DE1219981B - Ringzaehler - Google Patents

Ringzaehler

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DE1219981B
DE1219981B DEJ23436A DEJ0023436A DE1219981B DE 1219981 B DE1219981 B DE 1219981B DE J23436 A DEJ23436 A DE J23436A DE J0023436 A DEJ0023436 A DE J0023436A DE 1219981 B DE1219981 B DE 1219981B
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William Ke-Chin Yuan
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
H03k
Deutsche Kl.: 21 al - 36/22
Nummer: 1219 981
Aktenzeichen: J 23436 VIII a/21 al
Anmeldetag: 27. März 1963
Auslegetag: 30. Juni 1966
Die Erfindung betrifft einen Ringzähler, der insbesondere — aber nicht ausschließlich — für den Einsatz in Fernsprechvermittlungsanlagen geschaffen ist.
Ein Ringzähler hat eine Anzahl von in einem Ring zusammengeschalteten Einzelstufen. Der Ausgang einer Stufe ist mit dem Eingang der nächsten Stufe verbunden. Die Arbeitsweise eines derartigen Ringzahlers ist das schrittweise Weiterlaufen eines bestimmten Schaltzustandes im Ring. Zu einer bestimmten Zeit kann sich nur eine bestimmte Einzelstufe in diesem bevorzugten Schaltzustand befinden, während die folgende Einzelstufe für diesen Schaltzustand vorbereitet ist. Beim Auftreten eines Eingangsignals auf einem allen Stufen gemeinsamen Eingang wird diese Weiterschaltung vorgenommen, wobei die erste Stufe den bevorzugten Schaltzustand aufgibt und die vorbereitete Stufe diesen einnimmt. Bei jedem Eingangsimpuls wandert der bevorzugte Schaltzustand eine Stufe weiter.
Es sind verschiedene Ringzähler bekannt, die Transistoren als bistabile Schaltelemente in den Einzelstufen einsetzen. Diese Ringzähler erfordern meistens zwei Transistoren pro Stufe und eine beachtliche Anzahl von Bauelementen zur Stromversorgung und gegenseitigen Kopplung.
Es sind auch Ringzähler bekannt, bei denen pro Einzelstufe eine PNPN-Diode vorgesehen ist. Dabei besteht die Einzelstufe im wesentlichen aus einer Reihenschaltung einer PNPN-Diode, einem Entkopplungswiderstand und dem Verbraucher. Dieser bekannte Ringzähler hat den Nachteil, daß die Verbraucher abwechselnd an unterschiedlichem Potential angeschaltet sind. Dies ist bei dem Einsatz eines Ringzählers ein großer Nachteil. Wird ein derartiger Zähler z. B. in einem Steuerungssystem einer Fernsprechvermittlungsanlage eingesetzt, wo jede einzelne Stufe ein Schaltorgan steuert, dann läßt sich diese bekannte Ringzählerschaltung nicht ohne weiteres einsetzen. Je nach Ordnungszahl der Stufe muß eine Inverterstufe nachgeschaltet werden, damit die angesteuerten Schaltorgane einheitliches Steuerkriterium erhalten. Dies ist bei einer freizügigen Anordnung von Ringzähler und gesteuerten einheitlichen Schaltorganen unerläßlich.
Die Erfindung schafft nun einen Ringzähler aus PNPN-Dioden mit einem gemeinsamen Steuereingang und getrennten Ausgängen, die einheitliches Ausgangssignal liefern. Dabei soll das einheitliche Ausgangssignal nicht durch erhöhten Kopplungsbzw. Entkopplungsaufwand erkauft werden. Der neue Ringzähler mit einer Vielzahl von Einzelstufen Ringzähler
Anmelder:
International Standard Electric Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart W, Rotebühlstr. 70
Als Erfinder benannt:
William Ke-Chin Yuan, Bellwood, JIl. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 30. März 1962 (183 859)
mit PNPN-Dioden, einem gemeinsamen Eingang und getrennten Ausgängen ist dadurch gekennzeichnet, daß die parallelgeschalteten Einzelstufen einen Spannungsteiler bilden, der sich aus einer Reihenschaltung von Steuerkreis bzw. Kopplungskreis der PNPN-Diode und dem Lastkreis zusammensetzt, daß ein Potentialpunkt des Spannungsteilers im Steuerkreis über ein Koppelelement mit einem anderen Potentialpunkt im Steuerkreis der folgenden Stufe verbunden ist, daß über den gemeinsamen Eingang den genannten Spannungsteilern auf der einen Seite die Speisespannung und die Steuerimpulse zugeführt werden und daß den Spannungsteilern auf der anderen Seite das Bezugspotential für die Ausgangskreise zugeführt wird. Diese Ringzählerschaltung weist pro Einzelstufe nur wenige Bauelemente auf und hat darüber hinaus noch den Vorteil, daß das getrennte Ausgangssignal nur bei der Änderung des Schaltzustandes der zugeordneten Einzelstufe beeinflußt wird. Zur Erhöhung der Ausgangsleistung können die getrennten Ausgänge des Ringzählers über besondere Verstärkerschaltmittel geführt werden. Dies kann z. B. eine Transistor-Schaltstufe sein, die an einen Widerstand des Spannungsteilers angeschaltet ist und in Abhängigkeit vom Schaltzustand der PNPN-Diode gesteuert wird. Nach einer weiteren Ausgestaltung des Ringzählers sind Schaltmittel zur Fehlerfeststellung und Rückstellung des Zählers vorgesehen. Zur Erhöhung der Betriebssicherheit sind mehrere Ringzähler vorgesehen, von denen einer als Betriebszähler, ein zweiter als Vergleichszähler und
