DE2528741C2

DE2528741C2 - Matrixmodul

Info

Publication number: DE2528741C2
Application number: DE2528741A
Authority: DE
Inventors: Einar Andreas Aagaard; Johannes Wilhelmus Coenders; Eise Carel Eindhoven Dijkmans
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1974-07-01
Filing date: 1975-06-27
Publication date: 1982-12-16
Also published as: JPS5119426A; SE413969B; GB1503540A; NL7408823A; FR2277485B1; JPS5810037B2; DE2528741A1; CA1039393A; FR2277485A1; US3928730A; SE7507375L

Description

Kurze Beschreibung der Figuren

F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Mehrstufenschaltnetzwerks;

F i g. 2 zeigt einen Matrixmodul nach der Erfindung, der zwischen zwei Ausgangskreisen liegt;

Fig.3a zeigt das Symbol eines Kreuzungspunktes und F i g. 3b eine Ausführung des Ki euzungspunktes;

F i g. 4 zeigt ein Spannungsdiagramm;

Fig.5a zeigt das Symbol eines Kreuzungspunktes und F i g. 5b eine Ausführung des Kreuzungspunktes;

F i g. b zeigt einen Matrixmodul nach der Erfindung mit Kreuzungspunkten nach F i g. 5;

F i g. 7a ist dem unteren Teil der F i g. 6 ähnlich, und F i g. 7b zeigt denselben Teil in vereinfachter Form;

F i g. 8a zeigi den Prüfsteuerkreis nach F i g. 7b, und Fig.8b stellt die elektronische Ausführung desselben dar;

F i g. 9a zeigt den Gattersteuerkreis und den Abtastausgangskreis der Fig.7b, und Fi^.9b stellt die elektronische Ausführung dieser Kreise dar.

F i g. 1 zeigt ein Schaltnetzwerk mit drei Stufen A, B und C, die je eine Vielzah! von Matrixschaltern 100,101 und 102 in der Stufe A, 103,104 und 105 in der Stufe B und 106,107 und 108 in der Stufe Centhalten. Die Stufen A, B und C sind miteinander durch Zwischenleitungen 109,110 usw. zwischen den Stufen A und öund 111,112 usw. zwischen den Stufen Sund Cverbunden.

An die Eingänge der Matrixschalter der Stufe A sind Übertrager 113, 114 usw. und an die Ausgänge der Matrixschalter der Stufe C sind Übertrager 115, 116 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, 114 usw. werden aus auf der Hand liegenden Gründen als linke Übertrager und die Übertrager 115, 116 usw. als rechte Übertrager bezeichnet.

F i g. 2 zeigt 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 dargestellt.

Der Matrixschalter nach F i g. 2 enthält die Eingänge 200 und 201 und die Ausgänge 202 und 203. In den Kreuzungsptnkten zwischen den Eingängen und Ausgängen sind die Kreuzungspunktkreise 204,205,206 und 207 angebracht. Jeder Kreuzungspunktkreis ist mit einer Anode a, einer Kathode k und einem Steuergatter s versehen, wie in F i g. 2 für den Kreuzungspunktkreis

204 dargestellt ist. Die Anoden der Kreuzungspunktkreise 204 und 206 bzw. 205 und 207 sind an die Eingänge 200 bzw. 201 des Matrixschalters und die Kathoden der Kreuzungspunktkreise 204,205 bzw. 206, 207 sind an die Ausgänge 202 bzw. 203 des Matrixschalters angeschlossen.

Die Steuergatter der Kreuzungspunktkreise 204 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, während der Gattersteuerkreis 209 an die Kreuzungspunktkreise angeschlossen ist, die an der. Ausgang 203 angeschlossen sind.

An den Eingang 200 ist eine Quelle konstanten Stromes 210 und an den Eingang 201 ist eine Quelle konstanten Stromes 211 angeschlossen. Weiter 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 Gattersteuerkreise 208 und

ίο 209 angeschlossen ist einen Abtastsignalausgang i!16, einen Selektionssignaleingang 217 und einen Markiersignaleingang 218.

