DE1512859A1

DE1512859A1 - Schaltungsanordnung fuer elektronische Fernsprechvermittlungssysteme

Info

Publication number: DE1512859A1
Application number: DE19671512859
Authority: DE
Inventors: Frisbie Jack Gene; Bull James George; Yuan William Ke-Chin
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1966-02-01
Filing date: 1967-01-28
Publication date: 1969-04-24
Also published as: GB1159894A; US3452157A; NL6701579A; BE693966A; DE1537771B2; NL6713466A; DE1537771C3; BE704641A; DE1512861A1; US3692949A; ES345717A1; FR93410E; NL6702182A; GB1133542A; DE1537771A1; FR95016E; US3452158A; BE693473A; FR1511748A; CH462256A

Description

Dipl.-Ing. Heinz Olaessen

Patentanwalt
7, Stuttgart - 1
• Rotebühlstrasse 70

ISE/Eeg. 3559
W.K.CoYuan-J.G.Frisbie-JoG.Bull 7-1-1

INTERNATIONAL STAHDAED BLBCTRIO CORPORATION, EEW YORK

Schaltungsanordnung
für elektronische Fernsprechvermittlungssysteme

Die Priorität der Anmeldung Nr. 525,999 Group 250, vom 1. Februar 1966 in den Vereinigten Staaten von Amerika ist in Anspruch genommen.

Zusatz zum Patent Nr. 1 167 399

Gegenstand des Patents 1 167 399 ist eine Schaltungsanordnung für elektronische Fernsprechvermittlungssysteme mit einem Schaltnetzwerk aus in Kaskade geschalteten Durchschaltematrizen und Verbindungssätzen, bei der die gewünschte Schaltung mittels Endmarkierung in willkürlicher selbsttätiger Auswahl hergestellt und dabei das für die Durchschaltung der Kreuzpunktelemente erforderliche Steuerpotential sowohl an die Verbindungssatzseite des Schaltnetzwerkes als auch hochohmig über Steuerschaltmittel in Abhängigkeit von dem jeweils für den Verbindungsaufbau zugeteilten Verbindungssatz nur an die Zwischenleitungen zwischen zwei Durchschaltematrizen angeschaltet wird, die bei dem gegebenen Aufbau des Schaltnetzwerkes Zugang zu diesem Verbindungssatz besitzen.

Ein Schaltnetzwerk mit willkürlicher selbsttätiger Auswahl wird auch als stromgesteuertes, selbstsuchendes Schaltnetzwerk

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bezeichnet. Dieses erfordert keine komplexen und teuren Schaltungen zur Auswahl von Schaltwegen und zur Überwachung von elektronischen Kreuzungspunkten. Vielmehr ist das Schaltnetzwerk an die charakteristischen Merkmale von elektronisch gesteuerten Schalteinrichtungen gebunden, bei denen eine selbstsuchende Schaltung zwei Punkte über einen Schaltweg miteinander verbindet, welcher in Zufallsauswahl ausgewählte Kreuzungspunkte, z.B. pnpn-Dioden, von in Reihe geschalteten Schaltmatrizen aufweist.

Diese Kreuzungspunkte sind an den Schnittpunkten von Zeilen- und Spaltenleitungen angeordnet, wobei die Spaltenleitungen mit den Zeilenleitungen der folgenden Matrix verbunden sind und so ein mehrstufiges Schaltnetz gebildet wird. Wenn vorgewählte Matrixleitungen gleichzeitig am Schaltnetzeingang und -ausgang markiert werden, so werden elektronische Glieder an zugeordneten freien Kreuzungspunkten gemäß einer Zufallsauswahl gezündet, d.h. in den leitenden Zustand versetzt. Wenn der erste Schaltweg durch das Schaltnetz durchgeschaltet ist, fliesst über ihn ein Strom, der die in diesem Schaltweg liegenden elektronischen Glieder (beispielsweise pnpn-Dioden) leitend hält. Alle durchgeschalteten Wege lösen selbst aus oder sperren andere Wege in Abhängigkeit davon, ob solch ein Strom fliesst oder nicht. Daher werden Verbindungen über selbstsuchende Wege durchgeschaltet, die nach einer Zufallsauswahl ausgewählte Kreuzungspunkte aufweisen, wobei keine Überwachungsoder Steuereinrichtungen erforderlich sind.

Der Ausdruck "Zufallsauswahl" dient zur Beschreibung eines Vorgangs, bei dem Kreuzungspunkte zufällig ein- bzw. ausgeschaltet werden. So kommen die über in Zufallsauswahl ausgewählten Kreuzungspunkte laufenden Schaltwege nur aufgrund natürlicher Auswahl zustande, die durch kleine Abweichungen der Komponenten- und Schaltungskennwerte, durch die Verschiedenheit irgendwelcher vorhandener Ladungen, Streuströme oder Potentiale und durch vorhergehende Verkehrsabläufe bedingt ist.

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Bei dem genannten Patent bestehen die Steuerschaltmittel aus Oder-Schaltungen, welche eine erfolgreiche Suche ermöglichen und andrerseits eine nutzlose Suche verhindern. Dies Oder-Schaltungssystem lässt Schaltwege entstehen, ohne dass teure Markierer, Rechner, usw., zur Auswahl eines bestimmten Weges durch das Schaltnetz erforderlich sind. Daher wird für die sich selbst auswählenden Kreuzungspunkte keine teure Steuereinrichtung benötigt.

Q-emäss dem genannten Patent werden alle in Sackgassen führende Schaltwege gesperrt, um diese nutzlose Suche zu verhindern. Diese in Sackgassen führenden Schaltwege sind solche Wege, die keinen Zugang zum zweiten Bndmarkierpunkt des Schaltnetzes haben. Die Sperrung dieser Schaltwege ergibt sich aus der Schaltung eines vorverdrahteten Musters von Verbindungen, die von Schaltungen am Ende der selbstsuchenden Schaltwege zu verschiedenen Matrixleitungen führen.