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ein dritter als Ersatzzähler eingesetzt ist. Dazu weist jeder Zahler eine Überwachungsstufe auf, deren Schaltzustände auf Koinzidenz überwacht werden. Bei Fortfall des Synchronismus der synchron gesteuerten Zähler erfolgt zunächst die Zurückstellung. Nur dann, wenn ein erneutes Fehlersignal beim Erreichen der Überwachungsstufen auftritt, wird Alarm gegeben und eine Umschaltung des Betriebs- und Ersatzzählers vorgenommen. Die Umschaltung wird dabei so lange aufrechterhalten, wie das Fehlersignal ansteht. Ein derartig betriebssicherer Ringzähler wird erfindungsgemäß vorzugsweise als Markierer in einer Fernsprechvermittlungsanlage mit Zeitmultiplexsteuerung eingesetzt, wobei die getrennten Ausgänge die angeschalteten Verbindungssätze nach vorgegebenem Zeittakt steuern.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 die in den Zeichnungen verwendeten logischen Symbole,
Fig. 2 und 3 Prinzipschaltbilder zur Erläuterung des Erfindungsgedankens,
F i g. 2 a erne Ringzählerstufe mit großer Ausgangsleistung, die in dem Ringzähler nach F i g. 2 eingesetzt ist,
F i g. 4 die Zusammenschaltung der Stromkreise nach F i g. 2 und 3,
Fig. 5 die Spannungs-Strom-Kennlinien von PNPN-Dioden,
Fig. 6 die zulässigen Schwankungen des Ringzählerausgangsimpulses,
Fig. 7 eine verbesserte Trennung der Ringzählerausgangsimpulse,
Fi g. 8 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung einer Alarm- und Umschalteinrichtung und
Fig. 9a, 9b eine Abwandlung der Erfindung zum Einsatz in dem Stromkreis nach Fig. 3.
In F i g. 1 ist gezeigt, wie die verwendeten logischen Schaltungen dargestellt sind. Die ODER-Schaltung ist als Halbkreis mit Eingängen, die durch den Halbkreis gehen, dargestellt. Wenn ein Eingang markiert wird, dann ist auch der Ausgang markiert.
Eine UND-Schaltung ist ebenfalls als Halbkreis dargestellt, die Eingänge enden jedoch am Durchmesser. Wenn alle Eingänge gleichzeitig markiert sind, dann tritt auch am Ausgang ein Signal auf. Ein Sperrgatter wird als Halbkreis mit einem normalen Eingang und einem mit Punkt versehenen Eingang dargestellt. Wenn der normale Eingang markiert wird, dann tritt nur ein Ausgangssignal auf, wenn der andere Eingang nicht markiert ist.
Eine Flip-Flop-Schaltung ist durch ein doppeltes Rechteck dargestellt. Wenn der Rückstelleingang markiert wird, dann ist auch der Ausgang A markiert. Wenn der Eingang angesteuert wird, dann tritt am Ausgang B das Ausgangssignal auf.
Eine NOR-Schaltung ist als Dreieck mit Querstrich bei der Spitze dargestellte. Die NOR-Schaltung gibt immer ein Ausgangssignal ab, wenn beide Eingänge gleichzeitig nicht markiert sind.
Der Ringzähler
Ein Ausführungsbeispiel eines Ringzählers nach der Erfindung ist bei 50 in F i g. 2 gezeigt. Dies ist ein mehrstufiger PNPN-Dioden-Stromkreis mit einem allen Stufen gemeinsamen Eingang 51 und einer Vielzahl von getrennten Ausgängen 52. Die Spannungsänderungen an den Ausgängen 52 stellen Zeitlagen impulse dar. Jeder Ausgang ist einer Ringzählerstufe individuell zugeordnet, z. B. der Ausgang 53 der Stufe H, und diese Stufe H wiederum identifiziert einen von vielen Verbindungssätzen in einer Fernsprechanlage, z. B. den Verbindungssatz 55. Während jedes Zeitlagenimpulses, bei dem die Stufe H leitend ist, kann über den Verbindungssatz 55 ein Schaltweg über die Fernsprechanlage hergestellt werden.
ίο Die Anzahl der Stufen des Ringzählers hängt von der Anzahl der Verbindungssätze ab, die identifiziert werden müssen. Der gezeigte Zähler weist neun Stufen A bis / auf, die in Startstellung A, sieben Identifizierungsstellungen B bis H und eine Vergleichsstellung / unterteilt sind. In einem anderen Ausführungsbeispiel können die Stufenausgänge in anderer Weise verwendet werden, z. B. können auch alle neun Stufen Zählerstellungen darstellen. Alle Ringzählerstufen sind gleich aufgebaut. Jede Stufe enthält einen Spannungsteiler, der in wenigstens einem Zweig ein bistabiles Schaltelement eingeschaltet hat. Der Spannungsteiler ist über die Widerstände 56, -57, die Diode 58, die PNPN-Diode 59 und den Widerstand 60 gebildet und liegt an +18 V und —18 V. In der Stufe A ist das Potential -18 V dauernd mit dem Widerstand 60 verbunden. In allen übrigen Stufen B bis / ist das Potential schaltbar über die gemeinsame Sammelschiene 65 zuführbar. Der Ringzähler muß daher bei abgeschalteter Sammelschiene 65 bei der Stufe A mit dem Zählvorgang beginnen. Durch' entsprechende Anschaltung der Spannung —18 V kann ebensogut bei jeder anderen Stufe der Zählvorgang begonnen werden.
Um einen Ringzähler zu erhalten, ist ein Potentialpunkt jedes Spannungsteilers kapazitiv mit einem anderen Potentialpunkt des folgenden Spannungsteilers gekoppelt. Dabei ist zu beachten, daß die Stufe A der Stufe / folgt, so daß der Ring geschlossen ist. So ist z. B. über den Kondensator 68 der Potentialpunkt 7 der Stufe A mit dem Potentialpunkt k der Stufe B gekoppelt. Über entsprechende Kondensatoren sind die Stufen B bis / in alphabetischer Reihenfolge miteinander gekoppelt, und der Kondensator 69 vom Potentialpunkt m der Stufe / zum Potentialpunkt η der Stufe A schließt den Ring.
