DE19959426C1

DE19959426C1 - Koppelelement und Koppelanordnung

Info

Publication number: DE19959426C1
Application number: DE19959426A
Authority: DE
Inventors: Ernst Muellner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2001-01-18
Anticipated expiration: 2019-12-10
Also published as: US6437633B2; US20010015671A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Koppelelement (KE) mit zwei Signaleingängen (e1, e2) und zwei Signalausgängen (a1, a2), bei dem ein erster und zweiter Transistor (T1, T2) vorgesehen sind, deren Basisanschlüsse (B1, B2) miteinander verbunden und an eine Ansteuereinheit (AU) angeschlossen sind. Desweiteren bilden die Kollektoranschlüsse (C1, C2) des ersten und zweiten Transistors (T1, T2) die zwei Signalausgänge (a1, a2) und die Emitteranschlüsse (E1, E2) des ersten und zweiten Transistors die zwei Signaleingänge (e1, e2), an die jeweils eine Stromquelle (SQ1, SQ2) anschließbar ist. Durch das erfindungsgemäße Koppelelement (KE) wird eine verlustleistungsarme Realisierung einer Koppelanordnung (KAO) ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Koppelelement mit zwei Signalein gängen und zwei Signalausgängen sowie eine Koppelanordnung mit mehreren matrixförmig angeordneten Koppelelementen.

In der Vergangenheit wurden bereits verschiedene Lösungen für Koppelfelder vorgestellt bzw. vorgeschlagen. Derartige Koppelfelder weisen eine Vielzahl von Eingängen und Ausgängen auf, wobei die Datenströme bzw. Nachrichtenströme von einem der Eingänge auf zumindest einen festgelegten Ausgang durch geschaltet werden. Ein an einen der Eingänge des Koppelfeldes gesteuerter Nachrichtenstrom wird somit derartig weitergelei tet, daß er an einem der Ausgänge dasselbe wieder verläßt. Die Koppelfeldeinheiten selbst sind in den üblicherweise rea lisierten Koppelfeldanordnungen aus einer Vielzahl von dis kreten Bauelementen aufgebaut, beispielsweise Transistoren und Widerständen.

Derartige Koppelfelder sind als Koppelfeldmatrizen reali siert, d. h. die durch das Koppelfeld realisierten Koppelpunk te sind durch die Elemente einer Matrix beschreibbar und be sitzen somit einen matrixartigen Aufbau. Bei der Realisierung von Koppelfeldmatrizen für hochbitratige Datensignale werden die zu vermittelten Datensignalen innerhalb der Koppelfeld anordnung durch die durch Datensignalleitungen bzw. Schalte lemente hervorgerufene, sehr hohe Leistungskapazitäten bela stet, d. h. die Degradation der Datensignale nimmt bei hohen Datenübertragungsraten erheblich zu, welches zu einer Begren zung der realisierbaren Größe der Koppelfeldmatrix führt.

Zur Realisierung größere Koppelfeldmatrizen sind Koppelanord nung bekannt, bei denen eine Realisierung einer n × m- Koppelfeldmatrix durch eine Kaskadierung von m n : 1- Multiplexereinheiten durchgeführt wird. Durch eine derartige Aufteilung der zu realisierenden komplexen Koppelmatrix in mehrere kleinere Untermatrizen können somit größere Koppel feldmatrizen realisiert werden. Jedoch wird durch die Ver wendung von mehreren schwächeren Leitungstreibern für die Vielzahl der kleinen Untermatrizen die Degradation der Daten signale, d. h. die Verlustleistung, und die Komplexität der Ansteuerung der Koppelanordnung wesentlich erhöht.

Aus DE-OS 21 14 677 und aus DE-AS 23 33 191 sind jeweils Kop pelelemente mit zwei Signaleingängen und zwei Signalausgängen bekannt, wobei ein erster und zweiter Transistor vorgesehen sind, deren Basisanschlüsse miteinander verbunden und an eine Ansteuereinheit angeschlossen sind. Desweiteren sind aus DE 40 10 283 A1 und der EP 0148395 A2 Koppelfeldmatrixschaltungen bzw. jeweils Ausgangsstufen mit zwei Signaleingängen und zwei Signalausgängen bekannt, wobei ebenfalls ein erster und zweiter Transistor vorgesehen sind, deren Basisanschlüsse miteinander verbunden und an ein Bezugspotential bzw. an ein Referenzpotential angeschlossen sind.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die schaltungstechnische Realisierung von Koppelelementen bzw. Koppelfeldanordnungen zu verbessern. Die Aufgabe wird ausge hend von einem Koppelelement bzw. einer Koppelanordnung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 bzw. 4 jeweils durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils gelöst.