Der rechte Übertrager 219 enthält einen pnp-Transistor 220, dessen Emitter an einen Ausgang eines Matrixschalters 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 einen Widerstand 222 mit einem Speisungspunkt 231 (-) verbunden. An den Emitter sind eine Quelle konstanten Stromes 232 und eine Diode 233 angeschlossen. Die Diode ist weiter an den Prüfsteuerkreis 234 angeschlossen, der mit einem Selektionssignaleingang 235 versehen ist

Der linke Übertrager 223 enthält einen Transistor 224, dessen KoHektor an einen Eingang eines Matrixschalters der Stufe A (vgl. Fig. 1), dessen Emitter an einen zu einem Speisungspunkt 225 ( + ) führenden Kreis und dessen Basis an einen Speisungspunkt 226 (+) angeschlossen ist Der Emitterkreis enthält einen Widerstand 227, einen (elektronischen) Schalter 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 das, was in bezug auf die dargestellten Matrixschalter erwähnt wird, tatsächlich für alle Matrixschalter zutrifft, ungeachtet der Stufe, in der sie sich befinden.

F i g. 3 zeigt unter a und b nebeneinander das Symbol eines Kreuzungspunktkreises und eine mögliche Ausführungsform desselben. Diese Ausführungsform ist ausführlich in der US-Patentschrift 36 88 051 beschrieben 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 η-Gebiet als Gatter zur Zündung 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 F i g. 2 die Gattersteuerkreise 208 und 209) eine positive Spannung, die mit GIP (gate idle potential) bezeichnet wird. Diese Spannung GIP ist positiver als jede andere Spannung, die im Schaltnetzwerk auftreten kann, und unter diesen Bedingungen ist der pnpn-Tran-

■ sistor gesperrt. Der Steuertransistor 301 ist dann gesättigt und bietet dem pnpn-Transistor 300 eine niedrige Impedanz an. Der Kollektorstrom des Steuertransistors 301 ist gleich dem Gatterleckstrom des pnpn-Transistors 300.

Zur Zündung eines Kreuzungspunktes wird der Anode a eine positive Spannung zugeführt, die mit LMP (link marking potential) bezeichnet wird und etwas weniger positiv als die Spannung GIP ist. Dem Steuergatter s wird eine positive Spannung zugeführt, die mit GMP bezeichnet wird und etwas weniger positiv als die Spannung 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 die Spannung 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 Spannung GMP ist.

Die gegenseitigen Beziehungen zwischen den oben angegebenen Spannungen und den Gebieten, in denen diese Spannungen liegen, sind in F i g. 4 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.4 ist das Größeverhältnis zwischen den positiven Spannungen mit einer Anzahl Pluszeichen bezeichnet, mit der Maßgabe, daß die Anzahl Pluszeichen größer ist, je nachdem die Spannung höher ist. Ähnliches gilt für die negativen Spannungen.

Wie in F i g. 2 dargestellt ist, weist jeder Matrixschalter einen Selektionssignaleingang 217 auf. Mit Hilfe dieser Selektionssignaleingänge lassen sich die Matrixschalter selektieren. Die Selektionssignaleängänge sind in F i g. 1 symbolisch dargestellt

Zunächst sei angenommen, daß der Verlauf eines Übertragungsweges durch das Schaltnetzwerk bekannt ist, daß es also bekannt ist, über welche Matrixschalter der Uberträ^ofun^Grsw£°' verläuft. Als Bcisⁿie! wird der Fall betrachtet, in dem ein Übertragungsweg zwischen den Übertrager 113 und 115 über die Matrixschalter 100,104 und 106 verlaufen wird.

Der Aufbau des Übertragungsweges wird nun im Detail an Hand der F i g. 2 beschrieben, in der der Übertrager 223 den Übertrager 113, der Übertrager 219 den Übertrager 115 und der Matrixschalter nacheinander die Matrixschalter 100,104 und 106 repräsentiert.

Im Übertrager 223 wird der Schalter 228 durch geeignete Steuerung de3 Flipfiops 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 210 gewährleistet. Die Diode 212 ist unter diesen Bedingungen gesperrt.

Den Selektionssignaleingängen 217 der Matrixschalter 100, 104 und 106 und dem Selektionssignaleingang 235 des Übertragers 115 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 Klemmenpotential LIP+ Vj (Vj = Übergangsspannung) auf die Spannung LTP + Vj herabsetzen (vgl. F i g. 4). An zweiter Stelle werden die Gattersteuerkreise 208 und 209, die an den Prüfsteuerkreis 214 angeschlossen sind, in den Zustand versetzt, in dem sie für das Potential LTP an dem betreffenden Ausgang des Matrixschalters empfindlich sind.

