JPS58718B2

JPS58718B2 - 半導体スイツチ

Info

Publication number: JPS58718B2
Application number: JP52043533A
Authority: JP
Inventors: 真治奥原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-04-18
Filing date: 1977-04-18
Publication date: 1983-01-07
Also published as: JPS52144908A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は電話交換機などに用いられる通信路スイッチの
半導体化に関するものである。

従来の電話交換機は、たとえばクロスバスイッチに代表
されるような機械接点スイッチを通じ、呼出信号（ベル
信号）、音声電流、ダイヤルパルス、課金信号などを所
要の装置まで接続、交換している。

しかし、電子交換機の誕生によって周辺の制御回路は全
て電子化されており、更に一層の小形化、高性能化、経
済化などを図るためには、通信路スイッチも電子化する
ことが望まれている。

通信路スイッチの電子化については、古くはガス放電管
による方法等が試みられたが、最近では、半導体工業、
特に集積回路技術の進歩により、半導体スイッチの実現
性が有望である。

そして、ゲート制御によるサイリスク（あるいはＳＣＲ
と呼ばれるＰＮＰＮスイッチ）の利用に関していくつか
の報告が知られている。

しかし、従来知られているこの種の電子スイッチでは、
呼出信号（ベル信号）の処理等で、機械接点スイッチに
代えるには全く不満足なものであった。

第１図は、従来の機械接点スイッチを用いた電話交換機
について、電話機に呼出信号を送出している状態を、膜
形的に示した図である。

第１図において、１，１′は電話機、２は電話機、３は
交換機を示し、交換機３には通信路スイッチ４、呼出信
号源５、応答監視リレー（図示せず）に直流を流すため
の電池６等が含まれていることを表わしている。

通信路スイッチ４はたとえばクロスバスイッチであり、
ここでは人力２（ｙｌ、ｙ２）、出力２（Ｘｌ、Ｘ２）
の２×２格子として記載したが実際にはもつと大きな格
子のスイッチを多段直並列に接続して大きな通信路網を
構成していることは衆知のとおりであり、また、この図
に示してない各種多数の要素で交換機が構成されている
ことも公知であるが、ここでは説明に必要な概要だけを
示しである。

第１図においで、電話機１を呼出す場合には、通信路ス
イッチ４の（Ｘ１ｐＶ２）交差点の接点が全て閉じ、こ
の接点を通じて呼出信号源５及び電池６が電話機１に接
続される。

呼出信号は、通常実効値７５Ｖ周波数１６Ｈｚの交流で
あり、電話機内のベル７には直流阻止用コンデンサ８を
通って交流信号だけが流れ、ベルが鳴る。

このときに、他の電話機１′ではベルが鳴っては困るた
め、別の交差点（Ｘｌ・ｙｌ）は接点が開いており、〔
ｘｌ・ｙｌ）交差点の接点間には呼出信号と直流電圧（
電池）とが重畳されて頁数＋■の電圧が加わることがあ
る。

したがって各接点の耐電圧は少くともこの値以上でなけ
ればならない。

電話機１が応答すると、図示しない他の要素により、呼
出信号は停止して直流電流が交差点（ｘｌ・ｙ２）を流
れるようになる。

従って、この種の通信路スイッチ４は、直流のみならず
、交流電流も流すことが可能でなければならず、しかも
、高耐圧が要求される。

第１図のような電流以外に、一般に交換機では、課金信
号、の送出、新形電話機への表示機構作動等の為に直流
の流れる方向も途中で反転させることがあり、通信路ス
イッチには順逆いずれの方向の電流でも流せる必要があ
る。

しかし、従来の機械接点を用いた通信路スイッチでは、
接点自身が本質的に電流の方向を問わないという特徴か
ら、順逆いずれの方向へも電流が流せるか否かの問題は
、潜在能力であって議論の対象ではなかった。

半導体技術によって、通信路スイッチを電子化しようと
したとき、上述の順逆いずれの方向へも電流が流せるか
否かの要求機能をいかにして満すかかにわかに問題点と
なる。

通常の半導体部品が一般に整流特性（方向性）を現わす
ことなどの理由によって、従来の半導体スイッチは上記
の点を目標にしたものではなかった。

従来の半導体スイッチを用いた各種交換機について、そ
の構成を要約すると概略第２図に示すようになる。

第２図において、交換機９には、電話機１，１′と１対
１に対応した加入者回路１０゜１０′を設け、この加入
者回路中のトランス１１゜１１′により電話機１，１′
と通信路スイッチ１２とを直流的には分離している。

そして、呼出信号源５の交流信号は、適当な補助回路１
３．１３’により、通信路スイッチ１２を経由せずに電
話機１．１′に加える。

また、電話機１，１′への直流供給も同様に加入者回路
で行ない、通信路スイッチ１２には音声などの小信号（
例えば３００〜４０００Ｈｚ、１ｍＷ）だけをトランス
１１．１１’経由で交換接続している。

このとき、通信路スイッチ１２はサイリスク１４〜１４
″で図示の構成をとることが多くターンオンしたサイリ
スクを低インピーダンスに保つための直流バイアス電流
用電源１５．１５’と定電流回路１６．１６’等を設け
、音声等の小信号はこのバイアス電流に重畳して交換接
続する。

通信路スイッチ１２の所要交差点の閉成は、サイリスク
のゲート端子１７〜１７″の中の所要の端子に１回のゲ
ートパルスを加えてターンオンさせ、後はバイアス電流
によって自己保持させている。

電話機１と１′の音声信号の結合はトランク１８によっ
て行なうが、トランク１８は本発明の説明には直接関係
しないのでここでは具体的説明を省略する。

なお、第２図において第１図と同符号は同一物を示して
いる。

上記のように、第２図で代表される半導体スイッチを用
いた従来の交換機では、通信路スイッチは一方向の直流
電流を流せるだけでよく、しかも耐電圧は余り大きくす
る必要がないなどの特徴を持ち、通信路スイッチの半導
体化は容易に実現できる。

しかし、この方法では、トランス、呼出信号送出用補助
回路、直流供給回路等の高価な加入者回路を電話機の台
数だけ必要とし、交換機としての経済性が犠牲にされる
。

特に新形電話機等への新しい信号形式を生む度に、加入
者回路の改造が必要となり、一層高価となるであろう。

本発明は上記のごとき欠点をなくし、半導体スイッチを
用いて第１図のモデルに示す交換機にそのまま適用可能
な通信路スイッチを提供することを目的とする。

以下図面に基いて本発明の詳細な説明する。

第３図は本発明に係る半導体スイッチの第１番目の実施
例で、構成の基本単位を表わしたものである。

一般には漏話を軽減するためにこの様な〔Ａ−Ａ’）（
Ｂ−Ｂ’）の２本の経路を１組とした平衝形交差点を使
用するが、第２図の公知例から理解できるように、アー
スを帰還路とする不平筒形回路も存在し、不平筒形回路
でよいさしたときには第３図の一方の経路（たとえばＣ
Ｂ−Ｂ’））を省略できる。

以下の説明では特にことわらない限り、平衝形通信路ス
イッチとして説明し、不平衝形はその規模を約２分の１
にして考えればよいから、特別な説明をしない。

なお実際には第３図の回路を行列の格子に組立て用いる
。

第３図において、３１，３２，３３，３４は光に感応す
るサイリスタ（ＬＡＳＣＲなと）で、このサイリスタ３
１と３２およびサイリスタ３３と３４は各々逆並列に接
続されて、通信路Ａ−Ａ′。

Ｂ−Ｂ’間に接続されている。

このサイリスク３１．３２，３３，３４の近傍には１個
の発光ダイオード５２が配置されている。

この発光ダイオード５２はメモリ５１（図ではフリップ
フロップとして示す）に接続され、このメモリ５１は選
択路Ｃ，Ｃ’の論理積により動作する選択回路５０に接
続されている。

尚、メモリ５１のリセット回路は図示を省略している。

次にこの半導体スイッチの動作を説明する。

今、第３図に図示のように選択路Ｃ，Ｃ’に同時に選択
的に制御パルスが加わると、選択回路５０が動作してメ
モリ５１がセットされ、発光ダイオード５２は連続して
光エネルギーをサイリスク３１，３２およびサイリスク
３３．３４に加えるため、交流あるいはフッキングやダ
イヤリング等で一時通信路に電流が流れなくなった後も
、再び電流が流れはじめることができる。

したがって、交換動作に必要な時間メモリ５１をセット
状態にしておけば、通信路１−Ａ’、Ｂ−Ｂ’はその間
閉成し続けることができる。

尚、上記実施例の発光ダイオード５２の代りにプラズマ
パネルを用いることも可能である。

このときは、プラズマパネル自身の持つメモリ作用を活
用することもできる。

更に、発光ダイオード５２としてＰＮＰＮ発光ダイオー
ドを用いればそのメモリ作用を活用して−Ｌ上記モリ５
１を取り除いて半導体スイッチを構成することができる
。

第３図の回路においては、制御系と通信路とが電気的に
完全に分離されるため、通話時の音声信号等が制御系に
分岐して信号の減衰あるいは他の回路への漏話等になる
おそれが全くなく、理想的な制御を行なうことが出来る
。

またサイリスク３１〜３４のゲートにゲート電流を流し
て制御する方式では、逆並列に接続された２個のサイリ
スクごとに（例えばサイリスタ３１と３２に１個、３３
と３４に１個）高インピーダンスのゲート電流源←に記
の漏話等を防ぐため高インピーダンスにする必要がある
）を必要とし、かつ各サイリスクごとに廻り込み防止用
のダイオードを必要とするが、第３図の回路では２組（
４個）のサイリスクごとに１個の発光ダイオードを設け
ればよいので、装置が簡略化される。

次に、第４図は本発明に係る半導体スイッチの第２番目
の実施例で、構成の基本単位を表わしたものである。

制御回路は第１図のものと同様であるので図示ならびに
説明を省略する。

この第４図に図示の半導体スイッチは、２つの光感応形
のサイリスクを逆並列接続したものを２つ直列に接続し
、その中点を定電流ダイオード５３．５４，５５，５６
でアースすることにより漏話軽減をはかったものである
。

各々２個の定電流ダイオード５３と５４、および５５と
５６を逆向きに直列に接続することにより、正負いずれ
の重用が加わったときにも定電流特性を与えるようにし
ている。

そして定電流ダイオードは、電流が流れないときは低イ
ンピーダンス、流れはじめると高インピーダンスとなる
性質を利用し、通信路が開いているときは低インピーダ
ンスでアースすることによって漏話を減少させようとす
るものである。

なお通信路が閉じているときは高インピーダンスに自己
切替されるため減衰は増大しない。

すなわち、この種のサイリスクを用いた半導体スイッチ
における漏話は、遮断中のサイリスクの接合容量によっ
て通話中の一方の信号が他の回線に漏れる容量性の漏話
であって、特に本発明ではサイリスク２個を逆並列に接
続したので、接合容量が約２倍となり、第２図の従来の
構成より漏話は増加しやすい。

しかし、第４図の実施例では、２つの逆並列接続サイリ
スクを直列接続したので、通信路Ａ、−Ａ’又はＢ−Ｂ
’間の静電容量は等測的にサイリスク１個分と同等にな
る。

更に、直列接続したその中間点は定電流ダイオード５３
〜５６でアースしているが、この定電流ダイオード５３
〜５６はその性質上直流電流が流れていない時、すなわ
ちサイリスクが遮断している時は前記のごとく低インピ
ーダンスであるため、交流的にはこの中間点が接地され
た効果が得られる。

この結果、遮断中のサイリスクの接合容量を通る漏れ電
流は、全てアースに向ってバイパスし、通信路Ａ−Ａ’
又はＢ−Ｂ’間にはサイリスクによる漏話がほとんど無
視できる程に改善されるものである。

一方、サイリスクが導通すれば、通信路Ａ−Ａ’、Ｂ−
Ｂ′に流れる直流電流の一部が定電流ダイオード５３〜
５６に流れて定電流ダイオード５３〜５６を高インピー
ダンスに変えるので、通話信号は定電流ダイオード５３
〜５６の有無にほとんど影響なく伝達される。

なお、第３図及び第４図の実施例においては、２個のサ
イリスクを逆並列に接続したものを１組として用いる場
合を示したが、逆並列形（二方向性とも呼ぶ）のサイリ
スクを用いてもよい。

またメモリ５１は、スイッチ部の半導体チップ内に一体
に形成してもよいし、又は別のＩＣに構成して発光ダイ
オード５２に結線してもよいことは言うまでもない。

以上説明したごとく本発明によれば、音声信号のみなら
ず、呼出信号送出、ダイヤリング、フッキング信号の通
過、各種試験信号の通過等を、従来の機械系通信路スイ
ッチと同様に処理することが出来、電話機まで直結可能
な半導体スイッチを実現することが出来るので、各種の
通信機器に使用可能となる。

また制御系と通信絡みが電気的に完全に分離されるため
、信号の減衰や漏話等を防止し、かつ装置の構成を簡略
化することが出来る等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の機械接点スイッチを用いた回路の一例図
、第２図は従来の半導体スイッチの一例図、第３図及び
第４図はそれぞれ本発明の実施例図である。符号の説明、Ａ、Ａ’……通信路、Ｂ、Ｂ’……通信路
、Ｃ，Ｃ’……選択路、３１〜３４……光感応形のサイ
リスク、５０……選択回路、５１……メモリ、５２……
発光ダイオード、５３〜５６……定電流ダイオード。

Claims

【特許請求の範囲】

１斤いに通信路を形成すべき２点間に挿入された逆並列
形又は逆並列に接続された光感応形のサイリスクと、ト
Ｕ已サイリスクの近傍に設置された発光装置と、該発光
装置を作動又は不作動の状態に保持するメモリ装置と、
該メモリ装置のセット・リセットを制御する回路とを備
え、通信路を形成しておきたい所要時間中、上記発光装
置を連続的に作動させることによって上記２点間の通信
路の閉成を行なわせることを特徴とする半導体スイッチ
。