DE1091155B - Als gedruckte Schaltung ausgefuehrter Matrixschalter - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die im folgenden beschriebene Erfindung bezieht sich auf Matrixschaltungen, die in elektrischen Codier- und Decodierübertragungssystemen oder anderen ähnlichen Systemen verwendet werden. Sie sind aus einem Gitterwerk von Leitungen gebildet, und ihren Kreuzungspunkten sind Bauelelemente, wie z. B. Widerstände und Dioden, zugeordnet. Zuweilen werden an Stelle von einem Bauelement zwei Bauelemente in Reibe geschaltet, deren Mittelpunkt in Verbindung mit einem anderen Schaltkreis steht. Dies ist der Fall bei der sogenannten Kreuzpunktmatrix.

Es ist bekannt, diese Matrixschalter auf Trägerplatten mit beidseitiger gedruckter Leitungsführung aufzubringen. Dabei sind die vertikalen Leitungen oder Spalten auf der einen Seite, die horizontalen Leitungen oder Zeilen auf der anderen Seite der Trägerplatte als gedruckte Leitungen aufgebracht. Die gewünschten Verbindungen der sich kreuzenden Leitungen auf den beiden Seiten der Trägerplatte erfolgen in einer dritten Dimension. Solch eine Anordnung ist nicht geeignet für einen einmaligen Lötvorgang im Tauchlötverfahren wegen des Vorhandenseins von Bauelementen und Verbindungspunkten auf der gleichen Seite der Trägerplatte, die gelötet werden müssen; außerdem ist diese Anordnung für eine automatisohe Fertigung wegen des Vorhandenseins der bekannten Leitungskreuzungen schwierig durchzuführen.

Gemäß der Erfindung werden die Matrixschaltungen auf Trägerplatten mit einseitig bedruckter Leitungsführung, einschließlich der sich kreuzenden Leitungen, aufgebracht. Auf diese Weise werden die vorher erwähnten Fehler vermieden. In dieser neuen Anordnung kann der Matrixschalter trotz verschiedenem Verwendungszweck in der Form, die für die Markierung der Bauelementepositionen interessant ist, ausgelegt und auch für Untersuchungszwecke und gelegentliche Reparaturen gut zugänglich gemacht werden. Außerdem können die lötbaren Enden der eingesetzten Bauelemente in dieser Anordnung so gebogen werden, - daß sie alle gleichen Abstand haben und keine anderen Verbindungen innerhalb des Matrixschalters, wie Stecker oder Brücken, benötigt werden.

Ein Merkmal der Erfindung ist ein Matrixschalter, in dem das Leitungsvielfach der Spalten und Zeilen in je einem Bündel zusammengefaßt ist, die sich in einem gewissen Abstand gegenüberliegen und über Bauelemente, die mit Rücksicht auf die Leitungsbündel quer dazu angeordnet sind, verbunden werden. Dabei kann, je nach Verwendungszweck, die Funktion der Spalten und Zeilen auch in umgekehrter Richtung erfolgen. Auf diese Weise ist es möglich, Spalten und Zeilen eines als gedruckte Schaltung ausgeführten Matrixschalters in einer Ebene anzuordnen.

Als gedruckte Schaltung
ausgeführter Matrixschalter

Anmelder:
International Standard Electric

Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 29. Juli 1958

Charles Vazquez, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

Ein weiteres Merkmal der Erfindung gibt die Möglichkeit, Verbindungsbau elemente zu verwenden, deren lötbare Enden so ausgebildet sind, daß sie denselben Abstand haben, der in der Breite des Spaltenbündels und in dem jeder Zeile zugeordneten Leitungsstück, zwischen denen die zu den Bündeln quer angeordneten Bauelemente liegen, festgelegt ist. Diese Anordnung erlaubt, genormte Bauelemente zu verwenden, während andere Verbindungen innerhalb des als gedruckte Schaltung ausgeführten Matrixschalters, wie Stecker oder Brücken, vermieden werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, daß in Reihe mit jedem Verbindungselement ein weiteres Bauelement geschaltet werden kann, deren schaltungsmäßige Mittelpunkte, die ebenfalls zu einem Leitungsbündel zusammengefaßt sein können, auf derselben Seite der Trägerplatte wie die Spalten und Zeilen angeordnet sind. Mit dieser Anordnung ist es möglich, eine Kreuzpunktmatrix mit einer nur auf einer Seite der Trägerplatte aufgebrachten gedruckten Leitungsführung herzustellen.

