DE1287628B

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Publication number: DE1287628B
Application number: DENDAT1287628D
Authority: DE
Priority date: 1964-08-07
Publication date: 1969-01-23
Also published as: GB1120434A; US3445816A; DK111755B; NL6510278A; BE667430A

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektro- F i g. 6 eine Anordnung zum Verbinden eines will-

nischen Schalter zum Verbinden von zwei Leitern, kürlichen Leiters in einer ersten Anzahl von Leitern bei dem zwischen den Leitern ein Speicherelement mit einem willkürlichen Leiter in einer zweiten Anzahl liegt, welches die Eigenschaft hat, vom hochohmigen von Leitern zeigt, Zustand zum niederohmigen Zustand umzuschalten, 5 F i g. 7 eine Anordnung zum Verbinden von zwei wenn die an ihm liegende Spannung seine Zünd- Leitungen zeigt und

Spannung übersteigt, und im niederohmigen Zustand F i g. 8 eine Anordnung zum Verbinden einer will-

zu verbleiben, wenn der hindurchfließende Strom kürlichen Leitung in einer ersten Anzahl von Leilangsam von einem Normalwert auf Null fällt, jedoch tungen mit einer willkürlichen Leitung in einer zweiten in den hochohmigen Zustand umzuschalten, wenn der io Anzahl von Leitungen zeigt.

Strom schnell von einem Wert, der wesentlich den Bauelemente, die besondere Strom-Spannungs-Kenn-

Normalwert übersteigt, auf Null fällt. linien zeigen, sind schon bekannt. Es gibt da z. B.

Die vorliegende Erfindung ist besonders anwendbar Schaltbauelemente, welche die in Fig. 1 gezeigte zum Verbinden einer beliebigen Leitung in einer Strom-Spannungs-Kennlinie haben. Ein solches Bauersten Anzahl von Leitungen mit einer beliebigen 15 element besitzt die Eigenschaft, von einem hoch-Leitung in einer zweiten Anzahl von Leitungen. ohmigen Zustand (10 M Ω) in einen niederohmigen

Aufgabe der Erfindung ist demnach die Schaffung Zustand (10 Ω) umzuschalten, wenn die Spannung eines elektronischen Schalters, der keine besonderen über dem Bauelement seine Zündspannung Etk über-Ströme oder Spannungen benötigt, um einen bestimm- schreitet, und vom niederohmigen Zustand in den ten, mit Hilfe von z. B. Impulsquellen erzielten Zu- ao hochohmigen Zustand umzuschalten, wenn der Strom stand beizubehalten. durch das Bauelement auf Null fällt. Für Stromwerte

Eine gemäß der Erfindung ausgeführte Anordnung unter einem bestimmten Wert Is verläuft die Kennlinie ist dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Spei- lawinenartig, was bedeutet, daß es unmöglich ist, den cherelement eine Reihenschaltung liegt, die aus einem Strom erneut zu erhöhen, um den niederohmigen ersten Schaltelement, welches am ersten Leiter liegt 35 Zustand beizubehalten. Es gibt auch sogenannte Spei- und welches die Eigenschaft hat, vom hochohmigen cherbauelemente, die die in F i g. 2 gezeigte Strom-Zustand zum niederohmigen Zustand umzuschalten, Spannungs-Kennlinie haben. Ein solches Bauelement wenn die an ihm liegende Spannung seine Zünd- besitzt die Eigenschaft, vom hochohmigen Zustand spannung übersteigt, und vom niederohmigen Zu- in den niederohmigen Zustand umzuschalten, wenn stand in den hochohmigen Zustand umzuschalten, 30 die Spannung über dem Bauelement seine Zündwenn der hindurchfließende Strom auf Null fällt, und spannung Etm übersteigt, und im niederohmigen einer Impulsspannungsquelle, welche das erste Schalt- Zustand zu verbleiben, wenn der Strom durch das element steuert, besteht, ferner aus einem zweiten Bauelement langsam auf Null vondem sich einstellenden Schaltelement, welches am zweiten Leiter liegt und dem Brennstrom absinkt, jedoch in den hochohmigen ersten Schaltelement entspricht, und einer Impuls- 35 Zustand umzuschalten, wenn der Strom schnell Spannungsquelle, welche das zweite Schaltelement auf Null von einem Wert Ism abfällt, der etwas über steuert, besteht und ferner aus einer Grundspannungs- dem höchstzulässigen Brennstrom liegt. Bauelemente quelle besteht, und daß die Spannungsquellen derart der erwähnten Art können in Anordnungen verwendet ausgebildet sind, daß die Summe aus den gleichzeitigen werden, wie sie im folgenden beschrieben werden. Spannungen von den Impulsspannungsquellen und 40 Sie werden in den Einzelheiten in der USA.-Patentder Grundspannungsquelle die erforderliche Zünd- schrift 3 271 591 beschrieben.

