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Elektronischer Koppelkontakt zum Durchschalten von Leitungen in Fernmelde-,
insbesondere Fernsprechvermittlungsanlagen Die Erfindung betrifft einen elektronischen
Koppelkontakt zum Durchschalten von Leitungen in Fernmelde-, insbesondere Fernsprechverrnittlungsanlagen,
dessen in Längsrichtung der Leitungen angeordneter Serienzweig aus gegeneinandergeschalteten
Gleichrichterdioden bzw. aus einem Transistor (zwischen Emitter- und Kollektoranschluß)
besteht, an deren gemeinsamem Verbindungspunkt bzw. dessen Basisanschluß ein in
Querrichtung zu den Leitungen angeordneter steuerbarer Zweig (Querzweig) angeschlossen
ist, bei dem für die überführung des Koppelkontaktes aus dem Sperr- in den Durchlaßzustand
bzw. umgekehrt gleichzeitig der Widerstand des Serienzweiges und der Leitwert des
Querzweiges von hohen zu niedrigen Werten bzw. umgekehrt umgesteuert werden.
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Es wurde durch die USA.-Patentschrift 2 816 238 bekannt, die Durchschaltung
von Teilnehmerleitungen über die Emitter-Kollektor-Strecken von in die Sprechadern
eingefügten Transistoren zu bewirken. Beim Anlegen einer Sperrspannung an die Basisanschlüsse
werden die Transistoren in ihrem Sperrzustand gehalten. Andererseits überführt eine
den Basisanschlüssen über Widerstände zugeführte Steuerspannung jeden Transistor
in seinen Sättigungszustand, so daß der Durchlaßwiderstand zwischen Kollektor- und
Emitteranschluß jedes Transistors minimal wird und die Adern der Teilnehmeranschlußleitungen
innerhalb der Vermittlungseinrichtung durchverbunden werden.
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Es wurde durch die USA.-Patentschrift 2 782 307 bekannt, an Stelle
des vorher genannten Transistors zwei gegeneinandergepolte Dioden zu verwenden und
die Steuerung an ihrem gemeinsamen Verbindungspunkt zu bewirken. Die Steuerung des
in die Sprechadern eingefügten elektronischen Koppelpunktes wird dadurch besonders
wirksam gestaltet, daß der am gemeinsamen Verbindungspunkt angelegte Querwiderstand
im Sperrzustand der gegeneinandergepolten Dioden möglichst niedrig, dagegen im Durchlaßzustand
der beiden Dioden möglichst hochohmig wird.
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Allerdings ist mit den in den beiden aufgeführten USA.-Patentschriften
offenbarten Anordnungen zwar ein hoher Sperrwiderstand, jedoch nicht die in der
Fernsprechvermittlungstechnik erforderliche niedrige Durchlaßdämpfung der Koppelstelle
erreichbar. Selbst wenn, wie beispielsweise in der deutschen Patentschrift 1041530
beschrieben ist, zur Steuerung eine bistabile Kippschaltung verwendet wird, so bleibt
im durchgeschalteten Zustand der Koppelstelle die dämpfende Wirkung des quer zu
den Sprechadern angeordneten Widerstandes und des Kollektorbelastungswiderstandes
des die Koppelstelle steuernden Teiles der Kippschaltung, der sich dabei im Sperrzustand
befindet, bestehen.
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Die Maßnahmen gemäß der Erfindung ergeben eine vorteilhafte Erniedrigung
der durch den Querzweig verursachten Durchlaßdämpfung eines Koppelkontaktes, dessen
Serienzweig aus gegeneinandergeschalteten Dioden bzw. der Emitter-Kollektor-Strecke
eines Transistors besteht.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Querzweig aus der
Kombination einer im gesperrten Zustand des Koppelkontaktes den Querzweig kurzschließenden
Kippschaltung und eines im Durchlaßzustand des Koppelkontaktes im leitenden Bereich
betriebenen Transistors besteht, über den der die Dioden des Serienzweiges im leitenden
Zustand durchfließende Strom an ihren gemeinsamen Verbindungspunkt bzw. über den
der Basisstrom des im Sättigungszustand befindlichen Koppelkontakttransistors herangeführt
wird.
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In der Ausbildung eines Koppelkontaktes gemäß der Erfindung wird der
im aktiven Bereich betriebene Transistor als ein einen besonders hohen Wechselstromwiderstand
besitzender Kollektorbelastungswiderstand des einen Transistors der aus zwei Transistoren
bestehenden Kippschaltung angeordnet, und es wird der gemeinsame Verbindungspunkt
der beiden gegeneinandergeschalteten Dioden des Serienzweiges bzw. der Basisanschluß
des Koppelkontakttransistors unmittelbar mit der Kollektorelektrode des einen Transistors
(Ts2) der Kippschaltung verbunden. Eine in manchen Fällen bessere Wirkung wird durch
Verwendung eines Feldeffekttransistors als Kollektorbelastungswiderstand
des
einen Transistors der Kippschaltung erzielt.