F^J£ YVirlrMriiyctygicg dwT StrOITl^USliSn 21Q "^ ^ linH

der Dioden 212,213 und des Prüfsteuerkreises 214 wird nun näher 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 Übertragungsv/eges 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+ V/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 Eingangs 200 LCP oder LMP ist und dieses Potential positiver als LTP ist, die Diode 212 bei der angegebenen Poiung gesperrt bleibt. 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 214 beeinflußt, so daß dieser Kreis gar keine störende Wirkung ausübt.

Die Gattersteuerkreise des selektierten Mätrixschslters 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 104 mit dem Matrixschalter 100 verbindet, annahmeweise frei sind, werden diese Zwischenleitungen das Potential LTP annehmen. Weiter 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 Übertragungsweges das Potential LTP eingestellt und ist am Eingang des Übertragungsweges das Potential LMP eingestellt. In jedsm der selektierten Matrixschalter 100, 104 und 106 sind die Gattersteuerkreise 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 F i g. 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 Gattersteuerkreise 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 204 und 205 von dem Potential GIP auf GMP herab. Der Eingang 200 weist das Potential LMP auf, wodurch der Kreuzungspunktkreis 204 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 spricht darauf derart an, daß das Potential der Steuergatter der Kreuzungspunktkreise 204 und 205 auf das Potential GIP eingestellt wird.

Die Kontinuität des Stroms durch den Kreuzungspunktkreis 204 wird durch die Stromquelle 210, 211 des selektierten Matrixschalters der nächstfolgenden Stufe, in diesem Falle des Matrixschalters 104, gewährleistet. Dieser Strom weist einen derartigen Wert auf, daß der Kreuzungspunktkreis 204 leitend bleibt, nachdem das Potential am Steuergatter s auf das Potential GIP zurückgekehrt ist.

Von dem Ausgang 202 des Matrixschalters 100 wird das Potential LMP auf einen Eingang des Matrixschalters 104 der nächstfolgenden Stufe über die Zwischenleitung 110 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 Wirkung 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 des Transistors 220 im rechten Übertrager 219 abnimmt. Indem das Potential des Übertragungsweges auf LCP zurückgebracht 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 zugeführt 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 Markiersignaleingang, der pro Stufe· allen Matrixschaltern gemeinsam sein kann, bietet jedoch Vorteile, wenn es wünschenswert ist, den Aufbau eines Übertragungsweges 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; diese Mittel können in Zusammenarbeit mit einer zentralen Steuervorrichtung dazu verwendet werden, freie Übertragungswege 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 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 Ma'rixschalters dieser Stufe bestimmt werden.

Das Prüfen der an die Eingänge eines Matrixschalters angeschlossenen Zwischenleitungen 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 dieser Stufe der Abtastsignalausgang dieser Stufe ein Abtastsignal liefert, können die freien Eingänge des selektierten Matrixschalters der nächstfolgenden Stufe bestimmt werden.

Die oben angegebene Wirkung läßt sich leicht an Hand der F i g. 2 und F i g. 1 kontrollieren und wird nicht näher erläutert

Ein einfacher Vorgang zum Suchen eines freien Übertragungsweges wird nun kurz beschrieben. Der rechte Übertrager des Übertragungsweges 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 ßund 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 worden ist, daß ein freier Übertragungsweg verfügbar ist, muß ein freier Übertragungsweg aus den verschiedenen Möglichkeiten selektiert werden. Dazu werden in einer bestimmten Stufe, z. B. anfangend mit Stufe A, die Selektionssignale beseitigt und dann eines nach dem anderen wiederhergestellt, bis aufs neue das Potential LTP im linken Übertrager detektiert wird. Der gleiche Vorgang wird in der Stufe Sund dann in der Stufe C wiederholt. Auf diese Weise wird die Anzahl selektierter Matrixschalter in jeder Stufe auf eins herabgesetzt und kann der Übertragungsweg auf die oben beschriebene Weise aufgebaut werden.