Weitere Merkmale werden durch die folgende Beschreibung beispielsweise erläutert, ohne die Erfindung einzuschränken.

In den Zeichnungen stellen die Figuren dar: in
Fig. 1 die Schaltung einer Decodierungsmatrix,
Fig. 2 die Anordnung dieses Matrixschalters, in Übereinstimmung mit der Erfindung, für die ersten vier Zeilen,

009 628/260

Fig. 3 die Schaltung einer Kreuzpunktmatrix,

Fig. 4 die Anordnung dieser Matrix (Fig. 3) in Übereinstimmung mit der Erfindung,

Fig. 5 eine vollständige Anordnung von Matrizen mit teihveiser Decodierung und zu jeder Zeile hinzugeschalteten Transistoren,

Fig. 6 eine vollständige Anordnung einer Kreuzpunktmatrix 8·4.

Es folgt eine nähere Beschreibung der Erfindung.

Die Schaltung der Decodierungsmatrix, in Fig. 1 gezeigt, besteht hauptsächlich aus vertikalen Leitungen oder Spalten α bis g und horizontalen Leitungen oder Zeilen 1 bis 8. Solche Bauelemente, wie al, «2, b 1, b3, legen die elektrische Verbindung zu einigen Kreuzpunkten der Zeilen und Spalten fest. Das geschieht z. B. so, daß der Widerstand al die Spalte α mit der Zeile 1, der Widerstand a-2 die Spalte α mit der Zeile 2 usw. verbindet. Es kann als bekannt vorausgesetzt werden, daß die Matrixeingänge als Spalten und die Ausgänge als Zeilen bezeichnet werden. Der Zweck eines Matrixschalters ist, eine Ausgangszeile zu bestimmen und nur eine für jede binäre Darstellung auf die Eingangsspalten zu übertragen. Die Durchführung, die bekannt ist, wird im folgenden kurz beschrieben.

Die Spalte α ist mit einem Pol mit einer Spannungsquelle verbunden (nicht gezeigt), der andere Pol ist beispielsweise geerdet. Es ist bekannt, daß das Potential der Spalte α mit 1 bezeichnet wird, während das Erdpotential 0 ist. Diese Spalte α führt das Potential 1 zu all den Zeilen des Matrixschalters über die Widerstände al, al . . . α 8. Das Potential der Spalten b, c, e, f und g kann entweder 1 oder 0 sein, je nach dem Schaltzustand der Schaltungsanordnung (nicht gezeigt). Dies erlaubt viele Anordnungen oder Kombinationen. Jede Kombination kann dargestellt werden durch eine Binärzahl, die decodiert oder umgesetzt werden muß, um eine besondere Ausgangszeile zu bestimmen. Die zwischen den Spalten und Zeilen liegenden Dioden sind für jede Kombination des Spaltenpotentials so angeordnet, daß sie alle Zeilen außer einer erden. Diese Zeile ist daher die einzige, die das Potential 1 führt, gespeist von Spalte a, wie erwähnt. Dadurch ist die Zeile des Matrixschalters markiert gemäß einer binären Darstellung, die auf die Eingangsklemmen gegeben worden ist.