Der wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Koppelelementes ist darin zu sehen, daß ein erster und zweite Transistor vorgesehen sind, deren Basisanschlüsse miteinander verbunden und an eine Ansteuereinheit angeschlossen sind. Desweiteren bilden die Emitteranschlüsse des ersten und zweiten Transis tors die zwei Signaleingänge, an die jeweils eine Stromquelle anschließbar ist. Die Kollektoranschlüsse des ersten und zweiten Transistors bilden die zwei Signalausgänge. Das Kop pelelement besteht somit erfindungsgemäß aus einem differen tiellen Transistorpaar in Basisschaltung, wobei durch die differentielle Anordnung vorteilhaft die Basis des ersten und zweiten Transistors hochohmig angesteuert werden kann. Die für den hochfrequenten Betrieb notwendige Basisladung kann aufgrund der Verbindung der beiden Basisanschlüsse zwischen diesen hin und her fließen, d. h. die im Vergleich zum Gleich stromfall vergleichsweise hohen hochfrequenten Basisströme müssen nicht durch die Ansteuereinheit zur Verfügung gestellt werden, so daß die Verlustleistung der Ansteuereinheit gering gehalten werden kann. Die Schaltfunktion des Koppelelements wird durch die Ansteuereinheit realisiert, wobei durch das Anlegen eines konstanten Basispotentials an die Basisan schlüsse des ersten und zweiten Transistors jeweils einer der beiden Transistoren durchgeschaltet wird, der den gesamten Datensignalstrom und zusätzlich die durch die Stromquellen erzeugten Hilfsströme durchleitet. Durch das erfindungsgemäße Vorsehen von an den Emitteranschlüssen angeschlossenen Strom quellen, insbesondere Konstantstromquellen, wird zusätzlich der nicht durch die Ansteuereinheit durchgeschaltete Transi stor leitend und leitet somit den von der jeweiligen Kon stantstromquelle erzeugten Hilfsstrom, wodurch sich der re sultierende Signalhub auf den Eingangssignalleitungen redu ziert und damit der Einfluß von kapazitiven Lasten an den Eingangssignalleitungen deutlich verringert wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Ausgangsstufe mit zwei Signaleingängen und zwei Signalausgän gen vorgesehen, die einen ersten und zweiten Transistor auf weist, deren Basisanschlüsse miteinander verbunden und an ei ne Ansteuereinheit oder ein Referenzpotential angeschlossen sind. Hierbei bilden die Emitteranschlüsse des ersten und zweiten Transistors die zwei Signaleingänge, an die jeweils eine Stromquelle anschließbar ist, und die Kollektoranschlüs se des ersten und zweiten Transistors die zwei Signalausgän ge, an die jeweils über einen Widerstand ein Bezugspotential angeschaltet ist - Anspruch 2. Die Ausgangsstufe ist erfin dungsgemäß durch ein in differentieller Basisschaltung be triebenes Transistorpaar realisiert, an dessen Kollektoran schlüsse jeweils über einen Widerstand ein Bezugspotential angeschaltet ist. Somit arbeitet die erfindungsgemäße Aus gangsstufe als Strom-Spannungswandler. Hierbei kann aufgrund der erfindungsgemäßen Kopplung der Basisanschlüsse des ersten und zweiten Transistors das zum Durchschalten erforderliche Referenzpotential leistungsarm zur Verfügung gestellt werden, da die erforderliche Basisladung zwischen den beiden Basisan schlüssen des Transistorenpaares hin und her fließen kann.

Zusätzlich sind erfindungsgemäß die zwei Signaleingänge der Ausgangssufe an zwei Ausgänge einer als Differenzverstärker ausgebildeten Eingangsschaltung angeschlossen - Anspruch 3, wodurch eine Punkt-zu-Punkt-Übertragungsstrecke verlustlei stungsarm realisiert werden kann. Durch die als Differenzver stärker ausgebildete Eingangsschaltung werden die in Form von Spannungslagen übermittelten Daten in Signalströme umgewan delt, die abwechselnd an den beiden Signaleingängen anliegen. Somit werden die Daten in Form von Signalströmen besonders vorteilhaft von der Eingangseinheit zur Ausgangseinheit über tragen, wobei die Ausgangseinheit durchaus entfernt von der Eingangseinheit angeordnet sein kann.

Desweiteren ist der Vorteil der erfindungsgemäßen Kop pelanordnung mit mehreren matrixförmig angeordneten Koppele lementen insbesondere darin zu sehen, daß in jeder Zeile der Matrix die zwei Signaleingänge jeweils eines der in einer Zeile angeordneten Koppelelemente mit einer ersten und zwei ten Eingangssignalleitung verbunden sind, an die jeweils eine Stromquelle angeschlossen ist. Zusätzlich sind in jeder Spal te der Matrix die zwei Signalausgänge jeweils eines der in einer Spalte angeordneten Koppelelemente mit einer ersten und zweiten Ausgangssignalleitung verbunden - Anspruch 4. Deswei teren ist an die erste und zweite Ausgangssignalleitung je weils eine weitere Stromquelle angeschlossen - Anspruch 5 - und die erste und zweite Ausgangssignalleitung mit den zwei Signaleingängen jeweils einer Ausgangsstufe verbunden - An spruch 7. Eine derartige Koppelanordnung bzw. Koppelfeldma trix ist äußerst verlustleistungarm realisierbar, da mit Hil fe der an die ersten und zweiten Eingangssignalleitungen ei ner Zeile der Koppelmatrix angeschlossenen Stromquellen je weils der erste und zweite Transistor desjenigen in der je weiligen Zeile der Matrix angeordneten Koppelelements leitend wird, an dem mit Hilfe der Ansteuereinheit ein Schaltpotenti al anliegt. Der durch die Eingangseinheit erzeugte, die Daten repräsentierende differentielle Strom wird anschließend ab wechselnd über den in dem geschalteten Koppelelement angeord neten ersten oder zweiten Transistor zusätzlich zu dem durch die Stromquellen erzeugten Strömen an die Ausgangsstufe wei tergeschaltet. Durch das erfindungsgemäße Anliegen eines durch die Stromquellen erzeugten Konstantstromes an der er sten und zweiten Eingangssignalleitung wird der Hub auf der ersten und zweiten Eingangssignalleitung eingestellt und da durch der Einfluß der kapazitiven Lasten deutlich reduziert. Somit können größere Koppelfelder ohne eine Erhöhung der Kom plexität der schaltungstechnischen Realisierung bzw. der An steuerungschaltungen realisiert werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kop pelanordnung ist an die erste und zweite Ausgangssignallei tung jeweils eine weitere Stromquelle angeschlossen - An spruch 8. Dadurch kann besonders vorteilhaft die Übertragung der Signalströme über die erste und zweite Ausgangssignallei tung in Kombination mit einer Ausgangsstufe nach Anspruch 2 verlustleistungsarm ausgestaltet werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausbildungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen beschrieben.

