DE2528741A1 - Matrixmodul und schaltnetzwerk - Google Patents

Description

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"Matrixmpdul und Schaltnetzwerk".

Hintergrund der Erfindung (1) Gebiet der Erfindung.

Die ErfindLing bezieht sich auf einen

Matrixmodul, der in Kreuzungspunkten von zwei Gruppen von Leitern, die als waagerechte bzw. senkrechte Leiter bezeichnet werden, angebrachte elektronische Kreuzungspunkten enthält, die mit je einer an den betreffenden waagerechten Leiter angeschlossenen Hauptelektrode und einer an den betreffenden senkrechten Leiter angeschlossenen

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zweiten Hauptelektrode und mit einem Steuergatter versehen sind, wobei die Steuergattcr der an denselben senkrechten Leiter angeschlossenen Kreuzungspunktelemente an einen Gattersteuerkreis angeschlossen sind, der an den senkrechten Leiter angeschlossen ist.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Mehrstufenschaltnetzwerk, das eine Anzahl durch Zwischenleiter miteinander verbundener Schaltstufen enthält, die je mehrere Matrixmodule enthalten, wobei jeder Matrixmodul in Kreuzungspunkten von zwei Gruppen von Leitern, die als waagerechte bzw. senkrechte Leiter bezeichnet werden, angebrachte elektronische Kreuzungspunktelemente enthält, die mit je einer an den betreffenden waagerechten Leiter angeschlossenen Hauptelektrode lind einer an den senkrechten Leiter angeschlossenen zweiten Hauptelektrode und mit einem Steuergatter versehen sind, wobei die Steuergatter der an denselben senkrechten Leiter angeschlossenen" Kreuzungspunktelemente an einen Gattersteuerkreis angeschlossen sind, der an den senkrechten Leiter angeschlossen ist.

Schaltnetzwerke für Fernmeldeämter können elektronische Kreuzungspunkte, wie Vierschichtendioden oder Vierschichtentransistoren,enthalten. Das Bestreben geht dahin, die elektronischen Kreuzungspunkte unddie benötigten Steuerkreise in integrierter Form in einem

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einzigen Halbleiterkörper auszuführen. Insbesondere wird beabsichtigt, einen Matrixschalter mit den benötigten Steuerkreisen (zusammen als Matrixmodul bezeichnet) in einer einzigen integrierten Einheit ("Chip") unterzubringen.

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet

der Schaltungen für Matrixmodule, die sich dazu eignen, in einer einzigen integrierten Einheit realisiert zu werden. Ein Problem dabei ist, die Anzahl Ausläufer der integrierten Einheit auf ein Mindestmass zu beschränken. (2) Beschreibung der Stand der Technik.

Ein Kreuzungspunkt-Subsystem für integrierte Ausführung ist aus "Digest of Technical Papers" 1974, I.E.E.E. International Solid-State Circuits Conference, S. 120-,-121,238 bekannt. Dieses Subsystem umfasst die Kreuzungspunkte einer Senkrechten eines Matrixschalters. Die Kreuzungspunkte werden dabei durch Vierschichtentransistoren gebildet. Das Subsystem umfasst einen Steuereingang für die Kreuzungspunkte, einen Prüf- ' ausgang, eine Anzahl Signaleingähge gleich der Anzahl vorhandener Kreuzungspunkte ur-d einen Signalausgang. Wenn mehrere Subsysteme zu einem Matrixschalter zusammengebaut werden, werden pro Matrixschalter gleiche Anzahlen Steuereingänge und Prüfausgänge wie die Anzahl in einem Matrixschalter vorhandener Subsysteme vorhanden sein.

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Die Anzahl Ausläufer eines Matrixschalters kann dann bereits für Matrixschalter geringer Abmessungen (geringe Anzahl Senkrechte) zu gross werden, um in einer integrierten Einheit realisiert zu werden.

Ein Matrixschalter für integrierte

Ausführung ist aus I.E.E.E. Transactions on Communications, Heft COM-22, Nr. 3, März 197^, S. 279-287 bekannt. Die Kreuzungspunkte werden dabei durch Vierschichtentransistoren gebildet. Die Steuergatter der Kreuzungspunkte einer Senkrechten sind an einen gemeinsamen Gattersteuerkreis angeschlossen, der auch an den senkrechten Leiter angeschlossen ist. Die Anzahl Ausläufer eines solchen Matrixschalters ist gering.

In einem mit derartigen Matrixschaltern

bestückten Schaltnetzwerk können aber die in der Praxis erforderlichen Prüfvorgänge (vor, während und nach dem Verbindungsaufbau) sowie etwa das Suchen und Wählen freier Wege nur schwer verwirklicht werden.

Zusammenfassung der Erfindung.

Der Matrixmodul nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Matrixmodul einen Selektionss.ignaleingang, der für ein zentrale Steuervorrichtung zugänglich ist, und erste Mittel zur Ableitung von Steuersignalen von dem Selektionssignaleingang enthält, mit deren Hilfe die Gattersteuerkreise gesteuert werden. '

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Nach einem weiteren Merkmal ist an den

Selektionssignaleingang ein Prüfsteuerkreis angeschlossen, mit dessen Hilfe als Reaktion auf ein Selektionssignal PrüfSignalgeneratoren gesteuert werden, die an die waagerechten Leiter angeschlossen sind.

NacH einem weiteren Merkmal enthält

der Matrixmodul einen AbtastSignalausgang, der für die zentrale Steuervorrichtung zugänglich ist, und zweite Mittel, die an den Selektionssignaleingang und an die senkrechten Leiter angeschlossen sind und mit deren Hilfe beim Vorhandensein eines Selektionssignals an dem Selektionssignaleingang und eines Prüfsignals an mindestens einem der senkrechten Leiter der Abtastsignalausgang gesteuert wird.