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Von den beiden Dioden des Serienzweiges des Koppelkontaktes bzw. vom
Basisanschluß des Koppelkontakttransistors aus gesehen, liegen bei dieser Anordnung
gemäß der Erfindung der eine Transistor der Kippschaltung und der Feldeffekttransistor
parallel im Querzweig.
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In Weiterbildung der Erfindung können aber auch der genannte Feldeffekttransistor
und der betreffende Transistor der Kippschaltung im Querzweig hintereinander angeordnet
werden. Als Kippanordnung kann an Stelle der aus zwei Transistoren bestehenden Kippschaltung
selbstverständlich auch ein Thyristor Anwendung finden.
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Die Erfindung wird an Hand von Schaltbildern erklärt.
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F i g. 1 zeigt einen elektronischen Koppelkontakt, bei dem, von dem
gemeinsamen Verbindungspunkt der gegeneinandergeschalteten Dioden des Serienzweiges
aus gesehen, Transistors Ts3 und Kippschaltungstransistor Ts2 parallel geschaltet
sind; in F i g. 2 ist die Anwendung eines Feldeffekttransistors FET 1 in
dieser Parallelschaltung dargestellt; F i g. 3 zeigt die Serienschaltung, wobei
als Kontaktstelle ein Transistor Ts 4 dient; in F i g. 4 werden ein Thyristor
ThT und ein Feldeffekttransistor FET3, vom Basisanschluß des Koppelkontakttransistors
T4 aus gesehen, parallel betrieben.
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In F i g. 1 sind die beiden gegeneinandergeschalteten Dioden des Serienzweiges
des Koppelkontaktes mit D1, D 2 bezeichnet. Die von den beiden Seiten des
Koppelkontaktes weiterführenden Leitungen sind über Übertrager T1, T2 angeschlossen.
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Der gemeinsame Verbindungspunkt der Dioden D 1, D 2 ist unmittelbar
mit den zusammengeschalteten Kollektoranschlüssen der Transistoren Ts2 und Ts3 verbunden.
Der Transistor Ts2 bildet zusammen mit dem Transistor Tsl eine bistabile Kippschaltung.
Der Transistor Ts 3 hat den entgegengesetzten Leitungstyp wie der Transistor
Ts2 und wirkt als dessen Kollektorbelastungswiderstand. Die Spannungsquelle U1 bewirkt
über die Widerstände R1, R2 im Transistor Ts3 einen so großen Basisstrom, daß dieser
in einem geeigneten Arbeitspunkt seines leitenden Bereichs betrieben wird. Der Wechselstromwiderstand
seiner Emitter-Kollektor-Strecke ist dabei sehr groß, der Gleichstromwiderstand
jedoch verhältnismäßig klein.
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Befindet sich der Kippschaltungstransistor Ts2 im leitenden Zustand,
so hat der Koppelkontakt eine hohe Sperrdämpfung, weil die beiden Dioden D 1, D
2 mit Hilfe der Spannungsquelle U2 über den Transistor Ts2 gesperrt werden. Dabei
hat der Serienzweig des Koppelkontaktes einen sehr hohen, der Querzweig jedoch einen
sehr niedrigen Widerstand." Der Transistor Ts3 ist im Sperrzustand des Koppelkontaktes
ohne entscheidende Bedeutung.
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Wird jedoch die bistabile Kippschaltung beispielsweise durch Zuführung
eines Steuerimpulses an den Basisanschluß des Transistors Tsl in den anderen stabilen
Zustand übergeführt, in dem der Transistor Ts2 gesperrt ist, so verliert die Spannungsquelle
U2
ihre Wirkung auf die Dioden D 1, D 2, während der im leitenden Bereich
betriebene Transistor Ts3 in Tätigkeit tritt. Über ihn erhalten die beiden Dioden
D I, D 2 einen verhältnismäßig großen Durchlaggleichstrom.
Von dem Übertrager T1 zu dem Übertrager T2 oder umgekehrt zu übertragende Sprechwechselströme
finden daher in dem aus den Dioden D I, D 2 bestehenden Serienzweig
einen vernachlässigbaren Widerstand. Der Einfluß des Querzweiges auf die Dämpfung
der Koppelstelle ist gering; da er praktisch nur aus dem hohen Wechselstromwiderstand
des Transistors Ts3 besteht.
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Das in F i g. 2 dargestellte Schaltbild eines Koppelkontaktes unterscheidet
sich von dem in F i g. 1 gezeigten durch die Anwendung des Feldeffekttransistors
FET 1 an Stelle des Transistors Ts 3.
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Der Feldeffekttransistor FET 1 kann beispielsweise zum
Flächentransistortyp, P-Kanal, gehören. Sein Gateanschluß ist an die dem Emitteranschluß
abgewandte Seite des Widerstandes R3 und an den gemeinsamen Punkt der Dioden D 1,
D 2 angeschlossen und sein Kollektoranschluß an den negativen Pol der Spannungsquelle
U1.