Die Erfindung soll im folgenden anhand mehrerer Prin zipschaltbilder näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsge mäßen Koppelelements,

Fig. 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsge mäßen Ausgangsstufe, und

Fig. 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsge mäßen Koppelanordnung und die daran angeschlossenen Ausgangsstufen sowie die als Differenzverstärker ausgebildeten Eingangsschaltungen.

In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau des erfindungsgemäßen Koppelelementes KE dargestellt, wobei das Koppelelement KE beispielsweise einen ersten Transistor T1 und einen zweiten Transistor T2 sowie eine Ansteuereinheit AU aufweist. Der er ste Transistor T1 weist einen ersten Emitteranschluß E1, ei nen ersten Kollektoranschluß C1 und einen ersten Basisan schluß B1 auf. Analog dazu besitzt der zweite Transistor T2 einen zweiten Emitteranschluß E2, einen zweiten Kollektoran schluß C2 und einen zweiten Basisanschluß C2. Der erste Ba sisanschluß B1 und der zweite Basisanschluß B2 sind miteinan der verbunden und an die Ansteuereinheit AU über eine Ansteu erleitung AL angeschlossen. Desweiteren weist das Koppelele ment KE einen ersten und einen zweiten Eingang e1, e2 und ei nen ersten und zweiten Ausgang a1, a2 auf. Der erste Eingang e1 des Koppelelementes KE ist an den ersten Emitteranschluß E1 des ersten Transistors T1 angeschlossen und der zweite Eingang e2 des Koppelelementes KE ist an den zweiten Emit tereingang E2 des zweiten Transistors T2 angeschlossen. Des weiteren ist der erste Ausgang a1 mit dem ersten Kollektoran schluß C1 des ersten Transistors T1 sowie der zweite Ausgang a2 mit dem zweiten Kollektoreingang C2 des zweiten Transi stors T2 verbunden. Zusätzlich sind an die Emitteranschlüsse, d. h. an den ersten Emitteranschluß E1 und an den zweiten Emitteranschluß E2, jeweils eine Stromquelle SQ1, SQ2 an schließbar. In Fig. 1 ist eine erste Stromquelle SQ1 und ei ne zweite Stromquelle SQ2 dargestellt, wobei die erste Strom quelle SQ1 an den ersten Emitteranschluß E1 des ersten Tran sistors T1 und die zweite Stromquelle SQ2 an den zweiten Emitteranschluß E2 des zweiten Transistors T2 angeschlossen ist.

Zum Durchschalten eines entweder am ersten Eingang e1 der Koppeleinheit KE anliegenden oder am zweiten Eingang e2 der Koppeleinheit KE anliegenden Signalsstromes ss1, ss2 werden die Transistoren T1, T2 mit Hilfe der Ansteuereinheit AU bzw. dem durch die Ansteuereinheit AU erzeugten Steuerpotential bzw. Schaltpotential durchgeschaltet. Liegt ein durch die An steuereinheit AU erzeugtes Schaltpotential am ersten Basisan schluß B1 bzw. am zweiten Basisanschluß B2 an, so werden ent weder der erste Signalstrom ss1 oder der zweite Signalstrom ss2 jeweils durch den ersten Transistor T1 oder den zweiten Transistor T2 zum ersten Ausgang a1 bzw. zum zweiten Ausgang a2 durchgeschaltet, d. h. es fließt jeweils über einen der beiden Transistoren T1, T2 ein erster oder zweiter Signalstrom ss1, ss2 vom ersten Eingang e1 zum ersten Ausgang a1 oder vom zweiten Eingang e2 zum zweiten Ausgang a2. Zusätzlich wird der von der ersten Stromquelle SQ1 erzeugte Hilfsstrom hs1 bzw. der von der zweiten Stromquelle SQ2 erzeugte Hilfsstrom hs2 kontinuierlich über den ersten Transistor T1 bzw. über den zweiten Transistor T2 zum ersten Ausgang a1 bzw. zum zweiten Ausgang a2 durchgeschaltet. Dadurch sind die Transi storen T1, T2 mit Hilfe der durch die erste und zweite Strom quelle SQ1, SQ2 erzeugten Hilfsströme hs1, hs2 ständig lei tend und stellen somit eine Art Grundstrom für das Koppelele ment KE dar. Hierbei sei vorausgesetzt, daß an dem ersten und zweiten Basisanschluß B1, B2 das erforderliche Schaltpotential anliegt. Der erste und zweite Signalstrom bzw. Datensignal strom ss1, ss2 wird mit diesen Grundströmen bzw. Hilfsströmen hs1, hs2 überlagert. Somit fließt beispielsweise an den er sten Ausgang a1 ein Strom der nahezu dem ersten Hilfsstrom hs1 und dem ersten Signalstrom ss1 entspricht - in Fig. 1 als erster Koppelstrom sk1 bezeichnet, während an den zweiten Ausgang a2 nur der zweite Hilfssignalstrom hs2 fließt - in Fig. 1 als zweiter Koppelstrom sk2 bezeichnet.

Desweiteren kann durch die Verbindung des ersten Basisan schlusses B1 mit dem zweiten Basisanschluß B2 ein Austausch der Basisladungen erfolgen, d. h. die Basisladungen können zwischen den ersten und zweiten Transistor T1, T2 hin- und herfließen und müssen nicht zusätzlich durch die Ansteuer schaltung AU zur Verfügung gestellt werden.

In Fig. 2 ist der prinzipielle Aufbau der erfindungsgemäßen Ausgangsstufe AE dargestellt, wobei die Ausgangsstufe AE eine Ansteuereinheit bzw. Referenzpotentialeinheit RP, einen er sten Transistor T1, einen zweiten Transistor T2, einen ersten Widerstand R1 sowie einen zweiten Widerstand R2 aufweist. Zu sätzlich können noch optional eine erste Stromquelle SQ1 so wie eine zweite Stromquelle SQ2 vorgesehen sein. Analog zu Fig. 1 weist der erste Transistor T1 ebenfalls einen ersten Emitteranschluß E1, einen ersten Basisanschluß B1 und einen ersten Kollektoranschluß C1 auf. Auch der zweite Transistor T2 besitzt einen zweiten Basisanschluß B2, einen zweiten Emitteranschluß E2 und einen zweiten Kollektoranschluß C2. Der erste Basisanschluß B1 des ersten Transistors T1 ist mit dem zweiten Basisanschluß B2 des zweiten Transistors T2 ver bunden und jeweils an die Referenzpotentialeinheit RP ange schlossen. Wiederum analog zu Fig. 1 ist der erste Emitte ranschluß E1 des ersten Transistors T1 mit dem ersten Eingang e1 der Ausgangsstufe AE und der zweite Emitteranschluß E2 des zweiten Transistors T2 mit dem zweiten Ausgang e2 der Aus gangsstufe AE verbunden.

Zusätzlich kann an den ersten Emitteranschluß E1 des ersten Transistors T1 eine erste Stromquelle SQ1 und an den zweiten Emitteranschluß E2 des zweiten Transistors T2 eine zweite Stromquelle SQ2 angeschlossen sein - in Fig. 2 durch eine strichliert gezeichnete erste und zweite Stromquelle SQ1, SQ2 angedeutet. Desweiteren ist an den ersten Kollektoranschluß C1 des ersten Transistors T1 der erste Ausgang a1 der Aus gangsstufe AE sowie der erste Widerstand R1, dessen weiterer Anschluß auf einem Bezugspotential - üblicherweise Erdpoten tial - liegt, angeschlossen. Analog dazu ist der zweite Kol lektoranschluß C2 der Ausgangsstufe AE an den zweiten Ausgang a2 der Ausgangsstufe AE sowie an den zweiten Widerstand R2 angeschlossen, wobei der weitere Anschluß des zweiten Wider standes R2 wiederum auf einem Bezugspotential liegt.

Der am ersten oder am zweiten Eingang e1, e2 anliegenden erste oder zweite Signalstrom ss1, ss2 fließt analog zu Fig. 1 je weils über den ersten oder zweiten Transistor T1, T2 zum Kol lektoranschluß C1, C2 des jeweiligen Transistor T1, T2, voraus gesetzt das durch die Referenzpotentialeinheit RP erzeugte Referenzpotential steht zur Verfügung bzw. liegt an dem er sten bzw. zweiten Basisanschluß B1, B2 an. Anschließend fließt der erste oder zweite Signalstrom ss1, ss2, gegebenfalls ein durch die erste und zweite Stromquelle SQ1, SQ2 erzeugter er ster oder zweiter Hilfstrom hs1, hs2 über den ersten oder zweiten Widerstand R1, R2 gegen Erde ab, wodurch eine erste Spannung uk1 am ersten Widerstand R1 oder eine zweite Span nung uk2 über den zweiten Widerstand R2 abfällt. Die erfin dungsgemäße Ausgangsstufe AE wandelt die an den ersten und zweiten Eingang e1, e2 eingespeisten ersten und zweiten Si gnalströme ss1, ss2 in proportionale Spannungen, d. h. eine er ste und zweite Spannung uk1, uk2 um. Somit wird durch die Ausgangsstufe AE eine Strom-Spannungs-Wandler-Einheit beson ders vorteilhaft realisiert.