spannung für das Speicherelement und die Schalt- Baut man Elemente mit der in F i g. 2 gezeigten

elemente zuerst übersteigt und anschließend so langsam Strom-Spannungs-Kennlinie z.B. in Form von Speiauf Null absinkt, daß das Speicherelement im nieder- chermatrizen zusammen, so können zwar das Zünden ohmigen Zustand verbleibt, während die Summe aus 45 und das Löschen über die Zuleitungen erfolgen, zwiden gleichzeitigen Spannungen von den Impuls- sehen denen das betreffende Halbleiterelement liegt. Spannungsquellen und aus der Haltespannung des Doch ergibt sich aus den besonders beim Zusammen-Speicherelements einen kurzzeitigen Stromstoß durch arbeiten mehrerer Matrizen stark variierenden Impedas Speicherelement hervorruft, der so hoch und von danzen der betreffenden Leiterschleife, daß die Zündso steiler Rückflanke ist, daß das Speicherelement in 50 spannung Etm bzw. der Löschstrom Ism weder nach den hochohmigen Zustand zurückgeführt wird. Größe noch Verlauf eingehalten werden können.

Es sind elektronische Schalter mit Dioden oder Es ist daher notwendig, das Zünden und das Löschen Transistoren bekannt, die jedoch kontinuierlich ge- am Ort, also möglichst nahe dem betreffenden Halbwisse Ströme oder Spannungen benötigen. Mit dem leiterbauelement, vorzunehmen. Bei der vorliegenden erfindungsgemäßen elektronischen Schalter ist es 55 Erfindung geschieht dies durch das Zusammenwirken möglich, z. B. einen kontaktfreien Fernsprechum- von Speicherelementen mit einer Kennlinie gemäß schalter zu bauen, der nicht kontinuierlich eingekoppelte F i g. 2 mit Halbleiter-Schaltelementen, die eine Kenn-Strom- oder Spannungsquellen erfordert, um einen linie gemäß F i g. 3 aufweisen, gewissen Zustand aufrechtzuerhalten. Die Anordnung gemäß F i g. 3 ist zum Verbinden

Die Erfindung wird weiter in Verbindung mit den 60 von zwei Leitern 2 und 3 vorgesehen. Zwischen den Zeichnungen beschrieben, in denen die Leitern 2 und 3 liegt ein Speicherbauelement 1, und

Fig. 1 und 2 Kennlinien für in der Anordnung parallel über dem Speicherbauelement liegt eine Reihengemäß der Erfindung enthaltene Bauelemente zeigen, schaltung, die teilweise aus einem ersten Schaltbau-

F i g. 3 eine Anordnung zum Verbinden von zwei element 4 und einer Impulsspannungsquelle Ex-6-9 Leitern zeigt, 65 für den Leiter 2, die das erste Schaltbauelement

F i g. 4 und 5 Impulsspannungskurven zeigen, die steuert, teilweise aus einem zweiten Schaltbauelement 5 in Verbindung mit der Anordnung gemäß F i g. 3 und einer Impulsspannungsquelle Ey-Ί-ΙΟ für den auftreten, Leiter 3, die das zweite Schaltelement steuert, sowie