Zur Erklärung der Wirkungsweise nimmt man am zweckmäßigsten bestimmte Spannungswerte in dem erwähnten Stromkreis an. Da alle Stufen des Zählers gleich aufgebaut sind, kann angenommen werden, daß zu irgendeinem beliebigen Zeitpunkt die PNPN-Diode einer Stufe leitend ist. Da die Beziehungen bei den Stufen / und A ein wenig schwieriger sind, nimmt man an, daß die PNPN-Diode70 der Stufe/ leitend ist.
Es fließt Strom von der Spannungsquelle +18 V über die Widerstände 56, 71 der Dioden 72, 70 und den Widerstand 73 zum anderen Pol —18 V der Spannungsquelle, der über die Sammelschiene 65 anliegt. Der Spannungsabfall am Widerstand 56 läßt am Punkt 51 ein Potential von +4V erscheinen, und über den Spannungsabfall am Widerstand 71 tritt am Punkt m ein Potential —6 V auf. Die PNPN-Diode 59 ist nichtleitend (wie alle anderen PNPN-Dioden mit Ausnahme der Diode 70), über den Widerstand 57 und die Diode 58 fließt kern Strom, so daß kein Spannungsabfall auftritt und der Punkt« dasselbe Potential +4 V annimmt wie der Punkt 51. Bei einem Potential von +4V am Punkt η und
einem Potential von — 6 V am Punkt m wird der Kondensator 69 auf 10 V aufgeladen. Über das Potential +4V am Punkt 51 und den +18V der Spannungsquelle, die über den Widerstand 79 angeschaltet sind, wird der Kondensator 80 auf 14 V aufgeladen.
Es wird nun angenommen, daß auf die Basis des Transistors 81 ein Eingangssignal gelangt, so daß dieser leitend wird. Das Potential am Punkt Sl fällt sofort von +4V auf —28V ab (d.h. die Summe von —18 V am Emitter des Transistors 81, den — 14 V am Kondensator 80 und den +4V am Punkt 51). Diese Spannung von —28 V kehrt die Vorspannung an allen PNPN-Dioden um, so daß alle leitenden Dioden (z. B. 70) nichtleitend werden. Da angenommen wurde, daß nur die PNPN-Diode 70 lotend ist, wird beim Auftreten des Eingangssignals aur diese Diode abgeschaltet. Es fließt nun Strom von der Spannungsquelle +18V über den Widerstand 56, den Kondensator 80 und den Transistor 81 zu dem Pol —18 V der Spannungsquelle, der über den Emitter des Transistors 81 durchgreift. Über den Widerstand 56 wird der Kondensator 80 geladen, der Punkt 51 nimmt ein Potential von +18 V an, die zu den 10 V Ladespannung des Kodensators 69 addiert werden, so daß die PNPN-Diode 59 leitend wird.
Es fließt Strom von +18V, Widerstände 56, 57 Dioden 58, 59 und Widerstand 60 nach -18 V. Das Potential am Punkt 51 geht wieder auf +4 V, wenn die PNPN-Diode 59 leitend ist. Dadurch ist verhindert, daß noch eine andere Diode des Ringzählers leitend werden kann. Da jetzt das Potential am Punktk auf +4V und am Punkt/ auf —6 V geht, wird der Kondensator 68 auf 10 V geladen.
Der Stromkreis bleibt bis zum Eintreffen des nächsten Eingangsimpulses in dem beschriebenen Zustand. In diesem Fall wird dann die PNPN-Diode 59 nichtleitend und die PNPN-Diode 63 leitend.
Solange der Stromkreis angeschaltet bleibt, wird der Ringzähler durch jeden Eingangsimpuls um einen Schritt weitergeschaltet. Geht eine PNPN-Diode in den leitenden Zustand über, dann tritt an einem Leiter der Gruppe 52 ein Ausgangsimpuls auf. Wenn die PNPN-Diode 63 leitet, dann tritt am zugeordneten Ausgang 82 ein Impuls auf, wie er in F i g. 6 gezeigt ist. Die Impulsbreite kann je nach Kennlinie der PNPN-Dioden etwas variieren.
Die Kennlinien einer PNPN-Diode sind in F i g. 5 gezeigt. Wenn die Diode in Sperrichtung vorgespannt ist, dann ist sie nichtleitend (Punkt Vrb), es fließt nur ein sehr kleiner Strom über die Diode, und sie stellt zwischen beiden Klemmen einen sehr hohen Widerstand dar. Wenn an die Diode eine Spannung angelegt wird, dann bleibt die Diode so lange im hochohmigen Zustand, bis der Spannungswert den Zündspannungswert erreicht. Die Diode wird dann leitend und stellt zwischen den beiden Anschlüssen einen sehr kleinen Widerstand dar.
Bei PNPN-Dioden hängt die Zündspannung von der Anstiegszeit der angelegten Spannung und den Kennlinien der einzelnen Dioden ab. Wird eine Spannung mit einer großen Anstiegszeit angelegt, dann zündet die Diode bei einem verhältnismäßig hohen Spannungswert VBP, bei dem die Diode in Sperrrichtung leitend wird. Steigt die angelegte Spannung sehr schnell an, dann zündet die Diode bei einem verhältnismäßig kleinen Spnnungswert VRE. Diesen Effekt bezeichnet man mit »rate-effect«. Er ist durch die Eigenkapazität der PNPN-Dioden bedingt. In der Regel sind zwei Dioden nie genau gleich. Wie durch die Kurven der F i g. 5 gezeigt wird, streuen die Zündspannungen von Dioden zwischen einem unteren und einem oberen Grenzwert V^ und VßP.