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Koppelanordnung KAO mit mehreren Ausgangsstufen AE1 bis AE3, mehreren Eingangsschal tungen ES1 bis ES3 sowie mehreren Koppelelementen KE1 bis KE9. Durch die in Fig. 3 dargestellte Koppelanordnung KAO wird beispielsweise eine 3 × 3 Koppelanordnung bzw. Koppel feldmatrix KAO realisiert, d. h. die Koppelmatrix besteht aus einer ersten, zweiten und dritten Zeile Z1, Z2, Z3 und aus ei ner ersten, zweiten und dritten Spalte S1, S2, S3. Desweiteren sind auf der ersten, zweiten und dritten Zeile Z1, Z2, Z3 je weils drei Koppelelemente KE sowie auf der ersten, zweiten und dritten Spalte S1, S2, S3 jeweils drei Koppelelemente KE angeordnet. Insbesondere sind in der ersten Zeile Z1 eine er ste Koppeleinheit KE1, eine zweite Koppeleinheit KE2 und eine dritte Koppeleinheit KE3 sowie in der zweiten Zeile Z2 eine vierte Koppeleinheit KE4, eine fünfte Koppeleinheit KE5, eine sechste Koppeleinheit KE6 und schließlich in der dritten Zei le Z3 eine siebte Koppeleinheit KE7, eine achte Koppeleinheit KE8 und eine neunte Koppeleinheit KE9 vorgesehen. Durch die matrixförmige Struktur der Koppelanordnung KAO und die be reits erwähnte Zuordnung der Koppelelemente KE1 bis KE9 zu den drei Zeilen Z1, Z2, Z3 ergibt sich die folgende Zuordnung der Koppelelemente KE1 bis KE9 zu den jeweiligen Spalten S1, S2, S3. Hierbei weist insbesondere die erste Spalte S1 das erste Koppelelement KE1, das vierte Koppelelement KE4, das siebte Koppelelement KE7, die zweite Spalte S2 das zweite Koppelelement KE2, das fünfte Koppelelement KE5, das achte Koppelelement KE8 und die dritte Spalte S3 das dritte Koppe lelement KE3, das sechste Koppelelement KE6 sowie das neunte Koppelelement KE9 auf. Analog zu der matrixförmigen Anordnung der Koppelelemente KE sind die bzw. das erste Koppelelement KE1, das zweite Koppelelement KE2 und das dritte Koppelele ment KE3 über eine erste und eine zweite Eingangssignallei tung ESL1, ESL2 an eine erste Eingangsschaltung ES1 ange schlossen. Im weiteren sind die in der zweiten Zeile Z2 ange ordneten Koppelelemente, d. h. das vierte Koppelelement KE4 und das fünfte Koppelelement KE5 und das sechste Koppelele ment KE6, über eine dritte und vierte Eingangssignalleitung ESL3, ESL4 an eine zweite Eingangsschaltung ES2 angeschlos sen. Zusätzlich sind die in dritten Zeile Z3 der Koppelfeld anordnung KAO angeordneten Koppelelemente, d. h. das siebte Koppelelement KE7, das achte Koppelelement KE8 und das neunte Koppelelement KE9 über eine fünfte und sechste Eingangs signalleitung ESL5, ESL6 an eine dritte Eingangsschaltung ES3 angeschlossen.

Hierbei ist jeweils der erste Signaleingang e1 der jeweiligen Koppelelemente KE1 bis KE9 die eine Eingangssignalleitung und der zweite Signaleingang e2 der jeweiligen Koppelelemente KE1 bis KE9 an die andere Eingangssignalleitung einer Zeile Z1, Z2, Z3 angeschlossen. Beispielsweise ist im Fall der ersten Zeile Z1 die erste Eingangssignalleitung ESL1 an jeweils den ersten Signaleingang e1 des ersten, zweiten und dritten Kop pelelements KE1, KE2, KE3 und die zweite Eingangssignalleitung ESL2 an jeweils den zweiten Signaleingang e2 des ersten, zweiten und dritten Koppelelements KE1, KE2, KE3 angeschlossen. Analog dazu sind die übrigen Koppelelemente KE4 bis KE6 mit den übrigen Eingangssignalleitungen ESL4 bis ESL6 der zweiten und dritten Zeile Z2, Z3 verbunden.

Die erste, zweite und dritte Eingangsschaltung ES1 bis ES3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel beispielsweise je weils als Differenzverstärkerschaltung ausgestaltet und weist daher jeweils zwei Transistoren und eine an die verbundenen Emitteranschlüsse der beiden Transistoren angeschlossene Stromquelle I_S auf. Desweiteren bilden die beiden Kollek toranschlüsse der in der jeweiligen Eingangsschaltung ange ordneten Transistoren die beiden Ausgänge der jeweiligen Ein gangsschaltung ES1 bis ES3, an die jeweils die Eingangs signalleitungen ESL1 bis ESL6 angeschlossen sind. Desweiteren ist einer der beiden Basisanschlüsse der beiden Transistoren der jeweiligen Eingangsschaltung ES1 bis ES3 jeweils als Da tensignaleingang D_in ausgestaltet, wobei der andere Basisan schluß der jeweiligen Eingangsschaltung ES1 bis ES3 jeweils nicht benutzt wird, d. h. kein Potential daran angelegt wird.