Wie dieser Matrixschalter in der Form einer gedruckten Schaltung ausgeführt ist, wird in der Anordnung der Fig. 2 gezeigt und ist ein Merkmal der Erfindung. Die vertikalen Leitungen oder Spalten a bis g sind an der linken Seite angeordnet und zu einem Bündel zusammengefaßt, die horizontalen Leitungen oder Zeilen 1, 2, 3, 4 usw. sind auf dieselbe Weise zusammengefaßt, aber auf der rechten Seite angeordnet. Die Bauelemente a 1, bl, dl, /1 liegen mit einem Ende an den Spalten a, b, d, f, die anderen Enden dieser Bauelemente liegen gemeinsam auf dem Leitungsstück m 1, das mit der Zeile 1 verbunden ist. Der Abstand zwischen den abgewinkelten lötbaren Enden der hierbei verwendeten Bauelemente ist gleich groß, so daß jedes der genannten Bauelemente als Verbindungsglied zwischen der dementsprechenden Spalte und dem gemeinsamen Leitungsstück ml verwendet werden kann. Die Ausführungsbreite jedes Leitungsbündels muß so bemessen sein, daß nur ein technisch vertretbarer Mindestabstand zwischen den einzelnen Leitungen besteht. Die anderen Bauelemente a2, c2, d2, /2; aZ, b3, e3, /3 und a4b, ei, ei, /4 sind auf dieselbe Art und Weise wie die Bauelemente al, bl, dl und /1 angeordnet. Die ersten vier Bauelemente a-2, c2, d2 und /2 liegen zwischen den denentsprechenden Spalten und dem gemeinsamen Leitungsstück m2 der Zeile 2; die nächsten vier Bauelemente in der gleichen Weise entsprechend zu dem gemeinsamen Leitungsstück m 3 der Zeile 3 und die letzten vier in der gleichen Weise zu dem gemeinsamen Leitungsstück m4 der Zeile 4. Um die Übersichtlichkeit der Fig. 2 zu wahren, sind die Zeilen 5 bis 8 und deren Verbindungen über Bauelemente mit den Spalten α bis g nicht gezeichnet. Von dem bereits Beschriebenen ist noch zu sagen, daß die Decodierungsmatrix von Fig. 1 in der aufgezeigten Weise auf einer einseitig bedruckten Trägerplatte aufgebracht sein kann, die einen deutlichen Vorteil zeigt, wie bereits darauf hingewiesen. Weiterhin wird die übersichtliche Aufteilung, obgleich die äußere Form des Matrixschalters gegenüber der Fig. 1 geändert wurde, beibehalten; z. B. ist es möglich, jedes Bauelement und dessen Sitz unmittelbar zu erkennen, wie die Fig. 1 und 2 zeigen. Dieser Vorteil kann sowohl für die Bestückung als auch zum Zweck des Prüfans und der Reparatur ausgenutzt werden.

Der Matrixschalter der Fig. 3 ist eine Zweieingangsmatrix oder eine Kreuzpunktmatrix. Einer von diesen Eingängen besteht aus der Reihe der Spalten und der andere aus der Reihe der Zeilen. Die Ausgänge dieses Matrixschalters werden durch die Vielzahl von Kreuzpunkten dargestellt, die jeweils an dem Verbindungspunkt von zwei Bauelementen liegen (Reihenschaltung von Widerstand und Diode) und die Verbindung zu den Zeilen und Spalten herstellen. Deren Aufgabe ist es, das entsprechende Potential 1 auf eine Zeile und eine Spalte nach einem nicht gezeigten Plan zu übertragen ; die Ausgangsleitung liegt an dem Kreuzpunkt auf dieser Zeile und dieser Spalte. Die Spalten und Zeilen, die nicht markiert sind, sind geerdet (O-Potential). Bei der Ausführung des Matrixschalters, die in Fig. 3 gezeigt ist, wird das Potential 1 von der markierten Zeile nur auf die Ausgänge der dementsprechenden Spalten übertragen, die ebenso an Potential 1 liegen, weil die anderen Ausgänge, gesperrt durch die hinzugeschalteten Dioden, das Potential 0 beibehalten. Dadurch liegen alle Ausgänge auf O-P0-tential außer dem einen, der am dementsprechenden Kreuzpunkt liegt und Potential 1 führt.

Die in Fig. 4 gezeigte Anordnung ist eine fertigungsreife Nachbildung des in Fig. 3 dargestellten Matrixschalters als gedruckte Schaltung. Die vertikalen Leitungen oder Spalten a! bis K sind auf der linken Seite zu einem Bündel zusammengefaßt und stellen über die Dioden qal bis qa8 eine Verbindung zu den Ausgängen si bis s8 her; diese Ausgänge sind in der Reihenfolge durch die Widerstände ra'l bis ra' 8 verbunden mit dem gemeinsamen Leitungsstück m'l, das in der Zeile 1 ausläuft. Die Spalten α bis h sind auch auf dieselbe Weise mit den anderen Zeilen 2' bis 8' verbunden, deren Leitungsführungen und Bauelemente aber nicht dargestellt sind. Der Matrixschalter von Fig. 3 ist auf dieselbe Weise auf einer Trägerplatte mit einseitig bedruckter Leitungsführung ausgeführt wie das oben angeführte Beispiel der Fig. 1.