F i g. 5 zeigt, nebeneinander als F i g. 5a und 5b angeordnet, das Symbol einer alternativen Ausführung eines Kreuzungspunktkreises und den Aufbau dieses Kreuzungspunktkreises. Das Symbol nach F i g. 5a unterscheidet sich von dem nach Fig.3a durch das Vorhandensein eines Bezugsspannungseingangs r. Der Kreuzungspunktkreis nach F i g. 5 enthält neben dem pnpn-Transistor 500 zwei in Reihe geschaltete Transistoren 501 und 502. Der Emitter des Transistors 502 ist über einen Widerstand 503 mit einem Speisungspunkt 504 (+) verbunden. Das Steuergatter s ist an die Basis des Transistors 501 und der Bezugsspannungseingang r ist an die Basis des Transistors 502 angeschlossen. Letzterer wirkt als eine Quelle konstanten Stromes für den Transistor 501.

F i g. 6 zeigt die Ausführungsform eines Matrixschalters mit den Kreuzungspunktkreisen nach F i g. 5, wobei die nach F i g. 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 206 und 207 an den Gattersteuerkreis 209 angeschlossen.

Es sei bemerkt, daß das funktioneile Verhalten des Kreuzungspunktkreises nach F i g. 5 nicht von dem nach F i g. 3 verschieden ist. Die Ausführungsform nach F i g. 5 weist Vorteile im Zusammenhang mit der Realisierung in integrierten Schaltungen und in bezug auf die Übertragungseigenschaften auf.

F i g. 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 ίΜΠΡΓ hpctimmtpn Rp7iKrccn{inniina Tt 1 fie*r\ Oatt**rctf»itf»r_ _..._V. _ WWW...... »w·· — W»M^V.Sf^M* ■*■»■!£, &.U WW.. VUIlWl UbWUV*

kreisen vor.

F i g. 7 zeigt, nebeneinander als F i g. 7a und 7b angeordnet, die Kreise und ihre gegenseitigen Verbindüngen, wie im unteren Teil der F i g. 6 dargestellt ist, und eine Ausführungsform, bei der der Gattersteuerkreis 209 fortgelassen ist. In Fig.7b sind die Verbindungen mit dem Gattersteuerkreis 209 und etwaigen weiteren Gattersteuerkreisen durch Mehrfachzeichen dargestellt

Fig.8 zeigt, nebeneinander als Fig.8a und 8b angeordnet, das Symbol des Gattersteuerkreises 214 a) (vgl. F i g. 7b) und eine Ausführungsform desselben.

Das Selektionssignal, das am Eingang (4) empfangen wird, wird über den Emitterfolger TX dem Differenzspannungsverstärker Γ2- 73 zugeführt.

Die Kollektorspannungen der Transistoren 72 und b) 73 werden auf die Spannung + Vj(= Übergangsspannung) vom Transistor 76 oder auf die Spannung -2Vj von den Transistoren Tl und TS begrenzt. Der Pegel der Signale der Ausgänge (1) und (2) ist 0 V (»1«) oder — 3V/(»0«). Der Ausgang (2) ist »1« beim Vorhandensein eines Selektionssignals am Eingang (4); der Ausgang (1) ist dann »0«. Das Potential, das vom Ausgang (1) den Dioden 210 und 211(Fi g. 6) zugeführt wird, beträgt also 0 V oder -3 Vj, so daß die Spannung LIP = - V/und die Spannung LTP = -4V/ist.

In F i g. 8 wirken die Transistoren 7Ί1, 713 und 7Ί4 als Quellen konstanten Stroms und wirkt der Transistor 712 als Spannungsreferenz für diese Stromquellen. Der Transistor 74 wirkt als Stromquelle mit als Referenz dem Transistor Γ5. Die Transistoren Γ9 und Γ10 wirken als Ausgangsstufen. Einem Spannungsteiler wird eine Bezugsspannung von 1,6 V entnommen und dem Ausgang (3) zugeführt.

F i g. 9 zeigt, nebeneinander als F i g. 9a und 9b angeordnet, die Symbole des Gattersteuerkreises 208 und des Abtastausgangskreises 215 (vgl. F i g. 7b) und eine Ausführungsform derselben.