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teilweise aus einer Grundspannungsquelle £-8-11-12 impuls ist, entsteht in dem Stromkreis
besteht. Die Impulsspannungsquelle Ex-6-9 besteht aus 14 6 8 7 5
einer Spannungsquelle Ex, die mit einem Kondensator 9 über einen Widerstand 6 verbunden ist. Die ein kurzzeitiger hoher Stromstoß, der durch die Dimen-Impulsspannungsquelle jEj-7-10 besteht aus einer 5 sionierung der Bauteile den Spitzenwert Ism erreicht Spannungsquelle Ey, die mit einem Kondensator 10 und rasch absinkt, wodurch das Speicherelement 1 in über einen Widerstand 7 verbunden ist. Die Grund- den hochohmigen Zustand zurückfällt. Dadurch wird Spannungsquelle if-8-11-12 besteht aus einer Gleich- die Verbindung zwischen den Leitungen 2 und 3 unterspannungsquelle E, die mit einem Kondensator 8 über brochen.

einen Widerstand 11 und einen Relaiskontakt 12 ver- io Zwischen den Zündspannungen der Bauelemente 1,

bunden ist, wobei der Kondensator 8 und die Wider- 4, 5 und den Speisespannungen V6, Vl, VS bestehen

stände 6 und 7 direkt in Reihe mit den Schaltbau- folgende Beziehungen: Die Zündspannung Etm des

elementen 4 und 5 und dem Speicherbauelement 1 Speicherelements 1 und die Zündspannung Etk der

liegen. Die in der Anordnung enthaltenen Einzelheiten Schaltelemente 4 bzw. 5 seien alle drei gleich groß, was sind so dimensioniert, daß die Summe willkürlicher 15 durch geeignete Herstellung dieser Elemente erreichbar

Spannungen von den Impulsspannungsquellen und ist. Die gesamte erforderliche Zündspannung sei dem-

der Grundspannungsquelle die erforderliche Gesamt- nach 3 t, mit Et = Etk = Etm. Setzt man die in den

Zündspannung für das Speicherbauelement 1 und Widerständen 6, 7 auftretenden Spannungen

die Schaltbauelemente 4 und 5 übersteigt, während V6 = Vl = k -3Et

die Summe aus gleichzeitigen Spannungen von den ao ^x

Impulsspannungsquellen und aus der Haltespannung und die Kondensatorspannung

des Speicherbauelementes einen Strom Ism durch das VS = k -3Et

Speicherbauelement hervorruft, welcher wesentlich ^f '

den normalen Strom durch das Speicherbauelement so muß für die Zündung von 1, 4 und 5 die Summenübersteigt. 25 spannung

Die jetzt beschriebene Anordnung soll auf folgende V6 4- Vl 4- VR — C) k 4- l· Λ ^Ft

Weise funktionieren: Wenn die Leiter 2 und 3 mit- "*" ^ ^{K x} "*" ^t}'

einander verbunden werden sollen, wird zuerst, ein mindestens gleich sein der Summe 3Et der Zünd-

Arbeitsimpuls zur Relaisklemme te geschickt, wodurch Spannungen, d. h. Ik_x + kt = 1. Die Koeffizienten k_x der Kondensator 8 von der Gleichspannungsquelle E 30 und kt stellen die Beziehung zwischen der Summe der

aufgeladen wird, und dann werden etwas später Zündspannungen und den von den Spannungsquellen

gleichzeitig Zündimpulse für die Spannungsquellen Ex gelieferten Spitzenspannungen dar. Wenn zu irgend-

und Ey an die Zündelektroden ix und ty angelegt. Die einer Gelegenheit nur eine der Spannungsquellen Ex

Spannungsquellen Ex bzw. Ey ergeben über die Kon- und Ey einen Zündimpuls erhält, dann wird die Ver-

densatoren 9 bzw. 10 hohe Spannungsabfälle V6 bzw. 35 bindung nicht hergestellt. In diesem Fall wird die Ge-

Vl an den Widerständen 6 bzw. 7. Die gleichzeitig am samtspannung z. B. V6 + VS betragen, d. h.