Desgleichen weichen die Kennlinien in bezug auf den Haltestrom zwischen den Dioden erheblich voneinander ab, wie durch Al in Fig. 5 gezeigt wird. Diese Streuung der Kennlinien begrenzt die Anzahl
ίο der Dioden in jeder Diodengruppe, wie sie z. B. in einer Matrix einer vorgeschlagenen Fernsprechvermittlungsanlage eingesetzt ist. Obwohl in der Matrix Dioden mit extremen Zündspannungsgrenzweiisn eingesetzt werden können, müssen doch bestimmte Vorkehrungen getroffen werden.
Ein Vorteil des Ringzählers nach der Erfindung besteht darin, daß PNPN-Dioden mit unterschiedlichem Haltestrom und unterschiedlichen Zündkennlinien eingesetzt werden können. Es können alle ge-
ao fertigten PNPN-Dioden verwendet werden, auch die, die nicht für den Einsatz in Schaltmatrizen geeignet sind. Dies wird durch die Wahl der übrigen Schaltelemente im Ringzähler ermöglicht. Die Schaltelemente gleichen sehr große Schwankungen der Diodenkennlinien aus. Die Potentiale (+18 V, - 18 V) und die Widerstände 56, 57 und 60 (1,5 k, 820 und 1,2 k) sind entsprechend dem großen Schwankungsbereich der Diodenkennlinie gewählt.
Wie bei der vorher erwähnten Fernsprechvermittlungsanlage vorgeschlagen ist, stellen die Ausgangsimpulse des Ringzählers Zeitlagenimpulse dar, die zur Durchschaltung eines Weges über die Matrix verwendet werden. Wenn eine PNPN-Diode sehr schnell zündet und langsam abschaltet, dann wird der Zeitlagenimpuls gedehnt, und es steht mehr als die erforderliche Zeit für die Durchschaltung eines Weges über die Matrix zur Verfügung. Dies ist nicht störend, da das vorgeschlagene Vermittlungssystem zwischen den einzelnen Zeitlagenimpulsen eine Schutzzelt vorsieht. Diese Schutzzeit kann durch die erforderliche Ladezeit des Kondensators 80 beeinflußt werden. In vernünftigen Grenzen ist die einzige Auswirkung der Impulssteuerung nach F i g. 6, daß die Schutzzelt zwischen den Impulsen reduziert wird. Im anderen Falle wird durch eine langsam zündende und schnell abschaltende Diode die Impulsdauer gekürzt, wie der Impuls g in F i g. 6 andeutet. Die ideale Impulsform nach F i g. 6 bietet wesentlich mehr Zeit als zur Durchschaltung eines Weges über die Matrix erforderlich ist. Die Impulsdauer kann beachtlich verkürzt werden, bevor das Schaltsystem einen Fehler macht.
Die Stromkreiswerte müssen aber zusätzlich noch so ausgelegt sein, daß der erforderliche Haltestrom für die Dioden fließt. Dieser Strom muß so groß sein, daß der gesamte Bereich AI erfaßt wird.
Da die Kennlinien der im Ringzähler einsetzbaren Dioden in weitem Bereich schwanken dürfen, können die Gesamtkosten für alle in der Vermittlungsanlage eingesetzten Dioden reduziert werden. Wenn z. B. die Anzahl der Ringzähler-PNPN-Dioden 25% der Gesamtzahl aller in der Anlage eingesetzten Dioden beträgt, dann kann die Herstellungstoleranz der-PNPN-Dioden beachtlich erweitert werden, was zu erheblicher Kostenersparnis führt.
Der Stromkreis weist auch Mittel auf, um die Ausgangsimpulse des Ringzählers von den Einschwingvorgängen des Kreises zu entkoppeln. Aus diesem
Grunde sind die Ausgänge des Ringzählers nicht wie bei bekannten Zählern über der PNPN-Diode am Potentialpunkt 7 angeschaltet. Dies führt dazu, daß an jedem Ausgang des Ringzählers eine Serie von Impulsspitzen auftritt, da der Kondensator 80 geladen und entladen wird, wie in F i g. 7 a gezeigt wird. Tritt ein Eingangssignal auf, dann ändert sich das Potential am Punkt 51 von +4V auf —28 V. Das Potential am Punkt/ sowie an allen entsprechenden Punkten geht ebenfalls auf — 28 V über, so daß alle Zählerstufen abgeschaltet werden. Wird der Kondensator 80 geladen, dann steigt das Potential an diesen Punkten wieder auf +18 V an. Bevor dieses Potential erreicht ist, wird die nächstfolgende Zählstufe jedoch eingeschaltet. Dies führt zu dem in F i g. 7 mit 85 bezeichneten Spitzenimpuls am Punkt /. Ist die Diode
59 z. B. eingeschaltet, dann wird dieses Potential am Punkt/ durch den Spannungsabfall über den ge samten Spannungsteiler aufrechterhalten, und am Ausgang steht der Rechteckimpuls 86.
Gemäß der Erfindung sind die Ausgänge der Zählerstufen an einem Punkt (z. B. s) unterhalb (in bezug auf den Eingang 51) der PNPN-Dioden angeschaltet, so daß bei nichtleitenden Dioden die entsprechenden Ausgänge von den unerwünschten Einschwingvorgängen entkoppelt sind. Das führt dazu, daß am Ausgang der Rechteckimpuls 87 ohne dazwischenliegende Impulsspitzen auftritt.
