FI68921C - Kopplingsanordning foer styrning av saerskilt aendapparater i ill telefonanlaeggningar hoerande optoelektroniska anvisn inselement - Google Patents

Description

68921

Kytkentälaite etenkin puhelinlaitoksissa oleviin päätelaitteisiin kuuluvien optoelektronisten ilmaisinlait-teiden ohjaamiseksi

Keksinnön kohteena on kytkentälaite useiden optoelektronisten ilmaisinlaitteiden, esim. valodiodien, etenkin sellaisten ohjaamiseksi, jotka toimivat puhelinlaitteiden päätelaitteissa välitystilojen ja/tai käyttötilojen optista ilmaisua varten, jolloin nämä ilmaisinlaitteet ovat osana matriisilaitteesta ja aktivoitavissa kulloinkin yksittäin tai ryhmissä asettamalla ohjausinformaatioita tähän kuuluviin ohjausjohtimiin.

Määrättyjen käyttötilojen ilmaisemiseksi käytetään optoelektronisia ilmaisinlaitteita ensisijassa niin kutsuttujen valodiodien muodossa usealla tavalla. Esimerkkinä käytöstä puhelinlaitoksissa viitattakoon käyttöön tilaajaliittymissä, joissa voidaan suorittaa välittömästi välitystoiminta erilaisia näppäimiä käyttämällä. Näille näppäimille on järjestetty optisia ilmaisinlaitteita valodiodien muodossa. Ohjaamalla vastaavasti näitä valodiodeja voidaan signaloida kyseisen laitoksen tai vast, tämän laitoksen tilaajaliittymien määrättyjä käyttö- tai vast, varaustilojen erilaisten valotilojen avulla. Jos ainakin yksi näiden valodiodien ryhmä on järjestetty matriisiin, niin niiden toimintaankytkentä tapahtuu ohjaussignaalien vastaavan ohjausyksikön kautta suoritettavan kytkennän avulla kulloinkin useiden palsta- tai vast, rivijohdinten määrättyyn johtimeen. Jokaiselle näistä johtimista voi olla järjestetty elektroninen puolijohdekytkin, esim. transistori, oh-jauskytkimeksi, joka on kulloinkin kytkettävissä läpi mainittujen ohjausinformaatioiden avulla. Palsta- tai 2 68921 rivikohtainen yksittäisten validiodien ohjaus matrii-silaitteessa voidaan suorittaa multipleksitoiminnassa. Siten voidaan ohjauspiirissä säästää muistielementtejä, joihin on tallennettu jokaisen valodiodin kulloinkin tarpeellinen kytkentätila.

Yksittäistapauksissa, joissa mainitun matriisilaitteen lisäksi on vielä muita elektronisia rakenneyksiköitä, on yleensä käytettävissä jännitearvoltaan näiden raken-neyksiköiden jakelujännitteeseen sovitettu yksittäinen jännitelähde. Yleensä tarvitaan optoelektronisten il-maisinlaitteiden, esim. valodiodien jakelujännitteeksi pienempi jakelujännite. Jotta voitaisiin käyttää mainittua jännitelähdettä käyttöjännitteenä järjestetään vastaavasti mitoitettu esijännite. Tällainen esijännite tarvitaan joka tapauksessa toleranssien tasaamiseksi optoelektronisten ilmaisinelementtien läpikulkuvastuk-sessa. Tällaisen virtaarajoittavan toimenpiteen avulla voidaan välttää läpikulkuvastuksessa olevien toleranssien aiheuttaman korkean huippuvirran vahingollinen vaikutus kulloinkin aktivoituun ilmaisinelementtiin. Järjestettäessä tällaisia ilmaisinelementtejä matriisiin on siten järjestettävä ainakin ohjausjohdinten toista tyyppiä, esim. palstajohtimia varten kulloinkin tällainen esivastus. Tämä on esimerkiksi jokaiselle tällaiselle johtimelle ohjauskytkimeksi järjestetyn ohjattavan puolijohdekytkimen päävirtavälillä.

Mainituissa esivastuksissa esiintyvä hukkateho voi vaikuttaa häiritsevästi niissä tapauksissa, joissa mainittuja optoelektronisia ilmaisinelementtejä käytetään laitteissa, joiden koko syöttöteho siirretään vastaavien syöttöjohdinten kautta, joissa on käyttötapauksesta riippuen erilaiset johdinpituudet. Näin olisi esi- 3 63921 merkiksi silloin, kun ilmaisinlaitteet järjestetään erityisen puhelinlaitoksen tilaajaliittymiin. On tarpeellista pitää tällaisen päätelaitteen kokonaisvirtatarve mahdollisimman pienenä. Määritettäessä jännitearvo keskeiselle syöttöjännitelähteelle, joka tuottaa syöttötehon tällaisessa päätelaitteessa esiintyville rakenneyksiköille, on otettava huomioon jännitteenlasku, joka syntyy määrätyn koko virranoton yhteydessä suurimmalle johdinpituudelle. Suuri virrantarve tuottaisi siten liitettäessä päätelaite erittäin lyhyeen johtimeen vastaavasti suuren ja siten erittäin haitallisen hukkalämmön.

Keksinnön tehtävänä on esittää optoelektronisia ilmaisin-laitteita varten niiden jännitteenjakeluun liittyvä laite, joka on ohjattavissa samalla tavalla kuin alussa mainittu matriisilaite rivi- tai vast, palstajohtimia vastaavien liitäntäpisteiden kautta ja joka mahdollistaa tarpeellisen virranoton pienentämisen.

Tämä saavutetaan alussa mainitun laatuisessa laitteessa keksinnölle tunnusomaisesti siten, että ne optiset ilmaisin-laitteet (LEDl, LED3), jotka ovat kytkettävissä toimintaan kulloinkin samojen, matriisijohdinten toiseen tyyppiin (esim. rivijohtimiin) kuuluvien ohjausjohdinten (A, B) kautta yksilöllisesti järjestetyn ohjauskytkimen (Tl, T3) avulla, muodostavat sarjakytkennän, joka on liitetty virtaarajoittavan laitteen (BG) välikytkennän avulla jakelujännitteeseen, ja että jokaisen sarja-kytkennän (LEDl, LED3 tai vast. LED2, LED4) jokainen, ohjauskytkimestä (Tl) ja optoelektronisesta ilmaisin-laitteesta (LEDl) koostuva yhdistelmä on ohitettavissa kulloinkin ohjattavan puolijohdekytkimen (T5, T6) avulla välittömästi, jonka ohjausliitäntä vastaa kulloinkin matriisijohtimen toiseen tyyppiin (esim. palstajohtimiin) kuuluvaa ohjausjohdinta (C, D), että kaikkien puoli-johdekytkinten (T5, T6) läpikytkennän aikaansaava 4 68921 ohjausinformaation esiintyessä johdetaan virtaarajoitta-van laitteen (BG) automaattisesti suurohmiseksi kytkevä ohjaussignaali (T7).

Virrankulutuksen alentamiseksi voidaan siten kytkeä sarjaan vähintään kaksi optoelektronista ilmaisinelement-tiä vastaavassa jännitteenjakelussa. Kulloinkin aktivoitavien ilmaisinelementtien valinta tapahtuu saman ohjausperiaatteen mukaisesti kuin alussa mainitussa matriisi-laitteessa. Käytettäessä samaa ohjausyksikköä on siten vaihto ilman muuta mahdollista. Multipleksiperiaatteen mukaisesti tapahtuvassa ohjauksessa on järjestettävä kaikkien sarjakytkentöjen jokaista yhdistelmää varten kulloinkin vain yksi, sen ohituksen mahdollistava ohjaus-kytkin. Jokaisen sarjakytkennän ne ilmaisinyksiköt, joita ei tule aktivoida, ohitetaan tehokkaasti niiden kanssa kulloinkin päävirtavälillään yhdensuuntaisesti olevan ohjauskytkimen avulla. Tähän tarvittavat ohjaussignaalit kytketään ohjausyksikön kautta kyseisille ohjausliitännöille. Jos puolestaan sarjassa olevat oh-jauskytkimet on kytketty suurohmisiksi, niin kaikkien sarjakytkennässä olevien ilmaisinelementtien toimintaan-kytkentä on mahdollista. Keksinnön mukaisesti niissä tapauksissa, joissa ohjauslogiikan kautta vastaavissa ohjaus johtimissa esiintyy ohjausinformaatio, joka mahdollistaa näiden ohittamista varten toimivien puolijohde-kytkinten samanaikaisen läpikytkennän, kytketään jakelu jännite johtimessa oleva virranrajoitin suurohmiseksi. Siten virtaa kyseisten puolijohdekytkinten kautta vain käytännössä mitättömän pieni virta. Virranrajoittimen eteenkytkemisen johdosta hukkatehoa vähennetään. Esivas-tukset voidaan jättää pois.

Keksintöä selitetään lähemmin piirustuksessa esitetyn suoritusesimerkin avulla, joka sisältää vain keksinnön ymmärtämiseksi tarpeelliset yksityiskohdat.

68921 5

Kuvio sisältää esimerkin vuoksi neljä optoelektro-nista ilmaisinlaitetta valodiodien LEDl - LED4 muodossa. Nämä valodiodit aktivoidaan yksittäin tai ryhmissä mielivaltaisina yhdistelminä vastaavien ohjaussignaalien avulla, jotka asetetaan lähemmin esittämättömältä ohjausyksiköltä liitäntäpisteisiin, A, B tai vast. C, D. Liitäntäpisteet A ja B vastaavat normaalin matriisilait-teen rivijohdinten liitäntäpisteitä ja liitäntäpisteet C ja D vastaavat normaalin matriisilaitteen palsta-johdinten liitäntäpisteitä.Tässä on kulloinkin esitetty vain kaksi rivi- tai vast, palstajohdinta. Laitetta voidaan tietenkin laajentaa sekä rivijohdinten että myös palsta-johdinten lukumäärän mukaisesti. Esitetyllä tavalla mat-riisilaitteeseen sisältyvät valodiodit voivat olla järjestettyinä esimerkiksi puhelinlaitoksen päätelaitteena toimivaan tilaajaliittymään ja ne voivat mm. ilmaista siellä muiden tilaajaliittymien käyttö- tai vast, va-raustiloja. Normaalia matriisia vastaavien liitäntäpis-teiden, esimerkissä pisteiden A - D ohjaus voi tapahtua tilaajaliittymään järjestetyn ohjausyksikön kautta. Tämä ohjausyksikkö voi olla mahdollisesti keskeisen ohjauslaitteen kanssa informaatiovaihdossa.

Mainitussa esimerkissä tapahtuisi sitten esitetyn raken-neyksikön syöttö vastaavien syöttöjohdinten kautta keskeisestä syöttöjännitelähteestä käsin. Olosuhteista riippuen voi jokaisessa tilaajaliittymässä olla ensin säätöyksikkö yhdistettynä vastaavaan syöttöjohtimeen.

Tämä luovuttaisi sitten jakelujännitteen kaikille, suurimmaksi osaksi elektronisista rakenne-elementeistä tai vast, rakenneasteista muodostetuille rakenneyksi-köille. Suoritusesimerkkiä varten oletetaan, että tällaisesta säätöyksiköstä asetetaan käyttöön plus- tai vast, miinusmerkillä varustetuille liitäntäpisteille vastaava jännite. Tässä voisi olla esimerkiksi elektro- 6 68921 nisten rakenne-elementtien tai rakenneasteiden jakeluun tarvittava 6 voltin jännitearvo.

Oletettaessa, että jännitteenlasku jonkin läpikytke-tyssä tilassa olevan valodiodin LED yli, so. sen valo-tilassa, on lähes 3 V, voitaisiin tämän mukaisesti järjestää kaksi tällaista valodiodia kulloinkin yhteen sar-jakytkentään. Näiden sarjakytkentöjen lukumäärä voi olla useampi kuin kuviossa esitetyt kaksi sarjakytkentää. Yleinen laajennusmahdollisuus on esitetty osittain katkoviivoin. Vastaavassa jännitteenjakelussa voi kulloinkin kyseessä olevassa sarjakytkennässä olla useampi kuin kaksi valodiodia.

Jokainen valodiodi LED1 - LED4 on sarjassa ohjauskytken-nän kanssa, joka on transistorin Tl - T4 muodossa. Rivi-johtimeen kuuluvat ohjauskytkennät, siis rivijohtimen A ohjauskytkimet Tl ja T3, ovat ohjattavissa kulloinkin yhden kantavastuksen Rl tai vast. R3 kautta vastaavalla ohjaussignaalilla liitäntäpisteessä A. Sama pätee ohjauskytkimille T2 ja T4, jotka on liitetty kulloinkin kyseessä olevan kantavastuksen R2 tai vast. R4 kautta toiseen rivijohtimeen B. Asettamalla esimerkiksi logiik-kapotentiaalia 1 vastaava ohjaussignaali näihin liitäntä-pisteisiin voidaan valodiodit LEDl ja LED3 tai vast.