Der Ausdruck "Sperren" bezieht sich auf das Blockieren einer Verbindung. Aus entgegengesetzter Sicht kann auch der Ausdruck "Zuteilen" oder "Entsperren" zur Freigabe einer Verbindung benutzt werden. Der eine Ausdruck ist negativ zum anderen, wobei aber die Schaltwirkung für die vorliegende Erfindung die gleiche sein soll·

Ein Nachteil bei dem genannten Patent ist darin zu sehen, dass das fortwährende An- und Abschalten der Entsperrspannungen bei allen Schaltnetzstufen Geräusche im System entstehen lässt. In ungünstigen Fällen können diese Spannungen schlechtestenfalls eine nicht vorhersehbare Herstellung oder Auslösung eines Schaltweges und bestenfalls einen unzulässig hohen Geräuschpegel bewirken.

Gemäss der Erfindung wird bei einer Schaltungsanordnung nach

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dem Hauptpatent vorgeschlagen, die Steuerschaltmittel derart auszubilden, daß jeder mit einem Verbindungssatz verbundene Ausgang einer Schaltnetzmatrix über je eine Diode mit einem gemeinsamen Punkt verbunden ist, an den die Eingänge dieser -' Matrix über Widerstände angeschlossen sind und an den auch . eine Spannungssteuerschaltung angeschlossen ist.

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Diese und andere Merkmale der Erfindung werden nun an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Pig. 1 ein Schaltschema für melirere in Reihe geschaltete elektronische Schaltmatrizen,

Pig. 2 einen Teil des Schaltschemas gemäss Pig. 1, bei

dem jedoch nur die "brauchbaren Schaltwege gezeigt sind, und parallel die nichtbenutzten Dioden, welche zwischen zwei endmarkierten Schaltnetzpunkten liegen,

B¹Ig. 3 ein vereinfachtes Schaltbild der Pig. 2, bei dem 'die Kapazitäten der nichtbenutzten Dioden eingezeichnet sind,

Pig. 4· ein vereinfachtes Schaltbild der Pig. 3ί bei dem alle Schalt- und Streukapaaitäten in einer Ersatzkapazität zusammengefasst sind,

Pig» 5 eine grafische Darstellung eines Schaltnetzes zur Veranschaulichung der in diesem verwendeten Dioden und Matrizen,

Pig» 6 eine einzelne Matrix am Ende des Schaltnetzes gemäss der Erfindung,

Pigο 7 ein Ersatzschaltbild zur Darstellung der Zündpotentialverhältnisse in Pig. 6,

Pig. 8 ein Stromwertbild für das Ersatzschaltbild gemäss Pig. 7,

b 9 einen einzelnen, von Pig. 1 abgeleiteten Spreohweg zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung und des Ausdrucks "Diodenüberschwingspannung" und

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Figo 10 bis 12 Wellenformen und eine einfache Schaltung, die die Quelle für die überschwingenden Spannungen erklärt.

Fig. 1 zeigt eine Auswahl in Reihe geschalteter Schaltmatrizen für die automatische Herstellung von Fernsprechverbindungen. In dieser Figur sind zwei Teilnehmerleitungen A, B an die Eingänge einer Primärmatrix 50 angeschlossen. Es kann zusätzlich auch eine beliebige Zahl von Leitungsgruppen und Primärmatrizen zugefügt werden. Ebenso können die Gruppen vergrössert oder verkleinert werden, um eine grössere oder kleinere Anzahl von Leitungen anschliessen zu können.

Drei in Reihe geschaltete Schaltnetzstufen 50, 51» 52 aus Schaltmatrizen sind mit Primärmatrix, Zwischenmatrix und Sekundärmatrix bezeichnet» An sich können jedoch beliebig viele Schaltnetzstufen vorgesehen sein. Darüberhinaus kann irgendeine beliebige Zahl von Zeilen- und Spaltenleitungen: in den Matrizen vorgesehen sein. Eine Anzahl Verbindungssätze, Register oder andere Steuereinrichtungen 53 steuert die durch das Schaltnetz laufenden Schaltwege und sorgt für die notwendigen oder erwünschten Signale, wie Wählton, Besetztton, Gebührenimpulse, usw. Mehrere Leitungen 54» 68 verbinden die Verbindungssätze VS1 bis VSn mit Matrizen; über diese Leitungen werden Sperr- oder Entsperrsignale für die Matrix gesendet«

Zwecks Herstellung eines Schaltweges durch das Schaltnetz aus in Reihe geschalteten Matrizen wird das eine Ende des gewünschten Verbindungsweges von der Teilnehmerleitung.her markiert, während das andere Ende von einem zugeteilten Verbindungssatz her markiert wird. Beispielsweise möge ein rufender Teilnehmer am Fernsprechapparat A den Handapparat abheben und damit eine zugeordnete Leitungsschaltung LO veranlassen, eine Zeilenleitung M1 zu markieren. Eine Steuerschaltung möge dabei bewirken, dass ein

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Schaltweg sich in Richtung auf die Verbindungssatzseite bildet.

Jede Matrix weist Zeilenleitungen wie M1 und Spaltenleitungen wie M2 auf· Diese Matrixleitungen können elektrisch leitende Sammelschienen sein und weisen an den Schnittpunkten Dioden, beispielsweise pnpn-Dioden DI bis DA- auf, die als elektronische Schalter wirken. Wenn ein solcher Schalter eingeschaltet wird, wird die zugeordnete Zeilenleitung mit der zugeordneten Spaltenleitung verbunden, während im ausgeschalteten Zustand des Schalters diese Matrixleitungen voneinander getrennt sind.