Um die Ausgangsleistung einer Zählstufe zu erhöhen, wird jeder PNPN-Diode ein elektronischer Schalter nachgeschaltet. Wie Fig. 2a zeigt, enthält auch diese Art Zählstufe alle beschriebenen Elemente.
Die entsprechenden Elemente in der Stufet der F i g. 2 sind gleich bezeichnet, wie die Elemente der F i g. 2 a, nur mit einem Zusatz α versehen. Die Zählstufe nach F i g. 2 a enthält zusätzlich eine Diode 91 und einen Schalter90 (hier z.B. ein NPN-Transistor).
Diese Stufe arbeitet-im Prinzip genauso wie beschrieben. Die Stromkreiswerte sind jedoch so gewählt, daß der Transistor leitend oder nichtleitend wird, wenn die PNPN-Diode leitend oder nichtleitend ist. Zunächst wird der Zustand »nichtleitend« betrachtet. Von Punkt 514 und vom Erdpotential 93 fließt ein kleiner Reststrom zur Sammelschiene — 18 V. Die Aufteilung ist dabei uninteressant. Wichtig ist nur, daß der Spannungsabfall an der Diode 91 größer ist als am Widerstand 60 a. Das führt dazu, daß der Emitter des Transistors 90 in bezug auf die Basis positiveres Potential führt und der Transistor demzufolge nichtleitend ist. Es wird nun der Schaltzustand »leitend« betrachtet. Die PNPN-Diode 59 a ist leitend, und es fließt Strom über den Widerstand
60 a. Infolge des großen Spannungsabfalles am Widerstand 60 α wird das Potential an der Basis des Transistors in bezug auf das Potential an dem Emitter positiv. Der Transistor 90 wird leitend, und über seine Basis-Emitter-Strecke fließt Strom. Das zieht einen großen Stromfluß vom Erdpunkt 93 über den Transistor 90 und die Diode 91 zum Punkt —18 V nach sich, was einer entsprechenden Stromverstärkung durch den Transistor entspricht. Die Ausgangsleistung des Ringzählers ist damit wesentlich erhöht.
Der Markierer
Die Fig. 2 und 3 zeigen drei prüfbare Ringzähler und die zugeordneten Stromkreise, die einen Markierer zur Steuerung einer Fernsprechvermittlungsanlage darstellen. Die wesentlichsten Stromkreise des Markierers sind: ein gemeinsamer Zeittaktgeber (z. B.
ein Multivibrator 100), drei Ringzähler 101, 102 und 103, die von dem Zeittaktgeber synchron gesteuert werden, und eine Alarm- undUmschalteinrichtung 400.
Anstatt eines Multivibrators kann jede beliebige
ähnliche taktgebende Einrichtung eingesetzt werden,
z. B. auch direkt die übliche Wechselspannung des Starkstromnetzes.
ίο Die drei Ringzähler 101, 102,103 sind gleich aufgebaut. Jeder enthält eine Treiberstufe, einen Zähler und eine Umkehrstufe. Die Treiberstufe enthält einen elektronischen Schalter, hier z. B. einen Transistor 81, der die Steuerspannung für den Kondensator 80 liefert. Der Widerstand 105 und die Spannungsquelle —36 V dienen zur Vorspannung des Transistors 81. Der Widerstand 79 ist Kollektorwiderstand, und die Widerstand-Kondensator-Kombination 106 beeinflußt die Einschaltzeit des Transistors 81. Damit am Punkt 51 eine große negative Spannung auftritt, muß der Transistor 81 schnell leitend gemacht werden, so daß die Spannung —18 V zusammen mit der Spannung am Kondensator 80 dem Punkt 51 zugeführt wird und alle Zählstufen abgeschaltet werden, bevor die Weiterschaltung auf die nächste Stufe erfolgt. Der Kondensator 106 beschleunigt den Einschaltvorgang des Transistors 81.
Die Vergleichseinrichtung (Stufe I) jedes Ringzählers ist mit einer Umkehrstufe mit zwei Ausgängen 110 und 111 verbunden. Die Polarität der Spannung am einen Ausgang der Umkehrstufe ist stets entgegengesetzt wie die Polarität am anderen Ausgang. Wenn die PNPN-Diode 70 leitend ist, dann liegt der Punkt t bei — 6 V, während bei nichtleitender Diode der Punkt —18 V führt. Der Transistor 112 ist so angekoppelt, daß er bei nichtleitender PNPN-Diode und einem Potential von —18 V am Punkt t leitend wird und daß er bei leitender PNPN-Diode und einem Potential von — 6 V am Punkt t nichtleitend wird.
Ist der Transistor 112 leitend, dann tritt das Emitter-Erd-Potential am Ausgang 111 und am Punkt u auf. Der Transistor 113 wird nichtleitend, und das Potential — 18 V greift über den Widerstand 115 auf den Ausgang 110 durch. Ist der Transistor 112 nichtleitend, dann greift das Potential —18 V über den Widerstand 116 auf den Ausgang 111 und den Punkt u durch. Die Basis des Transistors 113 wird negativer als der Emitter, so daß der Transistor leitend wird und am Ausgang 110 Erdpotential auftritt. Daraus resultiert, daß die Polarität der Potentiale an den Ausgängen 110 und 111 stets verschieden ist.
Da alle Ringzähler 101, 102, 103 synchron gesteuert werden, weisen die Ausgänge 110,110', 110" gleichzeitig dasselbe Potential auf, und die Ausgänge 111, 111', 111" haben ebenfalls gleiches Potential, aber entgegengesetzter Polarität.
Es sind Schaltmittel vorgesehen, die fehlerhafte Ausgangsbedingungen der Ringzähler feststellen. Dies erfolgt über dauernden Vergleich der Ausgangskanäle zweier Ringzähler 101 und 103 mit dem Ausgang des dritten oder Vergleichszählers 102. Der Vergleich wird über ein Paar von NOR-Schaltungen 120 und 121 für den Zähler 101 und 120' und 121' für den Zähler 103 durchgeführt.