Kondensator auftretende Ladespannung sei VS. Die ^ _i_ £ 1 · 32?f
Gesamtspannung F6 + F8 + Vl über den Elemen-

ten 4, 1 und 5 wird so bemessen, daß sie höher ist als Die Sicherheit S dafür, daß in diesem Fall keine

die erforderliche Summenzündspannung 2 · Etk + Etm. 40 Verbindung hergestellt wird, ergibt sich zu

Die drei Elemente schalten daher in den nieder- ., ,

ohmigen Zustand um. Wenn der Arbeitsimpuls an te S = - — - = =- = - .

verschwindet, fällt das Relais 12 ab. Die Spannung (kt + k_x) ■ 3 Et k_t + k_x 1 — k_x V6-VS-V1 und damit auch der Strom gehen dann

langsam auf Null (s. Fig. 4), was zur Folge hat, daß 45 Daraus wird deutlich, daß die Sicherheit mit steigen-

die Bauelemente 4 und 5 in den hochohmigen Zustand dem k_x ansteigt, d. h. mit steigendem Anteil der Im-

umschalten, während das Bauelement 1 im nieder- pulsspannungen V6, Vl an der Gesamtspannung,

ohmigen Zustand verbleibt. Die Leiter 2 und 3 sind Andererseits wird beim Abschalten die Haltespan-

nun dauerhaft verbunden und können einen bestimm- nung Vb nie Null, woraus hervorgeht, daß immer

ten, als Normalstrom bezeichneten Strom führen, ohne 50 k_x < 0,5 sein muß.

den Charakter des Speicherbauelements zu verändern. Wenn zu irgendeiner Gelegenheit die Spannungs-Ais Normalstrom von beliebiger Polarität ist ein Strom quellen Ex und Ey Zündimpulse erhalten, die Grundzu betrachten, der noch so weit unter dem höchstzu- spannung VS jedoch nicht auftritt, dann wird die Verlässigen Brennstrom liegt, daß die Betriebssicherheit bindung nicht hergestellt. In diesem Fall ist die Gegewährleistet ist. 55 samtspannung V6 + Vl ein sehr kurzer Spitzenimpuls,

Wenn die Verbindung zwischen den Leitern 2 und 3 dessen Amplitude nicht für den Betrieb ausreicht. Die

unterbrochen werden soll, d. h. das Speicherbau- Sicherheit S' dafür, daß in diesem Fall keine Verbin-

element 1 in den hochohmigen Zustand übergeführt dung hergestellt wird, beträgt
werden soll, werden gleichzeitig Zündimpulse an die

Spannungsquellen Ex und Ey angelegt. Der Konden- 60 s' = ^ 2k_x)-3tt _ ^l ^
sator8 ist entladen. Die Gesamtspannung V6 + Vl Ik_x · 3Et Ik_x
+ Vb, wobei Vb die Haltespannung des Speicherbauelements 1 ist, über den Widerständen 6 und 7 muß Für S = S' wird k_x = ¹I₃ erhalten, was kt = Va etwas höher als die Summe der Zündspannungen Etk ergibt; und die optimale Sicherheit für die jetzt erin den Schaltelementen 4 und 5 und der Haltespan- 65 wähnten zwei Fälle beträgt S_0Pt — 1,5.
nung Vb sein. Dann zünden die Schaltelemente 4 und 5 Die Anordnung gemäß F i g. 6 ist zum Verbinden und gehen in den niederohmigen Zustand über. Da die eines willkürlichen Leiters in einer ersten Anzahl von Spannung V6 + Vl + Vb ein kurzzeitiger Spannungs- Leitern Xl, X2 ... X4 mit einem willkürlichen Leiter

in einer zweiten Anzahl von Leitern Fl, YI ... F4 vorgesehen. Jeder Leiter, z. B. Xl, in der ersten Anzahl von Leitern ist über das Speicherbauelement I₁₁, I₁₂ ... I₁₄ einzeln mit jedem Leiter in der zweiten Anzahl von Leitern verbunden. Für jeden von all 5 diesen Leitern, z. B. Xl, gibt es ein Schaltbauelement 4_X und eine Impulsspannungsquelle Ex 1-O₁-P₁, die das Schaltbauelement steuert. Der Verbindungspunkt zwischen der Spannungsquelle ExI und dem Widerstand C₁ in den Impulsspannungsquellen für die erste Anzahl von Leitern ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 11 und dem Kondensator 8 in der Grundspannungsquelle £-8-11-12 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen der Spannungsquelle EyI und dem Widerstand T₁ in den Impulsspannungsquellen für die zweite Anzahl von Leitern ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Relaiskontakt 12 und dem Kondensator 8 in der Grundspannungsquelle verbunden. Das Relais 12 erhält die Steuerimpulse von einer logischen Schaltung L. so

