DE2434263A1

DE2434263A1 - Electronic switch without attenuation - designed for SC points in space multiplex switching panels in telephone exchanges

Info

Publication number: DE2434263A1
Application number: DE2434263A
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl Phys Baechle
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1974-07-17
Filing date: 1974-07-17
Publication date: 1976-01-29

Abstract

The switch comprises SC switching elements in signal lines, used at the same time for switched through signals regeneration in both directions, so that their switching attenuation is at least compensated. The SC switches are in the form of negative resistors stable in no-load operation in series with a resistor, and the switch negative resistance is at least equal to the resistor value. It consists of a combination of a n-p-n and a p-n-p transistor with collectors and bases connected with each other. A resistor is connected to the p-n-p transistor collector and base, with their other ends joined together. A further resistor connects the junction point between the n-p-n transistor base and the p-n-p transistor collector to the junction point of the two resistors.

Description

"Dämpfungsfreier elektronischer Schalter" Zusatz zu Patent . ... ... (Patentanmeldung P 21 56 166.0) Die Erfindung betrifft einen dämpfungsfreien elektronischen Schalter, insbesondere zur Verwendung als Halbleiterkoppelpunkt in Raumvielfachkoppelfeldern der Bernsprechvermittlungstechnik, bei dem als Durchschaltelemente in den Nachrichtenleitungen liegende Halbleiter vorgesehen-sinds die gleichzeitig zu einer derartigen Entdämpfung der durchgeschalteten Signale in beiden Übertragungsrichtungen ausgenutzt werden, daß ihre Durchschaltdämpfung zumindest auf gehoben wird, bei dem die Durchschaltehalbleiter als steuerbarer, leerlaufstabiler Negativwiderstand in Serie mit einem ohmschen Widerstand geschaltet sind und der Absolutwert des Negativwiderstandes mindestens denselben Wert wie der ohmsche Widerstand aufweist, bei dem sein leerlauf stabiler Negativwiderstand aus der Kombination eines EPE-Transistors und eines PNP-Transistors besteht, deren Kollektor- und Basisanschlüsse jeweils miteinander verbunden sind, wobei ein ohmscher Widerstand an den Emitteranschluß des PNP-Transistors und ein ohmscher Widerstand an dessen Basisanschluß jeweils mit einem Ende angeschlossen ist, während die beiden anderen Enden miteinander verbunden sind, und ein weiterer ohmscher Widerstand einerseits am Verbindungspunkt vom Basisanschluß des NPN-Transistors und Kollektoranschluß des PNP-Transistors, andererseits am gemeinsamen Verbindungspunkt der beiden anderen Widerstände angeschaltet ist und bei dem der Verbindungspunkt des Kollektoranschlusses des NPN-Transistors des Negativwiderstandes mit dem Kollektoranschluß eines Steuertransistors verbunden ist (nach Pat. Anm. P 21 56 166)o Bei Verwendung des dämpfungsfreien elektronischen Schalters gemäß der Patentanmeldung P 21 56 166 als Halbleiterkoppelpunkt in Raumvielfachkoppelfeldern der Bernsprechvermittlungstechnik werden in vorteilhafter Weise eine Vielzahl von Kop pelpunkten integriert auf einem Halbleiter-Plättchen angeordnet. Eine derartige zusammengefaßte Schaltung wird im folgenden Koppelbaustein genannt. "Attenuation-free electronic switch" addendum to patent. ... ... (Patent application P 21 56 166.0) The invention relates to a damping-free electronic switch, in particular for use as a semiconductor crosspoint in Multi-space switching matrices of the intercom technology, in which as switching elements Semiconductors located in the communication lines are provided at the same time to such a de-attenuation of the switched signals in both transmission directions be exploited that their attenuation is at least lifted at to the the switching semiconductors as controllable, no-load stable negative resistance in Series are connected with an ohmic resistance and the absolute value of the negative resistance has at least the same value as the ohmic resistance at which its idling stable negative resistance from the combination of an EPE transistor and a PNP transistor exists, the collector and base connections of which are connected to each other, where an ohmic resistor is connected to the emitter terminal of the PNP transistor and a Ohmic resistor connected to its base terminal with one end each is while the other two ends are connected together, and another Ohmic resistance on the one hand at the connection point from the base connection of the NPN transistor and collector connection of the PNP transistor, on the other hand at the common connection point of the other two resistors is switched on and at which the connection point the collector connection of the NPN transistor of the negative resistance with the collector connection of a control transistor is connected (according to Pat. Note P 21 56 166) o When using of the attenuation-free electronic switch according to patent application P 21 56 166 as a semiconductor crosspoint in room switching networks of the amber voice exchange technology a large number of Kop pelpunkte are integrated in an advantageous manner on one Semiconductor wafers arranged. Such a summarized circuit is in called the following coupling module.

In Figur 1 ist der aus der DOS 2 156 166 bekannte dämpfungsfreie elektronische Schalter in unsymmetrischer Ausführung dargestellt. Sein Einsatz in einem Koppelbaustein zeigt Fig. 2.In FIG. 1, the attenuation-free electronic known from DOS 2 156 166 is shown Switch shown in asymmetrical design. Its use in a coupling module Fig. 2 shows.

Ein derartiger Koppelbaustein enthält beispielsweise 5 x 4 unsymmetrische dämpfungsfreie Koppelpunkte.Such a coupling module contains, for example, 5 × 4 asymmetrical ones attenuation-free coupling points.

Die Teilnehmer Tin k(k = 1...5) sind über übertrager und Enden satoren C, welche dafür sorgen, daß die Ubertrager in der Teilnehmerschaltung gleichstromfrei bleiben mit dea Eingängen E1...E5 des Koppelbausteins verbunden. An diesen Eingängen sind hier jeweils 4, in der gleichen Zeile liegende Koppelpunkte angeschlossen. Zwei an den Baustein angeschlossene Teilnehmer Tln werden beispielsweise dann über eine Spaltenleitung Spi dämpfungsfrei miteinander verbunden, wenn die entsprechenden Steuertransistoren Ts3 über die dazugehörigen Steueranschlüsse Stki gesperrt werden (i = 1...5).The participants Tin k (k = 1 ... 5) are transmitters and ends C, which ensure that the transformer in the subscriber circuit is free of direct current remain connected to the inputs E1 ... E5 of the coupling module. At these entrances 4 crosspoints in the same row are connected here. Two subscribers Tln connected to the module are then, for example, via a column line Spi is connected to one another without attenuation if the corresponding Control transistors Ts3 are blocked via the associated control connections Stki (i = 1 ... 5).

Zur Arbeitspunkteinstellung der dämpfungsfreien Halbleiterkoppelpunkte sind dabei in die Zeilen und Spalten stromeinprägende bipolare Transistoren TEi(i = 1...5) bzw.For setting the operating point of the attenuation-free semiconductor coupling points are bipolar transistors TEi (i = 1 ... 5) or

TAK(k = 1...4) vorgesehen, die praktisch keinen Beitrag zur Einfügungsdämpfung liefern. Die Spaltenstromquellen TA1 ... TA4 können auch durch Speisedrosseln ersetzt werden.TAK (k = 1 ... 4) provided, which practically does not contribute to the insertion loss deliver. The column current sources TA1 ... TA4 can also be replaced by feed chokes will.

Nachteilig an dem in Figur 2 dargestellten Koppelbaustein ist jedoch, daß eine zusätzliche Bedämpfung auftritt, wenn ein Koppelpunkt durch Sperren eines Transistors Ts3 eingeschaltet ist, während die anderen,- an der gleichen Spalte liegenden Kop pelpunkte durch ihren leitenden und übersteuerten Transistor Ts3 gesperrt sind. Der Widerstand R des gesperrten Koppelpunktes liegt dann über den leitenden Transistor Ts3 praktisch an Masse und bedingt eine zusätzliche Querdämpfung des durchgeschalteten Beitungszugs.The disadvantage of the coupling module shown in Figure 2 is, however, that an additional attenuation occurs when a crosspoint by locking a Transistor Ts3 is turned on, while the other, - on the same column lying Kop pelpunkte blocked by their conductive and overdriven transistor Ts3 are. The resistance R of the blocked crosspoint is then on the conductive Transistor Ts3 practically to ground and requires additional transverse attenuation of the through-connected education train.

Da im dämpfungsfreien Halbleiterkoppelpunkt der Betrag des Negativwiderstandes im allgemeinen kleiner als 100# und der Querwiderstand R meistens kleiner als 50 k# ist, kann bei der Zusammenschaltung mehrerer Koppelbausteine zu einem Koppelvielfach die Einfügungsdämpfung durch die Querableitung über den Widerstand R beträchtlich, ja sogar untragbar werden, je nach dem, wieviele Koppelpunkte Jeweils an einer Spalte angeschlossen sind.Since in the attenuation-free semiconductor coupling point the amount of the negative resistance generally less than 100 # and the transverse resistance R usually less than 50 k # can be used when several coupling modules are interconnected to form a switching matrix the insertion loss due to the transverse dissipation across the resistor R is considerable, yes even become intolerable, depending on how many crosspoints there are in each column are connected.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile des aus der DOS 2 156 166 bekannten Koppelpunktes zu vermeiden. Insbesondere soll bei seiner Verwendung als Halbleiterkoppelpunkt in Raumvielfachkoppelfeldern der Fernsprechvermittlungstechnik der dämpfende Einfluß des im ausgeschalteten Zustand des Koppelpunktes wirksame Querwiderstand R vermindert werden.The invention is based on the described disadvantages of the coupling point known from DOS 2 156 166. In particular, should when used as a semiconductor coupling point in space-division switching networks Telephone switching technology the dampening influence of the switched off state of the coupling point effective transverse resistance R can be reduced.

Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannte Erfindung gelöst.The object is achieved by the invention mentioned in claim 1.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird bei der Verwendung des dämpfungsfreien elektronisehen Schalters in Raumvielfachkoppelfeldern der dämpfende Einfluß des im ausgeschalteten Zustand des Koppelpunktes wirksame Querwiderstandes R ausgeschaltet, so daß eine große Anzahl der dämpfungsfreien Koppelpunkte an einer gemeinsamen Spaltenleitung betrieben werden können.The inventive solution is when using the damping-free electronic switch in space multiplexers the damping influence of the when the coupling point is switched off, the effective transverse resistance R is switched off, so that a large number of attenuation-free crosspoints on a common column line can be operated.

Die Erfindung wird nun anhand der Figuren 3 und 4 näher beschrieben. Es zeigen Figur 3 Schaltung des dämpfungsfreien Halbleiterkoppelpunktes gemäß der Erfindung Figur 4 Ausführungsbeispiel eines Koppelbausteines mit den Halbleiterkoppelpunkten gemäß der Erfindung.The invention will now be described in more detail with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 shows the circuit of the attenuation-free semiconductor coupling point according to FIG Invention Figure 4 embodiment of a coupling module with the semiconductor coupling points according to the invention.

In Figur 3 ist die Schaltung des dämpfungsfreien Halbleiterkoppelpunktes gemäß der Erfindung dargestellt. Als Durchschaltelemente sind in der Nachrichtenleitung 1, 2 liegende Halbleiter Tsi und Ts2 vorgesehen, die gleichzeit@zu einer derartigen Entdämpfung der durchgeschalteten Signale in beiden Ubertragungsrichtungen ausgenutzt werden, daß ihre Durchschaltdämpfung zumindest aufgehoben wird. Die Durchschaltehalbleiter sind als steuerbarer leerlaufstabiler Negativwiderstand in Serie mit einem ohmschen Widerstand R1 geschaltet und der Absolutwert des Negativwiderstandes weist mindestens denselben Wert auf wie der ohmsche Widerstand R1.In Figure 3 is the circuit of the attenuation-free semiconductor coupling point shown according to the invention. As switching elements are in the message line 1, 2 lying semiconductors Tsi and Ts2 provided, which at the same time @ to such De-attenuation of the switched signals in both transmission directions exploited that their attenuation is at least canceled. The switching semiconductors are as controllable no-load stable negative resistance in series with an ohmic Resistor R1 switched and the absolute value of the negative resistance has at least the same value as the ohmic resistance R1.

Der leerlaufstabile Negativwiderstand besteht aus der Kombination eines NPN-Transistors Ts1 und eines PNP-Transistors Ts2, deren Eollektor- und Basisanschlüsse jeweils miteinander verbunden sind, wobei ein ohmscher Widerstand RE2 an den Emitteranschluß des P;iP-Transistors und ein ohmscher Widerstand RB an dessen Basisanschluß Jeweils mit einem Ende angeschlossen ist, während die beiden anderen Enden miteinander verbunden sind.The negative resistance with no-load stability consists of the combination an NPN transistor Ts1 and a PNP transistor Ts2, their Eollektor- and base connections are each connected to one another, with an ohmic resistor RE2 connected to the emitter terminal of the P; iP transistor and an ohmic resistor RB at its base terminal connected with one end while the other two ends are connected together are.

Ein weiterer ohmscher Widerstand R ist einerseits am Verbindungspunkt vom Basisanschluß des NPN-Transistors s1 und Kollektoranschluß des PNP-Transistors Ts2, andererseits am gemeinsamen Verbindungspunkt der beiden anderen Widerstände RE2 und RB angeschaltet.Another ohmic resistor R is on the one hand at the connection point from the base connection of the NPN transistor s1 and the collector connection of the PNP transistor Ts2, on the other hand at the common connection point of the other two resistors RE2 and RB switched on.

Ferner ist der Verbindungspunkt des Kollektoranschlusses des PNP-Transistors Ts2 und des Basisanschlusses des NPN-Transistors Ts1 des Negativwiderstandes mit dem Kollektoranschluß eines Steuertransistors Ts3 verbunden.Furthermore, the connection point is the collector connection of the PNP transistor Ts2 and the base connection of the NPN transistor Ts1 of the negative resistance with connected to the collector terminal of a control transistor Ts3.

Die bisher beschriebene Schaltung entspricht der aus der DOS 2 156 166 bekannten und in Figur 1 dargestellten Schaltung.The circuit described so far corresponds to that from DOS 2 156 166 known circuit shown in FIG.

jedoch ist nunmehr erfindungsgemäß in Serie zum ohmschen Widerstand R ein zusätzlicher Transistor Ts4 geschaltet, dessen Kollektor mit dem ohmschen Widerstand, dessen Emitter mit dem gezeinsamen Verbindungspunkt vom Basisanschluß des NPN-Transistors Ts1 und Kollektoranschluß des PNP-Transistors TS2 und dessen Basisanschlußmit dem Kollektöranschluß und dem Eollektorwiderstand R4 eines weiteren Transistors Ts5 verbunden sind Der Emitteranschluß des Transistors Ts5 ist mit dem Emitteranschluß des Steuertransistors:'Ts3 und sein Basisanschluß ist über einen Vorwiderstand R3 mit der Steuerspannung U5t für den Steuertransistor Ts3 verbunden. Der Transistor Ts5 ist überden Eollektorwiderstand R4 an einer Spannungsquelle U2 angeschlossen.however, according to the invention, it is now in series with the ohmic resistance R connected an additional transistor Ts4, whose collector with the ohmic Resistance whose emitter is connected to the common connection point of the base connection of the NPN transistor Ts1 and the collector connection of the PNP transistor TS2 and its Base connection with the collector connection and the collector resistor R4 of another The transistor Ts5 is connected to the emitter terminal of the transistor Ts5 Emitter connection of the control transistor: 'Ts3 and its base connection is via a Series resistor R3 connected to the control voltage U5t for the control transistor Ts3. The transistor Ts5 is connected to a voltage source U2 via the collector resistor R4 connected.

Ist im Koppelpunkt nach Figur 3 die angelegte Steuerspannung USt negativer als die Emitterspannung U1 der Transistoren Ts3 und Ts5, dann sind die beiden genannten Transistoren gesperrt.If the applied control voltage USt is more negative in the coupling point according to FIG. 3 than the emitter voltage U1 of the transistors Ts3 and Ts5, then the two are mentioned Transistors locked.

Dann aber ist der Koppelpunkt eingeschaltet und der Transistor Ts4 bei entsprechender Bemessung des Widerstandes R4 bis zum Sättigungszustand übersteuert. In diesem Zustand ist der Widerstandswert R gegenüber dem Sättigungswiderstand des Transistors Ts4 sehr groß. Der übersteuerte Transistor Ts4 beeinflußt daher die Funktion des dämpfungsfreien Eoppelpunktes in diesem Fall nicht.But then the coupling point is switched on and the transistor Ts4 if the resistor R4 is dimensioned accordingly, it is overdriven to the saturation state. In this state, the resistance value R is compared to the saturation resistance of the Transistor Ts4 very large. The overdriven transistor Ts4 therefore affects the In this case, the function of the attenuation-free colon is not.

Ist dagegen im Koppelpunkt nach Figur 3 die angelegte Steuerspannung Ust um mindestens 0,6 V positiver als die Spannung U1, dann sind die Transistoren s3 und Ts5 leitend und bei ent-und sprechender Bemessung der Widerstände R2, R3 und R4 # der Steuerspannung USt in gewünschter Weise übersteuert. Der Koppelpunkt ist dann gesperrt.If, however, the applied control voltage is in the coupling point according to FIG If Ust is at least 0.6 V more positive than voltage U1, then the transistors are s3 and Ts5 conductive and with appropriate dimensioning of the resistors R2, R3 and R4 # of the control voltage USt is overdriven in the desired manner. The crosspoint is then blocked.

Nun aber liegen der Basisanschluß des Transistors Ts4 und sein Emitteranschluß praktisch auf gleichem Potential. Der in Serie zum Widerstand R liegende Transistor Ts4 ist unter diesen Umständen gesperrt und zeigt in diesem Zustand einen so hohen l'iT-Wechselstromwiderstand, daß über den Widerstand R praktisch kein Nebensbhluß auftritt.But now the base connection of the transistor Ts4 and its emitter connection are located practically on the same potential. The transistor in series with resistor R. Ts4 is blocked under these circumstances and shows such a high level in this state l'iT alternating current resistance, that there is practically no secondary penalty over the resistance R. occurs.

Figur 4 zeigt ein Realisierungsbeispiel des Koppelbausteins mit dem erfindungsgemäßen dämpfungsfreien Halbleiterkoppelpunkt nach Figur 3. Er ist wie folgt ausgelegt: RB = 51#, RE2 = 1,5 k#, R = 9,1 k#, R1 = 100# U1 = 2V, U2 = UB 3 12V, UE = 4V, Uo = 24V Eurzschlu3stromverstärkungen der Transistoren s1 und s2 Ts1: B1 = 80...110 Ts2: ß2 = 10.. .15 Als Arbeitspunktgleichstrom, der über den durchgeschalteten Halbleiterkoppelpunkt fließt und der mit den Transistorstromquellen TEi und TAk eingestellt werden muß, wurden 14 mA gewählt.Figure 4 shows an implementation example of the coupling module with the Attenuation-free semiconductor coupling point according to the invention according to FIG. 3. It is like interpreted as follows: RB = 51 #, RE2 = 1.5 k #, R = 9.1 k #, R1 = 100 # U1 = 2V, U2 = UB 3 12V, UE = 4V, Uo = 24V Final current amplification of transistors s1 and s2 Ts1: B1 = 80 ... 110 Ts2: ß2 = 10 ... .15 As an operating point direct current that is generated via the through-connected semiconductor crosspoint flows and that with the transistor current sources TEi and TAk must be set, 14 mA were selected.

Bei dieser Auslegung haben die Koppelpunkte des Koppelbausteins folgende Eigenschaften: Durchschaltewiderstand - 8# ...0...+ 8# im Umgebungstemperaturbereich 0... + 400 C Sperrdämpfung > 90 dB bezogen auf 600#.With this design, the coupling points of the coupling module have the following Properties: Through resistance - 8 # ... 0 ... + 8 # in the ambient temperature range 0 ... + 400 C Blocking attenuation> 90 dB based on 600 #.

Der Koppelbaustein ist mit TTL-Pegeln (<0, 4V; >2,5V) steuerbar.The coupling module can be controlled with TTL levels (<0.4V;> 2.5V).

Bein Betrieb im angegebenen Arbeitspunkt weist der dämpfungsfreie Halbleiterkoppelpunkt bei einem Aussteuerungspegel von O d3 Klirrdämpfungen der 2. und 3. harmonischen ak2 bzw. ak3 auf, die>50 d3 sind.When operating at the specified operating point, the attenuation-free Semiconductor coupling point at a modulation level of O d3 distortion attenuation of the 2nd and 3rd harmonic ak2 and ak3, which are> 50 d3.

Claims

P a t e n t a n s p r u c h

Attenuation-free electronic switch, in particular as a semiconductor coupling point in room switching networks of telephone switching technology, in which as switching elements Semiconductors located in the communication lines are provided which simultaneously to such a de-attenuation of the switched signals in both transmission directions be exploited that their attenuation is at least canceled when the switching semiconductors as controllable, no-load stable negative resistance in Series are connected with an ohmic resistance and the absolute value of the negative resistance has at least the same value as the ohmic resistance at which it is more stable when idling Negative resistance from the combination of an i? N transistor (Ts1) and a PNP transistor (Ts2), whose collector and base connections are each connected to one another are, with an ohmic resistor (RE2) connected to the emitter terminal of the PT transistor and an ohmic resistor (23) at its base connection each with one end connected while the other two ends are connected to each other, and another ohmic resistor (R) on the one hand at the connection point from the base connection of the NPN transistor (Ts1) and collector connection of the PNP transistor (Ts2), on the other hand at the common connection point of the two other resistors (RE2, RB) is switched on and where the connection point of the collector connection of the PIEP transistor (Ts2) and the base connection of the NPN transistor (Ds1) of the negative resistance with the collector connection # of a control transistor (Ts3) is connected (according to patient note. P 21 56 166), characterized in that in series with the ohmic resistor (R) a additional transistor (Ts4) is connected, whose collector with the ohmic Resistor whose emitter is connected to the common connection point from the base connection of the NPN transistor (Ts1) and the collector connection of the PNP transistor (Ts2) and its Base connection with the collector connection and the collector resistor (24) of another Transistor (Ts5) is connected, the emitter terminal of which is connected to the emitter terminal of the control transistor (Ts3) and its base connection via a series resistor (R3) is connected to the control voltage for @ the control transistor (Ts3).