Eine NOR-Schaltung, z. B. 120, enthält einen Transistor 125 mit einem Lastwiderstand 126, einem Basiswiderstand 127 und einem Paar von Eingangs-
oder Steuerwiderständen 128 und 129. Normalerweise ist der Transistor 125 immer leitend, wenn die drei Ringzähler synchron laufen und das Potential an den Ausgängen 110 oder 111' negativ ist. Die Basis des Transistors 125 ist daher stets negativer als der Emitter. Der Transistor bleibt leitend, und das Emitter-Erd-Potential liegt am Ausgang 130. In ähnlicher Weise bleibt der Transistor 125' leitend, und am Ausgang 130' steht ebenfalls Erdpotential.
Wenn die Zähler 101 und 102 außer Synchronismus kommen, dann zündet die PNPN-Diode in der Vergleichsstufe/ des einen Zählers zu einem Zeitpunkt, in dem die PNPN-Diode in der Vergleichsstufe / des anderen Zählers noch nicht gezündet hat. Dies bedeutet, daß der Zähler 101 am Ausgang 110 noch Erdpotential führt, wenn der Zähler 102 am Ausgang 111' bereits Erdpotential annimmt. Der Transistor 125 wird daher nichtleitend, da das Potential an seiner Basis auf +18V ansteigt, das Über den Widerstand 127 zugeführt wird. Das Potential am Ausgang der NOR-Schaltung ändert sich vom Emitter-Erd-Potential des Transistors 125 auf das über den Widerstand 126 zugeführte Potential -18 V. Die ODER-Schaltung 131 leitet das Signal weiter (y in Fig. 8) und steuert eine monostabile Kippschaltung 132. In ähnlicher Weise führt der Transistor 125' dem Ausgang 130 des Potential —18 V zu.
Für eine vorgegebene Zeitspanne ist die monostabile Kippschaltung 132 eingeschaltet, wie bei ν in F i g. 8 angezeigt ist. Nach dieser Zeitspanne, die lange genug dauert, um alle Einschwingvorgänge zu unterdrücken und die Zähler zurückzustellen, wird die Kippschaltung 132 automatisch abgeschaltet und schaltet dabei eine andere monostabile Kippschaltung 133 ein. Diese Kippschaltung bleibt eine größere Zeitspanne w eingeschaltet, die lange genug dauert, um ein zweites Fehlersignal auftreten zu lassen, wenn der Zähler 101 oder der Zähler 102 gestört ist. Wenn dies zutrifft, dann wird über eine UND-Bedingung im Zeitpunkt ζ nach F i g. 8 Alarm ausgelöst und eine Umschaltung vorgenommen. Bei dieser Umschaltung wird der Ersatzzähler 103 eingeschaltet, und über den Alarm wird das Wartungspersonal gerufen. Bei jedem Fehler werden die Transistoren 125 und 125' nichtleitend, und das Potential an den Ausgängen 130 und 130' ändert sich von Erdpotential auf —18 V. Ist dies der Fall, dann spricht das Sperrgatter 134 an. In dem Zeitintervall ν erfolgt nichts, da die UND-Schaltung am oberen Eingang nicht markiert ist. Schaltet die monostabile Kippschaltung 132 zurück und die monostabile Kippschaltung 133 ein, dann verursacht ein Fehler eine Spannung, die die monostabile Kippschaltung 132 erneut triggert und durch die Torschaltung 134 durchgreift. Zu dieser Zeit besteht an der UND-Schaltung 135 Koinzidenz, so daß der Eingang der Flip-Flop-Schaltung 140 angesteuert wird.
Es sind Schaltmittel vorgesehen, die die Markierausgänge des gestörten Ringzählers 101 beim Vorliegen eines Fehlersignals auf den Ersatzzähler 103 umschalten. In der Flip-Flop-Schalrung 140 ist der Transistor 142 normalerweise leitend, da diese Schaltung im Ausgangszustand auf die EIN-Bedingung gestellt würde, so daß Emitter-Erd-Potential am Ausgang B auftritt. Der Transistor 142 bleibt leitend, da seine Basis über das am Spannungsteiler 143, 144, 145 abgegriffene Potential negativ gegenüber seinem Emitter gemacht ist. Leitet die UND-Schaltung 135, dann wird durch das Ausgangssignal die Basis des Transistors 142 positiv. Der Transistor 142 wird nichtleitend, und das Potential am Punkt B ändert sich auf —18 V, die über den Kollektorwiderstand durchgreifen. Aus diesem Grunde wird auch die Basis des Transistors 141 negativ gegenüber dem Emitter, und der Transistor wird leitend. Wenn der Ausgang B Erdpotential führt, dann wird das Sperrgatter 134 gesperrt, so daß es auch bei weiteren Fehlersignalen nicht mehr leiten kann. Die UND-Schaltung 135 kann daher nicht erneut durchschalten und die Flip-Flop-Schaltung 140 nicht mehr angesteuert werden. Wenn der Ausgang^ der Flip-Flop-Schaltung Erdpotential annimmt, dann trifft auf der Rückstelleitung zu der Flip-Flop-Schaltung 146 ein Signal auf, das diese vom Ausgang^ auf den Ausgang B umsteuert. Beide Eingänge der NOR-Schaltung 147 sind damit nicht markiert, so daß diese Schaltung leitend wird und die Alarmgabe einleitet,
ao die vorzugsweise sich fängt und manuell gelöscht werden muß. Bevor die Flip-Flop-Schaltung 146 betätigt wird, verhindert das Ausgangssignal A, daß das Tor 148 auf die Ausgangsimpulse des Zählers 103 anspricht. Da noch keine Signale B aufgetreten sind, spricht der Verbindungssatz 55 logischerweise auf die Ausgangsimpulse des Ringzählers 101 an, die über die Schaltung 149 zugeführt werden. Wenn jedoch die Flip-Flop-Schaltung 146 angesprochen hat, dann verschwindet das Signal am Ausgang A, so daß der Verbindungssatz 55 auf die Ausgangsimpulse des Ringzählers 103 anspricht. Nun sperrt das Signal am Ausgang B der Flip-Flop-Schaltung 146 das Tor 149, so daß es auf die Ausgangssignale des Ringzählers 101 nicht mehr anspricht.