Eine Anordnung von zwei teildecodierten Matrixschaltern zeigt die Fig. 5 mit zu jeder Zeile hinzugeschalteten Transistoren. Die linke Seite Ml entspricht dem ersten teildecodierten Matrixschalter und die rechte Seite M2 dem zweiten Matrixschalter. Auf der linken Seite Ml wurde dieselbe Bezeichnung für die verschiedenen Bauelemente benutzt wie in Fig. 2; es ist daher offensichtlich, daß der genannte Teil Ml ähnlich angeordnet ist wie Fig. 2, bis auf folgenden Unterschied:

Die Leitung 1 ist mit dem Eingang des hinzugefügten Transistors TAl verbunden, dessen zugehöriger Ausgang an der Zeile 1" liegt. Die Leitung 9 ist vorgesehen für die Speisung des genannten Transistors. Die Eingänge oder Spalten α bis g, die Ausgänge oder Zeilen 1" bis 8" sowohl als auch die Speiseleitung 9 enden an Kontaktflächen, im unteren Teil der Fig. 5 gezeigt, die dieselbe Bezeichnung wie die in sie einmündenden Leitungen haben. Durch diese Kontaktflächen ist es möglich, vermittels Steckverbindungen die ge- ίο druckte Schaltung mit dem anderen Teil der Anlage zu verbinden.

Fig. 6 zeigt eine Anordnung einer Kreuzpunktmatrix, wie in Fig. 3 gezeigt, mit acht Spalten und vier Zeilen. Die Spalten a! bis ti sind über die Dioden qa'l bis qa'8 mit den Ausgangsleitungen si bis s8 verbunden; diese Leitungen wiederum über die Widerstände ra'l bis ra'8 mit dem den einen Enden der Widerstände gemeinsamen Leitungsstück m' 1, das in die Zeile 1' ausläuft. Die Spalten a' bis ti sind auf dieselbe Weise auch mit den Zeilen 2', 3' und 4' verbunden.

Die aufgeführte Beschreibung zeigt nur Ausführungbeispiele; viele andere Anordnungen sind möglich, ohne den Erfindungsgedanken einzuschränken. Die Funktionen der Zeilen und Spalten können z. B. auch vertauscht werden. Matrixschalter können bestimmt sein für den Zweck der Codierung oder Decodierung, bewirken aber hauptsächlich eine bestimmte Codierung oder Decodierung, je nach Verwendungszweck, gewöhnlich in automatischen Steuervorrichtungen. Die Tore können in verschiedener Weise auch mit anderen Bauelementen als Widerstände und Dioden ausgeführt werden.

Bei allen Zahlenangaben und angeführten Daten ist in jedem hier aufgeführten Fall nur beispielsweise erwähnt, wie man die Durchführung leichter verständlich machen und abwandeln kann, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verändern.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Als gedruckte Schaltung ausgeführter Matrixschalter, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalten und Zeilen zu je einem sich mit Abstand gegenüberliegenden Bündel im wesentlichen parallel verlaufender, gedruckter Leitungen zusammengefaßt und die Spalten und Zeilen sowie deren durch Bauelemente hergestellten Kreuzungspunkte in einer Ebene auf einer nur einseitig bedruckten Trägerplatte liegen.

2. Als gedruckte Schaltung ausgeführter Matrixschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kreuzungspunkten zugeordneten Bauelemente quer zu den zu Bündeln zusammengefaßten Spalten und Zeilen angeordnet sind.

3. Als gedruckte Schaltung ausgeführter Matrixschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelleitungen eines Zeilen- oder Spaltenbündels gestaffelt enden und in einem zum Anschluß der dieser Einzelleitung zugeordneten Bauelementengruppe dienenden gemeinsamen Leitungsstück auslaufen.

4. Als gedruckte Schaltung ausgeführter Matrixschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das der Bauelementengruppe gemeinsame Leitungsstück so geführt ist, daß die darauf angeordneten Anscfolußpunkte jeweils von den ihnen entsprechenden Anschlußpunkten des anderen Bündels gleichen Abstand haben.

5. Als gedruckte Schaltung ausgeführter Matrixschalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen parallel verlaufenden gedruckten Leitungen der Spalten und Zeilen sowie die zu den Kreuzpunkten führenden und sonstigen für die Anwendung der Schaltung benötigten Leitungen in an den Außenkanten der Trägerplatte angeordneten Kontaktflächen enden, die durch Steckeinheiten die Verbindung mit anderen Teilen der Schaltungsanlage herstellen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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