Nach einem noch weiteren Merkmal enthält der Matrixmodul einen Markiersignaleingang, der für die zentrale Steuervorrichtung zugänglich ist, und vierte Mittel zur Ableitung von Steuersignalen von dem Markicrsignaleingang, mit deren Hilfe die Gattersteuerkreise ,gesteuert werden, während jeder Gattersteuerkreis fünfte Mittel zur Bildung der logischen "Und^Funktion der von den ersten und vierten Mitteln herrührenden Steuersignale und eines von dem senkrechten Leiter herrührenden Prüfsignals enthält.

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Nach dem ersten Merkmal enthält jeder Matrixmodul einen Eingang, mit dem der Matrixmodul selektiert werden kann, und nur in einem selektierten Matrixmodul, werden die Gattersteuerkreise aktiviert werden können.

Nach dem zweiten Merkmal aktiviert das

Selektionssignal PrüfSignalgeneratoren, die ein Prüfsignal an die waagerechten Leiter weiterleiten. In einem Mehrstufenschaltnetzwerk bedeutet dies, dass durch Selektion eines Matrixschalters Prüfsignale den Matrixschaltern der vorhergehenden Schaltstufe über die Zwischenleiter zugeführt werden.

Nach dem dritten Merkmal aktiviert das Selektionssignal einen AbtastSignalausgang, wodurch pro Matrixschalter bestimmt werden kann, ob an einem der senkrechten Leiter "ein Prüfsignal auftritt.

Nach dem vierten Merkmal ist ein Markiersignal erforderlich, um die Gattersteuerkreise zu aktivieren, wodurch Prüfvorgänge unabhängig von dem Aufbau von Verbindungen durchgeführt werden können.

Es sei bemerkt, dass der Selektionssignaleingang, der Markiersignaleingang und der Abtastsignalausgang verschiedene physische Anschlüsse sein können, aber dass es durch Anwendung verschiedener Spannungs- und/oder Strompegel für die verschiedenen Signale auch

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möglich ist, die Verbindung mit der zentralen Steuervorrichtung über einen einzigen Leiter herzustellen.

Ein zweiter Aspekt wird durch ein Mehrstuf enschaltnetzwerk gebildet. Für diesen Aspekt der
Erfindung sei auf die Patentansprüche verwiesen.

Kurze Beschreibung der Figuren.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Mehrstufenschaltnetzwerks,

Fig. 2 zeigt ein Diagramm eines Matrixmoduls nach der Erfindung, der zwischen zwei Ausgangskreisen liegt,

Fig. 3a zeigt das Symbol eines Kreuzungspunktes und Fig. 3b das Diagramm einer Ausführung des Kreuszungspunktes,

Fig. h zeigt ein Spannungsdiagramm,

Fig. 5a zeigt das Symbol eines Kreuzungspunktes und Fig. 5b das Diagramm einer Ausführung des Kreuzungspunktes,

Fig. 6 zeigt das Diagramm eines Matrix^- moduls nach der Erfindung mit Kreuzungspunkten nach Figo >

Fig. 7a ist dem unteren Teil der Fig. 6 ähnlich und Fig. 7b zeigt denselben Teil in vereinfachter Form, '

Fig. 8a zeigt.den Prüfsteuerkreis nach

Fig. 7b und Fig. 8b stellt das Diagramm der elektronischen Ausführung desselben dar,

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Fig. 9a zeigt den Gattersteuerkreis und

den Abtastausgangskreis der Fig. 7b und Fig. 9b stellt das Diagramm der elektronischen Ausführung dieser Kreise dar.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele.

Fig. 1 zeigt ein Schaltnetzerk mit drei Stufen A, B und C, die je eine Vielzahl von Matrixschaltern 100, 101 und 102 in der Stufe A, 103, 1O^ und 105 in der Stufe B und 106, 107 und Ϊ08 in der Stufe C enthalten. Die Stufen A, B und C sind miteinander durch Zwischenleitungen 109» 110 usw. zwischen den Stufen A und B und 11 1, 112 usw. zwischen den Stufen B und C verbunden.

An die Eingänge der Matrixschalter der

Stufe A sind Übertrager 113» 11^ usw. und an die Ausgänge der Matrixschalter der Stufe C sind Übertrager 115j usw. angeschlossen. Die Ausdrücke "Eingang" und "Ausgang" haben nur die Bedeutung einer Unterscheidung zwischen den zwei Gruppen von Anschlüssen eines Matrixschalters; sie beziehen sich nicht auf die Richtung der Signalübertragung oder die Richtung, in der Verbindungen aufgebaut werden. Die Übertrager 113» 11^· usw. werden aus auf der Hand liegenden Gründen als linke übertragen und die Übertrager 115» 116 usw. als rechte Übertrager bezeichnet.

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Fig. 2 z.eigt in ihrem Mittelteil einen

Matrixschalter mit zugehörigen Steuerkreisen. Im linken Teil der Fig. 2 sind die wesentlichen Teile eines linken Übertragers und im rechten Teil der Fig. 2 sind die wesentlichen Teile eines rechten Übertragers darge stellt.

Der Matrixschalter nach Fig. 2 enthält

die Eingänge 200 und 201 und die Ausgänge 202 und 203. In den Kreuzungspunkten zwischen den Eingängen und Ausgängen sind die Kreuzungspunktkroise 2O4, 205» 206 und 207 angebracht. Jeder Kreuzungspunktkreis 1st mit einer Anode a, einer Kathode k und einem Steuergatter s versehen, wie in Fig. 2 für den Kreuzungspunktkreis 20h dargestellt ist. Die Anoden der Kreuzungspunktkreise sind an die Eingänge des Matrixschalters und die Kathoden sind an die Ausgänge des Matrixschalters angeschlossen.

