind als Erfinder genannt worden

torpotential liegende Hilfselektrode ein geringer Strom von Mehrheitsladungsträgern in Richtung auf den Basiskontakt zu fließt.

Es ist aber auch möglich, im Rahmen des erfindungsgemäßen Grundgedankens andere Halbleiterelemente, wie Spitzentransistoren, npn-pnp-Kombinationen usw., einzusetzen, sofern sie eine negative Widerstandskennlinie aufweisen.

Im folgenden soll die Erfindung an Hand von fünf schematischen Darstellungen näher erläutert werden. Abb. 1 zeigt das Prinzip-Schaltbild des elektronischen Impulsgebers nach der Erfindung, wobei auf die mechanische Ausführung der Zifferntasten nicht näher eingegangen werden soll, da sie nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist;

Abb. 2 zeigt die Stromspannungskennlinie der zur Verwendung gelangenden Schalttransistoren;

Abb. 3 zeigt den Spannungsverlauf an den Ausgangswiderständen der beiden Transistorstufen der Schaltung nach Abb. 1;

Abb. 4 zeigt eine Variante der Schaltung nach Abb. 1, bei der an Stelle der Basis der Emitter gesteuert wird;

Abb. 5 zeigt den Spannungsverlauf an den Ausgangswiderständen der beiden Transistorstufen der Schaltung nach Abb. 4.

In Abb. 1 sind zur Vereinfachung des Schaltbildes nur drei Wahlebenen und drei Ziffern bezeichnet worden. Nach dem Einstellen der Rufnummer in dem mechanischen Ziffernspeicher wird eine zusätzliche Abfrageeinrichtung (in Abb. 1 nicht angedeutet) ausgelöst, die die gedrückten Kontakte in bestimmten Abständen und in der gewünschten Reihenfolge an die

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Basis schaltet. Dadurch werden die entsprechenden Impulse im elektrischen Teil des Gebers ausgelöst und über die Leitung gegeben. Ist die Verbindung zustande gekommen, so wird nach Gesprächsschluß die mechanische Blockierung aufgehoben, und die Tasten springen in ihre Ruhelage zurück. Kommt keine Verbindung zustande, so bleiben die Tasten eingeschaltet. Nach beliebiger Zeit kann dann ein neuer Abfragevorgang ausgelöst werden.

Der elektrische Teil des Impulsgebers besteht aus zwei Schalttransistoren T₁ und T₂. Von diesen hat T₂ die Aufgabe, die eigentlichen Impulse nach Höhe und Zeitdauer abgestimmt zu liefern, während T₁ die Zeitdauer bestimmt, in der T₂ Impulse abgibt. Die Impulse werden also von T₂ erzeugt, ihre Zahl wird von T₁ bestimmt. Um diese Funktionen erfüllen zu können, arbeitet der Schalttransistor T₂ als astabiler Kippgenerator, d. h., sein Arbeitswiderstand R₅ ist so ausgelegt, daß er den negativen Teil seiner Stromspannungscharakteristik (J_ejU_e) schneidet. T₂ besitzt also keinen festen Arbeitspunkt. Er durchläuft die Punkte 1, 2, 3, 4 seiner Charakteristik (Abb. 2) unaufhörlich, sobald seine Vorspannungen an Emitter und Kollektor dazu eingestellt sind. Der zeitliche Ablauf dieses Kippvorganges wird im wesentlichen durch das Glied R₅, C₄ geregelt. Die Höhe der Impulsspannungen hängt von der Kollektorspannung, von der Schaltcharakteristik und von R₇ ab. Die Impulse werden über R₇ kapazitiv abgenommen und auf eine Leitung gegeben.

Der Schalttransistor T₁ hat die Aufgabe, die von T₂ ausgehende kontinuierliche Impulsfolge zu begrenzen und damit die Ziffern einzustellen. Das geschieht in folgender Weise: T₁ arbeitet als monostabiler Kippgenerator, d. h., T₁ hat auf der Schaltcharakteristik einen festen Arbeitspunkt, in dem er in seiner Ruhestellung wartet. Dazu können prinzipiell nur Schnittpunkte der Arbeitsgeraden des Transistors mit den stabilen Teilen seiner Charakteristik gewählt werden. Im vorliegenden Fall sind das die Punkte 1 und 5. Ruhelage bei 1 bedeutet, daß der Schalttransistor T₁ seine Wartestellung im leitenden Zustand besitzt. Ruhelage bei 5 heißt, daß seine Wartestellung im gesperrten oder nichtleitenden Zustand.liegt. Beide Ruhestellungen können den gewünschten Schalteffekt liefern.

In Abb. 1 befindet sich der Schalttransistor T₁ in der Wartestellung 1, also im leitenden Zustand. Dies wird durch eine negative Vorspannung an seinem Emitter bewirkt. Durch Betätigung des Schalters 5* und eines Ziffernschalters in einer Wahlebene wird ein negativer Schaltimpuls ausgelöst, der den Transistor aus der Stellung 1 heraushebt und den monostabilen Kippvorgang in der Reihenfolge von 1 nach 2, 3, 4 und wieder nach 1 ablaufen läßt. Der Spannungsverlauf, der sich dabei am Widerstand R₁ einstellt, ist in Abb. 3 a wiedergegeben. Der zeitliche Ablauf vom Arbeitspunkt 2 und 3 wird durch die jeweils eingetasteten Widerstände R₂' oder R₂" oder R₂" geregelt. Bei einer bestimmten Arbeitsspannung an .R₁ wird nun der Impulsgeber T₂ geöffnet. Er gibt seine Impulse an die Leitung ab, bis der Spannungsabfall an R₁ (zwischen den Arbeitspunkten 4 und 1) wieder über die Öffnungsspannung für T₂ angehoben ist. Der Taktgeber T₂ ist dann ausgeschaltet.

In der beschriebenen Art können die Widerstände R₂ den Spannungsverlauf an R₁ beeinflussen und somit die Zahl der von T₂ abgegebenen Impulse bestimmen. Die am Widerstand R₇ dabei auftretenden Impulse zeigt Abb. 3 b. Die Schaltung nach Abb. 1 hat also bezüglich T₁ folgende charakteristische Merkmale: In T₁ fließt in der Ruhestellung ein Strom (negativer Emitter). Es wird der Arbeitspunkt nach Abb. 2 als Ruhepunkt gewählt. Die die Impulszahl bestimmenden Schaltglieder liegen in der Basiszuleitung und werden durch einfache Widerstände gebildet. Die impulsauslösende Spannung für T₂ wird zwischen Emitter und Basisspeisepunkt von T₁ abgenommen.

Abb. 4 zeigt eine andere Schaltanordnung, die in gleicher Weise als Impulsgeber geeignet ist. Das Arbeitsprinzip dieser Anordnung ist dem nach Abb. 1 verwandt. Wiederum stellt der Schalttransistor T₁₁ in der astabilen Kipplage den Taktgeber der Schaltung dar. Der Schalttransistor T₁ bestimmt wiederum die Arbeitszeit von T₂ und definiert damit die Impulszahl. Der Emitter von T₁ erhält aber eine positive Vorspannung; in der Ruhestellung liegt der Arbeitspunkt dieses Transistors an der Stelle 5 der Abb. 2. Transistor T₁ ist also zunächst gesperrt. Sein Arbeitswiderstand R₂ ist so gewählt, daß er in der monostabilen Kipplage arbeitet. Die Dauer des monostabilen Kippablaufes wird durch die Zeitkonstanten R₁ C₁ und R₁ C₂ usf. geregelt, die über den Schalter S in den Emitterkreis von T₁ eingeschaltet werden. Durch Betätigung von Schalter 5" wird der Kippvorgang an T₁ ausgelöst. Die jeweils eingetastete Kapazität C₁, C₂, C₃ definiert die Dauer der Kippschwingung. An R_i entsteht der in Abb. 5 a wiedergegebene Spannungsverlauf. Nunmehr erhält auch der an der Kollektorzuleitung von T₁ liegende Emitter von T₂ ein negatives Spannungssignal. Der Impulsgeber T₂ beginnt zu arbeiten, bis T₁ wieder volle Kollektorspannung besitzt. Die an die Leitung abzugebenden Impulse werden wieder an Widerstand R₇ abgenommen, an dem der aus Abb. 5 b ersichtliche zeitliche Spannungsverlauf auftritt. Die charakteristischen Merkmale dieser Schaltung bestehen darin, daß T₁ aus dem gesperrten Zustand heraus arbeitet und der Emitter von T₁ eine positive Vorspannung erhält. Die die Impulszahl bestimmenden Schaltelemente sind Kapazitäten, die in dem Emitterkreis von T₁ eingeschaltet werden. Die impulsauslösenden Spannungen für T₂ werden auf der Kollektorseite von T₁ abgenommen.

Es ist selbstverständlich möglich, für T₁ einen anderen Ruhepunkt, z. B. den Punkt 1 der Abb. 2, zu wählen. Es müssen dann einige Schaltglieder umgebaut werden. Am Prinzip der Schaltanordnung wird dadurch nichts geändert. Außerdem können die in den beiden Schaltarten angegebenen verschiedenen Merkmale in beliebiger Weise miteinander vertauscht und kombiniert werden, ohne das erfindungsgemäße Prinzip zu verlassen. Die hier möglichen Kombinationen sollen nicht im einzelnen aufgeführt werden.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Elektronischer Impulsgeber für die Ziffernwahl in der Nachrichtentechnik, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Halbleiterelemente mit negativer Widerstandskennlinie, von denen das erste als monostabiler und das zweite als astabiler Kippkreis arbeitet, derart zusammenwirken, daß das erste Halbleiterelement (T₁) durch das wahlweise Einschalten von den monostabilen Kippvorgang auslösenden und seine Zeitdauer bestimmenden Schaltelementen (R₂', R₂", R₂") in seinen Steuerkreis während dieses Kippvorganges das zweite Halbleiterelement (T₂) durch Verschiebung der Potentialverhältnisse an dessen Elektroden so auftastet, daß für dieses die astabile Kippbedingung erfüllt ist und von ihm eine durch die

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jeweils ausgewählten Schaltelemente bestimmte Anzahl von Impulsen abgegeben wird.

2. Elektronischer Impulsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiterelement mit negativer Widerstandskennlinie ein Schalttransistor mit flächenhaften pn-Übergängen Verwendung findet, bei dem über eine sperrfrei kontaktierte, am Kollektorpotential liegende Hilfselektrode ein Strom von Mehrheitsladungsträgern in Richtung auf den Basiskontakt zu fließt.

3. Elektronischer Impulsgeber nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterzuführung des in der astabilen Kipplage arbeitenden Schalttransistors (T₂) mit dem Emitter des in der monostabilen Kipplage arbeitenden Schalttransistors (T₁) verbunden ist.

4. Elektronischer Impulsgeber nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterzuführung des in der astabilen Kipplage arbeitenden Schalttransistors (T₂) mit dem Kollektor des in der monostabilen Kipplage arbeitenden Schalttransistors (T₁) verbunden ist.

5. Elektronischer Impulsgeber nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung des monostabilen Kippvorganges durch die Parallelschaltung von Widerständen (R₂', R₂", R₂'") im Basis- oder Emitterkreis des in der monostabilen Kipplage arbeitenden Schalttransistors (T₁) hervorgerufen wird.

6. Elektronischer Impulsgeber nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung des monostabilen Kippvorganges durch die Auftrennung einer Parallelschaltung von Widerständen im Basis- oder Emitterkreis des in der monostabilen Kipplage arbeitenden Schalttransistors (T₁) hervorgerufen wird.

7. Elektronischer Impulsgeber nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung des monostabilen Kippvorganges durch den Spannungsstoß einer Induktivität auf einen Steuerkreis des in der monostabilen Kipplage arbeitenden Schalttransistors (T₁) hervorgerufen wird.

8. Elektronischer Impulsgeber nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung des monostabilen Kippvorganges durch die Anschaltung eines Kondensators an eine Steuerelektrode des in der monostabilen Kipplage arbeitenden Schalttransistors (T₁) hervorgerufen wird.

9. Elektronischer Impulsgeber nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des monostabilen Kippvorganges durch einen Widerstand im Steuerkreis des in der monostabilen Kipplage arbeitenden Schalttransistors festgelegt ist.

10. Elektronischer Impulsgeber nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des monostabilen Kippvorganges durch einen Kondensator im Steuerkreis des in der monostabilen Kipplage arbeitenden Schalttransistors (T₁) festgelegt ist.

11. Elektronischer Impulsgeber nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung des monostabilen Kippvorganges durch die gleichzeitige Einfügung oder Veränderung eines Schaltelementes im Emitter- und im Basiskreis des in der monostabilen Kipplage arbeitenden Schalttransistors (T₁) erfolgt.

12. Elektronischer Impulsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung des monostabilen Kippvorganges durch von außen dem Steuerkreis zugeführte Impulse bewirkt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 962 442;
»Proceedings of the IRE«, November 1952, S. 1534 bis 1537.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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