DE2348453C3 - Koppelmatrix mit für sich bistabilen Koppelpunkten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Koppclmatrix mit für sich bistabilen Koppelpunktcn, die jeweils nur drei Elektroden, nämlich die beiden Elektroden für die Schaltstreckc und nur eine einzige Steuerelektrode aufweisen, über die die betreffende Koppclpunkt-Schaltstreckc mittels eines Steuerimpulses vom nichtleitenden in den leitenden Zustand gesteuert werden kann, sowie mit den Koppelpunktcn individuell zugeordneten Verknüpfungseinheiten, deren Ausgang jeweils mit der Steuerelektrode des zugeordneten Koppelpunktes, deren erster Steuereingang mit einer Zeilensteuerleitung für die Zuführung eines Zeilen-Steuersignals und deren zweiter Steuereingang mit einer Spaltensteuerleitung für die Zuführung eines Spaltensteucrsignals verbunden ist. Die Erfindung wurde insbesondere für ein Fernsprech-Vermithungssystem entwickelt. Die Koppelpunkte sind also nicht

ίο erst dadurch scheinbar bistabil, daß ihnen während ihres Betriebes über die Zeilen- und Spaltensteuerleitung Dauersteuersignale zugeführt werden.

Ein bistabiler Koppelpunkt unterscheidet sich übrigens von einem direkt gesteuerten Koppelpunkt dadurch, daß der direkt gesteuerte nur durch Dauersteuersignale in seine beiden Zustände steuerbar ist, vgl. einen gewöhnlichen Transistor ohne Flip-Flop als Koppelpunkt, der nur durch Dauersteuersignale in den leitenden oder sperrenden andauernden Zustand

so gesteuert wird. Ein bistabilcr Koppelpunkt ist bereits durch einen Steuerimpuls in einen solchen andauernden Zustand steuerbar.

Eine Koppelmatrix der angegebenen Art ist bereits durch die DE-PS 12 67 268 bekannt. Dort kann

»5 jedoch die Koppelpunkt-Schaltstrecke übnr die Steuerelektrode durch einen Steuerimpuls nur vom nichtleitenden in den leitenden, aber nicht vom leitenden in den nichtleitenden Zustand gesteuert werden. Letzteres erfolgt statt dessen mit Hilfe eines über die

Schaltstrecke fließenden Haltestromes, der hierzu unterbrochen werden muß.

Durch A.T.E. Journal 14 (Okt. 1958) Nr. 4, S. 287 bis 303, insbesondere F i g. 8 und deren Beschreibung auf den Seiten 294/295, ist eine Koppel-

matrix mit ebenfalls für sich bistabilen Koppelpunkten bekannt, die nämlich jeweils durch einen über ein Flip-Flop gesteuerten Transistor gebildet werden. Über eine durch einen Flip-Flopc'agang gebildete Steuerelektrode wird die betreffende Koppelpunkt-Schaltstrecke vom nichtleitenden in den leitenden Zustand steuerbar, indem dieser Flip-Flopeingang mit dem Ausgang einer dem Koppelpunkt individuell zugeordneten Verknüpfungseinheit G 4 verbunden ist, die ihrerseits zwei verschiedene, die Koppelpunkt-Schaltstrecke vom nichtleitenden in den leitenden Zustand steuernde erste und zweite Steuersignale verknüpft. Daß eines dieser beiden Steuersignale durch eine Verknüpfung zweier Steuersignale, nämlich eines Spaltensteuersignals und eines Zeilensteuer-

signals der Koppelmatrix, entsteht, ist nirgends angegeben, aber erscheint nicht ganz undenkbar, so daß dann drei Steuersignale vorlagen. Die Steuerung der Koppelpunkt-Schaltstrecke von ihrem leitenden in ihren nichtleitenden Zustand findet offenbar auch hier jedoch nicht allein über diesen Verknüpfungseinheitsausgang statt, sondern insbesondere gemäß Seite 295, rechte Spalte, Absatz 1 in Verbindung mit F i g. 10 über eine gesonderte Steuerleitung mit einem gesonderten, von den ersten und zweiten Steuer-

Signalen verschiedenen Rückstellsteuersignal. Es wird also eine weitere, offenbar vierte Steuerleitung für ein weiteres, offenbar viertes Steuersignal in für monolithische Bausteine unerwünschter Weise zur Steuerung des einzelnen Koppelpunktes bzw. seiner Ver-

knüpfungseinheit benötigt. Bei der Erfindung sollen aber nur das Zeilensteuersignal, Spaltensteucrsignal und das Einstellsignal zur Steuerung des bistabilen, also durch Steuerimpulse steuerbaren Koppclpunktes

ausgenutzt werden, wozu nur drei Steuerleitungen benötigt werden.

Durch die deutsche Orfenlegungsschrift 18 13 580 ist eine Koppelmatrix mit Koppelpunkten bekannt, die man auf verschiedene Arten auffassen kann, je nachdem, welche Bestandteile des Koppelfeldes man als Bestandteile des Koppelpunxtes auffassen will.

Geht man von Fig. I aus und faßt man den Koppelpunkt als nur aus dem Transistor T bestehend auf, dann weist dieser bekannte Koppelpunkt zwar nur eine einzige Steuerelektrode A auf, jedoch ist der so betrachtete Koppelpunkt nur solange leitend, als der Steuerelektrode A ein entsprechendes Durchschaltesignal als Dauersignal zugeführt wird, und er ist solange nichtleitend, als ein entsprechendes Sperrsignal als Dauersignal dort zugeführt wird.

Man kann den bekannten Koppelpunkt aber auch als aus diesem Transistor T zusammen mit einem Flip-Flop A bestehend auffassen, vgl. Fig. 5 der deutschen Offenlegungsschrift 18 13 580. Dann ist dieser so betrachtete Koppelpunkt zwar für sich bistabil, er weist jedoch dann mindestens zwei verschiedene Steuerleitungen Fund C auf, — über die eine davon (C) wird ein Sperrsignal, über die andere davon (F bzw. P) ein Durchschaltesignal diesem Koppelpunkt zugeführt. Der bekannte, für sich bistabile Koppelpunkt ist also nicht mit einer nur einzigen Steuerelektrode ausgestattet, über die er mittels kurzzeitiger Steuerimpulse dauerhaft nach Wahl in seinen leitenden und nichtleitenden Zustand steuerbar ist.

Durch die deutsche Patentschrift 12 53 322 ist ebenfalls eine Koppelmatrix mit für sich bistabilen Koppelpunkten bekannt, bei der nämlich der Koppelpunkt jeweils aus einem eingangsseitig mit einem Flip-Flop verbundenen, nicht bistabilen elektronischen Schalter besteht. Das Flip-Flop dient auch hier dazu, dem Koppelpunkt bistabile Eigenschaften zu verleihen. Das Flip-Flop hat auch hier zwei Eingänge, nämlich für eine Zeilensteiterleitung und eine Spaltensteuerleitung, die direkt mit dem Flip-Flop verbunden sind. Weil das Flip-Flop zusammen mit dem nichtbistabilen Schalter als bistabiler Koppelpunkt betrachtet werden kann, hat auch hier der bistabile Koppelpunkt zwei verschiedene Eingänge. Bei Koinzidenz des Zeilensteuersignals und Spaltensleuersignals ist (i;r Koppelpunkt von seinem einen Zustand in seinen anderen Zustand steuerbar.

Für sich bistabile Koppelpunkte mit einer einzigen Steuerelektrode, über die der Koppelpunkt sowohl einals auch ausgeschaltet werden kann, sind in der gleichzeitig eingereichten, also nicht vorveröffentlichten Anmeldung P 23 48 414.2-31, insbesondere Fig. 8, Steuerelektrode A beschrieben.

Ein Tri-State-Gatter ist bekanntlich ein solches Gatter, dessen Ausgang drei verschiedene Zustände aufweisen kann, nämlich zwei niederohmige Zustände und einen hochohmigen Zustand. In den beiden niederohmigen Zuständen des Ausgangs A liegt am Ausgang A ein Ausgangssignal, das jeweils entweder eine binäre 0 oder eine binäre I darstellt. Im hochohmigen Zustand des Ausgangs A tritt jedoch dort kein durch die Eingangssignale des Tri-State-Gatters vorbestimmtes festes Potential auf — das Potential am Ausgang A floatet dann also. Tri-State-Gatter sind für sich bekannt, und zwar auch solche, die in der C-MOS-Technik hergestellt sind, V3I. z. B. RCA, Solid State, COS/MOS Integrierte Digitalschaltungen 1973, S. 214, sowie Motorola. McMOS-Handbook. Ok? 1973, S.

6,20/6,21. Eine Anwendung eines solchen Tri-State-Gatters ist insbesondere durch RCA, ICAN-6601, August 1971, insbesondere Fig. 11 für einen C-MOS-Baustein bekannt. Dort ist der Dateneingang der Masterstufe eines Master-Slave-Flip-Flop mit dem Ausgang eines von einem Taktimpuls gesteuerten Tri-State-Gatters verbunden, um getaktet, nämlich während der Taktphase, ein binäres Datensignal in der Masterstufe einzuschreiben, das mittels eines weiteren solchen Tri-State-Gatters während der Taktpause in den Slave-Teil verschoben wird.

Die Erfindung zeigt also einen Weg, wie ein mit einer einzigen Steuerelektrode ausgestatteter, bistabiler Koppelpunkt mit Hilfe von nur impulsförmigen Steuersignalen sowohl in seinen leitenden Zustand als auch in seinen nichtleitenden Zustand, wahlweise nach Bedarf, gesteuert werden kann. Würde nämlich der Ausgang der Verknüpfungseinheit direkt mit der Steuerelektrode des bistabilen Koppelpunktes ver-

ao bunden werden, dann würde der koppelpunkt nur während der Koinzidenz der den Steuereingängen zugeführten Steuersignale in seinem einen Zustand verbleiben und während der gesamten übrigen Zeit stets in seinem anderen Zustand verbleiben. Unabhängig davon, ob der Koppelpunkt bistabil oder nicht bistabil ist, würde also bei direkter Verbindung des Ausgangs der Verknüpfungseinheit mit der Steuerelektrode kein bistabiles Verhalten des Koppelpunktes auftreten und es müßten Dauersteuersignale den Steuereingängen zugeleitet werden, damit der Koppelpunkt in seinem einen Zustand verbleibt. Eine den Dauersteuersignalen überlagerte, impulsförmige Störung könnte daher den Koppelpunkt vorübergehend in seinem anderen Zustand steuern und damit den zwischen den Anschlüssen durchgeschalteten Verbindungsweg unterbrechen. Weil beim erfindungsgemäßen Koppelfeld jedoch nur impulsförmige Steuersignale zur Steuerung des Koppelpunktes notwendig sind, sind hier derartige Störungen von den den Steuereingängen zugeführten Dauersteuersignalen nicht mehr zu beachten.

Die Erfindung geht also von der der DE-PS 12 67 268 entsprechenden, eingangs sowie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Koppelmatrix

aus. Die Erfindung löst die für sich neue Aufgabe, die Schaltstrecke des jeweils betreffenden Koppelpunktes über die einzige Koppelpunkt-Steuerelektrode mit Hilfe von Steuerimpulsen sowohl von nichtleitenden in den leitenden als auch vom leitenden Zustand zu steuern, durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 genannten Maßnahmen.

Die Erfindung und ihre Weiterbildung werden an Hand der beiden Figuren erläutert, wobei beide Figuren Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Koppelmatrix zeigen. Beide Ausführungsbeispiete unterscheiden sich dadurch, daß beim in Fig. I gezeigten Ausführungsbeispiel bipolare Transistoren vorgesehen sind, wohingegen H»j dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel komplementäre MOS-FETs entsprechend der sogenannten C-MOS-Technik vorgesehen sind.

In Fig. I — entsprechend auch in Fig. 2 — deuten die Vielfachzeichen Va, Vs, Vz, Ve an, daß in der gezeigten Koppelma'.rix eine Vielzahl von Koppelpunkten KP und von Tri-State-Gattern KG/Sr vorgesehen sind. Jeder dieser Kopp;lpunkte weist jeweils eine einzige Steuerelektrode SL auf, über die der betreffende Koppelpunkt KP vom nichtleitenden in den

leitenden sowie zurück vom leitenden in den nichtleitenden Zustand gesteuert werden kann. Diese Steuerelektrode SL ist jeweils mit dem Ausgang A eines Tri-State-Gatters KGISr verbunden, dessen Steuereingänge s, z, e mit einer Zcilensteuerlcitung, mit einer Spaltensteuerleitung und mit einer Einstcllcitung verbunden sind. Über das Vielfach Vs sind alle in einer Spalte der Koppelmatrix angebrachten Koppelpunkte KP ansteuerbar. Über das Vielfach Vz sind alle in einer Zeile der Koppelmatrix angebrachten Koppelpunkte KP anstcuerbar. Über das Vielfach Vc sind mehrere, gleichzeitig in verschiedenen Zeilen und Spalten der Koppelmatrix angebrachten Koppelpunkt KP anstelle! b;ir — über das Vielfach IV können auch sämtliche Koppelpunktc KP der Koppelina'rix anstcuerbur sein.

Hei Koinzidenz des dem Stcucreingang.? zugeführ-Ιι·η Sn:iltrnslrurrsiun;jl<i. vrruleiehr F i ο I mit ι!ι·ηι dem Anschluß ζ zugeführten Zcilcnstcucrsignal schaltet das Koinzidenzgattc KC den aus zwei Transistoren ao bestehenden. Ströme beider Polaritäten übertragenden Schalter Sr in seinen leitenden Zustand. Am Ausgang A des Tri-State-Oatters tritt dann das dem Anschluß e zugeführte, binäre Einstellsignal auf. also eine binäre 0 oder eine binäre I. In diesen beiden Fällen ist der Ausgang A des Tri-State-Gatters also niederohmig. Der Koppelpunkt KP wird durch die über den Ausgang A geleitete, niederohmige 0 bzw. durch die niederohmige I in seinen entsprechenden, leitenden bzw. nichtleitenden Zustand gesteuert. Da der Koppelpunkt KP bistabil ist, verbleibt er in diesem Zustand, selbst wenn der Ausgang A des Tri-State-Gatters hochohmig wird. Dieser Ausgang A wird hochohmig, sobald nur dem Stcucreingang s oder nur dem Stcucreingang ζ ein Steuersignal zugeführt wird, oder wenn weder dem Steuereingany ν noch dem Sicucreingang ζ ein Steuersignal zugeführt wird — dann wird nämlich unabhängig vom Potential am Sleuereingang e der Ausgang A hochohmig bleiben und damit das Potential dort floaten.

Der Koppelpunkt der erfindungsgemäßen Koppelmatrix braucht also nur dann, wenn er von seinem einen Zustand in seinen anderen Zustand gesteuert werden soll, vom dann niederohmigen Ausgang A des Tri-Statc-Gattcrs mit einem entsprechenden Um- 4S steuerimpuls versorgt werden. In den übrigen Zeiten kann der Ausgang A des Tri-State-Gatters hochohmig bleiben. Bei der erfindungsgemäBen Koppelmatrix brauchen daher die den Koppelpunkt AV jeweils steuernden, vber die Steucreingängc .v. z. c zügerührten Steuersignale jeweils nur kurzzeitig anzuliegen, bis der Koppelpunkt AV den neuen Zustand angenommen hat. Wegen der durch das Koinzidenzgatter KG notwendigen Koinzidenz der den Steuereingängen 5, ζ zugeführten Steuersignale wird nur ein einzigcr Koppelpunkt KP der Koppelmatrix in seinen neuen Zustand gesteuert — die übrigen Koppelpunkte AV verbleiben in ihrem bisherigen Zustand.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist sowohl das Tri-State-Gatter als auch der Koppelpunkt in C-MOS-Technik ausgeführt.

Das Tri-State-Gatter enthält den hier in C-MOS-Technik ausgeführten Schalter Sr. zu dessen Steuerung wie bei dem in F i g. I gezeigten Ausführungsbeispiel ein Inverter In mitangebracht ist. Die Funktionen der Bestandteile der in Fig. I und 2 gezeigten Koppelmatrizen entsprechen einander, so daß sich hier eine genauere Beschreibung der Funktionen des in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbcispiels erübrigt. Vorteilhafterweise ist bei dem in C-MOS-Tcchnik ausgeführter Ausfiihriingsbeispiel die notwendige Steuerleistung zui Steuerung des Koppelpunktes KP noch geringer als be dem in Fig. I gezeigten Ausführungsbcispiel.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung, vergleiche Fig. I. besteht der Koppelpunkt jeweils aus einen eingangsseitig mit einem Flip-Flop BK verbundenen nichtbistabilen elektronischen Schalter Se, wobei clei Eingang SL des Flip-Flops BK mit dem Ausgang A des Tri-State-Gatters KdISr verbunden ist. Durch da; Flip-Flop SA nimmt derden nichtbistabilen Schalter .Vt enthaltende Koppelpunkt KP bistabile Eigenschaften an. Vorteilhafterweise kann hier also auch ein nichtbistabiler Schalter .Vc über impulsförmige. den Steuereingängcn .1. :., e zugeführte Steuersignale dauerhaft je nach Bedarf in seinen leitenden oder nichtleitenden Zustand ppsti'iirrt werrlpn.

Bei dem in Fig. I und 2 gezeigten Beispiel enthält, wie bereits angegeben, das Tri-State-Gatter KG₁Sr einen Schalter Sr. der an seiner Steuerelektrode Sb von einem eingangsseitig mit der Zeilenstcuerleitung und Spaltensteuerleitung verbundenen Koinzidenzgatter KG gesteuert wird und dessen Ausgang A bei Koinzidenz des Spaltensteuersignals und Zcilensteuersignals das über den Stcuereingangc zugeführte Einstcllsignal an die St -torelektrode -S7. des bistabilen Koppelpunktcs KP weiterleitet. Diese Weiterbildung ist übersichtlich aufgebaut, wobei das Einstcllsigna! eine Vielzahl von zu verschiedenen Spalten und Zeilen gehörenden Koppelpunkten KP steuern kann.

Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß das dem Stcucreingang ζ zugeführte Steuersignal das Einstellsteuersisnal ist und das dem Steuercingang e zugeführte Steuersignal das Zeilcnstcucrsignal ist. In diesem Falle ist also der Anschluß c mit der Zeilcnsteucrleitung verbunden. Hier wird also der Zustand des Koppelpunktcs im niederohmigen Zustand des Tri-Stale-Gaüer-Ausgangs A abhängig vom binären Zustand des Zeilensteuersignals gcsieucii, muü wie bei dem oben anceecbencn Ausführungsbeispiel vom binären Zustand des Einstcllsignals gesteuert zu werden. Diese Anwendung ist insbcondcre günstig bei Koppelmatrizcn. bei denen gleichzeitig ein bestimmter oder mehrere bestimmte Koppelpunkte in den leitenden Zustand gesteuert werden sollen unter gleichzeitiger Steuerung aller übrigen, in der gleichen Spalte angebrachten Koppelpunktc in den nichtleitenden Zustand. Die Anwendung dieser Weiterbildung ist alsc vorteilhafterweisc nicht beschränkt darauf, dat. bestimmte Steuerleitungen mit den Steuereingängen s. z. t verbunden sein müssen.

Auch die Verknüpfungsfunktion, die das Tri-State-Gatter aufweist, kann anders sein, so daß statt de! Koinzidenzgatters KG z. B. ein NAND-Gatter vorgesehen ist. Es kann auch der grundsätzliche Aufbau de; Tri-State-Gatters anders gewählt werden, wodurch di( Verknüpfungsbedingungen, unter denen der Koppel punkt KP in seinen einen Zustand oder in seinen anderen Zustand gesteuert wird und unter denen der Aus gang A des Tri-State-Gatters hochohmig ist, ent sprechend geändert ist — die Erfindung kann al: durch entsprechende Wahl der Funktion des Tri-State Gatters an die Art der jeweils gegebenen Steuersignal« angepaßt werden.

Grundsätzlich ist es auch möglich, daß der Ausganj A eines Tri-State-Gatters nicht nur einen einziger Koppelpunkt KP. sondern gleichzeitig mehrere, ζ. Β

zwei Koppelpunkte KP der Koppelmatrix steuert, z. B. um zweiadrige Verbindungen herzustellen. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in der bereits genannten, gleichzeitig eingereichten Anmeldung P 23 48 414.2 angegeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   1, Konpelmatrix mit für sich bistabilen Koppelpunkten, die jeweils nur drei Elektroden, nämlich die beiden Elektroden für die Schallstrecke und nur eine einzige Steuerelektrode aufweisen, über die die betretende Koppelpunkt-Schaltstrecke mittels eines Steuerimpulses vom nichtleitenden in den leitenden Zustand gesteuert werden kann, sowie mit den Koppelpunkten individuell zugeordneten Verknüprungseinhciten, deren Ausgang jeweils mit der Steuerelektrode des zugeordneten Koppelpunktes, deren erster Stcucreingang mit einer Zeilensteuerleitung für die Zuführung eines Zeilensteuersignals und deren zweiter Steuereingang mit einer Spaltensteuerleitung für die Zuführung eines Spaltensteuersignals verbunden ist, insbesondere für ein Fernsprech-V'crmittlungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabilen Koppclpunkte (KP) jeweils eine solche einzige Steuerelektrode aufweisen, über die die Koppelpunkt-Schaltstreckc mittels eines Steuerimpulses auch zurück vom leitenden in den nichtleitenden Zustand gesteuert werden kann, daß der Ausgang der Verknüpfungseinheit durch ein einen einzigen, mit der Steuerelektrode verbundenen Ausgang enthaltendes Tri-State-Gattcr (KG/Sr) — also ein Galter, dessen Ausgang zwei nicderohmigc Zustünde zur Abgabe einer binären 1 und einer binären 0, sowie einen hochohmigen Zustand aufweist — gebildet wird, und daß die drei Steucreingänge aufweisende Vcrknüpfungscinheit an ihrem dritten Steucieingang (<?) mit einer Einstelleitung zur Zuführung eines gleichzeilig mehreren Spalten und mehreren Zeilen zugeführten Einstcllsignals verbunden ist.
2. 2. Koppelniatrix nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelpunkt (KP) jeweils aus einem eingangsseitig mit einem Flip-Flop (BK) verbundenen, nicht bistabilen elektronischen Schalter (Se) besteht, und daß der Flip-Flop-Eingang mit dem Ausgang (A) des Tri-State-Gatters verbunden ist.
3. 3. Koppelmatrix nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tri-State-Gatter (KGjSr) einen Schalter (Sr) enthält, der an seiner Steuerelektrode (Sh) von eingangsseitig mit der Zeilensteuerleitung und Spaltensteuerleitung verbundenen Koinzidenzgatter (KG) gesteuert wird und dessen Ausgang (A) bei Koinzidenz des Spaltensteuersignals und Zeilensteucrsignals das Einstellsignal an die Steuerelektrode (SL) des bistabilen Koppelpunkt^ (KP) weiterleitet.