Die Steuergatter der Kreuzungspunktkreise

20^1 und 205 sind an einen Gattersteuerkreis 208 und die Steuergatter der Kreuzungspunktkreise 206 und 207 sind an einen Gattersteuerkreis 209 angeschlossen. Es sei bemerkt, dass der Gattersteuerkreis 208 an die Kreuzungspunktkreise angeschlossen ist, die an den Ausgang 202 angeschlossen sind, \v'ährend der Gattersteuerkreis 209 an die Kreuzungspunktkreise angeschlossen 1st, die an den Ausgang 203 angeschlossen sind.

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An den Eingang 200 ist eine Quelle

konstanten Stromes 210 und an den Eingang 201 ist eine Quelle konstanten Stromes 211 angeschlossen. Veiter ist an den Eingang 200 eine Diode 212 und ist an den Eingang 201 eine Diode 213 angeschlossen. Die Dioden 212 und 213 sind an den Prüfsteuerkreis 214 angeschlossen.

Der Matrixschalter enthält weiter einen

Abtastausgangskreis 215» der an die Gattersteuerkreis 208 und 209 angeschlossen ist, einen Abtastsigrialcmsgang 216, einen Selektionssignaleingang 217 und einen Markiersignaleingang 218.

Der rechte Übertrager 219 enthält einen pnp-Transistor 220, dessen Emitter an einen Ausgang eines Matrixsxhalters der Stufe C (vgl. Fig. 1), dessen Kollektor an den Signalausgang 221 angeschlossen und dessen Basis mit Erde verbunden ist. Der Kollektor ist weiter über eirm Widerstand 222 mit einem Speisungsptmkt 231 (-) verbunden. An den Emitter sind eine Quelle konstanten Stromes 232 und eine Diode 233 angeschlossen. Die Diode ist weiter an den Prüf steuerkreis 23^l angeschlossen, der mit einem Selektionssignaleingaiig 235 versehen ist.

" Der linke übertrager 223 enthält einen Transistor 22^, dessen Kollektor an einen Eingang eines

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Matrixschalters der Stufe A (vgl. Fig. 1), dessen Emitter an einen zu einem Speisungspunkt 225 (+) führenden Kreis und dessen Basis an einen Speisungspunkt 220 (+) angeschlossen ist. Der Einitterkreis enthält einen Widerstand 227, einen (elektronischen) Schalte]? 228, der von einem Flipflop 229 gesteuert wird, und einen Signalgenerator 230. Dieser Signalgenerator stellt die Quelle der Signale dar, die über einen Weg durch das Schaltnetzwerk auf einen Signalausgang eines rechten Übertragers übertragen werden müssen.

Die gestrichelte Linie, die zwischen

dem Ausgang 202 des Matrixschalters und dem rechten Übertrager 219 dargestellt ist, ist als eine symbolische Darstellung des Vorhandenseins keiner, einer oder zweier Stufen des Schaltnetzwerks aufzufassen, je nachdem der Matrixschalter in der Stufe C, der Stufe B oder der Stufe A befindlich ist. Ähnliches gilt für die gestrichelte Linie, die zwischen dem linken übertrager 223 und dem Eingang 200 des Matrixschalters dargestellt ist. .

Es ist.also einleuchtend, dass was in bezug auf die dargestellten Matrixschalter erwähnt wird, tatsächlich für alle Matrixschalter zutrifft, ungeachtet der Stufe, in der sie sich befinden.

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Fig. 3 zeigt nebeneinander das Symbol

eines Kreuzungspunktkreises und eine mögliche Ausführungsform desselben. Diese Ausführungsform ist ausführlich in der USA-Patentschrift 3.688.051 beschreiben und wird hier nur erörtert, sofern dies für ein gutes Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Der Kreuzungspunktkreis enthält einen pnpn-Transistor 300, einen Steuertransistor 301 und eine Stromquelle 302. Der Kollektor des Transistors 301 ist an das auf der Anodenseite liegende η-Gebiet des pnpn-Transistors angeschlossen, welches n-'Gebiet als Gatter zur Zündung ("trigger") des pnpn-Transistors wirkt.

In dem Zustand, in dem der Kreuzungspunktkreis nicht leitend ist und nicht markiert wird, empfängt das Steuergatter s von dem betreffenden Gattersteuerkreis (vgl. in Fig. 2 die Gattersteuerkreise 208 und 209) eine positive Spannung, die mit GIP (gate idle potential) bezeichnet wird. Diese GIP ist positiver als jede andere Spannung, die im Schaltnetzwerk auftreten kann, und unter diesen Bedingungen ist der pnpn-Transistor gesperrt. Der Steuertransistor 301 ist dann gesättigt und bietet dem pnpn-Transistor 300 eine niedrige Impedanz an. Der Kollektorstrom des Steuertransistors 301 ist gleich dom Gatterleckstrom des pnpn-Transistors 300.

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' Zur Zündung eines Kreuzungspunktes wird

der Anode c*. eine positive Spannung zugeführt, die mit LMP "link marking potential") bezeichnet wird und etwas weniger positiv als die GIP ist. Dem Steuergatter s wird eine positive Spannung zugeführt, die mit GMP bezeichnet wird und etwas weniger positiv als die LMP ist. Dies hat zur Folge, dass die Spannung zwischen der Anode a und dem Steuergatter s des markierten Kreuzungspunktes, die anfänglich negativ war, ihr Vorzeichen wechselt und nun positiv wird. Infolgedessen wird die Richtung des Gatterstroms des pnpn-Transistors umgekehrt und erhält dieser Strom einen derartigen Wert, dass der Haltestrom auf Null herabgesetzt wird, wodurch der pnpn-Transistor praktisch einen Kurzschluss zwischen der Anode und der Kathode bildet. Wenn nun dafür gesorgt wird, dass in diesem Zustand ein genügend grosser Strom zwischen der Anode und der Kathode fliessen kann, bleibt der pnpn-Transistor leitend, auch wenn die Spannung am Steuergatter s auf GIP zurückgebracht und der· Übertragungsweg (der über den Kreuzungspunktkreis verläuft) auf einer positiven Spannung gehalten wird, die mit LCP ("link connecting potential") bezeichnet wird und etwas weniger positiv als die GMP ist.

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Die gegenseitigen Beziehungen zwischen den oben angegebenen Spannungen und den Gebieten, in denen dipse Spannungen liegen, sind in Fig. k veranschaulicht. In dieser Figur sind auch zwei negative Spannungen dargestellt, und zwar eine mit LIP ("link idle potential") bezeichnete Spannung und eine mit LTP("link test potential") bezeichnete Spannung, Diese Spannungen werden nachstehend noch erörtert. In Fig. h ist das Grösseverhältnis zwischen den positiven Spannungen mit einer Anzahl Pluszeichen bezeichnet, mit der Massgabe, dass die Anzahl Pluszeichen grosser ist, je nachdem die Spannung höher ist. Ähnliches gilt für die negativen Spannungen.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, weist jeder Matrixschalter einen Selektionssignaleingang 217 auf. Mit Hilfe dieser Selektionssignaleingänge lassen sich die Matrixschalter selektieren. Die Selektionssignaleingänge sind in Fig. !symbolisch dargestellt.

Zunächst sei angenommen dass die Bahn

eines Ubertragungsweges durch das Schaltnetzwerk bekannt ist und dass es also bekann ist, über welche Matrixschalter der Ubertz-agungsweg verläuft. Als Beispiel wird der Fall betrachtet, in dem ein Übertragungsweg zwischen den Übertrager 113 und 115 über die Matrixschalter 100, 1Oh und 106 verlaufen wird.

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Der Aufbau des Übertragungswegss wird nun im Detail an Hand der Fig. 2 beschrieben, in der der Übertrager 223 den Übertrager 113> der Übertrager 219 den Übertrager 115 und der Matrixschalter nacheinander der Matrixschaltern 100, 104 und I06 representiert.

Im Übertrager 223 wird der Schalter 228

durch geeignete Steuerung des Flipflops 229 geschlossen, wodurch der Transistor 224 gesättigt wird und der Kollektor die Spannung des Speisungspunktes 226 annimmt. Der Eingang 200 des Matrixschalters 100 erhält dadurch das Potential LMP. Die Kontinuität des Kollektorstroms des Transistors 224 wird durch die Stromquelle 2-10 gewährleistet. Die Diode 212 ist unter diesen Bedingungen gesperrt.

Den Selektionssignaleingängen 217 der

Matrixschalter 100, 104 und I06 und dem Selektions-

Signaleingang 235 des Übertragers II5 wird ein Selektionssignal zugeführt, das in den Matrixschaltern und dem Übertrager verschiedene Kreise aktiviert. An erster Stelle werden die Prüfsteuerkreise 214,234 derart aktiviert, dass sie das den Dioden zugeführte Klemmenpbtential LIP + Vj (Vj = Ubergangsspannung) auf LTP + Vj herabsetzen (vgl. Fig. 4). An zweiter Stelle werden die Gattersteuerkreise 208 und 209, die an den Prüfsteuerkreis 214 angeschlossen sind, in den Zustand versetzt, indem sie für das Potential LTP an dem betreffenden Ausgang des Matrixschalters empfindlich sind.

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Die Wirkungsweise der Stromquellen 210,211 und der Dioden 212, 213 und des Prüfsteuerkreises wird nun naher erläutert.

Die Stromquelle 210 und die Diode 212

bilden zusammen einen Prüfsignalgenerator 210, 212; ebenso bilden die Stromquelle 211 und die Diode 213 einen Prüfsignalgenerator 211 - 213·

Wenn der Prüfkreis 214 das Potential

LIP + Vj den Dioden 212 und 213 zuführt, können die Eingänge 200 und 201 kein Potential führen, das niedriger als LIP ist. Ein Eingang, der keinen Teil eines völlig oder teilweise aufgebauten tJbertragungsweges bildet und also frei ist, wird das Potential LIP annehmen.

Eine Zwischenleitung, die besetzt ist, weist das Potential LCP oder LMP auf.

Wenn der Prüfkreis 214 das Potential

LTP + Vj den Dioden 212 und 213 zuführt, werden die Eingänge 200 und 201 nur das Potential LTP annehmen, wenn sie frei sind. Dieses Potential, das angibt,
dass ein Eingang frei ist, bildet ein sogenanntes
Freiprüfsignal, das eines der möglichen Ausgangssignale der obengenannten PrüfSignalgeneratoren 210-212, 211-213 bildet. Wenn beispielsweise der Eingang 200 besetzt ist und der Prüfsteuerkreis 214 das Potential LTP + Vj
der Diode 212 zuführt, wird, weil das Potential des

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Eingangs 200 LCP oder LMP ist und dieses Potential positiver als LTP ist, die Diode 212 bei der angegebenen Polung gesperrt bleiben. Das Umschalten des Potentials durch den Prüfsteuerkreis beeinflusst also besetzte Eingänge überhaupt nicht.

Es sei bemerkt, dass, wenn der Eingang 200 besetzt ist, die Stromquelle 210 einen Beitrag zu dem Strom in dem Übertragungsweg liefert, von dem der Eingang 200 einen Teil bildet. Dieser Beitrag ist jedoch konstant und wird nicht von dem Prüfsteuerkreis 21^1 beeinflusst, so dass dieser Kreis gar keine störende Wirkung ausübt.

Die Gattersteuerkreise des selektierten Matrixschalters in der vorhergehenden Stufe befinden sich in dem Zustand, in dem sie für das Potential LTP empfindlich sind. Da die Zwischenleitung, die den Matrixschalter 106 mit dem Matrixschalter 104 verbindet, und die Zwischenleitung, die den Matrixschalter 10^4 mit dem Matrixschalter 100 verbindet, annahmeweise frei sind, werden diese Zwischenleitungen das PotentiU. LTP annehmen. Veiter erhält der Ausgang des Matrixschalters 106, der an den Übertrager 115 angeschlossen ist, von

diesem Ausgangskreis aus das Potential LTP.