Desweiteren sind die Signalausgänge a1, a2 der in einer Spalte S1, S2, S3 angeordneten Koppelelemente KE1 bis KE9 über Aus gangssignalleitungen ASL1 bis ASL6 mit den Signaleingängen e1, e2 der jeweiligen Ausgangsstufe AE1 bis AE3 verbunden. Insbesondere ist jeweils der erste Signalausgang a1 des in der ersten Spalte S1 angeordneten ersten, vierten und siebten Koppelelementes KE1, KE4, KE7 über eine erste Ausgangssignal leitung ASL1 an den ersten Signaleingang e1 einer ersten Aus gangsstufe AE1 sowie der zweite Signalausgang a2 des in der ersten Spalte S1 angeordneten ersten, vierten und siebten Koppelelementes KE1, KE4, KE7 über eine zweite Ausgangssignal leitung ASL2 an den zweiten Signaleingang e2 einer ersten Ausgangsstufe AE1 angeschlossen. Desweiteren ist jeweils der erste Signalausgang a1 des in der zweiten Spalte S2 angeord neten zweiten, fünften und achten Koppelelementes KE2, KE5, KE8 über eine dritte Ausgangssignalleitung ASL3 an den ersten Si gnaleingang e1 einer zweiten Ausgangsstufe AE2 sowie der zweite Signalausgang a2 des in der zweiten Spalte S2 angeord neten zweiten, fünften und achten Koppelelementes KE2, KE5, KE8 über eine vierte Ausgangssignalleitung ASL4 an den zweiten Signaleingang e2 einer zweiten Ausgangsstufe AE2 angeschlos sen. Darüber hinaus ist der erste Signalausgang a1 des in der dritten Spalte S3 angeordneten dritten, sechsten und neunten Koppelelementes KE3, KE6, KE9 über eine fünfte Ausgangssignal leitung ASL5 an den ersten Signaleingang e1 einer dritten Ausgangsstufe AE3 und der zweite Signalausgang a2 des in der dritten Spalte S3 angeordneten dritten, sechsten und neunten Koppelelementes KE3, KE6, KE9 über eine sechste Ausgangssignal leitung ASL6 mit dem zweiten Signaleingang e2 einer dritten Ausgangsstufe AE3 verbunden.

Erfindungsgemäß sind jeweils an die Eingangssignalleitungen ESL1 bis ESL6 und an die Ausgangssignalleitungen ASL1 bis ASL6 Stromquellen, insbesondere Konstantstromquellen, SQH1 bis SQH6 und SQV1 bis SQV6 angeschlossen, durch die jeweils ein erster und zweiter Hilfsstrom hs1, hs2 pro Zeile oder ausgangsseitiger erster und zweiter Hilfsstrom ahs1, ahs2 pro Spalte der Koppelmatrix in die jeweiligen Koppelelemente KE bzw. die Ausgangsstufen AE eingespeist wird. In Fig. 3 sind erste bis sechste, zur Speisung der horizontal angeordneten Koppelelemente KE vorgesehene Stromquellen SQH1 bis SQH6 dar gestellt, wobei die erste, horizontal angeordnete Stromquelle SQH1 mit der ersten Eingangssignalleitung ESL1, die zweite, horizontal angeordnete Stromquelle SQH2 mit der zweiten Ein gangssignalleitung ESL2, die dritte, horizontal angeordnete Stromquelle SQH3 mit der dritten Eingangssignalleitung ESL3, die vierte, horizontal angeordnete Stromquelle SQH4 mit der vierten Eingangssignalleitung ESL4, die fünfte, horizontal angeordnete Stromquelle SQH5 mit der fünften Eingangssignal leitung ESL5 und die sechste, horizontal angeordnete Strom quelle SQH6 mit der sechsten Eingangssignalleitung ESL6 ver bunden sind. Zusätzlich sind in Fig. 3 erste bis sechste, zur Speisung der vertikal angeordneten Koppelelemente KE vor gesehene Stromquellen SQV1 bis SQV6 dargestellt, wobei die erste, vertikal angeordnete Stromquelle SQV1 mit der ersten Ausgangssignalleitung ASL1, die zweite, vertikal angeordnete Stromquelle SQV2 mit der zweiten Ausgangssignalleitung ASL2, die dritte, vertikal angeordnete Stromquelle SQV3 mit der dritten Ausgangssignalleitung ASL3, die vierte, vertikal an geordnete Stromquelle SQV4 mit der vierten Ausgangssignallei tung ASL4, die fünfte, vertikal angeordnete Stromquelle SQV5 mit der fünften Ausgangssignalleitung ASL5 und die sechste, vertikal angeordnete Stromquelle SQV6 mit der sechsten Aus gangssignalleitung ASL6 verbunden sind. Üblicherweise weisen die durch die erste bis sechste horizontal angeordnete Strom quelle SQH1 bis SQH6 erzeugten ersten und zweiten Hilfsströme hs1, hs2 pro Koppelelement KE und die durch die erste bis sechste vertikal angeordnete Stromquelle SQV1 bis SQV6 er zeugten ausgangsseitigen ersten und zweiten Hilfsströme ahs1, ahs2 denselben Wert auf.