Es sind weiterhin Schaltmittel vorgesehen, um im Falle eines Fehlers alle drei Zähler zurückzustellen. Wenn das negative Potential über den Widerstand 151 auf die Basis des Transistors 152 durchgreift, wird der Kondensator 153 über den Stromkreis, der von —36 V über die Widerstände 156, 157 nach Erde 158 führt, aufgeladen. Wird der Transistor 152 leitend, dann tritt das Emitter-Erd-Potential an die Stelle des Potentials —36 V. Der Kondensator 153 entlädt sich. Während der Entladezeit des Kondensators 153 wird der normalerweise leitende Transistor 160 nichtleitend gehalten. Dies führt dazu, daß das Potential —18 V am Kollektor des Transistors 160 von der Sammelschiene 65 abgetrennt wird. Nur noch die PNPN-Dioden in den Stufen A können zünden, da sie noch am Potential —18 V liegen. Das bedeutet, daß beim Übergang des Transistors 160 wieder in den leitenden Zustand alle Ringzähler wieder synchronisiert sind. Ein weiteres Fehlersignal tritt nicht mehr auf, wenn der Fehler nur darin bestand, daß der Synchronismus verloren war.
Die Bedingungen eines bestimmten Systems legen auch fest, was beim Auftreten eines Fehlers im Ersatzringzähler 103 zu geschehen hat. Das Auftreten eines zweiten Fehlers zeigt z. B. an, daß der Vergleichsringzähler 102, nicht der Ersatzringzähler 103, gestört ist. Wenn dies eintritt, kann es besser sein, die Steuerung durch den Ersatzringzähler 103 ausführen zu lassen, als auf den Betriebsringzähler 101 zurückzuschalten. Es kann auf der anderen Seite jedoch vorteilhaft sein, beim Auftreten eines Fehlers zwischen den Ringzählern 101 und 102 umzuschalten. Aus diesem Grunde wird die Vermittlungsanlage wenigstens zu einem gewissen Grade weiterarbeiten,
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solange irgendeine Möglichkeit in einem der Markierzähler besteht.
Unter der Annahme, daß beim Auftreten eines zweiten Fehlersignals eine Zurückschaltung erwünscht ist, arbeiten die Stromkreise 131' bis 135' in der oben an Hand der Stromkreise 131 bis 135 beschriebenen Weise. Die Flip-Flop-Schalrungen 140 und 146 kehren ihren vorherigen Zustand um, und der Ausgang des Zählers 101 wird über das Sperrgatter 149 gespeist, während der Ausgang des Zählers 103 über das Tor 148 gesperrt ist. Die Umschaltung bleibt so lange bestehen, wie ein Fehlersignal ansteht. Ist eine Zurückschaltung nicht erwünscht, dann müssen nur die Teile der Stromkreise 131' bis 135' ausgeschaltet werden, die die Zurückschaltung veranlassen. Die Zurückschaltung erfolgt dann, wenn durch die Wartungsperson der Alarm abgestellt wird und dabei entsprechende manuelle Steuerfunktionen durchgeführt werden,
Fig. 9 zeigt eine andersartige Logik der Fig. 2 und 3. Dabei ist nur erforderlich, alle Elemente zwischen den Punkten t, t' und den Eingängen der Kippschaltungen 132 und des Tores 134 (Zähler 101 und 102) der Fig. 2 und 3 wegzulassen. Der Punkt ti der Fig. 9 ist mit dem Punkt t des Zählers 101 und der Punkt ti mit dem Punkt f des Zählers 102 zu verbinden. Der Ausgang der Schaltung gemäß Fig. 9 ist mit den Eingängen der Kippschaltung 132 und der Torschaltung 134 zusammengeschaltet.
Die logischen Verknüpfungen dieses Ausführungsbeispieles sind an Hand der Fig. 9a zu erläutern. Befinden sichbeide Stufen/ der Zähler 101 und 102 im Zustand »leitend«, dann werden die Sperreingänge der Tore 170 und 171 markiert. Befinden sich die Stufen/ im Zustand »nichtleitend«, dann ist kein Eingang markiert. Ist die eine Stufe/ im leitenden und die andere im nichtleitenden Zustand, dann wird eine Torschaltung 170 und 171 nicht gesperrt, wenn am Eingang t Markierpotential auftritt. Die ODER-Schaltung 172 wird leitend und markiert den Eingang zum Sperrgatter 134 und der monostabilen Kippschaltung 132.
Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen logischen Schaltung ist in Fig. 9b gezeigt. Die Schaltung enthält ein Paar NPN-Transistoren mit den Basiswiderständen 173 und 174 und den Kollektorwiderständen 175 und 176. Die ODER-Schaltung 172 enthält einen Transistor 179 mit den Emitterdioden 177 und 178, die Erdpotential sperren, aber negatives Potential dem Emitter zuführen. Die Basisspannung für den Transistor 179 wird von zwei Spannungsteilern abgegriffen, von denen einer von —36 V über die Widerstände 181, 182 und 176 nach Erde führt, wenn der Tansistor 171 nichtleitend ist. Ist der Transistor leitend, dann geht der Spannungsteiler von —36 V über die Widerstände 181 und 182, den Transistor 171 nach — 18 V. Sind die PNPN-Dioden der Stufen/ beider Zähler 101 und 102 nichtleitend, dann tritt an den Eingängenil und ti —18V auf. Die Emitter der Transistoren 170 und 171 werden positiv in bezug auf die Basis, und die Transistoren werden nichtleitend. Das Erdpotential über die Widerstände * 174 und 175 wird durch die Dioden 177 und 178 vom Emitter des Transistors 179 ferngehalten. Der Transistor 179 ist nichtleitend, und am Ausgang tritt Erdpotential 180 auf.