In dem Schaltnetzwerk ist also an den Zwischenleitungen und dem Ausgang des gewünschten

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Ubertragungsweges das Potential LTP eingestellt und ist am Eingang des Ufrertr.agungsweges das Potential LMP eingestellt. In jedem der selektierten Matrixschalter 100,- 104 und 106 sind die Gattersteuerkriese 208 und 209 für das Potential LTP empfindlich gemacht und detektiert .einer dieser Gattersteuerkreise tatsächlich das Potential LTP an einem Ausgang des Matrixschalters. Es wird angenommen, dass dieser Ausgang der Ausgang 202 des Matrixschalters nach Fig. 2 ist.

Das Potential LTP am Ausgang 202 des

Matrixschalters 100, dessen Wirkungsweise zunächst betrachtet wird, wird vom Gattersteuerkreis 208 detektiert. Ein Markiersignal wird dann dem Markiersignaleingang 218 zugeführt, der an die beiden Gatterstueerkreise 208 und 209 angeschlossen ist.

Als Reaktion auf das Vorhandensein des

Potentials LTP am Ausgang 202, des Selektionssignals am Eingang 217 und des Markiersignals am Eingang 218 setzt der Gattersteuerkreis 208 das Potential der Steuergatter s der Kreuzungspunktkreise 20^ und 205 von dem Potential GIP auf GMP herab. Der Eingang 200 weist das Potential LMP auf, wodurch der 'Kreuzungspunktkreis 20^ gezündet wird und in den leitenden Zustand übergeht. Dies hat zur Folge, dass das Potential des Ausgangs 202 von LTP auf LMP erhöht wird. Der Gattersteuerkreis 208

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spricht darauf derart an, dass das Potential der Steuergatter der Kreuzungspunktkreise 204 und 205 auf* GIP eingestellt wird.

Die Kontinuität des Stroms durch den

Kreuzungspunktkreis 20h wird durch die Stromquelle 210, 211 des selektierten Matrixschalters der nächstfolgenden Stufe, in diesem Falle des Matrixschalters gewährleistet. Dieser Strom weist einen derartigen Vert auf, dass der Kreuzungspunktkreis 20h leitend bleibt, nachdem das Potential am Steuergatter s auf GIP zurückgekehrt ist.

Von dem Ausgang 202 des Matrixsehalters

100 wird das Potential LMP auf einen Eingang des Matrixschalters 1Ok der nächstfolgenden Stufe über die Zwischenleitung 11O übertragen. In diesem Matrixschalter wiederholt sich die oben für den Matrixschalter 100 beschriebene Wirkung, nachdem ein Markiersignal dem Markiersignaleingang 218 des.Matrixschalters 104 zugeführt worden ist. Dann wiederholt sich diese ¥irkung in dem Matrixschalter 106, nachdem dem Markiersignaleingang 218 desselben ein Markiersignal zugeführt worden ist.

Eine Besonderheit beim Leitendwerden eines Kreuzungspunktkreises eines Matrixschalters der Stufe C ist noch die, dass das Potential des übertragungswegs von LMP auf LCP infolge des Leitendwerdens

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des Transistors 220 im rechten Übertrager 219 abnimmt. Indem das Potential des Übertragungsweges auf LCP zprückgebracht wird, können von diesem Übertragungsweg aus keine Verzweigungen zu anderen Zwischenleitungen gebildet werden. Eintritt in eine besetzte Zwischenleitung ist ebenfalls ausgeschlossen, dadurch, dass diese nicht das Potential LTP annehmen kann.

. Die Markiersignaleingänge 218 der Matrixschalter einer gegebenen Stufe können parallel geschaltet sein. Dies kann erfolgen, weil ein Gattersteuerkreis nur wirksam werden kann, wenn auch ein Selektionssignal dem Matrixschalter zugeführ-t wird. Das Vorhandensein des Markiersignaleingangs ermöglicht es, einen Übertragungsweg schrittweise aufzubauen, d.h. zunächst in der Stufe A, dann zu einem kontrollierten Zeitpunkt in der Stufe B und danach in der Stufe C. Es ist aber möglich, die Funktion des Markiersignals mit der des Selektionssignals zu kombinieren. In diesem Falle wird, nachdem die Selektionssignale den selektierten Matrixschaltern in dem rechten Ausgangskreis zugeführt worden sind und der Schalter 228 in dem linken Ausgangskreis geschlossen worden ist, der Übertragungsweg in allen Stufen praktisch gleichzeitig durchgeschaltet.

Die Anwendung eines gesonderten Markiersignaleingangs (der pro Stufe allen Matrixschaltern

gemeinsam sein kann) bietet jedoch Vorteile, wenn es

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wünschenswert ist, den Aufbau eines Ubertragungsweges zu überwachen, und wenn das Schaltnetzwerk auch Funktionen im Zusammenhang mit dem Suchen freier Verbindungswege erfüllen können muss.

Der Matrixschalter nach Fig. 2 enthält

Mittel zur Prüfung von Zwischenleitungen, um festzustellen, ob sie frei oder besetzt sind, welche Mittel in Zusammenarbeit mit einer zentralen Steuervorrichtung dazu verwendet werden können, freie Ubertragungswege zu suchen, den Verbindungsaufbau zu prüfen und den Verkehr zu überwachen.