Der Abtastausgangskreis 215 wird durch den Widerstand RO und den Transistor 70 gebildet. Dem Eingang (4) wird die Bezugsspannung von 1,6 V zugeführt.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. 9b werden verschiedene Situationen betrachtet:

Wenn der Eingang (1) »0« (-3Vj) ist oder wenn der Eingang (1) »1« (0 V) ist und der Eingang (6) nicht das Potential LTP (-4Vj) (Fig.4) aufweist, ist der Transistor 71 nicht leitend und tritt am Ausgang

(2) kein Abtastsignal auf. Der Punkt C wird vom Transistor 79 auf ein Potential von 12 V— Vj geschaltet, und der Ausgang (7) weist das Potential GIP = 12 V-2 V/über den Transistor 77 auf.
Wenn der Eingang (1) »1« (0 V) ist und der Eingang

(3) »0« (0 V) ist und der Eingang (6) das Potential LTP aufweist, fließt ein Strom über den Transistor 71, den Widerstand /?0 und den Transistor 70 zu dem Abtastsignalausgang (2).

Auch fließt ein Strom über den Transistor 71, den Widerstand R1, den Transistor 72 und den Transistor 73, so daß der Ausgang (7) auf dem Potential GIP bleibt.

Wenn der Eingang (1) »1« (0 V) ist und der Eingang (3) »1« (>2,1V) ist und der Eingang (6) das Potential LTP [-4Vj) aufweist, fließt ein Strom über den Transistor 71, den Widerstand RO und den Transistor 70 zu dem Abtastsignalausgang (2).

Auch fließt ein Strom über den Transistor 71, den Widerstand R1, den Transistor 72 und den Transistor 74. Dieser Strom ist in bezug auf den Kollektorstrom des als Stromquelle wirkenden Transistors 710 vorherrschend, wodurch das Potential am Punkt C auf 5 V + Vj sinkt, welcher Wert durch die Transistoren 78 und 76 bestimmt wird. Zwei Möglichkeiten lassen sich nun für den Ausgang (7) unterscheiden:

Keiner 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 78 und 76 bestimmt wird.
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, und der Ausgang (7) erhält das Potential LMP -2 Vj über den Kreuzungspunktkreis. Der Kreuzungspunktkreis wird leitend und der Eingang (6) empfängt das Potential LMP, wodurch der Transistor Tl den

Strom über den Abtastsignalausgang (2) ausschaltet. Die Transistoren T2 und Γ 4 werden ebenfalls stromlos, wodurch der Ausgang (7) auf das Potential GIP zurückkehrt.

Der Ausgang (8) weist ein Potential von 12 V- Vj über den Transistor Γ11 auf, der als Bezugsspannungsquelle für die Kreuzungspunktkreise und für den als Stromquelle wirkenden Transistor Γ10 wirkt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Matrixmodul mit in Kreuzungspunkten von einer Gruppe von waagerechten Leitern mit einer Gruppe von senkrechten Leitern angebrachten elektronischen Kreuzpunktelementen, deren erste Hauptelektrode mit einem Leiter der Gruppe der waagerechten Leiter und deren andere Hauptelektrode mit einem Leiter der Gruppe der senkrechten Leiter verbunden ist und die ferner mit einem Steuergatter versehen sind, wobei die Steuergatter der an denselben senkrechten Leiter angeschlossenen Kreuzpunktelementen an einen Gattersteuerkreis angeschlossen sind, der an den senkrechten Leiter angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrixmodul einen Selektionssignaleingang (217) aufweist, der mit einem Prüfsteuerkreis (214) zum Steuern von Prüfsignalgeneratoren (210,212; 211,213) verbunden ist, die je an einen Leiter der Gruppe waagerechter Leiter (200, 201) angeschlossen sind, und von dem Steuersignale für die Gattersteuerkreise (208,209) abgeleitet sind, und daß der Matrixmodul einen Abtastsignalausgang (216) besitzt, an dem abhängig von einem Selektrionssignal an dem Selektrionssignaleingang (217) und einem Prüfsignal an mindestens einem Leiter der Gruppe senkrechter Leiter (202,203) ein Signal erzeugt wird.

2. Matrixmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gattersteuerkreise (208, 209) je einen an dem zugehörigen senkrechten Leiter (202, 203) angeschlossenen Prüfsignaldiskriminator (7Ί, Fig.9b) enthalten und die Ausgänge der Prüfsignaldiskriminatoren an einem gemeinsamen Abtastausgangskreis (215) angeschlossen sind, der durch ein von dem Selektionssignaleingang (217) abgeleitetes Steuersignal gesteuert wird.

3. Matrixmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfsignalgeneratoren (210, 212; 211, 213) je eine an den betreffenden waagerechten Leiter (200, 201) angeschlossene Quelle konstanten Stromes (210, 211) und eine an den betreffenden waagerechten Leiter angeschlossene Klemmschaltung (212, 213) mit steuerbarer Klemmspannung (214 (I)) enthalten.

4. Matrixmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrixmodul einen Markiersignaleingang (218), der für eine zentrale Steuervorrichtung zugänglich ist, und jeder Gattersteuerkreis (208, 209) Schaltungen (7Ί, R 1, Γ2, 74; F i g. 9b) zur Bildung der logischen Und-Funktion eines vom Markiersignaleingang (218) abgeleiteten Markiersignals, eines von dem Selektionssignaleingang (217) abgeleiteten Steuersignals und eines vom senkrechten Leiter (202, 203) herrührenden Freiprüfsignals (LTP) enthält und von diesen Schaltungen der Gattersteuerkreise (208) abgeleitete Signale die zugehörigen Steuergatter der Kreuzpunktelemente (204... 207) steuern.

5. Matrixmodul nach einem der Ansprüche ! bis 4, ^₀ dadurch gekennzeichnet, daß der Matrixmodul mit mehreren gleichartigen zu einem mehrstufigen Schaltnetzwerk (100 bis 108) zusammengeschaltet ist und der Selektionssignaleingang (217) jedes Matrixmoduls selektiv für eine zentrale Steuervorrichtung zugänglich ist.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Matrixmodul nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Schaltnetzwerke für Fernmeldeämter können elektronische Kreuzungspunkte, wie Vierschichtdioden oder Vierschichttransistoren, enthalten. Das Bestreben geht dahin, die elektronischen Kreuzungspunkte und die benötigten Steuerkreise in integrierter Form in einem einzigen Halbleiterkörper auszuführen. Insbesondere wird angestrebt, einen Matrixschalter mit den benötigten Steuerkreisen (zusammen als Matrixmodul bezeichnet) in einer einzigen integrierten Einheit unterzubringen.

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 Spalte eines Matrixschalters. Die Kreuzungspunkte werden dabei durch Vierschichttransistoren gebildet Das Subsystem umfaßt einen Steuereingang für die Kreuzungspunkte, einen Prüfausgang, eine Anzahl Signaleingänge gleich der Anzahl vorhandener Kreuzungspunkte und einen Signalausgang. Wenn mehrere Subsysteme zu einem Matrixschalter zusammengebaut werden, sind pro Matrixschalter gleiche Anzahlen Steuereingänge und Prüfausgänge wie die Anzahl in einem Matrixschalter vorhandener Subsysteme vorhanden.

Die Anzahl Anschlüsse eines Matrixschalters kann dann bereits für Matrixschalter geringer Abmessungen (geringe Anzahl Spalten) 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 1974, S. 279-287, bekannt. Die Kreuzungspunkte werden dabei durch Vierschichttransistoren gebildet. Die Steuergatter der Kreuzungspunkte einer Spalte sind an einen gemeinsamen Gattersteuerkreis angeschlossen, der auch an den senkrechten Leiter angeschlossen ist. Die Anzahl Anschlüsse 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.

Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist es, einen Matrixmodul anzugeben, der in integrierter Ausführung eine geringe Anzahl Anschlüsse aufweist, mit dem aber trotzdem alle in einem Koppelfeld erforderlichen Schaltvorgänge durchgeführt werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.

Mit diesem erfindungsgemäßen Matrixmodul können alle notwendigen Prüfvorgänge über nur zwei zusätzliche Anschlüsse durchgeführt werden.

Es sei bemerkt, daß der Selektionssignaleingang, der Selektionssignaleingang und der Abtastsignalausgang verschiedene getrennte Anschlüsse sein können, daß es aber durch Anwendung verschiedener Spannungs- und/oder Strompegel für die verschiedenen Signale auch möglich ist, die Verbindung mit der zentralen Steuervorrichtung über einen einzigen Leiter herzustellen.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert.