-
Koppelfeld für Fernmeldeeinrichtungen Die Erfindung betrifft ein Koppelfeld
für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechvermittlungseinrichtungen mit einer Steuermatrix
und mindestens einer Koppelmatrix mit je einem in seinen Sperr- bzw. Leitzustand
steuerbaren Vierschichtelement je Koppelpunkt.
-
Koppelfelder oder Koppelanordnungen mit elektronischen Koppelpunkten
sind an vielen Stellen untersucht worden. Man kennt als Koppelpunkte die sogenannten
pnpn-Dioden, pnpn-Trioden, Kombinationen von pnp- und npn-Transistoren und einige
andere. Diesen Elementen ist gemeinsam, daß sie Sperrspannungen haben, die weit
unter 300 V liegen, und die einen Haltestrom von etwa 10 mA benötigen. Es ist deshalb
erforderlich, diese Elemente durch einen Speisetransformator vom Sprechstromkreis
zu trennen, der bekanntlich eine Speisespannung von 60 V und eine Sperrspannung
von >300 V aufweist und der den Teilnehmerapparat mit einem Strom von 20 bis 50
mA speist. Da dieser Speisetransformator für jeden Teilnehmeranschluß vorhanden
sein muß, stellt er einen nicht unerheblichen Kosten- und Volumenfaktor elektronischer
Vermittlungseinrichtungen dar. Es ist eine erste Aufgabe der Erfindung, diesen Nachteil
zu beheben.
-
Weiterhin ist eine elektronische Anordnung bekanntgeworden, die ohne
Speisetransformator auskommt, und die die Verbindungen mit Vierschichttrioden im
Zeitvielfachbetrieb durchschaltet. In allen Zeitvielfachschaltungen zur Regenerierung
der impulsförmig über die Sammelschiene übertragenen Abtastimpulse werden Filter
benötigt, um das Nutzsignal, nämlich die Sprechwechselspannung, mit einer Bandbreite
von 0 bis 4 kHz wieder herzustellen. Filter sind aber Bauelemente, die Spulen benötigen,
und Spulen kann man bekanntlich nicht in integrierter Schaltungstechnik herstellen.
-
Es ist bei dieser bekannten Anordnung außerdem schwierig, die Schaltzeiten
konstant zu halten. Es wird deshalb eine Lösung gesucht, die auch diesen Nachteil
vermeidet und es ermöglicht, die mechanischen Kontakte, die 60 mA Speisestrom und
300 V Sperrspannung ohne weiteres aushalten, durch elektronische Kontakte zu ersetzen.
-
Durch die Fortschritte der Technologie der gesteuerten Gleichrichter
ist es möglich, Gebilde mit den oben geforderten Werten zu erhalten und damit die
Direktdurchschaltung der Sprechwege vorzunehmen, wobei jedoch auf die galvanische
Trennung von Steuer- und Sprechstromkreis, wie man sie von der Technik der mechanischen
Koppelpunktkontakte her gewöhnt ist, verzichtet werden muß, da diese Trennung sich
mit normalen Halbleiterschaltungen wegen der galvanisch gekoppelten Ansteuerelektroden
nicht durchführen läßt.
-
Ein weiteres Problem ist die Sicherheit von Vierschichttrioden oder
gesteuerten Gleichrichtern gegen kurze Störimpulse. Die Vierschichttrioden, die
sich im Gegensatz zu gesteuerten Gleichrichtern von außen abschalten lassen, halten
ihren Leitzustand, solange durch sie ein Dauerstrom fließt. Wird jedoch dieser Srtom
auch nur kurzzeitig unterbrochen oder unterschritten, so wird die Vierschichttriode
aus ihrem einen bistabilen Leitzustand in den anderen (Sperr-)Zustand übergeführt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, auch diesen Nachteil zu beseitigen.
-
Normalerweise werden für die Ansteuerung impulsempfindlicher Gebilde
Übertrager verwendet, die aus Preisgründen und wegen der Unmöglichkeit, Übertrager
in integrierter Technik herzustellen, aber nicht in Frage kommen.
-
Erfindungsgemäß werden die gestellten Probleme dadurch gelöst, daß
an jedem Kreuzpunkt der Steuermatrix je zwei entgegengesetzt gepolte Gallium-Arsenid-Dioden
angeordnet sind, denen gegenüber an jedem Kreuzpunkt der Koppelmatrix bzw. jeder
der Koppelmatrizen je zwei lichtempfindliche Schaltelemente angeordnet sind, die
unter Einwirkung eines durch die jeweils angesteuerte Gallium-Arsenid-Diode erzeugten
Lichtblitzes eine bistabile Kippschaltung entsprechend ansteuern, die in bekannter
Weise dem Kreuzpunkt zugeordnet ist und dessen Vierschichtelement
in
den Leit- bzw. Sperrzustand steuert.
-
Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer Zeichnung näher erläutert.
-
F i g. 1 a zeigt in stark vereinfachter Weise eine Steuermatrix; F
i g. 1 b zeigt eine Koppelmatrix für ein erfindungsgemäß ausgebildetes Koppelfeld;
F i g. 2 und 3 zeigen besonders günstige Ausführungsbeispiele für Steuermatrix und
Koppelmatrix. In F i g. 1 a ist eine Steuermatrix mit vier Kreuzpunkten dargestellt,
die über Kippschaltungen 1, 2 für die Zeilendrähte und Kippschaltungen 3, 4 für
die Spaltendrähte angesteuert werden. An jedem der vier Kreuzpunkte ist der jeweilige
Zeilen- mit dem jeweiligen Spaltendraht über zwei antiparallelgeschaltete Gallium-Arsenid-Dioden
5, 6 verbunden. Zwischen die Ausgänge der Kippschaltungen 1 bis 4 und die zugehörigen
Zeilen- bzw. Spaltendrähte ist jeweils ein Kondensator 7 eingefügt.
-
Die Steuermatrix für ein Koppelseld gemäß der Erfindung arbeitet nun
folgendermaßen: Bei Ansteuerung je einer mit einem Zeilendraht verbundenen Kippschaltung,
z. B. 2, und einer mit einem Spaltendraht verbundenen Kippschaltung, z. B. 3, durch
eine nicht dargestellte weiterführende Vermittlungseinrichtung, beispielsweise den
Markierer, entstehen an den Ausgängen der Kippschaltungen Spannungssprünge, die
nach Diffentiation in einem der Kondensatoren-7- an die Anschlüsse der Dioden 5,
6 gelangen.
-
Die Ausgänge der Kippschaltungen sind dabei mit ihrem Zeilen- bzw.
Spaltendraht so verbunden, daß die gleiche Ansteuerung aller Kippschaltungen an
den mit den Zeilendrähten verbundenen Ausgängen Spannungssprünge hervorruft, deren
Polarität zu der der an den mit den Spaltendrähten verbundenen Ausgängen auftretenden
Spannungssprünge entgegengesetzt ist. Diese gleichzeitig auftretenden Spannungssprünge
entgegengesetzter Polarität bewirken je nach ihrer Richtung ein kurzzeitiges Durchschalten
jeweils einer einzigen der Dioden 5 und 6. Da es sich bei den Dioden um Gallium-Arsenid-Dioden
handelt, wird hierbei ein Lichtblitz erzeugt. Die Ausgangsspannungssprünge der Kippschaltungen
1 bis 4 sind so gewählt, daß sie einzeln auftretend keinen Stromfiuß in den Gallium-Arsenid-Dioden
5 und 6 erzeugen. In F i g. 1 b ist eine Koppelmatrix mit zwei Zeilenleitern 12
und zwei Spaltenleitern 13 dargestellt. Jedem der vier Kreuzpunkte ist eine Kippschaltung
8 zugeordnet, deren Ausgang mit der Steuerelektrode eines in einen Sperr- bzw. Leitzustand
steuerbaren Vierschichtelements 11 verbunden ist das in durchgeschaltetem Zustand
den Zeilen- und Spaltenleiter des jeweiligen Kreuzpunktes miteinander verbindet.
Diese Kippstufe 8 hält je nach ihrer Schaltlage den leitenden oder sperrenden Schaltzustand
des ihr zugeordneten Vierschichtelementes 11 aufrecht, auch wenn der über seinen
Zeilen- und Spaltenleiter fließende Speisestrom z. B. beim Wählen unterbrochen wird.
Jede der Kippschaltungen 8 enthält als Steuereingänge zwei lichtempfindliche Schaltelemente-
9 und 10.
-
Die Steuermatrix gemäß F i g. 1 a und die Koppelmatrix gemäß F i g.
1 b liegen in einem Koppelfeld gemäß der Erfindung in parallelen Ebenen übereinander,
und zwar so,- daß die Dioden 5 und 6 jedes Kreuzpunktes der Steuermatrix genau über
den lichtempfindlichen Schaltelementen 9, 10 der Kippstufe des entsprechenden Kreuzpunktes
der Koppelmatrix liegen. Der von jeder jeweils angesteuerten Gallium-Arsenid-Diode
5 bzw. 6 erzeugte Lichtblitz bringt in dieser Anordnung das jeweils unter ihr liegende
lichtempfindliche Schaltelement 9 bzw.10 in den leitenden Zustand und führt auf
diese Weise gegebenenfalls eine Anderung des Schaltzustandes der Kippschaltung 8
herbei, wodurch wiederum der Schaltzustand des Vierschichtelementes 11 so beeinlußt
wird, daß es leitet bzw. sperrt.
-
Das Koppelfeld gemäß der Erfindung läßt sich ohne weiteres in die
bekannten Fernsprechvermittlungsanlagen einfügen, bei denen es nicht erforderlich
ist, Koppelfeld und Speiseeinrichtung zu trennen. Es weist außerdem den Vorteil
auf, daß sich sowohl die Koppelmatrix als auch die Steuermatrix als integrierte,
in parallelen Ebenen übereinanderliegende Schaltungen herstellen lassen. Hierdurch
können die Kosten je Koppelpunkt so weit gesenkt werden, daß das Koppelfeld nach
der Erfindung mit den bekannten mechanischen oder elektronischen Koppelfeldern trotz
überlegener technischer Eigenschaften preislich vergleichbar wird. Der Bedarf an
Bauvolumen dürfte auf mindestens ein Zwanzigstel des für Koppelanordnungen mit Schutzrohrankerkontakten
benötigten Volumens zurückgehen.
-
Während die schematischen Darstellungen in F i g. 1 a und 1 b lediglich
der Erläuterung des Erfindungsgedankens dienen, stellen F i g. 2 und 3 praktische,
besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele für eine Steuermatrix bzw. eine Koppelmatrix
für ein Koppelfeld gemäß der Erfindung dar.
-
Die Steuermatrix gemäß F i g. 2, in der im übrigen entsprechende Teile
mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in F i g. 1 b, zeigt zwei Kippschaltungen
1 und 3, deren Ausgänge über Kondensatoren 7 mit den Spalten- und Zeilendrähten
verbunden sind, an deren Kreuzpunkten die Dioden 5 und 6 liegen. Im Gegensatz zu
dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 a sind hier die Dioden 5 und 6 nicht gemeinsam
an einen einzigen Zeilen- und Spaltendraht, sondern jeweils für sich an einen von
zwei verschiedenen Zeilen- und Spaltendrähten angeschlossen und werden über diese
von verschiedenen Ausgängen der Kippschaltungen 1, 3 angesteuert, die zueinander
inverse Ausgangssignale liefern. Die Steuermatrix gemäß F i g. 2 ist also praktisch
aufgeteilt in eine Einschaltematrix, zu der die Dioden 5 gehören und in eine Ausschaltematrix,
zu der die Dioden 6 gehören. Da die bei bistabilen Kippschaltungen an ein und demselben
Ausgang beim Umschalten zur Verfügung stehende Stromergiebigkeit meist in der einen
Richtung größer ist als in der anderen, ist diese Aufteilung in der Praxis zweckmäßig,
da auf diese Weise der zu schaltenden Diode 5 bzw. 6 der jeweils größte Stromstoß
zugeführt wird.
-
Die Koppelmatrix gemäß F i g. 3, in der im übrigen entsprechende Teile
mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in F i g. 1 b, zeigt zwei Kippschaltungen
8, 8' mit je zwei lichtempfindlichen Schaltelementen 9, 10; 9', 10' als Steuereingänge,
zwei von ihrer Kippschaltung 8, 8' ansteuerbare Vierschichtelemente 11, 11' zur
Verbindung der sich kreuzenden Zeilen- und Spaltenleiter 12, 13; 12', 13' und zwei
Spannungsversorgungseinrichtungen 14 und 14'. Außerdem sind in F i g. 3 zwei nicht
angeschlossene
Dioden 5 und 6 dargestellt. Diese Dioden sind Bestandteile
der in F i g. 2 dargestellten und oben erläuterten Steuermatrix.
-
Die Koppelmatrix gemäß F i g. 3 ist, abgesehen von zwei Stromversorgungseinrichtungen
14 und 14 ', die einen verschiedenen Aufbau haben, im Gegensatz zu der Anordnung
gemäß F i g. 1 b, die nur eine einadrige Durchschaltung zeigt, symmetrisch aufgebaut.
Der symmetrische Aufbau ergibt sich aus der in der Praxis häufig gegebenen Forderung
einer zweiadrigen Durchschaltung einer Verbindung. Selbstverständlich lassen sich
auch in gleicher Weise mehr als zwei Adern durchschalten.
-
Zur Erläuterung der Arbeitsweise der in F i g. 3 dargestellten Koppelmatrix
sei von dem Zustand ausgegangen, in dem die Vierschichtelemente 11, 1l.' gesperrt
sind. Erfolgt in diesem Zustand der Schaltung eine Ansteuerung der Gallium-Arsenid-Diode
5 in der Steuermatrix gemäß F i g. 2, dann wirkt der durch sie erzeugte Lichtblitz
auf die lichtempfindlichen Schaltelemente 9, 9' der Kippschaltungen 8, 8' ein. Diese
Kippschaltungen sind aus zwei Verstärkern aufgebaut, von denen durch den Lichtblitz
aus der Diode 5 der jeweils linke in den leitenden Zustand übergeführt wird. Der
Spannungssprung am Ausgang der Verstärker wird der Steuerelektrode der Vierschichtelemente
11, 11' zugeführt, die nun die Zeilen-und Spaltenleitungen 12 und 13 bzw. 12' und
13' paarweise miteinander verbinden. Ein durch die Diode 6 erzeugter Lichtblitz
dient der Auslösung der auf die beschriebene Weise aufgebauten Verbindung. Er beeinflußt
die lichtempfindlichen Schaltelemente 10, 10', welche die jeweils rechten
Verstärker in den leitenden Zustand überführen. Dies hat zur Folge, daß die linken
Verstärker gesperrt werden und durch den Spannungssprung an ihrem Ausgang die Vierschichtelemente
1.1, 11' sperren.
-
Von ausschlaggebender Bedeutung für das einwandfreie Arbeiten der
beschriebenen Einrichtung ist eine erdfreie Spannungsversorgung. Diese wird durch
die Spannungsversorgungseinrichtungen 14, 14' sichergestellt, in denen aus einer
dem Eingang 15, 15' zugeführten mäanderförmigen Wechselspannung eine geeignete Gleichspannung
in der Größenordnung von 3 V erzeugt wird. Die übertragerwicklungen lassen sich
als gestanzte Leiter leicht herstellen und dicht auf einen zylinderförmigen Schenkel
eines Impulsübertragers packen.