Diese elektronischen Schalter schalten ein oder zünden, wenn eine die Zündspannung überschreitende Spannung an ihre Anschlussklemmen angelegt wird. Die Spaltenleitungen werden über RC-G-lieder auf ein Potential E1 vorgespannt. Deshalb zündet eine Kreuzungspunktdiode, wenn eine Zeilenleitung durch ein Potential markiert wird, welches das Zündpotential inbezug auf das Potential E1 überschreitet. Nach Zünden einer Kreuzungspunktdiode lädt das Markierpotential der Zeilenleitung einen Kondensator, wie C1, auf, der an eine Spaltenleitung angeschlossen ist. Wenn der Kondensator genügend geladen ist, erscheint Zündpotential auf der Zeilenleitung der folgenden-Matrix. Auf diese Weise wird das Markierpotential schrittweise zu den aufeinander folgenden Matrizen weitergeschaltet, in denen Dioden in gleicher Weise zünden.

Die markierte Zeilenleitung hat Zugang zu vielen Spaltenleitungen (wie durch die Dioden DI bis D4- in der Primärmatrix angedeutet). Wenn nun alle Spaltenleitungen durch ein Potential El markiert sind, so müssten theoretisch alle mit der markierten Zeilenleitung M1 verbundenen Dioden gleichzeitig zünden. Das würde aber voraussetzen, dass alle Dioden genau die gleichen Kennwerte aufweisen; praktisch kommt dieser lall jedoch nicht vor. Eine Diode wird immer zuerst zünden. Dadurch greift das niedrigere Potential El der mit der gezündeten Diode verbundenen Spaltenleitung auf die

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Zeilenleitung durch., wobei der Kondensator (01) geladen wird. Dieses niedrigere Potential auf der Zeilenleitung hindert die mit der betreffenden Zeilenleitung (M1) verbundenen Dioden (D2 bis D4-) am Zünden, bis die gezündete Diode wieder abgeschaltet wird.

Die Endmarkierung wird durch einen Zündimpuls gebildet, der einen Ladestrom über die gezündete Diode zum Kondensator 01 fliessen lässt. Dieser Strom hält die Diode im eingeschalteten Zustand. Wenn vor dem Geladensein des Kondensators C1 der Ladestrom durch einen über einen durchgeschalteten Schaltweg von einem Teilnehmer Ψ zu einem zugeteilten Verbindungssatz fliessenden Haltestrom ersetzt wird, bleibt die gezündete Diode eingeschaltet. Wenn der Ladestrom nicht ersetzt wird und der Kondensator 01 geladen ist, schaltet die Diode beim Unterschreiten des Haltestromwertes aus. Dies erfolgt gemäss der pnpn-Dioden-Charakteristik. Nachdem die Diode ausgeschaltet ist, hat das Potential des geladenen Kondensators 01 eine solche Polarität, dass diese Diode für kurze Zeit ausgeschaltet bleibt, um damit einer anderen, mit der Zeilenleitung M1 verbundenen Diode (D2) Gelegenheit zum Einschalten zu geben. Daher schalten die Dioden nach einer Zufalleauswahl ein und aus, bis ein Schaltweg durch die in Heihe geschalteten Matrizen gefunden ist.

Es ist klar, dass es für den durch das Schaltnetz verlaufenden selbstsuchenden Schaltweg viele Diodenkombinationen gibt. Wegen des Zufalls bei der Diodenauswahl werden viele Durchechaltever» suche in unbrauchbaren Sackgassen enden, während andere Durchschalteversuche brauchbare Wege ergeben, welche wirklich zwischen den zwei endmarkierten Punkten zustande kommen.

Dies soll nun anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Jede !Teilnehmerleitung A, B ist mit einer zugeordneten Zeilenleitung einer Primärmatrix 50 gekoppelt. Beispielsweise ist die

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Teilnehmerleitung A mit der Zeilenleitung M1 gekoppelt. Jede Spaltenleitung einer Primärmatrix ist mit einer zugeordneten Zeilenleitung einer Zwischenmatrix 51 und jede Spaltenleitung einer Zwischenmatrix ist wiederum mit einer zugeordneten Zeilenleitung einer Sekundärmatrix 52 verbunden. Einige Spaltenleitungen in der Sekundärmatrix 52 sind mit Eingängen 57» 58 von Verbindungssätzen VS1, YSn verbunden, während andere Spaltenleitungen in der Sekundärmatrix 52 an Ausgänge 59» 60 dieser Verbindungssätze angeschlossen sind. Es ist zu erkennen, dass die Teilnehmerleitungen über eine gewisse Zahl von Schaltwegen Zugang zum Verbindungssatz VS1 haben; ein solcher Schaltweg ist beispielsweise durch die stark ausgezogene Linie 61 hervorgehoben. Andererseits haben die Teilnehmerleitungen über eine gewisse Zahl anderer Schaltwege Zugang zum Verbindungssatz YSn; ein solcher Schaltweg ist beispielsweise durch die stark ausgezogene, gestrichelte Linie 62 hervorgehoben. Der Schaltweg 61 stellt nun eine Sackgasse dar für die Yerbindungen von den Teilnehmerleitungen zum Verbindung ssatζ VSn, während der Schaltweg 62 eine Sackgasse für die Verbindungen von den Teilnehmerleitungen zum Verbindungssatz VS1 ist.

Es sind nun Mittel vorgesehen, die die Suche nach Verbindungswegen, die in Sackgassen führen, unterbinden (Sperrfunktion) und die nur die Suche nach Verbindungswegen zulassen (Entsperrfunktion), die tatsächlich zwischen zwei endmarkierten Punkten des Schaltnetzes herstellbar sind. Diese Sperr- und Entsperrfunktion wird vom Verbindungssatz gesteuert, welcher durch einen Zuteiler oder Abtaster zur Herstellung der nächsten Verbindung vorbestimmt wird. Das Sperr- und Entsperrmodell ergibt sich jedoch aus der fabrikatorischen Ausführung der Schaltnetzverdrahtung. Es wird keine Entscheidungsschaltung, wie z.B· ein Markierer oder ein Rechner, benötigt. Daher sind teure Steuerschaltungen nicht erforderlich, und die Vorteile der Herstellung von selbstsuckenden Schaltwegen mit Zufallsauswahl der Kreuzungspunkte sind gewahrt.

Als nächstes soll zum besseren Verständnis der Erfindung erläutert

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werden, warum und wie das vorverdrahtete Modell aus Sammelschienen zum Sperren und Entsperren von Schaltwegen benutzt wird. Dazu sei auf die Figuren 2, 3, 4 hingewiesen, die Teile und Ersatzschaltbilder der ]?ig_e 1 enthalten. Bs sind dieselben Bezugszeichen für gleiche Teile in allen Figuren gewählt worden.

Pig· 2 zeigt alle möglichen Schaltwege zwischen dem Bndpunkt A und dem Endpunkt VS1. Zusätzlich sind die parallelen Dioden, z.B. die Dioden D01 bis D03» gezeigt, die in nicht benutzten Wegen liegen. Die Herstellung eines möglichen Schaltweges erfolgt nun, wie bereits beschrieben. Wenn das Schaltnetz auf die Dioden D1, D2, D3, D4·, D04, D14, D24-, D34- und D51 bis D54 beschränkt wird, so wird die Arbeitsweise des Schaltnetzes hinsichtlich der genannten Endpunkte nicht wesentlich geändert. Die Zündung der Dioden DOL bis D03, D11 bis D13, D21 bis D23 und D31 bis D33 verbessert nicht das Schaltnetz hinsichtlich dieser Endpunkte. Ganz im Gegenteil, das Zünden dieser Dioddn ist nutzlos, weil sie nicht in irgendeinem möglichen Schaltweg zwischen dem Fernsprechapparat A und dem Verbindungssatz VS1 liegen.

Halbleiter weisen Kapazitäten zwischen ihren Anschlüssen auf, so dass jede nicht gezündete Diode auch als Kondensator dargestellt werden kann, wie es in Fig. 3 mit den Dioden D05 bis D08 geschehen ist. Selbstverständlich ist der Ersatz der Diode durch einen Kondensator nur ein grobes Ersatzschaltbild.

Fig. 3 zeigt den Zustand des Schaltnetzes in einem solchen Augenblick, in dem bereits ein Schaltweg zwischen dem Fernsprechapparat B und dem Verbindungssatz YSn belegt ist. Wann dies erfolgt ist, ist in diesem Zusammenhang unerheblich. Da dieser Schaltweg belegt ist, fliesst ein gewisser Haltestrom durch die gezündeten Dioden. Dieser Haltestrom möge, wie in dem Ersatzschaltbild für Fig. 3 in Fig. 4· gezeigt, vom Verbindungssatz ins Schaltnetz fliessen und beispielsweise 3OmA betragen.

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In dem betrachteten Augenblick versucht in Fig. 3 ein Zündimpuls," einen Schaltweg zwischen dem Fernsprechapparat A und dem zugeteilten Verbindungssatz VS1 herzustellen. Wenn dieser Impuls die Dioden D01, D02 und D04- zündet, so fliesst durch die Diodenkapazitäten D05, D06 und D08 Strom. Die Diode D03 zündet deshalb nicht, weil sie mit einer Spältenleitung verbunden ist, die durch die gezündete Diode D07 belegt worden ist. Mit etwas Überlegung ist zu erkennen, dass in den Sohaltweg nach A aus dem letzten Weg zweidrittel mal mehr Strom flieset, als Strom fHessen sollte, da das Zünden der Dioden D01, DG2 ein nutzloser Vorgang war. Wenn diese beiden Dioden nicht gezündet worden wären, würde der vom Fernsprechapparat A aus gezündete Schaltweg vom belegten Weg getrennt geblieben sein, mit Ausnahme der kapazitiven Kopplung über die einzelne, nützlich gezündete Diode D04 und die Kapazität der Diode D08.

Ss sind keine Nebenspreohprobleme vorhanden, die sich aus dem Strom über die Diode D08 ergeben könnten, da dieser Strom nur als Nadelimpuls von wenigen Mikrosekunden Dauer erscheint; Bs wurde festgestellt, dass das durch diese Hadelimpulse verursachte "Geräusch!¹ mehr als 40 db unterhalb des Sprechpegels bei schlechtesten Bedingungen lag.

Die vorstehende Analyse hat nur die Diodenkapazitäten berücksichtigt. Es gibt aber auch andere Kapazitäten, die von Kabeln, insbesondere abgeschirmten Kabeln, Streukapazitäten, usw.,stammen. In Fig. 4 sind alle Kapazitäten in einem Kondensator Og zusammengefasst. Ss soll jedoch im folgenden zur Vereinfachung nur von den Diodenkapazitäten die Eede sein.

Fig· 5 Eeigt in Symboldarstellung ein Schaltnetz nach Fig. 1 mit Schaltnetzstufen angenommener Grosse. Die Primärstufe P hat 22 Matrizen mit je 14 Eingängen und je 15 Ausgängen. Die Zwischenstufe Z weist 15 Matrizen mit je 22 Eingängen und je 19 Ausgängen

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auf, während die Sekundärstufe S mit 19 Matrizen mit je 15 Eingängen und je 13 Ausgängen versehen ist. Die Grosse des Schaltnetzes ist nur zur Darstellung des Problems gewählt worden und ist nicht typisch. Verkehrstheoretische Überlegungen legen viel? mehr die Zahl und Grosse der Matrizen und die erforderliche Zahl von Schaltwegen fest. Es sei nun wieder an das Problem erinnert, dass es eine erste Anzahl möglicher Schaltwege zwischen zwei beliebigen Schaltnetzpunkten und eine zweite Anzahl Sackgassen hinsichtlich dieser Schalt.netzpunkte gibt. In dem hypothetischen Schaltnetz der Fig. 5 sind 18 der 19 Dioden in der Zwischenstufe nutzlose Stromverbrauoher, die vom Haltestrom des belegten Schaltweges Strom abzweigen.

Allgemein ist der Strom i durch eine Kapazität 0 bei einer angelegten Spannung vt

., „ dv

¹ - ° SS (1)

Da 19 Zwischenmatrixausgänge vorhanden sind, sind 19 Dioden an jede Zwischenleitung angeschlossen. Der ungünstigste Fall liegt vor/ wenn nur ein Ausgang belegt ist und alle anderen 18 Dioden zünden. Ss sei angenommen, dass die Diodenkapazität 22pF beträgt und dass sich die Steilheit der Spannungsänderung in einer Zwisohenmatrix im Bereich von 50V//U8 bis 300 7/^is bewegt* Wenn nur die Diodenkapazitäten berücksichtigt werden, so ergibt sich für den ungünstigsten Fall eine Gesamtkapazität von 18 Dioden χ 22 pF ■ 396 pF. Rechnet man mit dv « 50 7/yus, so ergibt sich nach Gleichung (1) für den Strom i - 396 χ 50 - 19,8 mA. Wenn 30 mA durch den belegten Sehaltweg fllessen und davon 19,8 mA durch den über die Diodenkapazitäten flieseenden Zündstrom abgezweigt werden, so bleiben nur noch 10,2 mA zum Halten des belegten Schaltweges

Wenn nun «ine Steilheit der Spannungsänderung auf der Spaltenlei tung von 100 V/jUB vorausgesetzt wird, eo ergibt eich analog zu

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10 UÖÖ3.

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den obigen Beohenvorgängen ein Strom i - 396 χ 100 « 39»6 mA. Da nur 30 mA durch den belegten Schaltweg fliessen und der Zündimpuls 39»6 mA abzweigen will, so fehlen 9»6 mA, die von irgendeiner verfügbaren Stromquelle bezogen werden.

Das angenommene Problem stellt jedoch einen äusserst ungünstigen Fall dar, der nur selten in einem richtig ausgelegten Schaltnetz vorkommt. Erstens braucht die einzelne Matrix nicht die Grosse zu haben, sondern kann in kleinere Einheiten aufgeteilt sein. Zweitens ist derjenige ungünstigste Fall angenommen worden, bei dem alle Zwischenmatrixdioden derart zünden, dass der höchstmögliche Strom vom belegten Schaltweg abgezweigt wird. Drittens ist angenommen worden, dass die Dauer des Höchststromes grosser als die Abschaltzeit der im belegten Schaltweg vorhandenen Dioden ist. Alle diese Annahmen existieren normalerweise nicht gleichzeitig, und es gibt andere Faktoren, die zur Abschwächung dienes Problems beitragen.

Trotzdem ist das Problem im gewissen Umfang immer noch vorhanden, so dass ein Anlass zur Lösung dieses Problems gegeben ist.

Gemäss der Erfindung sind deshalb Entsperrschaltungen zwischen einem endmarkierten Punkt des Schaltnetzes und den bezüglich des endmarkierten Punktes nutzbaren Schaltwegen fest angeschlossen. Diese Endsperrsohaltungen schaffen einen Vorspannungszustand, bei dem der über eine Diode fliessende Strom nur über eine weitere Diode in der jeweils folgenden Schaltnetzstufe fliesst. So kann eine Anzahl Dioden in Eeihe geschaltet, von denen jeweils eine in einer Schaltnetfcstufe liegt, und so ein vollständiger Schaltweg durch das Schaltnetz gebildet werden.

Im einzelnen sind die Mittel zur Erzielung dieser Sntsp«rrfunktion in Fig. 6 gezeigt, die einen Teil der Fig. 1 mit einer zu-

) sätzlichen Spannungssteuerschaltung 70 darstellt. Die Bezugszeichen

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. D51 bis D54· kennzeichnen wieder dieselben pnpn-Dioden wie in Fig.1. Übliche Entkoppeldioden 71 bis 74- verbinden jeden Verbindungssatz mit jedem Zwischenmatrixausgang bzw. Sekundärmatrixeingang, wodurch ein Schaltweg gebildet ist, der zum Verbindungssatz VS1 durchschaltbar ist. Zwischen den Sekundärmatrixeingängen und den Dioden 71 bis 74- ist jeweils ein Widerstand 75 bis 78 angeordnet. Diese Widerstände sind Spaltenschienenwiderstande, die zur Erzeugung eines Vorspannungspotentials benutzt werden. Wenn keine Spannung an das untere Ende dieser Widerstände angelegt ist, ist eine Zündung irgendeiner, mit der nicht markierten Spaltenleitung verbundenen Diode unmöglich.

Es kann also kein Schaltweg durch die Zwischenmatrix geschaltet werden, wenn die Endmarkierung nicht vom Verbindungssatz zum Spaltenschienenwiderstand gelangt. Aus Fig. 2 ist erkennbar, dass nur eine pnpn-Diode D04, D14, D24, D34 in jeder Zwischenmatrix in den Zündzustand versetzbar ist, weil nur eine pnpn-Diode sich in dieser Matrix im Schaltweg zwischen dem Fernsprechapparat A und dem Verbindungssatz VS1 befindet.

Es sind Mittel zur Begrenzung des Geräusches vorgesehen, welches durch die Einfügung des Entsperrpotentials verursacht wird· Erstens wird die Endmarkierung nur dann an die Entsperrdiode 71 angelegt, wenn auch eine Endmarkierung an die Spaltenleitung 57 der Sekundärmatrix angelegt wird, und dies geschieht nur bei der Verbindungsherstellung. Es gibt kein fortwährendes Ein- und Ausschalten zu den Zeiten, in denen ein Abtaster die Verbindungssätze zuteilt. Zweitens ist das Geräusch auf der belegten Teilnehmerleitung nur auf den kapazitiven Strom durch eine einzelne pnpn-Diode zurückzuführen. Daher ergibt sich beim Belegtsein des Verbindungssatzes VS1 und beim Anlegen einer Markierung über beispielsweise die Entsperrdiode 72 durch einen anderen Verbindungssatz nur ein derartiges Geräusch auf dem belegten Schaltweg, das durch die kapazitive Kopplung über eine einzelne Diode bestimmt ist.

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Wenn beispielsweise in Jig. 3 nur die Diode D04 während der Schaltwegauche vom !Fernsprechapparat A aus eingeschaltet wird, wird das in den belegten Schaltweg zum !Fernsprechapparat B eingefügte Geräusch auf dasjenige begrenzt, welches durch den Strom über die Diodenkapazität D08 verursacht wird.

Die Spannungssteuersohaltung 70 (Fig. 6) weist eine Zenerdiode 81, einen Widerstand 82 zur Vorspannung der Zenerdlode, eine Sntkopplungsdiode 83 und einen Widerstand 84 zur Einstellung der Vorspannung auf. In einem Ausführungsbeispiel betrug der Wert der Widerstände 75 bis 78 je 150 kü , der des Widerstandes 84· betrugt 3 k.0 und der des Widerstands 82 betrug 1,8 Diese Widerstandswerte sind nach folgenden 6 Hegeln zu wählen:

1. Das Potential des Punktes 86 muss alle Entsperrdlöden 71 bis 74 sperren, wenn ein zugeordneter Schaltweg belegt ist (d.h., eine der pnpn-Dioden D51 bis D54 ist eingeschaltet).

2. Die Zenerspannung und der Spannungsabfall an der Diode 83 dürfen zusammen die Dioden 71 hie 74 nicht in Durchlaßrichtung vorspannen, wenn das Spreohweohselstromsignal die höchstmögliche 'Amplitude hat.

3* Die Zeitkonstante des BC-G-Iiedes, das durch einen Bntsperrwideratand wie 73 und durch die Gesamtkapazität aller verbundener Stromkreise gebildet wird, soll in solcher Beziehung aurAuMchaltzeit der pnpn-Dioden stehen, dass die Zeit, in der Strom aus einem bestehenden Schaltweg abgezweigt wird, zu kurz für eist Ausschalten irgendeiner pnpn-Dlode ist.

4. Die auf irgendwelche Ableitwiderstandβ zurückzuführende Zeitkonstante soll klein gehalten werden, damit an den Bntsperrdioden 71 hie 74 die Sperrspannung aufrecht erhalten werden kann.

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5. Unter den ungünstigsten Bedingungen ftoll der von der Spannungequelle (+ 24V) durch, den Widerstand 82 und dl· Zener-diode 81 . fliessende Zeneratrom einen Wert haben, der das 1,5 bis 2-fache des kleinetmöglichen Einsehaltstrom·« der Zenerdiode betragt.

6. Irgendwelche andere Stromkreise_f die zur Teilung der am Funkt auftretenden Spannung dienen, sollen die Spannung so teilen, dass die Sperrspannung für die ungünstigsten Bedingungen nicht verschwindet.

Diese Regeln zur Auslegung der Wlderständswerte werden nun näher erläutert. Die Zenerdiode 61 bewirkt, dass ein· konstante Spannung am Punkt 6? auftritt, die beispielsweise 6,3 V betragen kann. Der Spannungsabfall an einer Entkopplungediode 83 möge Im durohgeschalteten Zustand 0,7 V betragen. Daher hat der Punkt .86 eine Spannung von 5,6 V. Solange das Schaltnetz Im Ruhezustand verbleibt, erfolgt keine Spannungsänderung am Punkt 86.

Eine Endmarkierung zur Herstellung eines Schaltweges wird nun an die Leitungen 54-, 57 la Form eines Potentiale angelegt, welches viel positiver als das Potential +5,6 V am Punkt 86 ist. Die Markierung am Punkt 54 gelangt über die Sntsperrdiode 71 und die Widerstände 75 bis 73 zu den Spaltenleitungen der Zwischenmatrix, und spannt diese Spaltenleitungen sowie die mit diesen verbundenen pnpn-Dioden in den nützlichen Wegen der Ewischenmatrix vor.

Nachdem der Sohaltweg hergestellt worden 1st und die Bndmarkierungen abgeschaltet worden sind, teilen sich dl· den Haltestrom erzeugenden Spannungen im Sohaltweg derart auf, dass der Punkt 86' negativer wird und bleibt als die Zenerepannung von 6,3 V oder die an den durohgesohalteten Schaltweg angelegte Heizspannung, ehne dass dl· grSsste Wechselapannungsamplitude darauf einen Einfluss hat. Di· Diode 83 hebt deshalb die Kopplung der Widerstand· 75 bis 78 alt der Zenerdiode 81 auf.

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Die Bntsperrdioden 71 bis 74 werden gesperrt, um ein Nebensprechen zu verhindern. Wenn umgekehrt die Bntsperrdiode 71 nicht gesperrt würde, so dass sie den Sprechwechselstrom aus - einem den Verbindungssatz VS1 enthaltenden Schaltweg ableiten könnte, und wenn die Entsperrdiode 72 ebenso den Sprechwechselstrom aus einem einen anderen Verbindungssatz enthaltenden Schaltweg ableiten würde, so würde der Widerstand 84- als gemeinsamer Testwiderstand wirken. Die zwei Sprechwege wurden dann in unzulässiger Weise zusammengeschaltet sein.

Fig. 7 stellt ein Ersatzschaltbild dar, welches zeigt, wie der mit der Zenerdiode gebildete Spannungskonstanthalter an die Bntsperrdioden .angeschlossen sein kann. Die Zenerdiode 81 ist mit vier Sätzen A, A¹, B, B' aus Entsperrdioden gekoppelt. Die Diode A bildet das Äquivalent zu den vier Entsperrdioden 71 bis Die Elemente A¹, B, B¹ entsprechen anderen Vielfachsätzen aus Bntsperrdioden ähnlich den Dioden 71 bis 74·. Fig. 8 zeigt, wie der Strom sich im Ersatzschaltbild gemäss Fig. 7 aufteilt. Ein Gesamtstrom von 9i83 mA fliesst über den Widerstand 82. Von diesem Strom fliessen 6,298 ml durch die Zenerdiode 81 und jeweils 1,766 mA über die Sätze A und B. Der Zenerdiodenstrom ist somit etwa zweimal so gross wie der über diese Sätze flieseende Strom, so dass die Hegel 5 erfüllt und ein. hoher Sicherheitsgrad erreicht wird. Durch die beschriebenen Strom- und Widerstandflr werte wird auch die Begel 6 hinsichtlich der Spannungsteilung erfüllt.

Die Arbeitsweise des Schaltnetzes sei nun anhand der Fig. 9 erklärt, welche einen nutzbaren, von einer Leitungsschaltung 89 zu einem Verbindungssatz VS1 führenden Schaltweg zeigt. Wenn ein Schaltweg angefordert wird, legt der Verbindungssatz VS1 eine Endmarkierung an den Punkt 57 und eine Entsperrmarkierung an die Leitung 54 an, und zwar zur gleichen Zeit, in der die Leitungs- ' schaltung 89 eine Bndmarkierung anschaltet. Dabei wird ein Transistor 90 leitend geschaltet, der somit als Endmarkierung

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negatives Potential an einen Endpunkt 91 des Schaltnetzes anlegt. Ein Kondensator 92 verzögert das Ansprechen des Transistors 90, um so die Anstiegszeit der angelegten Endmarkierungsspannung zu vergrössern. Wenn die Spannung nun am Punkt 91 langsam ansteigt, wird eine der pnpn-Dioden D1 bis IW- in der Primärmatrix wegen der kleinen Abweichungen der Diodenkennwerte zuerst zünden. Falls die Diode ΊΆ gezündet haben sollte, fällt die Spannung am Punkt 91 auf die Spannung des Punktes 93. Die Spannung am Punkt 93 andrerseits nimmt sehr schnell die Spannung des Punktes an. Dieser sehr schnelle Spannungsanstieg bewirkt die Zündung der entsperrten Diode D04 nach dem sogenannten "rate effect", bei dem mit zunehmender Steilheit der Zündimpulsvorderflanke die erforderliche Zündspannung sinkt. Dann wird die Diode D51 zünden, damit der Schaltweg durchgeschaltet wird, sofern er frei ist. Falls er nicht frei sein sollte, weil die Spaltenleitung M3 durch eine gezündete Diode D08 (Fig. i) als belegt gekennzeichnet ist, so kann die pnpn-Diode D04 nicht zünden.

Wenn der Kondensator ?A geladen ist, fliesst kein Haltestrom mehr durch die Diode D4, die dann ausschaltet. Dann schaltet diejenige pnpn-Diode ein, die den nächsthöheren Zündkennwert hat, und zwar aufgrund der mittels des Transistors 90 angeschalteten, steigenden Spannung. Wenn die Diode D3 eingeschaltet ist, versucht die Diode D14 (Fig. 1) einzuschalten.

In gleicher Weise versucht jede der Dioden DI bis D4_t jeweils eine zur Zeit,einzuschalten, wobei alle nutzbaren Wege erforscht werden, bis ein erster freier Sohaltweg durch das Schaltnetz durchgeschaltet worden ist. Daher wahrt die Erfindung die Vorteile der Zufallsauswahl und erlaubt die Erforschung aller mögliohen . Schaltwege, doch dabei beschränkt sie die Auswahl auf die nutzbaren Schaltwege.

Ein Widerstand 96 im Kollektorkreis des Transistors 90 ist derart bemessen, dass er eine überschwingung der Spannung an der

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pnpn-Diode beim Einschalten dieser Diode verhindert. Die Wirkung der SineclLeltung einer pnpn-Diode sei näher betrachtet. Vor dem Einschalten, steigt die am Punkt 91 auftretende Endmarkierungsspannung aufgrund der Verzögerungswirkung des Kondensators 92 langsam an· FIg* 10 aeigt, dass diese Spannung mit einer gewissen Steilheit ansteigt} bis sie die Zündspannung E^ der pnpn-Diode mit dem niedrigsten ZÜndapannungskennwert erreicht. Diese Diode zündet dann und die Spannung fällt dann auf die der freien Spaltenleitung ι wie im Kreis 97 in TIg. 10 gezeigt 1st. Ist dieser Versuch nioht erfolgreich, dann steigt das Potential der Spaltenleitung βλ Punkt 93 an, wobei der Kondensator 94 geladen wird. Darauf wird der Haltestrom der eueret gezündeten Diode unterschritten, und diese Diode schaltet aus.

Die Bndmarkierungespannung etelgt weiter, bis die Zündspannung einer anderen papn-Diode'erreicht ist und diese zündet.

Wenn die Spannung im Kreis 97 in Fig. 10 in vergrb'ssertem Hassstab wie in Fig. 11 gezeichnet wird, so zeigt sich, dass nioht eine saube're Spitze, sondern eine Art gedämpfter Schwingung vorliegt. Die unterhalb der x-Aohse liegenden Spannungsteile können in unerwünschter Weise pnpn-Dioden ansprechen lassen.

Ein Weg zur Erkennung der in FIg* 11 gezeigten Spannungsüberschwingungen ist in Fig. 12 dargestellt. Das Schalten einer pnpn-Diode in einem mehrere Kapazitäten enthaltenden Stromkreis kann mit Schalten eines Schalters verglichen werden, wie in Flg· 12 gezeigt ist.

Wenn der Sahalter anfangs offen 1st, möge Energie im Kondensator 98 gespeichert sein. Wenn dann der Schalter geschlossen wird, so wird vom Kondensator 98 zum Kondensator 99 Energie übertragen₍ wobei beide Kondensatoren schliesslich die gleiche Spannung aufweisen. Die Gleichung für die Energieübertragung in

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dieser Schaltung ist E = 0,5 CV . Während der Energieübertragung führt die Spannung eine grosse Überschwingung aus.

Gemäss einer anderen Betrachtungsweise bilden die Verbindungs- . drahte in Pig, 12 eine Induktivität aus einer Windung, so dass zusammen mit den Kondensatoren 98, 99 ein Schwingkreis entsteht, in dem die Energie nach dem Einschalten gemäss einer gedämpften Schwingung hin und her schwingt.

Bei beiden Betrachtungsweisen wird die Überschwingung wahrscheinlich durch das langsame Ansprechen des Transistors 90 unterstützt. Da das Ansprechen des Transistors mittels des Kondensators 92 verzögert wird, fliesst kurzzeitig ein zusätzlicher grosser Strom durch die gezündete pnpn-Diode, nachdem die Diode eingeschaltet ist und bevor die Spannungen (Ladungen) sich ausgleichen können. Um die Spannungsüberschwingung an einer pnpn-Diode beim Einschalten dieser Diode zu verhindern, ist der Widerstand 96 in Reihe mit dem Transistor 90 zur Strombegrenzung geschaltet. Die Wahl des Widerstandswertes richtet sich auch danach, einen hohen Grad der Trennung der Diodenkennwerte zu erzielen, die normalerweise wegen der Herstellungstoleranzgrenzen auftreten, so dass die Zündungen der Primärmatrixdioden säuberlich getrennt werden können.

Die bisherige Beschreibung erstreckt sich auf Aspekte der Erfindung, welche in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel auftreten. In anderen Ausführungen kann erwünscht sein, einen Parameter beim Schaltungsentwurf aufzugeben, um dafür einen Vorteil durch einen anderen Parameter zu erlangen. In diesem Fall kann ein für den Schaltungsentwurf Berufener pnpn-Dioden wählen, die geringere Eigenkapazitäten haben, wie es bei Dioden mit kleineren Grenz-flächen der leitenden Schichten der Fall ist. Die pnpn-Diode kann auch so gewählt werden, dass sie im Vergleich zu derjenigen Zeit, in der Strom durch die GesamtHcapazitat Cg in Fig. 4 fliesst, eine

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ORIGINAL INSPECTED

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iängere Ausschaltzeit hat. Bs kann auch erwünscht sein, die Steilheit des Spannungsanstiegs auf den Spaltenleitungen zu steuern. Die vorgenommenen Eechenvorgänge lassen einen solchen Wunsch erkennen, bei denen ein beispielhaftes Ansteigen der Spannung, und .zwar ein Änderungsbereich der Steilheit von 50 bis 100 V/us, angenommen worden war. Weitere andere Parameter können wie üblich aufgegeben werden.

Einige Vorteile der Erfindung sind schon beschrieben worden. Ein weiterer Vorteil hängt mit dem Strombedarf zusammen, der sich durch das fächerförmig sich ausbreitende Einschalten der Dioden ergibt. Bei der Erfindung wird über eine beliebige Diode nur eine weitere Diode in der folgenden Schaltnetzstufe eingeschaltet, so dass der Stromverbrauch gering bleibt. In anderen endmarkierten Schaltnetzen, bei denen ein Vorwärtsschreiten gleichzeitiger paralleler Zündungen nötig ist, kann die Zahl der nötigen parallelen Zündungen wesentlich mit Hilfe der Erfindung verringert werden.

3 Patentansprüche

3 Bl. Zeichnungen, 12 Fig.

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Claims

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Patentansprüche

ί 1 J Schaltungsanordnung für elektronische !Fernsprechvermittlungssysteme mit einem Schaltnetzwerk aus in Kaskade geschalteten Duröhschaltematrizen und Verbindungssätzen, bei der der gewünschte Schaltweg mittels Endmarkierung in willkürlicher selbsttätiger Auswahl hergestellt und dabei das für die Durchschaltung der Kreuzungspunktelemente erforderliche Steuerpotential sowohl an die Verbindungssatzseite des Schaltnetzwerks als auch hochohmig über Steuerschaltmittel in Abhängigkeit von dem jeweils für den Verbindungsaufbau zugeteilten Verbindungssatz nur an diejenigen Zwischenleitungen zwischen zwei Durohschaltematrizen angeschaltet wird, die bei dem gegebenen Aufbau des Schaltnetzwerks Zugang zu diesem Verbindungsaat ζ besitzen, nach Patent 1 167 399» dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltmittel derart ausgebildet sind, dass jeder mit einem Verbindungssatz (VS) verbundene Ausgang (57, usw.) einer Schaltnetzmatrix über je eine Diode (71 bis 74) mit einem gemeinsamen Funkt (86) verbunden ist, an den die Eingänge dieser Matrix Über Widerstände (75 bis 78) angeschlossen sind und an den auch eine Spannungssteuerschaltung (70) angeschlossen tat·

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungssteuerschaltung zwischen dem gemeinsamen Punkt (86) und der Bezugspotentialklemme (Erde) einen Widerstand (84) und eine Reihenschaltung aus einer Entkopp lungs diode (83) und einer über einen Widerstand (82) vorgespannten Zenerdiode (81*) aufweist. .

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Eingang des Schaltnetses angeschaltete Bndmarkierungsspannung über einen Strombegrenzungswiderstand (96) zugeführt wird.

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Krii/H *^p

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