Im folgenden wird beispielhaft für die Funktionsweise der Koppelanordnung KAO ein Umschaltzyklus der erfindungsgemäßen Koppelanordnung KAO für eine Verbindung über die erste Ein gangsschaltung ES1, das erste Koppelelement KE1 und die erste Ausgangsstufe AE1 beschrieben. Ein am Datensignaleingang D_in der ersten Eingangsschaltung ES1 anliegendes Datensignal ds1 wird mit Hilfe der als Differenzverstärker ausgestalteten er sten Eingangsschaltung ES1 in eine abwechselnde Folge von Si gnalströmen ss1, ss2 umgesetzt, wobei am ersten Ausgang a1 der ersten Eingangsschaltung ES1 ein erster Signalstrom ss1 und am ersten Ausgang a2 der ersten Eingangsschaltung ES1 ein zweiter Signalstrom ss2 abhängig von Datensignal ds1 fließt. Der erste Signalstrom ss1 wird über die erste Eingangssignal leitung ESL1 zum ersten Signaleingang e1 des ersten Koppele lementes KE1 und der zweite Signalstrom ss2 wird über die zweite Eingangssignalleitung ESL2 zum zweiten Signaleingang e2 des ersten Koppelelementes KE1 gesteuert. Desweiteren lie gen ein erster bzw. zweiter von der ersten und zweiten hori zontal angeordneten Signalstromquelle SQH1, SQH2 erzeugter Hilfssignalstrom hs1, hs2 am ersten bzw. zweiten Signaleingang e1, e2 des ersten Koppelelementes KE1 an. Zusätzlich wird mit Hilfe der Ansteuereinheit AU das zum Durchschalten des ersten und zweiten Transistors T1, T2 des ersten Koppelelementes KE1 erforderliche Schaltpotential an die miteinander verbundenen Basisanschlüsse B1, B2 des ersten und zweiten Transistors T1, T2 angelegt. Durch den ersten und zweiten Hilfsstrom hs1, hs2 wird der erforderliche Leitungshub zum abwechselnden Durchschalten des ersten und zweiten Signalstromes ss1, ss2 über das erste Koppelelement KE1 zur Verfügung gestellt, wo durch die Verlustleistung in den jeweiligen Koppelelementen KE erheblich reduziert wird. Somit fließt beispielsweise bei ei nem vorliegenden ersten Signalstrom ss1 durch den ersten Transistor T1 des ersten Koppelelementes KE1 ein Strom, der ungefähr der Summe des ersten Signalstrom ss1 und des ersten Hilfsstromes hs1 entspricht. Jedoch durch den zweiten Transi stor T2 des ersten Koppelelementes KE1 fließt ausschließlich der zweite Hilfstrom hs2, zumal kein zweiter Signalstrom ss2 am zweiten Signaleingang e2 des ersten Koppelelements KE1 an liegt.

Im weiteren fließt der erste Signalstrom ss1 zusammen mit dem ersten Hilfsstrom hs1 - im weiteren als erster Koppelstrom sk1 bezeichnet - über die erste Ausgangssignalleitung ASL1 an den ersten Eingang e1 der ersten Ausgangsstufe AE1 und der zweite Hilfsstrom - im weiteren als zweiter Koppelstrom sk1 bezeichnet - über die zweite Ausgangssignalleitung ASL2 an den zweiten Eingang e2 der ersten Ausgangsstufe AE1, in der der erste Koppelstrom sk2 über den ersten Transistor T1 der er sten Ausgangsstufe AE1 sowie über den ersten Widerstand R1 und der zweite Koppelstrom sk2 über den zweiten Transistor T2 der ersten Ausgangsstufe AE1 sowie über den zweiten Wider stand R2 gegen Erde abfließt. Hierzu ist durch die Referenz potentialeinheit RP das erforderliche Referenzpotential an den ersten und zweiten Basisanschluß B1, B2 des ersten und zweiten Transistors T1, T2 der ersten Ausgangsstufe AE1 ange legt. Zusätzlich werden der erste und zweite ausgangseitig von der ersten und zweiten vertikal angeordneten Stromquelle SQV1, SQV2 erzeugte Hilfsstrom ahs1, ahs2 an den ersten bzw. zweiten Signaleingang e1, e2 der ersten Ausgangsstufe AE1 ge steuert, der jeweils den an den ersten oder zweiten Si gnaleingang e1, e2 angeschlossen Transistor T1, T2 der ersten Ausgangseinheit AE1 leitend schaltet. Dieser erste ausgangs seitige Hilfsstrom ahs1 überlagert sich mit dem über das er ste Koppelelement KE1 in die erste Ausgangsignalleitung ASL1 eingekoppelten ersten Koppelstrom sk1 und diese Ströme rufen an dem ersten Widerstand R1 der ersten Ausgangsstufe AE1 ei nen Spannungsabfall hervor, der der am ersten Signalausgang a1 der ersten Ausgangsstufe AE1 anliegenden ersten Spannung uk1 entspricht. Analog dazu überlagern sich der zweite aus gangsseitige Hilfsstrom ahs2 und der zweite aus dem zweiten Signalausgang a2 des ersten Koppelelement KE1 fließende zwei te Koppelstrom sk2 und fließen beide über den zweiten Si gnaleingang e2 in die erste Ausgangsstufe AE1. Dort fließen der zweite ausgangsseitige Hilfsstrom ahs2 und der zweite Koppelstrom sk2 über den zweiten Transistor T2 und den zwei ten Widerstand R2 gegen Erde ab. Hierdurch wird ein Span nungsabfall am zweiten Widerstand R2 erzeugt, der durch eine zweite am zweiten Signalausgang a2 der ersten Ausgangsstufe AE1 anliegende zweite Spannung uk2 dargestellt wird. Aus dem Verhältnis der ersten und zweiten Spannung uk1, uk2 wird das ursprüngliche Datensignal ds1 wieder rekonstruiert.

Durch das erfindungsgemäße Anlegen eines Schaltpotentials durch die jeweilige Ansteuereinheit AU in den einzelnen Kop pelelementen KE1 bis KE9 kann jede Eingangsschaltung ES1 bis ES3 mit jeder Ausgangsstufe AE1 bis AE3 verbunden werden bzw. eine Verbindung zwischen den gewünschten Eingangsschaltungs- Ausgangsstufen-Paar durchgeschaltet werden. Durch das erfin dungsgemäße Zuschalten von horizontal und vertikal angeordne ten Stromquellen SQH1 bis SQH6, SQV1 bis SQV6 wird der Si gnalhub sowohl auf den Eingangssignalleitungen ESL1 bis ESL6 als auch auf den Ausgangssignalleitungen ASL1 bis ASL6 deut lich reduziert und damit der Einfluß der Leitungskapazität verringert, wodurch die Verlustleitung der gesamten Kop pelanordnung KAO - auch bei der Realisierung größerer Kop pelanordnungen KAO - erheblich verringert werden kann.

Claims

1. Koppelelement (KE) mit zwei Signaleingängen (e1, e2) und zwei Signalausgängen (a1, a2), dadurch gekennzeichnet,
daß ein erster und zweiter Transistor (T1, T2) vorgesehen sind, deren Basisanschlüsse (B1, B2) miteinander verbunden und an eine Ansteuereinheit (AU) angeschlossen sind,
daß die Emitteranschlüsse (E1, E2) des ersten und zweiten Transistors (T1, T2) die zwei Signaleingänge (e1, e2) bilden, an die jeweils eine Stromquelle (SQ1, SQ2) anschließbar ist, und
daß die Kollektoranschlüsse (C1, C2) des ersten und zweiten Transistors (T1, T2) die zwei Signalausgänge (a1, a2) bilden.

2. Ausgangsstufe (AE) mit zwei Signaleingängen (e1, e2) und zwei Signalausgängen (a1, a2), dadurch gekennzeichnet,
daß ein erster und zweiter Transistor (T1, T2) vorgesehen sind, deren Basisanschlüsse (B1, B2) miteinander verbunden und an eine Ansteuereinheit (AU) oder an ein Referenzpotential (RP) angeschlossen sind,
daß die Emitteranschlüsse (E1, E2) des ersten und zweiten Transistors (T1, T2) die zwei Signaleingänge (e1, e2) bilden, an die jeweils eine Stromquelle (SQ1, SQ2) anschließbar ist, und
daß die Kollektoranschlüsse (C1, C2) des ersten und zweiten Transistors (T1, T2) die zwei Signalausgänge (a1, a2) bilden, an die jeweils über einen Widerstand (R1, R2) ein Bezugspoten tial angeschaltet ist.

3. Ausgangsstufe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Signaleingänge (e1, e2) an zwei Ausgänge (a1, a2) einer als Differenzverstärker ausgebildeten Eingangsschaltung (ES1, ES2, ES3) angeschlossen sind.

4. Koppelanordnung (KAO) mit mehreren matrixförmig angeordne ten Koppelelementen (KE1 bis KE9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in jeder Zeile (Z1) der Matrix die zwei Signaleingänge (e1, e2) jeweils eines der in einer Zeile (Z1) angeordneten Koppelelemente (KE1, KE2, KE3) mit einer ersten und zweiten Eingangssignalleitung (ESL1, ESL2) verbunden sind, an die je weils eine Stromquelle (SQH1, SQH2) angeschlossen ist, und
daß in jeder Spalte (S1) der Matrix die zwei Signalausgänge (a1, a2) jeweils eines der in einer Spalte (S1) angeordneten Koppelelemente (KE1, KE4, KE7) mit einer ersten und zweiten Ausgangssignalleitung (ASL1, ASL2) verbunden sind.

5. Koppelanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die erste und zweite Ausgangssignalleitung (ASL1, ASL2) jeweils eine weitere Stromquelle (SQV1, SQV2) angeschlossen ist.

6. Koppelanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Zeile (Z1, Z2, Z3) der Matrix die erste und zweite Eingangssignalleitung ((ESL1, ESL2), (ESL3, ESL4), (ESL5, ESL6)) mit den zwei Ausgängen (a1, a2) einer als Differenzverstärker ausgebildeten Eingangsschaltung (ES1, ES2, ES3) verbunden ist.

7. Koppelanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Spalte (S1, S2, S3) der Matrix die erste und zwei te Ausgangssignalleitung ((ASL1, ASL2), (ASL3, ASL4), (ASL5, ASL6)) mit den zwei Signaleingängen (e1, e2) einer Aus gangsstufe (AE1, AE2, AE3) nach Anspruch 2 verbunden ist.

8. Koppelelement nach Anspruch 1 oder Ausgangsstufe nach An spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinheit (AU) zur Erzeugung einer Schaltspan nung zum Durchschalten des ersten und zweiten Transistors (T1, T2) vorgesehen ist.