Wenn ein Matrixschalter selektiert worden ist, führen die Gattersteuerkreise 208 und 209, die an den betreffenden Ausgang des Matrixschalters das Potential. LTP detektieren, über den Abtastausgangskreis 215 ein Abtastsignal dem Abtastsignalausgang 216 zu. Die Abtastsignalausgänge der Matrixschalter einer gegebenen Stufe können parallel geschaltet werden. Dies kann erfolgen, weil ein Matrixschalter nur ein Abtastsignal liefern kann, wenn er selektiert ist. Ein Abtastsignal, das am gemeinsamen Abtastsignalausgang erscheint, kann dann direkt auf den selektierten Matrixschalter bezogen werden.

Das Prüfen der an die Ausgänge des Matrixschalters angeschlossenen Zwischenleitungen kann wie folgt vor sich gehen. Der betreffende Matrixschalter wird

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selektiert und dann werden die Matrixschalter der nächstfolgenden Stufe nacheinander selektiert. Dies hat zur Folge, dass die Ausgänge des ersten Matrixschalters, die an freie Zwischenleitungen angeschlossen sind, nacheinander die Potentiale LTP annehmen. Dadurch, dass notiert wird, bei welchem selektierten Matrixschalter der nächstfolgenden Stufe der Abtastsignalausgang der vorhergehenden Stufe ein Abtastsignal liefert, können die freien Ausgänge des selektierten Matrixschalters dieser Stufe bestimmt werden.

Das Prüfen der an die Eingänge eines Matrixschalters angeschlossenen Zwischenleitiingen kann wie folgt stattfinden. Der Matrixschalter wird selektiert und dann werden die Matrixschalter der vorhergehenden Stufe nacheinander selektiert. Dadurch, dass notiert wird, bei welchen selektierten Matrixschaltern diesel" Stufe der Abtastsignalausgang dieser Stufe ein Abtastsignal liefert, können die freien Eingänge des selektierten Matrixschalters der nächstfolgenden Stufe bestimmt werden.

Die oben angegebenen Wirkung lässt sich

leicht an Hand der Fig. 2 und Fig. 1 kontrollieren und wird nicht näher erläutert.

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Ein einfacher Vorgang zum Suchen eines freien Ubertraguiigswoges wird nun. kurz beschrieben. Der rechte Übertrager des Ubertragungsweges wird selektiert und dann werden die Matrixschalter der Stufe C nacheinander selektiert. Dann wird notiert, welche Matrixschalter ein Abtastsignal liefern, wonach diese Matrixschalter zugleich selektiert werden. (Ein rechter Übertrager kann an mehrere Matrixschalter der Stufe C angeschlossen sein). Ähnliches erfolgt in der Stufe B und anschliessend in der Stufe A. Das Potential LTP, das vom rechten Übertrager dem Schaltnetzwerk zugeführt wird, fächert auf diese Weise durch das Schaltnetzwerk zu den linken Ausgangskreisen aus und kann dort detektiert werden. Nun kann bestimmt werden, ob das Potential LTP in einem gegebenen linken übertrager auftritt, bzw. es kann ein linker Übertrager bestimmt werden, in dem das Potential LTP auftritt.

Nachdem bestimmt wordemist, dass ein — freier Übertragungsweg verfügbar ist, muss ein freier Übertragungsweg aus denv3rschiedenen Möglichkeiten selektiert werden. Dazu werden in einer bestimmten Stufe, z.B. anfangend mit Stufe A, die Selektionssignale beseitigt und dann eines nach dem anderen wiederhergesteilt, bis aufs neue das Potential LTP im linken Übertrager detektiert wird. Der gleiche Vorgang wird in der StufeB

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und dann in der Stufe C wiederholt. Auf diese Veise wird die Anzahl selektierter Matrixschalter in jeder Stufe auf eins herabgesetzt und kann der Übertragungsweg auf die'obenbeschriebene Weise aufgebaut werden.

Fig. 5 zeigt nebeneinander das Symbol

einer alternativen Ausführung eines Kreuzungspunktkreises und den Aufbau dieses Kreuzungspunktkreises. Das Symbol nach Fig.-5a unterscheidet sich von dem nach Fig. 3a durch das Vorhandensein eines Bezugsspannungseingangs r. Der Kreuzungspunktkreis nach Fig. 5 enthält neben dem pnpn-Transistor 5OO zwei in Kaskade geschaltete Transistoren 501 und 502. Der Emitter des Transistors 502 ist über einen Widerstand 503 mit einem Speisungspunkt 5O4 (+) verbunden. Das Steuergatter s ist an die Basis des Transistors 501 und der Bezugsspannungseangang r ist an die Basis des Transistors 502 angeschlossen. Letzterer wirkt als eine Quelle konstanten Stromes für den Transistor 501 .

Fig. 6 zeigt die Ausführungsform eines Matrixschalters mit den Kreuzungspunktkreisen nach Fig. 5> wobei die nach Fig. 2 entsprechende Teile mit

den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. In dieser Ausführungsform sind die Bezugsspannungseingänge r der Kreuzungspunktkreise 204 und 205 an den Gattersteuerkreis 208 und die der Kreuzungspunktkreise und 207 an den Gattersteuerkreis 209 angeschlossen.

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Es sei bemerkt, dass das funktioneile

Verhalten des Kreuzungspunktkreises nach Fig. 5 nicht von dem nach Fig. 3 verschieden ist. Die Ausführungsform nach Fig. 5 weist Vorteile im Zusammenhang mit der Realisierung in integrierten Schaltungen und in bezug auf die Übertragungseigenschaften auf.

Fig. 6 zeigt noch eine zweite Verbindung zwischen dem Prüfsteuerkreis 214 und den Gattersteuerkreisen 208 und 209. Diese zusätzliche Verbindung kommt bei der praktischen Schaltungsausbildung zum
Zuführen einer bestimmten Bezugsspannung zu den
Gattersteuerkreisen vor.

Fig. 7 zeigt nebeneinander die Kreise

und ihre gegenseitigen Verbindungen, wie im unteren Teil der Fig. 6 dargestellt ist, und eine Ausführungsform, bei der der Gattersteuerkreis 209 fortgelassen ist. In Fig. 7t> sind die Verbindungen mit dem Gattersteuerkreis 209 und etwaigen weiteren Gattersteuerkreisen durch Mehrfachzeichen dargestellt.

Fig. 8 zeigt nebeneinander das Symbol

des Gattersteuerkreises 214 (vgl. Fig. 7b) und eine Ausführungsform.desselben.

Das Selektionssignal, das am Eingang (h) empfangen wird, wird über den Emitterfolger T1 dem
Differenzspannungsverstärker T2-T3 zugeführt.

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13.6.75

Die Kollektorspannungen der Transistoren T2 und T3 werden auf +Vj (= Übergangsspannung) vom Transistor Τ6 oder auf -2Vj von den Transistoren T7 und T8 begrenzt. Der Pegel der Signale der Ausgänge (1) und (2) ist 0 V ("1") oder -3Vj ("0")· Der Ausgang (ζ) ist "1" beim Vorhandensein eines Selektionssignals am Eingang (^); der Ausgang (i) ist dann "0". Das Potential, das vom Ausgang (1) den Dioden 210 und 211 (Fig. 6) zugeführt wird, beträgt also 0 V oder -'3Vj, so dass LlP = -Vj und LTP = -4Vj ist.

In Fig. 8 wirken die Transistoren T11, T13 und T1^ als Quellen konstanten Stroms und wirkt der Transistor T12 als Spannungsreferenz für diese Stromquellen. Der Transistor T^ wirkt als Stromquelle mit als Referenz dem Transistor T5· Die Transistoren T9 und TIO wirken als Ausgangsstufen. Einem Spannungsteiler wird eine Bezugsspannung von 1,6 V entnommen und dem Ausgang (3) zugeführt.

Fig. 9 zeigt nebeneinander die Symbole des Gattersteuerkreises 208 und des Abtastausgangskreises 215 (vgl. Fig. 7b) und eine Ausführungsform derselben.

Der Abtastausgangskreis 215 wird durch den Widerstand RO und den Transistor TO gebildet. Dem Eingang {h) wird die Bezugsspannung von 1,6 V zugeführt.

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-27- Pirn. 7599

13.6.75

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 9h werden verschiedene Situationen betrachtet.

1) Wenn der Eingang (i) "0" (-3Vj) ist oder wenn der Eingang (l) "1" ( 0 V) ist und der Eingang (6) nicht das Potential LTP (-^Vj)(Fig.h) aufweist, ist der Transistor T1 nicht leitend und tritt am Ausgang (2) kein Abtastsignal auf. Der Punkt C wird vom Transistor T9 auf 12 V-Vj geklemmt und der Ausgang (7) weist das Potential GIP =12 V-2VJ über den Transistor T7 auf.

2) Wenn der Eingang (i) "1" (θ V) ist

und der Eingang (3) "0" (θ V) ist und der Eingang (6) das Potential LTP aufweist, fliesst ein Strom über den Transistor Tl, den Widerstand RO und den Transistor TO zu deip Abtastsignalausgang (2).

Auch fliesst ein Strom über den Transistor Tl, den Widerstand RI, den Transistor T2 und den Transistor T3, so dass der Ausgang (7) auf dem Potential GIP bleibt. -_:

3) Wenn der Eingang (i) "1" (θ v) ist

und der Eingang (3) "1" () 2,1 V) ist und der Eingang (6) das Potential LTP (-4Vj) aufweist, fliesst ein Strom über den Transistor T1, den Widerstand RO und den Transistor TO zu dem Abtastsignalausgang (2),

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Auch fliesst ein Strom über den

Transistor T1, den Widerstand R1, den Transistor T2 und den Transistor Tk. Dieser Strom ist in bezug auf den Kollektorstrom des als Stromquelle wirkenden Trans-stors T10 vorherrschend, wodurch das Potential am Punkt C auf 5 V + Vj geklemmt wird, welcher Wert durch die Transistoren T8 und TO bestimmt wird.. Zwei Möglichkeiten lassen sich nun für den Ausgang (7) unterscheiden.

a) Kleiner der Kreuzungspunkte, die an den Ausgang ('7) angeschlossen sind, empfängt an der Anode das Potential LMP. Der Ausgang (7) liegt dann am Potential GMP = 5 V + Vj, welcher Wert durch die Transistoren T8 und Τ6 bestimmt wird.

b) Das Potential LMP liegt an der Anode eines der Kreuzungspunktkreise, .der an den Ausgang (7) angeschlossen ist. Der Kreuzungspunktkreis wird dann gezündet und ein Strom fliesst über den Ausgang (7)· Der Strom über den Ausgang (7) wird vom Transistor T5 begrenzt uidder Ausgang (7) erhält das Potential LMP - 2Vj über den Kreuzungspunktkreis. Der Kreuzungspunktkreis wird leitend und der Eingang (6) empfängt das Potential LMP, wodurch der Transistor T1 den Strom über den Abtastsignalausgang (2) ausschaltet.

Die Transistoren T2 und Τ4 werden ebenfalls stromlos, wodurch der Ausgang (7) auf das Potential GIP zurückkehrt.

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Der Ausgang (8) weist ein Potential

von 12 V - Vj über den Transistor T11 auf, der als Bezugsspannungsquelle für die Kreuzungspunktkreise und für den als Stromquelle wirkenden Transistor T10 wirkt.

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Claims (1)

1. -30- PHN.7599

   13.6.75

   PATENTANSPRÜCHE:

   AJ Matrixmodul, der in Kreuzungspunkten von

   zwei Gruppen von Leitern, die als waagerechte bzw. senkrechte Leiter bezeichnet werden, angebrachte elektronische Kreuzungspunktelemente enthält, die mit je einer an den betreffenden waagerechten Leiter angeschlossenen ersten Hauptelektrode und einer an den betreffenden senkrechten Leiter angeschlossenen zweiten Hauptelektrode und mit einem Steuergatter versehen sind, wobei die Steuergatter der an denselben senkrechten Leiter angeschlossenen Kreuzungspunktelemente an einen Gattersteuerkreis angeschlossen sind, der an den senkrechten Leiter angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrixmodul einen Selektionssignaleingang, der für eine zentrale Steuervorrichtung zugänglich ist, und erste Mittel zur Ableitung von Steuersignalen von dem Selektionssignaleingang enthält, mit deren Hilfe die Gattersteuerkreise gesteuert werden.

   ,2. Matrixmodul nach Anspruch 1, dadurch

   gekennzeichnet, dass an den Selektionssignaleingang ein Prüfsteuerkreis angeschlossen ist, mit dessen Hilfe als Reaktion auf ein Selektionssignal Prüfsignalgeneratoren gesteuert werden, die an die waagerechten Leiter angeschlossen sind.

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   -31- PHAr. 7599

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   3. Matrixmodul nach Anspruch 1, dadurch

   gekennzeichnet, dass der Matrixniodul einen Abtastsignalausgang, der für die zentrale Steuervorrichtung zugänglich ist, und zweite Mittel enthält, die an den Selektxonssignalexngang und die senkrechten Leiter angeschlossen sind, und mit deren Hilfe beim Vorhandensein eines Selektionssignals am Selektxonssignalexngang und eines Freiprüfsignals an mindestens einem der senkrechten Leiter der Abtastsignalausgang gesteuert wird. k. Matrixmpdul nach Anspruch 3j dadurch

   gekennzeichnet, dass die genannten zweiten Mittel Prüfsignaldiskriminatoren in den Gatterkreisen und dritte Mittel enthalten, mit deren Hilfe Steuersignale von dem Selektxonssignalexngang abgeleitet werden, durch die ein gemeinsamer Abtastausgangskreis gesteuert wird, der an die genannten Prüfsignaldiskriminatoren angeschlossen ist.

   5· Matrixmodul nach Anspruch 2, dadurch

   gekennzeichnet, dass die Prüfsignalgeneratoren je eine an den betreffenden waagerechten Leiter angeschlossene Quelle konstanten Stromes und einen an den betreffenden waagerechten Leiter angeschlossene Klemmschaltung mit steuerbarer Klemmspannung enthalten.

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   -32- PHN.7599

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   6. Matrixmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrixmodul einen Markiersignaleingang, der für die zentrale Steuervorrichtung zugänglich ist, und vierte Mittel enthält, mit deren Hilfe Steuersignale von dem Markiersignaleingang abgeleitet werden, durch die die Gattersteuerkreise gesteuert werden, während jeder Gattersteuerkreis fünfte Mittel zur Bildung der logischen "Und"-Funktion '" ν von den ersten und vierten Mitteln herrührenden Steuersignale und eines vom senkrechten Leiter herrührenden Freiprüfsignals enthält.

   7. Matrixmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Gattersteuerkreis sechste Mittel enthält, mit deren Hilfe Steuersignale von den fünften Mitteln abgeleitet werden, durch die die Steuergatter gesteuert werden.

   8. Mehrstufenschaltnetzwerk, das eine Anzahl durch Zwischenleitungen miteinander verbundener Schaltstufen enthält, die je mehrere Matrixmodule enthalten, wobei jeder Matrixmodul in Kreuzungspunkten von zwei" Gruppen von Leitern, die als waagerechte bzw. senkrechte Leiter bezeichnet werden, angebrachte elektronische Kreuzungspunktelemente enthält, die mit je einer an den betreffenden waagerechten Leiter angeschlossenen ersten Hauptelektrode und einer an den betreffenden senkrechten Leiter angeschlossenen zweiten Hauptelektrode

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   13.6.75

   und mit einem Steuergatter versehen sind, wobei die Steuergatter der an denselben senkrechten Leiter angeschlossenen Kreuzungspunktelemente an einen Gattersteuerkreis angeschlossen sind, der an den senkrechten Leiter angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Matrixmodul einen eigenen Selektionssignaleingang, der selektiv für eine zentrale Steuervorrichtung zugänglich ist, unc¹ erste Mittel zui Ableitung von Steuersignalen von dem Seiektionssignalein_cang enthält, mit deren Hilfe die Gattersteuerkreise gesteuert werden.

   9. Mehrstufenschaltnetzwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Matrixmodul einen Abtastsignalausgang, der für die zentrale Steuervorrichtung zugänglich ist, und zweite Mittel enthält, die an den Steuersignaleingang und die senkrechten Leiter angeschlossen sind und mit deren Hilfe beim Vorhandensein eines Selektionssignals an dem Selektionssignaleingang und eines Freiprüfsignals an mindestens einem der senkrechten Leiter der Abtastsignalausgang gesteuert wird.

   10. Mehrstufenschaltuetzwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Matrixmodul einen Markiersignaleingang, der für die zentrale Steuervorrichtung zugänglich .ist, und vierte Mittel zur Ableitung von Steuersignalen von dem Markiersignaleingang

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   enthält, mit deren Hilfe die Gattersteuerkreise gesteuert werden, während jeder Gattersteuerkreis fünfte Mittel zur Bildung der logischen "Und"-

   Funktion der von den ersten und vierten Mitteln herrührenden Steuersignale und eines von dem

   senkrechten Leiter herrührenden Freiprüfsignals enthält.

   11. Mehrstufenschaltnetzwerk nach Anspruch 8,

   dadurch gekennzeichnet, dass an die waagerechten Leiter der Matrixmodule jeder der Schaltstufen und an den senkrechten Leiter der Matrixmodule der letzten Schaltstufe steuerbare Prüfsignalgeneratoren angeschlossen

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