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Bei leitendem Transistor Ts2 sind die Dioden D1, D 2 wie bei dem in
F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel gesperrt, weil positive Sperrspannung an
die Koppelkontaktdioden gelangt. Bei gesperrtem Transistor Ts2 liegt an den beiden
Dioden auf dem Weg über den Feldeffekttransistor FET 1 die negative Spannung
U1, die Dioden sind leitend und damit ist der Koppelkontakt durchgeschaltet.
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Der Feldeffekttransistor ist mit Hilfe des Widerstandes R 3 so einzustellen,
daß über die Koppelstellendioden der vorgesehene Gleichstrom fließen kann. Sowohl
im leitenden als auch im gesperrten Zustand des Koppelkontaktes wird der Feldeffekttransistor
im Kennlinienbereich sehr großen differentiellen Widerstandes betrieben; dabei ist
die Kollektor-Emitter-Spannung größer als die »Schwellen«-Spannung. Der Wechselstromwiderstand
ist demgemäß in beiden Fällen verhältnismäßig groß. Er ist um so größer, je größer
der in der Emitter-Änschlußleitung liegende Widerstand R 3 gemacht werden kann.
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Eine andere Art der Ausbildung eines Koppelkontaktes, bei dem gemäß
der Erfindung eine erhebliche Verminderung der Durchlaßdämpfung eintritt, besteht
darin, daß, wie in F i g. 3 dargestellt, ein Feldeffekttransistor FET
2, beispielsweise ein MOS-FET, N-Kanal, Depletion-Typ, im Querzweig des Koppelkontaktes
in Serie zu einer bistabilen Kippschaltung gelegt wird. Bei dem Ausbildungsbeispiel
der F i g. 3 wird an Stelle der bisher erwähnten Dioden D 1, D 2 der F i
g. 1 und 2 der Transistor Ts 4
(zwischen Emitter- und Kollektoranschluß) verwendet.
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Im Sperrzustand des Koppelkontaktes ist der Transistor Ts2 leitend,
Emitteranschluß und Kollektoranschluß des FET 2 liegen praktisch auf gleichem
Potential, d. h. der FET 2 arbeitet im Be--reich sehr kleinen differentiellen
Widerstandes, also kleinen Wechselstromwiderstandes, der jetzt als Querwiderstand
der Koppelstelle auftritt. Im leitenden Zustand der Koppelstelle ist der Transistor
Ts2 ge-
sperrt. Es befindet sich jedoch jetzt der Feldeffekttransistor FET
2 im Bereich großen differentiellen Widerstandes, also großen Wechselstromwiderstandes.
Dieser kann sehr groß gemacht werden; die Durchlaßdämpfung der Koppelstelle wird
dann dementsprechend klein. Der Widerstand R 4 zwischen dem Gateanschluß und dem
Emitteranschluß dient nicht nur zur Einstellung des Basisstromes des Koppelkontakttransistors
Ts4 für seinen leitenden
Zustand, sondern auch zur Erhöhung des
Wechselstromwiderstandes des Querzweiges. Bei dieser Anordnung ist die Kippschaltung
bei ihrer Umsteuerung in doppelter Weise wirksam. Es wird außer der Änderung des
Innenwiderstandes des Transistors Ts2 vom leitenden in den gesperrten Zustand auch
der Feldeffekttransistor FET 2 aus dem Bereich kleinen in den Bereich großen
differentiellen Widerstandes umgeschaltet.
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An Stelle des MOS-Feldeffekttransistors, N-Kanal, Depletion-Typ, kann
hier auch ein MOS-FET, P-Kanal, Depletion-Typ, Verwendung finden. Es sind dann lediglich
der Gateanschluß und der Widerstand R 4, der mit dem Emitteranschluß verbunden ist,
an den Basisanschluß des Koppelkontakttransistors Ts4 anzuschließen, und der Kollektoranschluß
ist mit dem Kollektoranschluß des Kippschaltungstransistors Ts2 zu verbinden.
An der Wirkungsweise der Schaltung ändert sich dadurch nichts. Die MOS-Feldeffekttransistoren
können auch durch Flächen-FET ersetzt werden. In der Schaltung nach F i g. 4 wird
der Transistor-Koppelkontakt über eine Kippschaltung betätigt, die aus der Thyristortriode
ThT und dem Feldeffekttransistor FET 3 besteht. Der Basisanschluß des Koppelkontakttransistors
Ts4 ist mit dem Kollektoranschluß des FET 3 und dem Kathodenanschluß der
anodenseitig steuerbaren Thyristortriode ThT verbunden. Ist die Thyristortriode
leitend, dann steht am Basisanschluß des Koppelkontakttransistors Ts4 die positive
Spannung U2, und der Koppelkontakt ist gesperrt. Ist jedoch die Thyristortriode
gesperrt, dann leitet der Koppelkontakt Ts 4. Der Widerstand R 5 ist so einzustellen,
daß über den Feldeffekttransistor FET 3 der für den leitenden und dabei übersteuerten
Zustand des Transistors Ts4 notwendige Basisstrom fließen kann. In dieser Schaltung
wird unabhängig vom Zustand der Thyristortriode der Feldeffekttransistor FET
3
immer im Bereich großen differentiellen Widerstandes betrieben.