DE1487630A1 - Mehrstufiges Matrix-Schaltnetzwerk - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. H. E. BÖHMER

. 703 BDBLINCEN 8 I N DKLFI N G K B STR A S 8 B 49

FERNSPRECHER (07031) 6613040 A I Q H C O C\

Böblingen, 11. Mal I966 jo-oc

Anmelderin: ' International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: Docket 25 145

Mehrstufiges Matrix-Schaltnetzwerk

Die Erfindung betrifft ein mehrstufiges, durch Markierung der Endpunkte gesteuertes Matrix-Schaltnetzwerk zur Verbindung beliebiger Eingangs- und Ausgangsleitungen. Die Schaltfunktionen an den Kreuzungspunkten der Matrizen werden durch Halbleiterbauelemente mit Thyratroncharakteristik ausgeführt.

Es ist bereits bekannt, einen von einer Vierschichtdiode gebildeten Kreuzungspunkt zu aktivieren, indem am Eingang und am Ausgang der diesen Kreuzungspunkt enthaltenden Matrix jeweils ein elektrischer Impuls angelegt wird. Es ist außerdem bekannt, j bei gewissen Steuervorrichtungen bekannter Schaltnetzwerke einen der zwei vorerwähnten Steuerimpulse gleichzeitig einem Teil der Matrizen oder sämtlichen Matrizen einer Schaltstufe zuzuführen, damit nur die Matrix, die den interessierenden Kreuzungspunkt enthält, erregt wird.

Für die Leitwegsteuerung beim Verbindungsaufbau werden bei den meisten bekannten Systemen Markierer verwendet, die über beträchtlichen Speicherraum verfügen müssen, da es im allgemeinen notwendig ist für die jeweilige Gesprächsdauer alle Schalt-, Belegt-

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und Nichtbelegt-Zustände zu speichern.

Hierin und in der Tatsache, daß solche Systeme für Zeitmultiplex-Anwendungen nur schwer zu verwenden sind, ergeben sich die Nachteile der bekanntgewordenen Systeme und Anordnungen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung eine Steuereinrichtung für mehrstufige Matrix-Schaltnetzwerke anzugeben, welche keines Zustandsregisters bedarf und welche für die Anwendung in Zeitmultiplex-Systemen besonders gut geeignet ist.

™ Die Herstellung einer Verbindung über mehrere Gruppen von Sehaltmatrizen verursacht, wenn das System keine Zustandsregister enthält ganz bestimmte Schwierigkeiten, die sich daraus ergeben, daß das Aufschalten auf bereits belegte Leitungsabschnitte verhindert werden muß, da bei den meisten Postsystemen aus Gründen des Fernmeldegeheimnisses Doppelverbindungen unzulässig sind. Diese Schwierigkeiten werden durch die Sperrschaltkrei*se vermieden. Durch ihre Konstruktion werden bestehende Verbindungen durch die Aufprüfvorgänge nicht gestört, so daß sich eine höhere Betriebsgüte mit der Steuereinrichtung nach der Erfindung erreichen läßt.

Für ein mehrstufiges, durch Markierung der Endpunkte gesteuertes k Matrix-Schaltnetzwerk zur Verbindung beliebiger Eingangs- und Ausgangsleitungen besteht die Erfindung darin, daß Sperrschaltkreise vorgesehen sind, welche in die Steuerleitungen zwischen Markierer und Matrizen eingeschaltet sind und welche im Falle belegter Verbindungsweg-Abschnitte eine Weiterleitung der Steuersignale air Einstellung der Matrizen und damit die Aufschaltung auf belegte Leitungen verhindern.

Zur Durchschaltung an den Kreuzungspunkten der Matrix werden an sich bekannte Bauelemente mit Thyratroneharakteristik verwendet, deren Einschaltung zum Teil und deren Ausschaltung aber vollständig durch in den Strompfad eingeschaltete steuerbare Widerstände

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bewirkt wird.

Die Vorteile der Erfindung sind auch darin zu sehen, daß durch die verwendete Konstruktion der Durchschaltekreise und der Sperrschaltkreise eine leichte Integration der Bauelemente möglich ist. Ferner ermöglicht die interne Markierung eine dezentralisierte Steuerung, die zu einfach überschauenden und einfach zu wartenden Schaltkreisen geführt hat.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines durch Zeichnungen

erläuterten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigern

; Fig. 1 ein Blockschaltbild des gesamten Netzwerkes der Schaltmatrix,

Fig. 2a eine in der Schaltmatrix verwendete Vierschicht-Diodenschaltung mit Thyratronverhalten,

. Fig. 2b eine symbolische Darstellung dieser Schaltung, " die in den folgenden Fig. verwendet wird,

Fig. 3 zeigt die Vierschicht-Diodenanordnung in einer Schaltung,

Fig. 4 zeigt das charakteristische Verhalten einer

solchen Schaltung»

Fig. 5a u. in der Zusammenstellung gemäß Fig. 5 eine aus-

Ch

^J fUhrlichere Darstellung des Netzwerkes nach Flg. 1,

Fig. 6 eine weitere Ausgestaltung einzelner Bauelemente, die in Fig. 5 dargestellt sind und

Fig. 7 ein modifiziertes Netzwerk nach den Fig. 5a und 5b. 1. Organisation des Netzwerkes

In Fig. 1 ist eine Schaltmatrix dargestellt, welche für die Verbindung von 50 Eingangsleitungen A1-1 bis A10-5 mit Jeder der 18 zentralen Verbindungsleitungen J1-J18. Dieses Netzwerk wird normalerweise vervollständigt durch ein symmetrisches Netzwerk, welches die Kopplung einer Verbindungsleitung mit

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S . . ι

einer Bingangsleitung bewirkt« wodurch eine Beziehung zwisohen diesen beiden Leitungen hergestellt wird. Dieses Netzwerk wird aus drei Matrixgruppen A, B und C gebildet. Die Oruppe A bewirkt eine Unterteilung in zwei Gruppen von 5 Matrizen A1 bis A3 und A6 bis A10, von denen jede Matrize 5 Eingänge und drei Ausgänge besitzt. Die Oruppe B führt eine Dreiteilung mit den Matrizen B1 bis B2, BJ bis B4 und B5 bis 6 duroh, wobei Jede dieser Matrizen ebenfalls fünf Bingänge und drei Ausgänge besitzt. Die Gruppe C führt schließlich eine Unterteilung in drei Untergruppen von drei Matrizen C1 bis C3, C4 bis C6 und CJ bis C9 durch» von denen jede Matrix zwei Eingänge und zwei Ausgänge besitzt. Die Eingänge der Matrizengruppe A sind mit den Teil- I nehmenrleltungen und die Ausgänge der Matrizengruppe C sind mit den zentralen Verbindungsleitungen verbunden. Hierbei sind die Ausgänge Nr. t aller Metrizen der Oruppe A mit der ersten Untergruppe der Matrizen der Oruppe B, alle zweiten Ausgänge der Matrizen der Oruppe A mit den Eingängen der zweiten Untergruppe der Matrizengruppe B und schließlich alle dritten Ausgänge der Matrizen der Oruppe A mit den Eingängen der dritten Untergruppe der Matrizengruppe B verbunden. Die Ausgänge der Matrizen der Oruppe B teilen sich in die Eingänge der entsprechenden Matrizen der Gruppe C.

Die Darstellung des Netzwerkes wurde aus Gründen einer einfachen ι und übersichtlichen Beschreibung so gewählt, daß nur eine kleine Anzahl von Eingangs- und Ausgangsleitungen und Matrizen verwendet werden. Das System ist jedenfalls in der Lage, auch eine größere oder kleiner Anzahl von Leitungen und Matrizen miteinander zu verbinden.

Während die Verbindungsleitungen, die die Matrizen der Oruppen B und C verbinden vollzählig dargestellt sind, sind die Verbindungsleitungen, die die Gruppen A und B miteinander verbinden nur teilweise dargestellt. Beispielsweise ist eine Leitung» die einen Ausgang aus der Matrixgruppe A mit dem ersten Eingang der

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Matrix B1 verbindet mit B1-1 bezeichnet. Das Bezeichnungssystera 1st aus der Fig. 1 im übrigen eindeutig zu entnehmen.

Es sei angenommen, daß eine Verbindung zwischen der Leitung A1-3 und der zentralen Verbindungsleitung JJ hergestellt werden soll. Die erwähnten Leitungen, und die Kopplungspfade B1-1 und C2-1, die den Verbindungspfad markieren sind in der Zeichnung voll ausgezogen. Bs sei weiterhin angenommen, daS eine Verbindung zwischen den Leitungen A1-5 und der zentralen Verbindungsleitung J2 hergestellt werden soll. Dieser Verbindungspfad ist in der Fig. 1 gestrichelt dargestellt. Ein Teil dieses Verbindungspfades wird über die Verbindungsleitung B1-1, die für beide gewünschten Verbindungen benötigt wird, gebildet. Dieser Pfad ist also sowohl stark ausgezogen als auch gestrichelt dargestellt. Der zweite Teil der zuletzt gewünschten Verbindung verläuft über die Verbindungsleitung C1 -1 .

2. Schaltere^emente

Pig. 2a zeigt hier ein Schalterelement, welches innerhalb der Matrizen verwendet wird. Die Durchschaltung wird durch eine Vierschichtdiode 1 mit Thyratronverhalten bewirkt, wodurch eine Verbindung einer Zeilenanschlußleitung 2 (Eingang) mit einer . Spaltenanschlußleitung 3 (Ausgang) hergestellt wird. Eine Verbindung über ein solches Bauelement erfordert einen geeigneten Spannungsabfall zwischen der Anode (verbunden mit Eingang 2) und der Kathode (verbunden mit dem Ausgang J5) zusammen mit einem Zündstrom zwischen Kathode und einer Zwischenelektrode (Basis), die sich dicht an der Kathode befindet. Der Zündstrom wird durch einen gegen die Kathode positiven Impuls an der Steuerleitung bewirkt. Eine Diode 6, die in Serie zu der Steuerleitung 4 geschaltet ist, ist immer dann gesperrt, wenn die Kathode der Vierschichtdiode an einer belegten Leitung liegt, wodurch die Sprechkreise von den Markierkreisen getrennt sind. Ein Widerstand 5₉ welcher zur Basiskathodenstrecke parallel geschaltet ist, sorgt

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für einen Schute der Viereohlohtdiode gegen StUrspannungen.

Die Fig. 2b zeigt das Schalterelement der Fig. 2a in vereinfachter Form. Sine konstante flelohepannungequelle V,ein Halbleiterbauelement mit T&jrrat ronverhalten TH und ein Belastungswiderstand sind in Fig. % gezeigt. Der Belastungswlderstand R soll hier für den feeamtwlderstand stehen» der sieh beispielsweise aus Widerständen, Bauelementen wie beispielsweise Transistoren oder weiteren Bauelementen mit Thyratronverhalten susasnensetsen kann. j Der Spannungsabfall zwlsohen der Anodenapannung V_A und der Kathodenepaimung V_Q variiert in Abhängigkeit von den Stro« I, weloher ! in den betreffenden Kreis flieflt. Dieser Spannungefall kann auge· ' f geben werden durch folgende eielohungt

V_A - V₀ - V - RI

Xn Fig. 4 iet der Strom I in Abhängigkeit von den Spannungsabfall V_A - V_c dargestellt. Die tteraden D, 1 und F (Widerstandegeraden) seigen die Änderung des Spannungsbf alles für drei verschieden große Werte des Widerstandes R. Darttberhlnaus zeigen die Kurven \ C_n bis C- für verschiedene Werte des Baslsstronee I_n (das 1st ι der Strom, der twisohen der Basis und der Kathode fHeBt). die ! HalblelterchareJcteriBtik und die Bereiche, in denen der Halbleiter gespezttt ist« ItIr Jede der dargestellten Kurven gibt es einen Zündpunkt A_Q bis A₅, an den das Halbleiterelement nlt Thyratron- | ' verhalten in den leitenden Zustand Übergeht. Die «*♦>Thyratron- j charakteristik wird durch die Kurve GL dargestellt. Diese Charak- '· teristlk ist im wesentlichen unabhängig von den Wert des Baelsetromes I_ß . Die Kurve 0_χ endigt In den ZUndpunkt X,wenn der leitende Zustand beendigt 1st.

FUr einen vorgegebenen Wert der dleichspannung V hängt die Operation des Systemes von dem Baslsetron l_ß und dem Belastungswlderstand R ab. Zunächst wird nun die Abhängigkeit des Systems bei konstanten I_ß und variablen R und dann bei konstanten R und variablem I_ß betrachtet.

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R variabel« I * const

PUr null oder sehr kleine Werte von Ig (Kurve C_Q oder C₁) ist die erforderliche Spannung, um vom normalen Zustand in den leitenden Zustand zu gelangen höher als die Betriebsspannung V. In diesem Fall kann das Bauelement mit Thyratronverhalten, im folgenden kurz als Thyratron bezeichnet, infolge des vorgegebenen aesamtbelastungsvfiderStandes R, nicht gezündet werden.

FUr größere Werte von I_ß ist die Zündung möglich. Angenommen, daß der eingestellte Wert von I„ der Kurve C₂, entspricht und der Belastungewiderstand am Anfang unendlich oder sehr hoch ist (Widerstandsgerade F), dann befindet sich der Arbeitspunkt entweder im Ursprung oder in dem Punkt F^, so daß auf diese Weise das Thyratron nicht zünden kann. Wenn der Widerstand R so ausgelegt ist, daß er progressiv abnimmt, dann sehingt die Belastungskennlinie im Uhrzeigersinne um den Punkt P. Der Arbeitspunkt bewegt sich dann auf der Kurve C₁. von F, über E. bis zu dem Punkt Aj.. Sobald der Punkt Au erreicht ist, zündet das Thyratron und der Arbeitspunkt verläuft auf der Kennlinie Cy bis in die Position Dy, welcher dem Endwert des Widerstandes R entspricht. Wenn dann der Basisstrom I» abgeschaltet wird, verändert sich die Lage der Arbeitspunktes nur sehr wenig, entsprechend den verschiedenen Werten des Basisstromes I_ß* die für alle praktisch vorkommenden Fälle die gleichen sind. Das Thyratron verharrt nun in seinem stabilen Leitfähigkeitszustand. In den Ruhezustand kann die Schaltung nur zurückkehren, wenn entweder der Anodenkreis abgetrennt oder der Widerstand dieses Kreises auf einen Wert erhöht wird, für den der Arbeitspunkt nicht über einer definierten Lage, die beispielsweise durch die Widerstandsgerade F gegeben wird, liegt.

Ig variabel, R « const Für höhere Werte von R (Widerstandsgerade F) und wenn Ii₃ von dem · Wert Null bis zu einem Wert beispielsweise der Kurve C₁- variiert

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wird, dann ändert sich der Strom I nur sehr mäßig in Abhängigkeit von I_n. Jedoch wird er keinesfalls einen Wert erreichen, der das Thyratron zünden könnte.

Für kleine Werte von R (Widerstandsgerade D) und wenn I_ß in gleicher Weise verändert wird, dann wandert der Arbeitspunkt auf der Oeraden D und schneidet die Charakterstisehen Kurven entsprechend den ansteigenden Werten von I_ß. Wenn hierbei der Schnittpunkt der Charakteristik mit der Oeraden D einem Zündpunkt entspricht (Punkt A,) dann geht das Thyratron in seinen leitenden Zustand über und der Arbeitspunkt steigt in die Position D_x, die sich als Schnittpunkt der Charakteristik C_x ^mit f der Widerstandsgeraden D ergibt. Wenn der Basisstrom Ig wieder gleich Null gemacht wird, dannbleibt das Thyratron in seinem stabilen Leitfähigkeitszustand. Wie in dem vorherigen Falle kann das Thyratron nur dadurch wieder in seinen Ruhezustand gebracht werden, wenn ein unendlicher oder sehr hoher Widerstand in den Anodenkreis eingefügt werden kann.

3« Erstes Ausführungsbeispiel

Die gemäß Fig. 5 zusammengefügten Fig. 5a und.5b zeigen die in der Fig. 1 angegebenen Matrizen Al, Bl, Cl und C2 zusammen mit ihren jeweiligen Ein- und Ausgängen sowie den zugehörigen Steuerkreisen. In Fig. 1 ist ein bereits hergestellter Verbindungsweg mit einer stark ausgezogenen Linie und ein versuchter Verbindungsaufbau durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Zunächst sind ' die Leiter über einen hohen Widerstand mit einer negativen Spannungsquelle verbunden. Die Eingänge der Matrix Al sind hierbei mit den Sekundärwicklungen von Transformatoren verbunden, die zu den Teilnehmehrleitungen gehören. Die Sekundärwidlungen sind über einen Widerstand r geerdet. Die Verbindungsleitungen sind Sc über einen hohen Widerstand R mit einer negativen Spannungsquelle -V verbunden. Zur Klarheit der Darstellung wurden die Verbindungen nur für die Leitungen

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Bl-I und Cl-I gezeichnet. Die Ausgänge von den Matrizen Cl und C2 (zentrale Verbindungen Jl - J4) sind über, aus den Transistoren Tl bis T4 gebildeten Schaltern mit der Spannungsquelle -V verbunden (Fig. 5*>)· In die Emitterleitung jedes dieser Transistoren ist ein Widerstand r) eingeschaltet, r und r¹ werden so gewählt, daß der Verbindungsweg zwischen zwei Enden des Netzwerkes einen Potentialanstieg an den Anschlußpunkten verursacht, die für die Verbindung verwendet werden. I>ie in der Schaltung verwendeten Werte sind beispielsweise 100 Ohm für den Widerstand r, 400 0hm für den Widerstand r¹, 50 Kiloohm für den Widerstand R und -18 Volt für K und -V. Unter diesen Voraussetzungen, führt eine nichtbesetzte Leitung eine Spannung von -18 Volt, die auf etwa -9 bis -6 Volt heruntergeht, wenn sie Teil eines ausgewählten Verbindungsweges wird. Die Thyratrons, die dem gleichen Eingang einer gleichen Matrix zugeordnet sind besitzen eine gemeinsame Steuerleitung. In dieser Figur sind die Steuerleitungen der Matrix Al mit al-1 bis al-5,der Matrix Bl mit bl-1 bis bl-5 und der Matrizen Cl und C2 mit cl-1, cl-2 und c2-l, c2-2 bezeichnet. »

Die Leitungen al-1 bis al-5 werden normalerweise bei einer Spannung von -V gehalten. Sie können kurzzeitig auf eine niedrigere negative Spannung -V' (beispielsweise -10 Volt anstelle von -18 Volt) mit Hilfe eines Impulsgenerators und Adressenschaltkreisen gebracht werden, die sich in den Blöcken G und AD der Fig. 5a befinden. Der Impulsgenerator und die Adressenschaltkreise werden von einem Register-Markierer gesteuert, der durch den Block R dargestellt wird. Der Register-Markierer wird von den Signalen der rufenden Leitung gesteuert. Da diese Signalübertragungsschaltungen für die vorliegende Erfindung ohne Belang sind, wurden sie nicht dargestellt. Der Register-Markierer steuert seinerseits die Adressierung sowohl der Steuerleitungen als der Transistorschaltung T-, bis T₁O (über welche anstelle von Impulsen kontinuierliche Spannungen angelegt werden)

Die für die Matrizen der Gruppe A bestimmten Steuerimpulse werden direkt von der Adressierschaltung zu diesen Matrizen über-

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tragen. Die Impulse jedoch, die für die Steuerung der. Matrizen -der Gruppe B und C bestimmt sind, werden gemäß einem Merkmal I dieser Erfindung über Sperrschaltungen IbI-I bis Ib6-5 und IcI-I bis Ic9-2, die zwischen den Adressierungsleitungen (b'l-1 bis b'6-5 und c'l-1 bis c'9-2) und den Steuerleitungen eingeschaltet sind, zu diesen übertragen. In der Fig. 5b 1st die Sperrschaltung IbI-I im Detail gezeigt, während die übrigen, die mit dieser Schaltung identisch sind als Blöcke dargestellt sind. -Die Sperrschaltung besteht aus einem ppp-Translstor, der in Serie in den Steuerkreis eingeschaltet ist, wobei der Kollektoranschluß mit der Steuerseite des Thyratrone verbunden 1st. Der Kollektor des Sperrtransistors ist über den Widerstand R' g mit einer negativen Spannungsquelle verbunden, die mit der Spannungsquelje identieoh ist, an der die Verbindungeleitungen zwischen den Matrizen liegen. Die Spannung dieser Quelle beträgt in dem vorliegenden Beispiel wie bereite erwähnt -18 Volt. Der Wideretand R* beträgt in diesem Beispiel 10 Kiloohm. Die Basis dieses Transistors ist mit der negativen Spannungsquelle -V über den Widerstand R¹', der kleiner 1st als der Widerstand R* (R¹' etwa 3 Kiloohm) verbunden. Der Basisanschluß ist mit der Matrix Bl über eine Diode (vgl. 6 in Flg. 2a) verbunden. Auf diese Weise wird der Sprechkreis von dem Markierkreis isoliert, wenn eine Leitung belegt ist.

Die Leitfähigkeit des Transistors hängt also von dem Belegungs- (

zustand der Leitung Bl-I ab. Wenn die Leitung Bl-I frei 1st, führt sie die Spannung der Spannungequelle -V mit der sie über den Widerstand R verbunden ist. Die Basisspannung des Transistors ist ebenfalle . - -V und wenn immer die Emitterspannung duroh einen

Steuerimpuls auf -V¹ gebracht wird, stellt eich die Baeisspannung

auf einen definierten Wert ein, der durch den Spannungsteiler

R¹' und R* bestimmt ist. Dieser Spannungswert erstreckt sich von

-V bis -V*. Der Transistor beginnt zu leiten, so dafl der Impuls auf die Steuerleitung übertragen wird. Wenn die Leitung Bl-I belegt ist, dann wird ihre Spannung, wie bereits erwähnt, auf

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eine geringere negative Spannung ale -V¹ gebracht. Unter diesen Bedingungen bleibt der Transistor gesperrt, so daß die Steuerimpulse nicht über die Steuerleitung .bl-1 übertragen werden.

Im folgenden wird der Aufbau einer Verbindung über einen freien Verbindungsweg und der Versuch eines Verbindungsaufbaues über einen teilweise belegten Verbindungsweg erläutert.

I. Verbindungsaufbau über einen freien Verbindungsweg

Es wird zunächst angenommen, daß der Eingang Al-J der Matrix Al mit dem Ausgang JJ der Matrix C2 verbunden werden muß. Der Verbindungsweg wird, wie das Beispiel der Fig. 1 zeigt, über die Teilverbindungswege Bl-I und C2-1 hergestellt. Die Thyratrons, welche, für diesen Verbindungsaufbau durchgeschaltet werden müssen tragen die Bezeichnung THl, TH2 und THJ. Die genannten Thyratrons gehören zu den entsprechenden Matrizen Al, Bl und C2. In den Fig. 5a und 5b sind diese Bauelemente in einen stark ausgezogenen Kreis hineingezeichnet.

Um den gewünschten Verbindungsaufbau zu steuern muß der Markierer R im wesentlichen die folgenden Steueroperationen durchführen:

Verbindung der Leitung JJ mit der Spannungsquelle -V durch Anlegen einer Steuerspannung -V^f' an die BasiB des Transistors TJ;

Abgabe eines Impulses über die Steuerkreise al-J, b'l-1 und c'2-1.

Der Impuls auf der Leitung al-J verursacht einen Stromfluß durch die Kathoden-Basisstrecke aller Thyratrons, die mit dem Eingang Al-J der Matrix Al verbunden sind. Auf diese Weise wird der gewünschte Eingang auf einen freien Ausgang geschaltet. Sollte der Ausgang besetzt sein, dann würde die Spannung die er führt,

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weniger negativ sein als die Spannung auf der Leitung al-3* so daß kein Zündstrom fließen könnte. Der auf die Leitung b'l-1 gegebene Impuls wird zu der Leitung bl-1 über den transistorisierten Sperrkreis IbI-I übertragen, so daß, wenn die Leitung Bl-I frei ist, diese die Spannung -V führt und der Transistor für die Dauer des Impulses geöffnet wird. Dieser Impuls bewirkt dann einen Stromfluß in der Kathodenbasisstrecke aller Thyratrons, die mit dem Eingang Bl-I der Matrix Bl verbunden sind. Auf diese Weise wird der Eingang auf einen freien Ausgang durchgeschaltet. In der gleichen Weise wird ein Impuls, der auf die Leitung c'2-1 gegeben wird auf die Leitung c2-l übertragen und bewirkt in der Kathodenbasisstrecke aller Thyratrons, die mit dem Eingang C2-1 ™ der Matrix C2 verbunden sind einen Stromfluß, wodurch der Eingang mit einem freien Ausgang verbunden wird.

Der durch die Impulse in den Kathodenbasisstrecken der übrigen Thyratrons der Matrix C2 eingeprägte Strom ist wegen des hohen Serienwiderstandes R in diesem Kreis außerordentlich niedrig. Für ein Zünden der Thyratrons ist er zu klein (vgl. Fig. 4, Kurve C-, und Schnittpunkt Fl auf der Arbeitsgeraden F). Im Gegensatz dazu ist der Strom, der in der Basiskathodenstrecke des Thyratrons TH3 fließt wesentlich höher (vgl. Fig. 4 Kurve C^), da der Serienwiderstand dieses Kreises im wesentlichen nur der Emitterwiderstand r' ist. Dieser hohe Strom zündet das Thyratron i TH3, so daß es leitend wird (vgl. Fig. 4, Arbeitspunkt F^) und somit den Widerstand des Thyratronkreises TH2 verkleinert, so daß auch das Thyratron THl leitend wird. Auf diese Weise ergibt sich ein Verbindungsweg zwischen dem Erdpotential und dem Potential der Spannungsquelle -V über die Teilverbindungsleitungen Al-3, das Thyratron THl, die Leitung Bl-I, das Thyratron TH2, die Leitung C2-1, das Thyratron TH2 und den Transistor T^. Die Widerstandgeraden der Thyratrons THl, TH2 und THJ5 bekommen eine andere Steigung, wie bereits erwähnt worden ist, so daß ihr Arbeitspunkt in der Nähe der Position ϋ_χ, Fig. 4„ liegt, in anderen Worten also ein genügend großer Strom fließt um den Zustand der Leitfähigkeit aufrechtzuerhalten, wenn nach Beendigung

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des Steuerimpulses die Kennlinien bis auf Cq zurückgeht. Die so hergestellte Verbindung zwischen den Leitungen A]J-I und IJ bleibt solange dauerhaft bestehen, als der Transistor T3 durch das Aufrechterhalten der Steuerspannung an der Basis leitend bleibt.

II. Versuchter Verbindungsaufbau über einen belegten Teilverbindungsweg ;

Unter der Voraussetzung, daß zwischen der Leitung A^-I und der ^ Leitung «Γ5 bereits eine Verbindung besteht, wird angenommen, ™ daß die Leitung A5-I ebenfalls eine Verbindung herstellen möchte, in diesem Falle fragen Markierer und Register die Adressen der freien Verbindungsleitungen ab, und versuchen den Aufbau der Verbindung mit einer der erwähnten Verbindungsleitungen durchzuführen. Es sei ferner angenommen, daß die erste freie Verbindungs· leitung, die gefunden wird, J2 ist. Der Verbindungsweg, welcher A5-I mit J2 verbindet wird durch die punktiertet Linien in der Pig. 3a und Jb dargstellt und umfaßt die Thyratrons TH5 der Matrix Bl, die Leitung Cl-I und das Thyratron TH6 der Matrix Cl. Da der Leitungsabschnitt Bl-I bereits belegt ist, muß eine weitere Bergung verhindert werden.

t Für den gewünschten Verbindungsaufbau müssen folgenden Operationen durchgeführt werden:

Verbindung der Leitung J2 mit der Spannungsquelle -V durch Anlegen der Spannung -V¹ an die Basis des Transistors T2j

Übertragen eines Impulses auf die Leitungen al-5, b'l-1 und c'l-1.

Der auf der Leitung al-5 übertragene Impuls kann in der Basiskathodenstrecke des Thyratrons TH4 keinen Strom einprägen, da die Leitung Bl-I, mit welcher der Emitter dieses Thyratrons

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gekoppelt 1st sich auf einem geringeren negativen Potential befindet als die durch den Impuls beaufschlagte Basis. Die Leitung Al-I kann also nicht mit der Leitung Bl-I verbunden werden.

Der auf die Leitung b'l-1 gegebene Impuls wird nicht über die Steuerleitung bl-1 übertragen, da die Diode des Sperrkreises IbI-I gesperrt ist und deshalb der Transistor nicht leitend gemacht werden kann. Deshalb kann auch kein Strom in die Basiskathodenstrecke des Thyratrons TH5 eingeprägt werden, so daß die Leitung Bl-I nicht mit der Leitung Cl-I verbunden werden kann.

Der auf die Leitung c'l-1 gegebene Impuls wird über die Steuerleitung cl-1 übertragen und bewirkt einen Stromfluß in der Basiskathodenetrecke des Thyratrons TH6, welches anschließend leitend wird (vgl. Fig. k Arbeitspunkt F^). Da aber kein weiteres Thyratron die Leitung cl-1 mit einem Eingang der Matrix Bl verbindet« kann sich am Ende des Steuerimpulses kein weiterer Stromfluß in dem Thyratron TH6 aufrechterhalten.

Da nun keine Verbindung aufgebaut werden konnte, hat sich die Spannung an der Verbindungsleitung im Anschluß an den Steuerimpuls nicht mehr verändert. Hierdurch wird eine belegte Leitung gekennzeichnet. Markierer und Register fragen erneut ab, um Zugang zu der Verbindungsleitung über einen freien Pfad zu erhalten.

Weitere Ausführungsformen

Bei dem zuvor erläuterten System können eine Reihe von Modifizierungen durchgeführt werden.

So kann beispielsweise der Sperrkreis IbI-I in Fig. 5b durch eine Schaltung nach Fig. 6 ersetzt werden, welcher die übertragung der Steuerimpulse durch eine Unterbrechung auf dem nachfolgenden Verbindungsweg dadurch bewirkt, daß diese Impulse kurzgeschlossen

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werden. In Flg. 6 bedeuten die Bezeichnungen a, b und c Anschlußpunkte, die den gleichlautenden Anschlußpunkten des Sperrkreises IbI-I der Fig. Jb entsprechen. Die Schaltung in Fig. 6 besteht im wesentlichen aus zwei npn-Transistoren 11 und 12, von denen der Transistor 11 als Verstärker und der Transistor 12 als gesteuerter Kurzschluß dient. Der Kollektor des Transistors 11 ist über den Widerstand IJ mit der Spannungsquelle -V¹ verbunden, während sein Emitter über den Widerstand 14 an der Spannungsquelle -V liegt. Die Basis dieses Transistors wird einmal über den Widerstand 15 an den Anschlußpunkt c geführt und zum anderen über die Parallelschaltung eines Kondensators 17 und eines weiteren Wider- w Standes 16 an die Spannungsquelle -V gelegt. Dieser RC-Kreis bewirkt eine Verzögerung des Sperreffektes. Der Emitter des Transistors 11 ist mit der Basis des Transistors 12 verbunden, dessen Emitter an der Spannungsquelle -V liegt. Sein Kollektor ist schließlich mit der Steuerleitung verbunden, über welche die Adressierungsimpulse übertragen werden. In diese Leitung, die zum Anschlußpunkt a führt, ist auch noch ein Serienwiderstand 18 eingeschaltet, welcher die Impulsquelle von der Versorgungsspannungsquelle trennt.

Die Arbeitsweise dieser Schaltung ist offensichtlich. Sollte der Leiter, an den die Leitung C angeschlossen ist auf -V Volt liegen, (im Falle einer freien Leitung) dann ist der Transistor 11 abgei schaltet und dadurch die Basis des Transistors 12 an einer Spannung von -V. Die auf den Anschlußpunkt a gegebenen Impulse werden dann ungedämpft zu dem Anschlußpunkt b übertragen. Wenn im Gegensatz dazu der Leiter, der am Anschlußpunkt c liegt eine Spannung führt, die weniger negativ ist (im Falle einer belegten Leitung) dann liegt auch die Basis des Transistors 11 an einer Spannung, die weniger negativ als -V ist. Der Transistor ist also leitend und die Basis, des Transistors 12 liegt dann an einer Spannung zwischen -V und -V. Der Transistor 12 wird dadurch leitend und bildet einen Kurzschluß für den über den Anschlußpunkt a Uber- ; tragenen Steuerimpuls.

Eine weitere Ausführungsform

In der oben beschriebenen Anordnung adressieren die Auswahlschalt-

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kreise Eingänge von Gruppenina tr i ζ en. Ausgenommen werden hierbei die Matrizen der ersten Gruppe. Auf diese Weise wird eine Möglichkeit geschaffen, die Anordnung auf Netzwerke zu übertragen, bei dem mehrere Verbindungswege zwischen einer s Fernsprechteilnehmerleitung und einer zentralen Verbindungsleitung möglich sind. In Netzwerken jedoch bei,denen nur ein Verbindungsweg zwischen einer Teilnehmerleitung und einer zentralen Verbindungsleitung benötigt wird (siehe vorliegendes Beispiel) können die Steuerschaltungen dadurch vereinfacht werden, daß die zwischengeschaltete Leitungsselektion unterdrückt wird. Um dieses zu ermöglichen, wird bei allen Matrizen der ersten Gruppe ein Schalter vorgesehen und die der geerdeten Seite des Schalters gegenüberliegende Seite über einen hohen Widerstand an die Spannungsquelle -V gelegt. In diesem Falle wird das an einen Schalter angeschlossene Thyratron nur dann leitend gemacht, wenn sein Eingangsschalter geschlossen ist. Auf diese Weise wird die Adressierung der Matrix verhindert und die Übertragung der Steuersignale an alle Thyratrons über die Sperrkreise in der bereits beschriebenen Weise ermöglicht. Die Steuerimpulse haben Zugang zu allen Thyratrons, deren Steuerleitungen nicht über die Sperrkreise blockiert sind, d. h. also zu allen jenen, deren Anoden nicht an belegte Leitungen angeschlossen sind.

Eine Einrichtung, die nach diesem System arbeitet ergibt sich durch die Kombination der in Fig. 7 und Fig. 5b dargestellten Schaltung. Die Schaltungen werden ähnlich angeordnet wie die Schaltungen nach den Fig. 5a und 5b gemäß Fig. 5. In der Fig. werden die Teilnehmerleitungen mit den Eingängen Al-I bis Al-5 der Matrix Al über die Schalter Sl-I bis Sl-5 verbunden. Die Adressensteuerschaltung AD der Fig. 7 steuert, ebenso wie die Schaltung AD in der Fig. 5a die Auswahl der Transistoren T und der zugeordneten Verbindungen J (Fig. 5b). Sie steuern darüberhinaus mit Hilfe der Leitungen sl-1 bis slO-5 die Auswahl der Schalter S, die geschlossen werden sollen. Aus Darstellungsgründen wurden die Leiter, welche die effektiven Adressenschaltkreise mit den Schaltern verbinden weggelassen und nur die Relaisspule

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is

dargestellt, die den Schalter Sl-I schließt dargestellt. Die Adressierungsschaltung AD steuert jedoch nicht die Auswahl der Thyratrons. Die erwähnten Thyratronsteuerleitungen sind fest über die bereits beschriebenen Sperrkreise mit der Spannungsquelle -V¹ verbunden. Die Sperrkreise sind in die Steuerleitungen von allen.Thyratrons eingeschaltet, einschließlich der Thyratrons der Matrizen A. Die Leitungen, die an. die Spannungsquelle -V¹ angeschlossen sind bringen daher diese Spannung an die Matrizen der Gruppe A. Die. Steuerleitüngen wurden mit a'l-1 bis a'lO-5 bezeichnet.

P Ein Verbindungsaufbau über einen freien Verbindungsweg erfolgt durch Markierung der beiden Endpunkte der Verbindung. Zur Verbindung des Einganges Al-3 der Matrix Al mit der Verbindungsleitung j3 (ausgezogene Linie) wird der Schalter Sl-3 (Fig· 7) geschlossen und der Transistor T^ (Fig. 5b) leitend gemacht. Das eigentliche Zustandekommen dieser Verbindung wurde ja bereits im Zusammenhang mit dem ersten Ausführun^sbeispiel erläutert. Ist dieser Verbindungsweg einmal hergestellt, werden die Sperrkreise IaI-3, IbI-I und Ic2-1 durch das Anheben des Potentials auf den Leitungen Al-3, Bl-I und C2-1 wirksam gemacht, so daß der Pegel auf den Steuerleitungen al-3, bl-1 und c2-l von -V^! auf -V übergeht, so daß die von den erwähnten Steuerleitungen gesteuerten Thyratrons nicht mehr leitend gemacht werden können.

Ein weiterer Verbindungsaufbau zwischen den Leitungen Al-5 und J2 (gestrichelte Linie), der durch das Schließen des Schalters Sl-5 und die Durchschaltung des Transistors T2 eingeleitet wird, führt, ebenfalls,wie bei dem ersten Beispiel erläutert,nicht zu der gewünschten Verbindung.

Das Thyratron TH4 kann wegen der Spannungserhöhung auf der Leitung Bl-I nicht mehr leitend gemacht werden. co

cp Das Thyratron TH5 kann wegen der Blockierung der Steuer- £? leitung bl-1 ebenfalls nicht mehr leitend gemacht werden.

ο Schließlich wird das Thyratron TH6 überhaupt nicht mehr -* erreicht, da bei dem versuchten Verbindungsaufbau der oo

-» - . H87630

Pegel der Leitung Cl-I nicht verändert wird* Abwandlung der Ausführungsform

In der zweiten AuefUhrungsform der Anordnung nach Flg. 7 bleiben die Eingänge der Matrizen der Oruppe A fest mit den Sekundärselten der Transformatoren in der Teilnehmerschaltung (siehe Fig. 3a) verbunden. Ein rufender Teilnehmer wird mit Hilfe der Steuersohaltungen der Oruppe A ermJbbelt. In diesem Fall werden Adressenschaltkreise fUr diese Matrizgruppe vorgesehen und die Steuerspannung nur zu den Eingängen der ausgewählten Thyratrons übertragen.

Mit Ausnahme'von dieser Auswahl ist die Arbeitsweise des Systems die gleiche wie die im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungebeispiel bereite erläuterte.

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Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Mehrstufiges, durch Markierung der Endpunkte gesteuertes
   Matrix-Schaltnetzwerk zur Verbindung beliebiger Eingangsund Ausgangsleitungen, gekennzeichnet durch Sperrschaltkreise (Ibi-k, Ici-k, Fig. 5a und 5b), welche in die Steuerleitungen (b*i-k, bi-k, c'i-k, ci-k) zwischen Markierer (AD) und Matrizen (Bi, Ci) eingeschaltet sind und im Falle belegter Verbindungsweg-Abschnitte (Bi-k, Ci-k) eine Weiterleitung der
   Steuersignale zur Einstellung der Matrizen (Bl, Ci) und damit die Aufschaltung auf belegte Leitungen verhindern.
2. 2. Schaltnetzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
   zur Durchschaltung an den Kreuzungspunkten der Matrizen (Ai,
   Bi, Ci) Bauelemente mit Thyratroncharakteristik (THi) verwendet werden, deren Einschaltung zum Teil und der/Ausschaltung
   aber vollständig durch in den Strompfad (Ai-k, Bi-k, Ci-k,Ji) eingeschaltete steuerbare Widerstände (Ti) bewirkt wird.

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