Werden beide Eingänge ti und ti gleichzeitig positiv, dann werden die Transistoren 170 und 171 leitend, und das Emitterpotential —18 V greift über die Dioden 177 und 178 auf den Emitter des Transistors 179 durch. Das Potential —18 V tritt an die Stelle des Erdpotentials. Die Basis des Transistors 179 bleibt jedoch negativ in bezug auf den Emitter, so daß der Transistor nichtleitend bleibt. Das Ausgangserdpotential 180 bleibt ebenfalls.
Bei einem Fehler nimmt der Eingang ti Erdpotential an, während der Eingang 12 auf —18 V bleibt (oder umgekehrt). Die Basis des Transistors 170 wird positiv in bezug auf den Emitter. Der Transistor 170 wird leitend, während der Transistor 171 nichtleitend bleibt. Bei leitendem Transistor 170 wird das Emitterpotential —18 V über die Diode 177 dem Emitter des Transistors 179 zugeführt. Da der Transistor 171 nichtleitend ist, wird die Basis des Transistors 179 gleichzeitig positiv in bezug auf den Emitter. Dieses positive Potential wird vom Spannungsverteiler abgegriffen, der von —36 V ausgeht und über die Widerstände 181, 182 und 176 nach Erde führt. Der Transistor 179 wird leitend, und das Emitterpotential —18 V, das über den Transistor 170 und die Diode 177 zugeführt wird, tritt an Stelle des Erdpotentials 180 am Ausgang auf. Daraufhin spricht die monostabile Kippschaltung 132 an, und die Torschaltung 134 wird leitend, und die oben bereits beschriebenen Vorgänge werden durchgeführt.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung zu ersehen ist, gibt die Erfindung einen neuen verbesserten Ringzähler an, der insbesondere — aber nicht ausschließlich — auf die Verwendung in Fernsprechvermittlungsanlagen abgestimmt ist. Darüber hinaus sind die Gesamtkosten stark reduziert, da für die Einzelstufe weniger Bauelemente benötigt werden. Außerdem können die Kosten für die gesamte Anlage reduziert werden, da der Ringzähler Dioden verwenden kann, die für die Schaltmatrix der Anlage nicht mehr eingesetzt werden können. Durch die Ersatzschaltung, die dauernde Überwachung und die automatische Alarmgabe und Umschaltung auf Ersatz wird die Betriebssicherheit beachtlich erhöht.

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Ringzähler mit einer Vielzahl von Einzelstufen mit PNPN-Dioden, einem gemeinsamen Eingang und getrennten Ausgängen, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelgeschalteten Einzelstufen einen Spannungsteiler bilden, der sich aus einer Reihenschaltung von Steuerkreis bzw. Kopplungskreis der PNPN-Diode und dem Lastkreis zusammensetzt, daß ein Potentialpunkt Q, rri) des Spannungsteilers im Steuerkreis (57,58) über ein Koppelelement (68,69) mit einem anderen Potentialpunkt (K) im Steuerkreis der folgenden Stufe verbunden ist, daß über den gemeinsamen Eingang (51) den genannten Spannungsteilern auf der einen Seite die Speisespannung und die Steuerimpulse zugeführt werden und daß den Spannungsteilern auf der anderen Seite das Bezugspotential für die Ausgangskreise zugeführt wird.
2. Ringzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die getrennten Ausgänge (52, 53, 82) über Verstärkerschaltrnittel (90) geführt sind.
3. Ringzähler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Transistorschaltstufe (90, 91) an einen Widerstand (60 a) des Span-
nungsteilers (57 a, 59 a, 60 a) angeschaltet ist und daß diese Schaltstufe in Abhängigkeit vom Schaltzustand der PNPN-Diode (59 a) steuerbar ist.
4. Ringzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltmittel zur Fehlerfeststellung und zur Zurückstellung des Ringzählers vorgesehen sind (Fig.5).
5. Ringzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ringzähler (101,102,103) eine Treiberstufe (79, 80, 81, 105, 106) vorgeschaltet ist.
6. Ringzähler nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ringzähler (101, 102, 103) synchron durch einen Zeittaktgeber (100) gesteuert sind.
7. Ringzähler nach Anspruch 1, 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ringzähler (101, 102, 103) eine Überwachungsstufe (/) aufweist, deren Schaltzustände auf Koinzidenz überwacht sind (F i g. 2 und 3). ao
8. Ringzähler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringzähler (101) als Betriebszähler und ein Ringzähler (102) als Vergleichszähler eingesetzt ist, daß bei Fortfall des Synchronismus die Zähler zurückgestellt werden und beim erneuten Fehlersignal die Umschaltung auf einen Ersatzzähler (103) durchgeführt wird.
9. Ringzähler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung so lange aufrechterhalten wird, wie ein Fehlersignal ansteht.
10. Ringzähler nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringzähler als Markierer in einer Fernsprechvermittlungsanlage mit Zeitmultiplexsteuerung der an den Ausgängen des Ringzählers angeschalteten Verbundsätze eingesetzt wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
»Frequenz«, Februar 1961, S. 33 bis 39.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
609 587/397 6.66 © Bundesdruckerei Berlin
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