DE4141183A1

DE4141183A1 - Elektronische koppelfeldanordnung

Info

Publication number: DE4141183A1
Application number: DE19914141183
Authority: DE
Inventors: Stefan Ulreich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-12-13
Filing date: 1991-12-13
Publication date: 1993-06-17

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Koppelfeldanordnung für Nachrichten- insbesondere Fernsprechvermittlungssysteme, die als X-Y-Matrix in Form einer integrierbaren Struktur her stellbar ist mit Schalteinrichtungen, die an Kreuzungspunkten zwischen X- und Y-Leitungen in Form von Transistoren angeord net sind, die mit ihren Kollektor-Emitterstrecken zwischen die X- und Y-Leitungen und mit ihren Basiselektroden an je eine Steuereinrichtung angeschaltet sind und die über die Steuer einrichtung so steuerbar sind, daß sie einen Zustand mit nied riger Impedanz oder einen Zustand mit hoher Impedanz der Kol lektor-Emitterstrecken annehmen und wobei immer zwei X-Y-Lei tungen für eine Nachrichten- oder Fernsprechverbindung vorge sehen sind.

Es sind Koppelfeldanordnungen für Nachrichten- insbesondere für Fernsprechvermittlungssysteme bekannt, die als Koppelfeld eine X-Y-Matrix enthalten. Dabei ist an jedem notwendigen Kreuzungspunkt der X-Y-Leitungen ein Transistor als Schalt element angeordnet, dessen Kollektor-Emitter-Strecke den je weiligen Kreuzungspunkt durchschaltet oder sperrt und der von einer Steuereinrichtung in den jeweiligen Zustand gesteuert wird (DE-PS 27 48 251).

Aufgabe der Erfindung soll es sein, ein solches Koppelfeld wirtschaftlicher zu realisieren, wobei die Speisung der Steuereinrichtungen und der Schalteinrichtungen auch fernlei tungsseitig speisbar sein sollen. Dies bedeutet, daß trotz ausgeprägter Schaltcharakteristik nur eine sehr geringe Steuer- und Schaltleistung verbraucht werden darf. Diese Auf gabe wird dadurch gelöst, daß zur Erstellung einer Nachrich ten- oder Fernsprechverbindung die beiden Schalteinrichtungen für die beiden notwendigen X-Y-Leitungen immer gemeinsam mit nur einer Steuereinrichtung angesteuert werden, wobei die Steuereinrichtungen aus einem einzigen Transistor und die Schalteinrichtungen aus Transistorelementen mit geringem Steuerstrombedarf und niedrigem Gleichstromwiderstand be stehen.

Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß nur etwa die Hälfte der Steuereinrichtungen notwendig sind, daß nur extrem geringe Leistungen zum Steuern und Schalten verbraucht werden und daß dabei trotzdem eine exakte Ein-Aus-Schaltung erfolgt. Die Er findung wird anhand von vier Figuren näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt das Prinzip der erfindungsgemäßen Koppel feldanordnung mit den Koppelpunkten Y1/X1 und Y2/X2 sowie die Schalteinrichtungen S1/S2 und eine Steuereinrichtung T1.

Die Fig. 2a zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Schaltung der Koppelpunkte Y1/X1 und Y2/X2, wenn das Vermittlungssystem amtsseitig galvanisch und damit speisungsmäßig getrennt ist. Sie zeigt eine Amtsleitung AL, eine Übertragerspule Ü, eine interne Speisung IS mit den Speisedrosseln ED1 und ED2, den Kontakt 1a eines Leitungsanschaltrelais LA, die Schalteinrich tungen S3 und S4 in Form von Darlingtonschaltungen, einen Transistor T2 als Steuereinrichtung, die ohmschen Dimensionie rungswiderstände R1 bis R6.

Die Fig. 2b zeigt eine Variation der Gleichspannungsversor gung.

Die Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Schaltung der Koppelpunkte Y1/X1 und Y2/X2, wenn die Gleichspannungsver sorgung über die Teilnehmerleitung (amtsseitig) erfolgt und enthält die Schalteinrichtungen S5/S6 als MOS-FET-Bausteine, die Steuereinrichtung T3 als Optokoppler, eine Amtsleitung AL, eine interne Speisung IS, die Kontakte la1/la2 eines Lei tungsanschaltrelais LA, die ohmschen Widerstände R7 bis R10 und die Zenerdioden ZD1 und ZD2.

Die Fig. 1 zeigt das Prinzip der Schalteinrichtungen S1 und S2, die von einem Transistor als Steuereinrichtung T1 ange steuert werden. Als jeweilige Schalteinrichtung ist eine Dar lingtonschaltung oder ein MOS-FET angedeutet. Dabei hat die Darlingtonschaltung den Vorteil einer energiearmen Ansteuerung an der Basis des Eingangstransistors bei gleichzeitiger hoher Verstärkung und damit guter Steuerbarkeit im Sättigungsbe reich. Die MOS-FET-Anwendung zeichnet sich insbesondere durch ihren geringen Gleichstromwiderstand im Durchschaltezustand aus. Y1 und Y2 sind in der Fig. 1 zwei Adern, die z. B. zu einer Fernleitung führen und damit eine Fernverbindung ermög lichen. X1 und X2 sind als zwei Adern anzusehen, die als Ver bindungsleitung zu einer Fernsprechstation der Fernsprechan lage führen. Adern die einer bestimmten Fernsprechstation oder einer bestimmten Fernleitung angehören, werden erfindungsgemäß immer gemeinsam von einer Steuereinrichtung angesteuert. Die Adern Y1 und Y2 könnten dabei natürlich auch zu einer zweiten Fernsprechstation der Fernsprechanlage führen. Die jeweils zwei abgehenden und ankommenden Verbindungsadern zugeordneten beiden Schalteinrichtungen und die zugehörige Steuereinrich tung sind dabei als eine Baueinheit zu betrachten.

Sind die Schalteinrichtungen S1 und S2 durchgeschaltet, dann fließt beispielsweise bei Anlegen einer positiven Gleichspan nung am Punkt Y1 der Fig. 1 ein Gleichstrom über S1 nach X1, über die nachfolgende Fernsprechstation, über X2 und S2 nach Y2, wodurch der Strompfad geschlossen ist.

Fig. 2a zeigt ein näher betrachtetes Ausführungsbeispiel der Erfindung bei galvanischer Trennung zwischen der amtsseitigen Nachrichtenleitung AL und der Nachrichtenleitung (Y1, Y2) zum Fernsprecher FS dargestellt. Die beiden Schalteinrichtungen (Kreuzpunkte) S3 und S4 sind jeweils mit einem NPN-Darlington transistor ausgeführt und werden über die gemeinsame Steuer einrichtung T2, ohne galvanische Trennung, direkt angesteuert. Ist diese Steuereinrichtung T2 - durch ein Low-Signal am Steuereingang SE - gesperrt, so befinden sich die beiden Schalteinrichtungen S3 und S4 über den Spannungsteiler der hochohmigen Widerstände R1, R2 und R3 im leitenden Zustand und bilden mit dem Fernsprecher (Verbindungsadern X1 und X2) einen Einweg-Strompfad, welcher bei Überlagerung von NF-Signalen ei ne Zweirichtungsübertragung ermöglicht. Hierbei liegt generell an Y1 eine positive Gleichspannung gegen Y2, die mit dem Steuersignal auf einer gemeinsamen Bezugsmasse liegt.

Da in dieser Ausführung die Verbindungsadern Y1 und Y2 grund sätzlich ihre Gleichspannung aus einer internen Stromversor gung IS beziehen, erfolgt die NF-Signalübertragung zur Amts leitung AL vorzugsweise gleichstromfrei mittels eines Über tragers Ü und der beiden Kondensatoren C1 und C2, wobei die beiden Schalteinrichtungen S3 und S4 fest zwischen dem Gleich spannungspotential der Verbindungsadern Y1 und Y2 liegen.

Über die beiden elektronischen Einspeisedrosseln ED1 (für Amtsverbindung) und ED2 (für Internverbindung) wird - über die Verbindungsadern Y1 und Y2 - der Gleichstrom für den Fernspre cher und das Koppelfeld mit Steuereinrichtung eingespeist. Die Umschaltung zwischen den beiden Einspeisedrosseln erfolgt über einen einpoligen Leitungsanschaltekontakt la. Bei Realisierung mit nur einer gemeinsamen Einspeisedrossel wird der Kontakt 1a lediglich an Kondensator C2 gemäß Fig. 2b angeschaltet und stellt dadurch Verbindung zur Amtsleitung AL her.

Bei Ansteuerung der Steuereinrichtung T2 mit High-Signal am SE-Eingang (über die beiden Spannungsteilerwiderstände R4 und R5) wird diese geöffnet und dadurch die Basis der Schaltein richtung S3 über die niederohmige U_CE-Strecke der Steuerein richtung T2 sowie die Basis der Schalteinrichtung S4 zusätz lich über den Widerstand R3 an Masse gelegt. Dadurch sind die beiden Schalteinrichtungen S3 und S4 gesperrt und der Gleich strompfad für den Fernsprecher FS ist beidadrig unterbrochen.

Die Schleifenstromüberwachung, d. h. die Erkennung des Fern sprecherzustandes (Hörer aufgelegt oder abgehoben) und die Aufbereitung der IWV-Wählimpulse erfolgt sinngemäß mit einem Komparator K, welcher bei gegebenen Gleichstromfluß den hier bei entstehenden Spannungsabfall über den - niederohmigen - Schleifenwiderstand R6 abgreift, wobei mit einer Referenz spannung U_Ref am zweiten Komparatoreingang die Ansprechemp findlichkeit festgelegt wird. Der Ausgang des Komparators K liefert das entsprechende Auswertesignal z. B. für einen Mikroprozessor M.

Die Rufeinkopplung für den Fernsprecherruf kann hierbei ent weder zentral (RUZ) für alle Fernsprecher an Y1, oder dezen tral (RUD) hinter der Diode D direkt an X1, jeweils bei ange schaltetem Koppelfeld vorgenommen werden.

Fig. 3 zeigt ein vorteilhaftes Anwendungsbeispiel bei einer galvanischen Anschaltung der Fernsprechstation über X1/X2 an die postalischen Adern Y1/Y2 und damit bei Gleichstromspeisung der Schalteinrichtungen S5 und S6 und der Steuereinrichtung T3 über die Fernleitung AL. Die beiden Schalteinrichtungen S5 und S6 bestehen hier aus zwei komplementären MOS- FET, da diese einen sehr niedrigen Gleichstromwiderstand aufweisen. Dabei wird als Steuereinrichtung ein Optokoppler F eingesetzt, der in diesem Fall die Steuerspannung des Steuereinganges SE gal vanisch von der Gleichspannungsversorgung trennt. Im Sperrzu stand der Steuereinrichtung T3 sind die MOS-FET der Schaltein richtungen S5 und S6 über ihre Gate-Sourceanschlüsse in Sperr richtung. Wird der Optokoppler der Steuereinrichtung mit einem mit R9 einregulierbaren positiven Signal leitend, so gilt dies aufgrund der Spannungsteilung mit den Widerständen R10, R8 und R7 auch für die MOS-FET der Schalteinrichtungen. Die Zenerdio den ZD1 und ZD2 dienen zum Schutz der MOS-FET vor Überspannun gen. In Fig. 3 ist ebenfalls eine interne Speisung IS vorge sehen. Sollen Y1 und Y2 Adernpaare zu einer internen Station sein, dann ist über die Kontakte la1 und la2 die interne Spei sung angeschaltet. Ist dagegen unter Y1/Y2 ein Adernpaar z. B. einer Amtsleitung zu verstehen, dann ist über die Kontakte la1/ la2 die Amtsleitung AL und damit die Fernspeisung ange schaltet.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß die erfindungsgemäße elektronische Koppelfeldanordnung in einfacher und kosten günstiger Weise realisiert werden kann.

Bezugszeichenliste

Y1/Y2, X1, X2 Adernpaare einer Verbindungsleitung
S1, S2, S3, S4, S5, S6 Schalteinrichtungen
T1, T2, T3 Steuereinrichtungen
R1 bis R10 ohmsche Widerstände
F Optokoppler
ED1/ED2 elektronische Drosseln
Ü Übertrager
SE Steuereingang
IS interne Speisung
AL Amtsleitung
la, la1, la2 Kontakte eines Relais LA
C1/C2 Kondensatoren
ZD1/ZD2 Zenerdioden
RUZ zentraler Ruf
RUD dezentraler Ruf

Claims

1. Elektronische Koppelfeldanordnung für Nachrichten- insbe sondere Fernsprechvermittlungssysteme, die als X-Y-Matrix in Form einer integrierbaren Struktur herstellbar ist mit Schalt einrichtungen, die an Kreuzungspunkten zwischen X- und Y-Lei tungen in Form von Transistoren angeordnet sind, die mit ihren Kollektor-Emitterstrecken zwischen die X- und Y-Leitungen und mit ihren Basiselektroden an je eine Steuereinrichtung ange schaltet sind und die über die Steuereinrichtung so steuerbar sind, daß sie einen Zustand mit niedriger Impedanz oder einen Zustand mit hoher Impedanz der Kollektor-Emitterstrecken an nehmen und wobei immer zwei X-Y-Leitungen für eine Nachrich ten- oder Fernsprechverbindung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erstel lung einer Nachrichten- oder Fernsprechverbindung die beiden Schalteinrichtungen (S1, S2) für die beiden notwendigen X-Y- Leitungen (Y1/X1, Y2/X2) immer gemeinsam mit nur einer Steuer einrichtung (T1) angesteuert werden, wobei die Steuereinrich tungen (T1, T2, T3) aus einem einzigen Transistor und die Schalteinrichtungen (S1 bis S6) aus Transistorelementen mit geringem Steuerstrombedarf und niedrigem Gleichstromwiderstand bestehen.

2. Elektronische Koppelfeldanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt einrichtungen (S1, S2, S3, S4) aus Darlingtonschaltungen be stehen.

3. Elektronische Koppelfeldanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt einrichtungen (S5, S6) aus MOS-FET bestehen.

4. Elektronische Koppelfeldanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer einrichtungen (T3) aus Optokopplern bestehen.

5. Elektronische Koppelfeldanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß X-Y-Ver bindungen in Nachrichten- insbesondere Fernsprechvermittlungs systemen sowohl Extern-Intern-Verbindungen als auch Intern- Intern-Verbindungen sind.

6. Elektronische Koppelfeldanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus je einer Darlingtonschaltung bestehenden Schalteinrichtungen (S3, S4 in Fig. 2a) so durch die aus einem Transistor bestehende Steuereinrichtung (T2 in Fig. 2a) angesteuert werden, daß die in der positiven Verbindungsader (X1, Y1) liegende Schaltein richtung (S3) an ihrem Steuereingang direkt mit dem Kollektor des Transistors der Steuereinrichtung, über einen ersten ohm schen Widerstand (R1) mit der internen Speisung (IS), über einen zweiten ohmschen Widerstand (R2) mit dem Steuereingang der anderen Schalteinrichtung (S4) und über den zweiten ohm schen Widerstand (R2), einen dritten ohmschen Widerstand und einen sechsten ohmschen Widerstand (R6) mit dem zur abgehen den Verbindungsader (Y2) führenden Emitterausgang der anderen Schalteinrichtung (S4) verbunden ist und daß der Steuerein gang der Steuereinrichtung (T2) über einen vierten ohmschen Widerstand (R4) mit einer Steuersignale abgebenden Einrichtung (SE) und über einen fünften ohmschen Widerstand (R5) mit der negativen abgehenden Verbindungsader (Y2) verbunden ist und daß der Emitter der Steuereinrichtung (T2) ebenfalls direkt mit der negativen abgehenden Verbindungsader (Y2) verbunden ist.