Die Funktion der jetzt beschriebenen Anordnung verläuft analog zur Funktion der Anordnung gemäß Fig. 3. Wenn z. B. eine Verbindung zwischen den Leitungen Xl und YA erwünscht ist, dann wird zuerst ein Arbeitsimpuls auf das Relais 12 gegeben, und dann werden Zündimpulse an die Spannungsquellen ExI und EyA angelegt. Dadurch werden das Speicherbauelement I₁₄ und die Schaltbauelemente 4 und 5 zuerst gezündet, und dann werden die letzteren wieder gelöscht und dadurch in den hochohmigen Zustand zurückgebracht, während das Speicherbauelement I₁₄ niederohmig bleibt. Das Relais 12 erhält einen Abfallimpuls. Die Leiter Xl und YA sind jetzt dauerhaft verbunden. Wenn diese Verbindung unterbrochen werden soll, werden erneut Zündimpulse an die Spannungsquellen ExI und EyA angelegt, doch ist der Kondensator 8 jetzt entladen. Das Speicherbauelement I₁₄ kehrt in seinen hochohmigen Zustand zurück, und die Verbindung ist unterbrochen.

Die Anordnung gemäß F i g. 7 ist zum Verbinden von zwei Leitungen X-X' und F- Y' vorgesehen, die jeweils aus zwei Leitern bestehen. Parallel zu dem Speicherbauelement 1 zwischen einem Leiter X in der Leitung X-X' und einem Leiter Y in der Leitung F-F' liegt eine Reihenschaltung, die aus einem ersten Schaltbauelement 4, einer Impulsspannungsquelle Ex-6-9, welche das erste Schaltbauelement steuert, einem dritten Schaltbauelement 4', einem Speicherbauelement V zwischen den Leitern X' und F' der Leitungen, einem vierten Verbindungsbauelement 5', einer Grundspannungsquelle £-8-11-12, einer Impulsspannungsquelle Ey~T-lQ, welche ein zweites Schaltbauelement 5 steuert, und aus einem zweiten Schaltbauelement 5 besteht. Die Funktion der jetzt beschriebenen Anordnung verläuft analog der oben beschriebenen Funktion für z. B. die Anordnung gemäß Fig. 1.

Die Anordnung gemäß F i g. 8 ist zum Verbinden einer willkürlichen Leitung in einer ersten Anzahl von Leitungen Xl-Zl', XI-Xl' ... XA-XA' mit einer willkürlichen Leitung in einer zweiten Anzahl von Leitungen Fl-Fl', F2-F2' ... F4-F4' vorgesehen. Ein Leiter, z. B. Xl, in jeder Leitung in der ersten Anzahl von Leitungen ist über ein Speicherbauelement I₁₁, ... I₁₄ einzeln mit einem Leiter Fl, F2 ... F4 in jeder der Leitungen in einer zweiten Anzahl von Leitungen verbunden. Der Leiter Xl' in den Leitungen der ersten Anzahl von Leitungen ist über ein Speicherbauelement I₁₁', I₁₂' ... I₁₄' einzeln mit dem Leiter YV, Y2' ... YA' in jeder der Leitungen in der zweiten Anzahl der Leitungen verbunden. Für einen Leiter, z. B. Xl, in all diesen Leitungen gibt es ein Schaltbauelement, A₁, und eine Impulsspannungsquelle Exl-6^, welche das Schaltbauelement steuert. Der Verbindungspunkt zwischen einer Spannungsquelle, ExI, und einem Widerstand, 6_X, in einer willkürlichen Impulsspannungsquelle ist über ein Schaltbauelement, A₁, mit dem Leiter Xl' in der in Frage kommenden Leitung, Xl-Zl', verbunden. Zwischen der Impulsspannungsquelle, z. B. £j4-7₄-10₄, und dem einen der Schaltbauelemente, 5₄', für eine willkürliche Leitung in der zweiten Anzahl von Leitungen liegt eine Grundspannungsquelle, £4-8₄-ll₄-12₄. Sie kann selbstverständlich statt dessen zwischen die entsprechenden Einheiten, z. B. ExA-6_i-9_i und 4₄', für die Leitungen in der ersten Anzahl von Leitungen geschaltet sein.

