DE1087641B

DE1087641B - Schaltungsanordnung, insbesondere fuer Fernsprechanlagen, zum Verbinden einer von n vorhandenen Eingangsleitungen mit einer beliebigen freien von m vorhandenen Ausgangsleitungen

Info

Publication number: DE1087641B
Application number: DED27015A
Authority: DE
Inventors: Phil Nat Waldemar Von Muenc Dr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-12-12
Filing date: 1957-12-12
Publication date: 1960-08-25

Description

Die automatische Vermittlungstechnik hat zwei Grundaufgaben zu lösen, die sowohl bei den konventionellen, mit mechanischen Verbindungsgliedern arbeitenden Wählsystemen als auch bei den elektronischen Vermittlungen auftreten. Die eine ist prinzipieller Natur und besteht darin, eine Wählinformation in der Stellung bestimmter, Verbindungsglieder so zu speichern, daß diese einen Sprechweg zu dem gewünschten Teilnehmer darstellen. Bei der bekannten Wähltechnik wird diese Aufgabe als erzwungene oder gesteuerte Wahl bezeichnet. Die andere Aufgabe ist durch die wirtschaftliche Notwendigkeit bedingt, die Verbindungsglieder für die gesteuerte Wahl nicht nur jeweils einem Teilnehmer, sondern einer Reihe von Teilnehmern zuzuordnen. Für η Teilnehmer stehen also nur m Verbindungsglieder zur Verfügung, wobei m<Cn ist. Bei Bedarf muß dann dem anrufenden Teilnehmer eines der gerade zur Verfügung stehenden freien Verbindungsglieder angeboten werden.

Diese Aufgabe bezeichnet man bei der konventionellen Wähltechnik als freie Wahl über Vorwähler oder Anrufsucher, bei der elektronischen Wähltechnik zutreffender als Speicherwahl, da hier die Wählinformation stets über kürzere oder längere Zeit gespeichert werden muß, wenn man die hohe Schaltgeschwindgkeit der eigentlichen Vermittlungsglieder ausnutzen will. Eine derartige freie Wahl oder Speicherwahl kann grundsätzlich nach zwei verschiedenen Prinzipien durchgeführt werden:

1. im Serienbetrieb, d. h., die Speicher werden in einer bestimmten Reihenfolge geprüft, wobei der erste freie Speicher eingeschaltet wird;

2. im Parallelbetrieb, derart, daß alle Speicher gleichzeitig begehrt werden und ein beliebiger aus der Anzahl der freien Speicher herangezogen wird.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung geht vom Parallelbetrieb aus und verwendet hierfür eine zweidimensionale Schaltmatrix, deren Kreuzungspunkte aus Transistoren mit bistabilem Verhalten bestehen. Derartige Matrizen sind mit den bekannten Koordinatenschaltern, ferner mit analog zusammengesetzten Anordnungen, die mit magnetischen Speicherkernen oder Gasentladungsröhren arbeiten, und schließlich auch mit Transistoren aufgebaut worden. Gemeinsam ist diesen Anordnungen, daß alle Eingänge in der waagerechten Achse zu Zeilen, alle Ausgänge in der senkrechten Achse zu Spalten zusammengefaßt sind (Prinzip des Kreuzschienenverteilers, s. Abb. 1). Bei der Anwendung einer solchen Anordnung für die Aufgabe der Speicherwahl im Parallelbetrieb besteht die Forderung, daß sich in jeder Zeile nur ein Kreuzungspunkt im leitenden Zustand zu einer Spalte befindet; ist also einmal ein Eingang auf einen der Ausgänge durchgeschaltet, so muß es unmöglich gemacht

Schaltungsanordnung,

insbesondere für Fernsprechanlagen,

zum Verbinden einer von η vorhandenen

Eingangsleitungen mit einer beliebigen

freien von m vorhandenen

Ausgangsleitungen

Anmelder:

Dr. phil. habil. Oskar Vierling,
Ebermannstadt, Pretzfelder Str. 23

Dr. phil. nat. Waldemar von Münch, Frankfurt/M.,
ist als Erfinder genannt worden

werden, daß von einem anderen Eingang her der gleiche Ausgang noch einmal belegt wird.

Es sind bereits mit Röhren in den Kreuzungspunkten arbeitende Schaltmatrizen bekannt, bei denen gemeinsame Kathoden- und Anodenwiderstände für die an einem Eingang und an einen Ausgang angeschlossenen Röhren vorgesehen sind, die mit Sekundäremissionsstrecken arbeiten. Derartige Anordnungen sind jedoch nicht von sich aus bistabil, sondern bedürfen eines zusätzlichen ton- oder hochfrequenten Hilfssignals, welches nach der Umschaltung den erreichten Zustand aufrechterhält. Außerdem werden die Belegungsimpulse über besondere Gitter zugeführt, und es ist eine relativ große Anzahl von Schaltelementen pro Kreuzungspunkt notwendig.

Es ist weiter eine Schaltmatrix mit Stromverstärkungstransistoren in den Kreuzungspunkten vorgeschlagen worden, bei der die Emitter aller an einem der η Eingänge (Zeilen) und die Kollektoren aller an einem der m Ausgänge (Spalten) liegenden Transistoren an jeweils gemeinsame Widerstände geschaltet sind. Eine solche Anordnung dient jedoch nicht zum Verbinden einer von η vorhandenen Eingangsleitungen mit einer beliebigen freien von m vorhandenen zu einem zentralen Schaltglied führenden Ausgangsleitungen, sondern der Verbindung einer von η vorhandenen Eingangsleitungen mit einer bestimmten Ausgangsleitung, also nicht der Speicher- oder Freiwahl, sondern der erzwungenen Wahl. Zu diesem Zwecke wird bei der vorgeschlagenen Schaltmatrix

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sowohl dem Eingang als auch dem bestimmten Ausgang je ein Belegungsimpuls zugeführt. Zur Sperrung gegen Doppelbelegungen sind außerdem besondere Gleichrichter an den Kreuzungspunkten vorgesehen.

Es ist ferner eine Schaltmatrix mit bistabilen Dioden in den Kreuzungspunkten bekannt, bei der der jeweiligen Eingangs- bzw. Ausgangsleitung individuelle Sperrwiderstände gemeinsam zugeordnet sind. Diese Anordnung ist jedoch ebenfalls nicht zur Frei- oder Speicherwahl geeignet, sondern nur zur erzwungenen Wahl, da die beiden Koordinatenleitungen willkürlich markiert werden müssen.

Die Erfindung betrifft dagegen eine Schaltungsanordnung insbesondere für Fernsprechanlagen, zum Verbinden einer von η vorhandenen Eingangsleitungen mit einer beliebigen freien von in geringerer Anzahl m vorhandenen Ausgangsleitungen, die hierzu ebenfalls eine zweidimensionale Schaltmatrix verwendet, deren Kreuzungspunkte aus Transistoren mit bistabilem Verhalten bestehen und bei der die Emitter aller an einem der η Eingänge (Zeilen) und die Kollektoren aller an einem der m Ausgänge (Spalten) liegenden Transistoren an der jeweiligen Eingangs- bzw. Ausleitung gemeinsame Widerstände geschaltet sind. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Leitendwerden eines Transistors (Belegen eines Eingangs) die Arbeitsgerade des den übrigen Transistoren des gleichen Eingangs gemeinsamen Emitterwiderstandes (R_e) gegenüber der Eingangskennlinie U_e=f (I_e) dieser übrigen Transistoren so verschiebt und gleichzeitig die Eingangskennlinie der übrigen Transistoren des gleichen Ausgangs durch den Spannungsabfall am gemeinsamen Kollektorwiderstand (R_c) derart verändert, daß zwischen den Arbeitsgeraden des Emitterbzw. Kollektorwiderstandes und der Eingangskennlinie der übrigen Transistoren des Ein- bzw. Ausgangs nur jeweils ein Schnittpunkt im hochohmigen Teil der Eingangskennlinie auftritt, und daß die Amplitude (u_t) des allein dem Emitter zugeführten Belegungsimpulses so begrenzt ist, daß sie etwa der Spannungsdifferenz zwischen dem hochohmigen Arbeitspunkt (A₁) und dem Knickpunkt der Eingangskennlinie der Transistoren im unbelegten Zustand entspricht (Fig. 2).

Bei der Erfindung entfallen also zusätzliche Sperrdioden pro Kreuzungspunkt, weiter ist nur ein Belegungsimpuls notwendig, der nur auf einen Eingang gegeben zu werden braucht, ohne daß irgendwelche Schaltmaßnahmen am Ausgang getroffen werden müssen. Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung zeichnet sich also durch einen verhältnismäßig einfachen Aufbau aus.

Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung wird im nachfolgenden an Hand der Fig. 2 und 3 erläutert.

Fig. 2 a zeigt zwei Transistoren mit gemeinsamem Kollektorwiderstand R_c, Abb. 2 b die gleiche Schaltung, jedoch mit gemeinsamem Emitterwiderstand R_e. Jeder der beiden Transistoren hat zunächst zwei stabile Arbeitsmöglichkeiten (gesperrt und leitend), entsprechend den Schnittpunkten A₁ und A₂ der Arbeitsgeraden A mit der Eingangskennlinie (s. Fig. 2 c). Wird jedoch die Emitterspannung angehoben, etwa dadurch, daß ein anderer Transistor, der am gleichen Emitterwiderstand R_e liegt, in den leitenden Zustand übergeht, so resultiert die gestrichelte Arbeitsgerade A' in Fig. 2c. Der Transistor weist jetzt nur noch einen stabilen Arbeitspunkt A\ im hochohmigen Teil der Kennlinie auf. Bei geeigneter Wahl der Vorspannungen und des gemeinsamen Emitterwiderstandes R_e kann man es daher erreichen, daß aus einer Reihe von Transistoren jeweils nur einer im leitenden Zustand sein kann.

Die gleiche Wirkung hat die Erfindung eines gemeinsamen Kollektorwiderstandes R_c (Fig. 2 a). Bei Absinken der Kollektorspannung ergibt sich die in Fig. 2 c gestrichelt gezeichnete Eingangskennlinie, die ebenfalls mit der Arbeitsgeraden A nur einen Schnittpunkt^ im Sperrgebiet der Eingangskennlinie hat. Der Zusammenhang zwischen der am Kollektor liegenden Spannung U_c und der Knickspannung U_k der Eingangskennlinie ist

R₁ ist darin der innere Kollektorwiderstand des Transistors, R₂ die Summe vom äußeren (R_b) und inneren Basiswiderstand. Um bei gegebener Änderung der Kollektorspannung eine hinreichende Änderung der Knickspannung U_k zu erhalten, ist es bei gegebener Größe des inneren Basiswiderstandes zweckmäßig, einen solchen äußeren Basiswiderstand i?j einzufügen, daß beide zusammen etwa die halbe Größe des inneren Kollektorwiderstandes R₁ haben. (In dem weiter unten beschriebenen Ausfuhrungsbeispiel sind ~ 5 kOhm vorgesehen.) Die Wirkung einer Änderung der Kollektorspannung auf die Eingangskennlinie kann nach einer Weiterbildung der Erfindung durch spannungsabhängige Widerstände unterstützt werden. Als äußeren Basiswiderstand R_b verwendet man vorteilhaft einen Widerstand, dessen Wert mit zunehmender Spannung abnimmt (etwa einen SiC-Widerstand), während als gemeinsamer Kollektorwiderstand R_c ein Bauelement eingesetzt werden sollte, dessen Widerstand mit wachsender Spannung zunimmt.

Die Wirkungsweise einer Speicher- oder Freiwahlanordnung im Parallelbetrieb ist in der Fig. 3 veranschaulicht. In der Fig. 3 sind drei Eingänge vorgesehen, während nur zwei Ausgänge zur Verfügung stehen, die zu je einem Speicher führen sollen. Die in Fig. 3 in einer Zeile nebeneinanderliegenden Transistoren haben einen gemeinsamen Emitterwiderstand R_e, während die in einer Spalte angeordneten Transistoren mit einem gemeinsamen Kollektorwiderstand R_c verbunden sind, an dem die Kollektorspannung U_e angelegt ist, während das Ausgangssignal kapazitiv ausgekoppelt wird. In dieser Anordnung kann daher nur jeweils ein Teilnehmer mit einem Speicher verbunden werden. Dieses Schema läßt sich auf jede gewünschte Anzahl von Eingängen, z. B. von Teilnehmern, und auf eine entsprechende kleinere Anzahl von Ausgängen, z. B. zu Speichern, erweitern.

Die Speicheranforderung erfolgt durch Eingabe eines negativen Belegungsimpulses, z. B. am Eingang 1. Dadurch wird einer der in dieser Zeile befindliehen Transistoren in den leitenden Zustand übergeführt und somit die Verbindung zu einem Speicher hergestellt. Ein danach z. B. am Eingang η auf tretender negativer Beleuchtungsimpuls bewirkt eine Verbindung zu dem noch freien zweiten Ausgang m. Ein weiterer, z. B. auf den Eingang 2 gegebener Belegungsimpuls kann keinen Transistor der zweiten mehr zum Umschalten veranlassen, da sich bereits je ein Transistor der beiden Spalten 1 und η im leitenden Zustand befindet, d. h. keine weiteren freien Speicher im vorliegenden Falle mehr erreichbar sind.

Es wurde vorausgesetzt, daß die Frei- oder Speicherwahl lediglich durch einen kurzzeitigen negativen Belegungsimpuls, eingeleitet wird. Um Störungen der bereits durchgeschalteten Verbindungen zu vermeiden, muß die Amplitude des allein dem Emitter

zugeführten Belegungsimpulses so begrenzt sein, daß die am Emitter auftretende Impulsspannung (£/,·) etwa der Spannungsdifferenz zwischen dem hochohmigen Arbeitspunkt A₁ und der Knickspannung U_k der Eingangskennlinie der Transistoren im unbelegten Zustand entspricht (s. Fig. 2 c). Die Begrenzung des Belegungsimpulses kann beispielsweise durch vorgespannte Diode oder Zenerdiode bewirkt werden.

Unmittelbar auf den negativen Belegungsimpuls, der die Frei- oder Speicherwahl auslöst, kann die ebenfalls in Impulsform gegebene Wählinformation dem Eingang zugeführt werden. Es können Wählimpulse beider Polarität übertragen werden. Negative Wählimpulse dürfen höchstens die Höhe des Belegungsimpulses (Ui) erreichen, positive Wählimpulse dürfen nicht größer sein als die Spannungsdifferenz zwischen dem Arbeitspunkt A₂ im eingeschalteten Zustand und dem unteren Knickpunkt K.

Eine vorteilhafte Eigenschaft der vorstehend beschriebenen Frei- oder Speicherwahlanordnung ist die hohe Schaltgeschwindigkeit und das damit verbundene Koinzidenzauflösungsvermögen. Die Koinzidenzauflösungszeit gibt an, wie groß der zeitliche Abstand t_a zweier Belegungsimpulse in zwei verschiedenen Eingängen sein muß, damit die getrennte Durchschaltung auf zwei verschiedene Ausgänge sichergestellt wird (s. Fig. 4). Mit Belegungsimpulsen von ί;«ίθ,2 μαεο Dauer konnte eine Koinzidenzauflösungszeit von i_aÄi0,5 μβεΰ erreicht werden. Damit ist man in der Lage, auch hochgestellten Anforderungen der Praxis gerecht zu werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung, insbesondere für Fernsprechanlagen zum Verbinden einer von η vorhandenen Eingangsleitungen mit einer beliebigen freien von in geringerer Anzahl m vorhandenen Ausgangsleitungen unter Verwendung einer zweidimensionalen Schaltmatrix, deren Kreuzungspunkte aus Transistoren mit bistabilem Verhalten *o bestehen und bei der die Emitter aller an einem der η Eingänge (Zeilen) und die Kollektoren aller an einem der w Ausgänge (Spalten) liegenden Transistoren an der jeweiligen Eingangs- bzw. Ausgangsleitung gemeinsame Widerstände geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitendwerden eines Transistors (Belegen eines Eingangs) die Arbeitsgerade des den übrigen Transistoren des gleichen Eingangs gemeinsamen Emitterwiderstandes (R_e) gegenüber der Eingangskennlinie U_e = f (I _e) dieser übrigen Transistoren so verschiebt und gleichzeitig die Eingangskennlinie der übrigen Transistoren des gleichen Ausgangs durch den Spannungsabfall am gemeinsamen Kollektorwiderstand (R_c) derart verändert, daß zwischen den Arbeitsgeraden des Emitter- bzw. Kollektorwiderstandes und der Eingangskennlinie der übrigen Transistoren des Einbzw. Ausgangs nur jeweils ein Schnittpunkt im hochohmigen Teil der Eingangskennlinie auftritt, und daß die Amplitude (w,-)des allein dem Emitter zugeführten Belegungsimpulses so begrenzt ist, daß sie etwa der Spannungsdifferenz zwischen dem hochohmigen Arbeitspunkt (^i₁) und dem Knickpunkt der Eingangskennlinie der Transistoren im unbelegten Zustand entspricht (Fig. 2c).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Basiskreis der Transistoren ein äußerer Basiswiderstand (R_b) eingeschaltet ist, dessen Wert mit zunehmender Spannung abnimmt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einer Spalte gemeinsame Kollektorwiderstand (R_c) einen mit ansteigender Spannung zunehmenden Widerstandsverlauf aufweist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Basiswiderstand (R_b) so gewählt wird, daß er zusammen mit dem inneren Basis widerstand die halbe Größe des inneren Kollektorwiderstandes (Tu₁) hat.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung des Belegungsimpulses durch eine vorgespannte Diode oder Zenerdiode bewirkt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 891 554;
österreichische Patentschrift Nr. 197 437.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 034 703.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen