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Die Erfindung betrifft einen elektronischen Koppelkontakt mit bistabilem
Verhalten für das Durchschalten von Leitungen in Fernmelde-, insbesondere Femsprechvermittlungsanlagen,
der aus einem in Längsrichtung der Leitungen als Serienzweig angeordneten Halbleiterelement
und einem in Querrichtung der Leitungen angeordneten steuerbaren Querzweig besteht
und bei dem in seinem Durchlaßzustand einem kleinen Längswiderstand ein kleiner
Wechselstrom-Querleitwert und in seinem Sperrzustand einem kleinen Längsleitwert
ein kleiner Wechselstrom-Querwiderstand zugeordnet ist.
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Es wurde durch die deutsche Patentschrift 1021891 eine Fernsprechanlage
mit einem Umschaltnetzwerk bekannt, in dem Thyristordioden als Kreuzpunktumschalter
der Sprechwege benutzt werden. Die Thyristordioden bestehen aus einem Halbleiterkörper
mit vier hintereinander angeordneten Zonen mit aufeinanderfolgend jeweils umgekehrtem
Leitungstyp. Diese Dioden sind durch an die Endzonen anzulegenden Spannungen schnell
zwischen unterschiedlichen Impedanzwerten umschaltbar. Das Durchschalten ausgewählter
Sprechwege erfolgt bei der bekannten Fernsprechanlage durch Anlegen dafür geeigneter
Spannungen an die beiden Enden der Verbindungswege.
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Der Aufbau von Verbindungen durch Anlegen von Potentialen über in
Zufallsauswahl durchgeschaltete Durchschaltestellen in Fernsprechanlagen mit mehrstufigen
Koppelanordnungen erfordert jedoch, daß nach dem Zustandekommen eines ersten Verbindungsweges
alle anderen gleichzeitig betätigten Durchschaltestellen wieder ausgelöst werden.
Außerdem ergibt sich bei größeren Koppelanordnungen, daß das Verhältnis zwischen
dem Sperr- und dem Durchlaßwiderstand bei Thyristordioden, die als einfache Zweipol-Koppelkontakte
an den Kreuzpunkten angeordnet sind, den Anforderungen an geringe Durchlaß- und
hohe Nebensprechdämpfung nicht genügt.
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Durch die deutsche Auslegeschrift 1221309 wurde die Anwendung einer
Thyristortriode als elektronischer Schalter in Fernsprechanlagen bekannt. Im Gegensatz
zu den Thyristordioden haben die Thyristordioden außer den beiden Hauptanschlüssen
noch einen Steueranschluß. Zwei Transistoren entgegengesetzten Leitungstyps, die
so zusammengeschaltet werden, daß jeweils der Basisanschluß des -=einen mit dem
Kollektoranschluß des anderen verbunden ist und sich dadurch wie bei rückwärts sperrenden
Thyristoren die Zonenfolge PNPN ergibt, zeigen das gleiche Verhalten wie derartige
Thyristoren. Bei der bekannten Anwendung der Thyristordiode wird deren Steueranschluß
mit der Ladespannung eines Kondensators beaufschlagt, so daß der Thyristor durch
Unterschreiten bzw. überschreiten bestimmter Schwellwerte der Kondensatorspannung
zwischen unterschiedlichen Lmpedanzwerten umschaltbar ist.
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Es kann bei der Anwendung der genannten Thyristortrioden, da sie einen
Steueranschluß aufweisen, ein Einfluß auf die durchzuschaltenden Koppelkontakte
ausgeübt werden, so daß die im Zusammenhang mit den Thyristordioden genannte selbsttätige
Wegesuche nicht unbedingt notwendig ist.
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Es wurde weiterhin durch die deutsche Anmeldung T 32359 ein als Dreipol
ausgebildeter elektronischer Koppelkontakt vorgeschlagen, dessen Längszweig aus
gegeneinandergeschalteten Gleichrichterdioden bzw. aus der Emitter-Kollektorstrecke
eines Transistors besteht und dessen an den gemeinsamen Punkt der beiden Gleichrichterdioden
bzw. an die Basiselektrode des Transistors angeschlossener Querzweig aus der Kombination
eintr im Sperrzustand des Koppelkontaktes den Querzweig nahezu kurzschließenden
Kippschaltung und eines im Durchlaßzustand des Koppelkontaktes im aktiven Bereich
seines Kennlinienfeldes betriebenen Transistors besteht.
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Durch die vorgeschlagene Maßnahme wird eine Verbesserung bezüglich
des Verhältnisses zwischen Sperr- und Durchlaßdämpfung der Koppelstelle erreicht.
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Durch die Anordnung der genannten Thyristortriode bzw. der aus zwei
Transistoren entgegengesetzten Leitungstyps bestehenden bistabilen Schaltung mit
Thyristorverhalten. in einer Dreipolschaltung, bei der für die Überführung des Koppelkontaktes
von dem einen Zustand in den anderen sowohl der Längszweig als auch der Querzweig
umgeschaltet werden, läßt sich das Verhältnis der Sperr- zur Durchlaßdämpfung besonders
vorteilhaft vergrößern. Allerdings ist die genannte Anordnung der Kombination einer
nahezu kurzschließenden Kippschaltung und des im aktiven Bereich betriebenen Transistors
im Querzweig bei der Anwendung einer Thyristortriode bzw. einer aus zwei Transistoren
entgegengesetzten Leitungstyps bestehenden Thyristornachbildung im Längszweig wegen
ungünstiger Potentialverhältnisse und aus Gleichstromverlustleistungsgründen nicht
vorteilhaft.
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Durch die Erfindung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die
Umsteuerung des Querzweiges zwischen den unterschiedlichen Impedanzwerten selbsttätig
bei der Umsteuerung des Längszweiges der Koppelstelle erfolgt.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Querwiderstand aus
einem spannungsabhängigen Widerstand besteht, dessen Wechselstromwiderstand durch
die vom Schaltzustand des Koppelkontaktes abhängige, am Querzweig liegende Steuerspannung
zwischen unterschiedlichen Werten umsteuerbar ist.
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Die Erfindung wird an Schaltbildern erklärt. F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform
eines Koppelkontaktes, dessen Querzweig aus der Parallelschaltung einer Kapazitätsvariationsdiode
und eines Widerstandes besteht; F i g. 2 zeigt die Anwendung eines Transistors im
Querzweig, in F i g. 3 ist der Transistor durch einen Feldeffekttransistor ersetzt,
in F i g. 4 ist ein Koppelkontakt mit zwei Querzweigen dargestellt, die beide jeweils
einen Feldeffekttransistor enthalten.
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Bei der in F i g. 1 gezeigten Anordnung eines elektronischen Koppelkontaktes
wird im Längszweig eine an sich bekannte bistabile Kippschaltung zweier Transistoren
Ts 1, Ts 2 mit entgegengesetztem Leitungstyp verwendet. Diese weist
wegen ihres Aufbaues und dem damit zusammenhängenden Verlauf ihrer Kennlinien (mit
in einem gewissen Bereich negativer Neigung) ähnliche Eigenschaften auf, wie die
rückwärts sperrende Thyristortriode.
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Im Sperrzustand des- Koppelkontaktes sind die beiden Transistoren
Ts1, Ts2 gesperrt und der Koppelkontakt
benötigt keine Verlustleistung
aus den angeschalteten Spannungsquellen U1, U2.
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Durch ein impulsförmiges Signal an der Klemme A oder an der Klemme
B ist der Koppelkontakt in seinen Durchlaßzustand überführbar, in dem beide Transistoren
Ts1, Ts2 leitend sind, so daß der Längszweig zwischen den übertragungswicklungen
w l, w 2 eine große Leitfähigkeit aufweist. Hierbei nimmt der Punkt A aus der Spannungsquelle
U 1
negative Spannung gegen »Erde« oder »Masse« an. Die an der Kapazitätsvariationsdiode
Dk anliegende Sperrspannung erreicht dann annähernd die Summe der Spannungen U1
und U2. Hierbei ist die Kapazitätsvariationsdiode verhältnismäßig klein und daher
ihr Wechselstromwiderstand groß.
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Bei der überprüfung des Koppelkontaktes in den Sperrzustand geht die
an der Kapazitätsvariationsdiode Dk liegende Sperrspannung gegen 0, wobei ihre Kapazität
vergrößert und ihr Wechselstromwiderstand verkleinert wird. Der Querzweig trägt
hierdurch zur Erhöhung der Sperrdämpfung des Koppelkontaktes bei. über den Parallelwiderstand
R, der groß gewählt werden kann, wird dem Transistor Tsl die Spannung für die Sperrung
der Koppelstelle zugeführt.
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Bei dem in F i g. 2 dargestellten Koppelkontakt besteht der spannungsabhängige
Widerstand des Querzweiges aus dem Transistor Ts 3. In seine Emitterzuleitung
ist der äußere Widerstand Re eingeschaltet. Der erzielbare Unterschied zwischen
den Widerstandswerten des Querzweiges im Durchlaß- und Sperrzustand des Koppelkontaktes
ist in bestimmten Grenzen um so größer, je größer der Widerstand Re gewählt wird.
Im Sperrzustand des Koppelkontaktes wird der Transistor Ts3 im Sättigungsbereich
betrieben, sein Widerstandswert ist niedrig. Wird der Koppelkontakt durch einen
negativen Steuerimpuls an der Klemme A bzw. durch einen positiven Steuerimpuls an
der Klemme B in den Durchlaßzustand überführt, so gelangt der Transistor Ts 3 in
den aktiven Bereich seines Kennlinienfeldes, und sein Wechselstromwiderstand nimmt
einen hohen Wert an.
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Es tritt bei der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 2 im Sperrzustand
des Koppelkontaktes eine geringe Verlustleistung auf.
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Durch die Anwendung eines Feldeffekttransistors im Querzweig ist ein
noch höherer Wert des Wechselstromwiderstandes und damit eine Verringerung der Durchlaßdämpfung
des Koppelkontaktes erreichbar. Bei dem Koppelkontakt der F i g. 3 ist der Drain-Anschluß
D des Feldeffekttransistors FET mit dem Basisanschluß des PNP-Transistors
Tsl und mit dem Kollektoranschluß des NPN-Transistors Ts 2
verbunden. Sein
Source-Anschluß S ist über den äußeren Widerstand Rs zusammen mit dem Gate-Anschluß
an die Vorspannungsquelle U2 angeschlossen. Bei entsprechend geeignetem Transistor
FET kann der äußere Widerstand Rs entfallen.
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Im Sperrzustand des Koppelkontaktes fließt auch kein Drain-Strom;
Gate- und Source-Anschluß befinden sich auf gleichem Potential, so daß der Wechselstromwiderstand
des Feldeffekttransistors klein ist. Folglich ist die Sperrdämpfung des Koppelkontaktes
sehr groß. Im Durchlaßzustand der Koppelstelle liegt am Drain-Auschluß annähernd
die Spannung -U1 gegen »Erde« bzw. »Masse«, und der Feldeffekttransistor wird in
demjenigen Bereich betrieben, indem sein Wechselstromwiderstand sehr hoch ist, um
so höher, je größer der äußere Widerstand Rs gemacht werden kann.
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Bei dem in F i g. 4 dargestellten Koppelkontakt werden im Sperrzustand
desselben beide Transistoren Ts 1, Ts 2 in ihren Sperrzuständen betrieben,
da beide Emitterübergänge durch die Spannungen U2 und (U3-U1) in Rückwärtsrichtung
vorgespannt sind. Es sind dabei in jeder der beiden Basiszuleitungen spannungsabhängige
Widerstände als Querzweige angeordnet. Diese können entsprechend der F ig. 1 oder
der F i g. 2 oder der F i g. 3 jeweils aus einer Kapazitätsvariationsdiode oder
einem Transistor oder einem Feldeffekttransistor mit oder ohne Vorwiderstand bestehen.
Die letztgenannte Ausbildungsart ist in der F i g. 4 dargestellt. Ein derartiger
Koppelkontakt kann für Sprechfrequenzen eine praktisch unmeßbar große Sperrdämpfung
aufweisen. Die Durchlaßdämpfung nimmt dabei einen äußerst kleinen Wert an.