Wenn eine Verbindung der Leitung Zl-Xl' mit der Leitung Fl-Fl' erwünscht ist, wird ein Arbeitsimpuls an tel gegeben, und Zündimpulse werden an die Spannungsquellen ExI und£jl angelegt. Dadurch werden die Bauelemente Iu-A₁-A₁-I₁₁S₁S₁ niederohmig, und danach kehren die Bauelemente A₁-A₁-5/-S₁ in ihren hochohmigen Zustand zurück. Wenn die Verbindung unterbrochen werden soll, werden erneut Zündimpulse an die gleichen Spannungsquellen angelegt, doch ist der Kondensator 8 _x entladen, da das Relais 1I₁ die Spannung E₁ abgeschaltet hat. Dadurch kehren auch die Speicherbauelemente I₁₁ und I₁₁' in ihre hochohmigen Zustände zurück, und die Verbindung ist unterbrochen.

Claims

Patentanspruch:

Elektronischer Schalter zum Verbinden von zwei Leitern, bei dem zwischen den Leitern (2 und 3) ein Speicherelement (1) liegt, welches die Eigenschaft hat, vom hochohmigen Zustand zum niederohmigen Zustand umzuschalten, wenn die an ihm liegende Spannung seine Zündspannung (Etm) übersteigt, und im niederohmigen Zustand zu verbleiben, wenn der hindurchfließende Strom langsam von einem Normalwert auf Null fällt, jedoch in den hochohmigen Zustand umzuschalten, wenn der Strom schnell von einem Wert (Ism), der wesentlich den Normalwert übersteigt, auf Null fällt, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Speicherelement (1) eine Reihenschaltung liegt, die aus einem ersten Schaltelement (4), welches am ersten Leiter (2) liegt und welches die Eigenschaft hat, vom hochohmigen Zustand zum niederohmigen Zustand umzuschalten, wenn die an ihm liegende Spannung seine Zündspannung (Etk) übersteigt, und vom niederohmigen Zustand in den hochohmigen Zustand umzuschalten, wenn der hindurchfließende Strom auf Null fällt, und einer Impulsspannungsquelle {Ex-6-9), welche das erste Schaltelement (4) steuert, besteht, ferner aus einem zweiten Schaltelement (5), welches am zweiten Leiter (3) liegt und welches dem ersten Schaltelement (4) entspricht, und einer Impulsspannungsquelle (£y-7-10), welche das zweite Schaltelement (5) steuert, besteht und ferner aus einer Grundspannungsquelle (£-8-11-12) besteht, und daß die Spannungsquellen derart ausgebildet sind, daß die Summe (V6 + VT + VS) aus den gleichzeitigen Spannungen von den Impulsspannungsquellen (Ex-6-9 und Ey-7-10) und der Grundspannungsquelle (£-8-11-12) die erforderliche Zünd-

spannung für das Speicherelement (1) und die Schaltelemente (4) zuerst übersteigt und anschließend so langsam auf Null absinkt, daß das Speicherelement (1) im niederohmigen Zustand verbleibt, während die Summe (V6 + V7 + Vb) aus den gleichzeitigen Spannungen von den Impuls-

Spannungsquellen (ßx-6-9 und Ey-I-W) und aus der Haltespannung des Speicherelementes (1) einen kurzzeitigen Stromstoß (Ism) durch das Speicherelement hervorruft, der so hoch und von so steiler Rückflanke ist, daß das Speicherelement (1) in den hochohmigen Zustand zurückgeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

909 504/1766