LED2 ja LED4 kytkeä toimintaan. Jokainen esillä oleva sarjakytkentä muodostuu siten kahden osayhdistelmän sarjajärjestyksestä. Jokainen näistä osayhdistelmistä muodostetaan puolestaan valodiodin ja ohjauskytkimenä toimivan transistorin päävirtavälin sarjakytkennästä. Jokainen näistä osayhdistelmistä on ohitettavissa kulloinkin ohjattavan puolijohdekytkimen avulla, joka on transistorin T5 tai vast. T6 muodossa. Tämä ohitus suoritetaan aina silloin, kun kulloinkin rinnastettavan 7 68921 valodiodin tulee pysyä toimimattomana. Kun esimerkiksi sarjassa olevista valodiodeista LEDl ja LED3 vain valo-diodin LED3 tulee olla kytkettynä valotilaan vastaavan ohjaussignaalin avulla liitäntäpisteessä A, transistori T5 ohjataan läpi, niin että valodiodista LEDl ja transistorista Tl muodostuva osayhdistelmä ohitetaan. Tämä pätee samalla tavalla kulloinkin toisien osayhdistel-mien kohdalla. Transistorit T5 ja T6, jotka mahdollistavat ohjatussa tilassa nämä ohitukset, kytketään toimintaan vastaavien ohjaussignaalien avulla liitäntäpisteis-sä C ja D. Näiden jokaisen transistorin ohjauspiirissä on kantavastuksen R5 tai vast. R6 vieressä invertteri G1 tai vast. G2. Jos liitäntäpisteissä C tai vast. D on logiikkapotentiaalia 1 vastaava ohjauspotentiaali, niin transistori T5 tai vast. T6 ei johda. Tämä tarkoittaa, että tällaisessa tapauksessa kulloinkin kyseessä olevaa osayhdistelmää ei ohiteta ja siten kyseinen valodiodi kytketään valotilaan riippuvaisuudessa liitäntäpisteessä A tai vast. B olevasta ja samoin logiikkapotentiaalia 1 vastaavasta ohjauspotentiaalista. Liitäntäpisteiden A - D kautta voidaan siten ohjata yksittäisiä valodio-deja samalla tavalla kuin niitä diodeja, jotka ovat alussa mainitussa matriisilaitteessa. Siten erilaisina yhdistelminä kytkettävien valodiodien perustana ovat samat ohjaustaulukot. Vastaavat ohjaussignaalit asetetaan multipleksikäytössä yksittäisille liitäntäpisteille. Multipleksoidussa ohjauksessa voidaan järjestää niille osayhdistelmille, jotka on järjestetty matriisimuotoisen laitteen palstajohdinta vastaavalle liitäntäpisteelle, kulloinkin yksi ainoa transistori ohitusta varten.

Siten on sekä ne sarjakytkennät, jotka sisältävät valo-diodit, samoin kuin ohittamiseen käytettävien transistorien sarjakytkentä kytketty rinnakkain toisiinsa nähden virtaarajoittavan laitteen BG kautta jakelujän- „ 63921

O

nitteeseen. Tämän laitteen sisällä on päävirtahaarassa vastuksen R9 vieressä pitkittäistransistori T8. Vastuksen R9 vastusarvo on hyvin pieni ja se voi olla esimerkiksi korkeintaan 3 ohmia. Pitkittäistransistoriin vaikutetaan puolestaan aputransistorilla T9 sinänsä tunnetulla tavalla. Aputransistoria ohjataan puolestaan läpi-päästösuunnassa käytetyllä diodilla D sen jännitteenlas-kun perusteella. Tämä diodi muodostaa vastuksen RIO kanssa poikittaisliitoksen jakelujännitteen napojen välillä. Normaalissa käyttötapauksessa ei lähes mitään jännitteenlaskua esiinny rajoittavan laitteen pitkittäis-haarassa. Rajoittava vaikutus alkaa vasta otetun virran määrätyssä arvossa. Siten vältetään valodiodien virta-huiput, jotka haittaavat niiden käyttöikää. Tällaisia virtahuippuja saattaisi esiintyä, koska valodiodit voivat rakenneosatoleranssien johdosta erota huomattavasti toisistaan niiden läpikulkuvastuksen arvossa.

Tästä syystä alussa mainitussa matriisilaitteessa esiintyvät esivastukset voidaan tämän mukaisesti jättää pois kuviossa esitetystä laitteesta. Siten saadaan aikaan hukkatehon pieneneminen.

Virtaarajoittavan laitteen BG pitkittäistransistoriin T8 vaikutetaan lisäksi transistorin T7 avulla vastuksen R8 kautta kantasivulla. Tätä ohjaustransistoria T7 ohjataan sen kantavastuksen R7 kautta NAND-kytkentäeli-men G3 antosignaalien avulla. Tämä kytkentäelin on kytketty sisäänmenosivulla inverttereiden G1 tai vast. G2 ulostuloihin- Siten saadaan aikaan se, että niissä tapauksissa, joissa liitäntäpisteissä C ja D esiintyy lo-giikkapotentiaali nolla vastaava ohjauspotentiaali, virtaara joittava laite BG kytketään suurohmiseksi. Vaikka mainittuja ohjauspotentiaaleja asetettaessa transistorit T5 ja T6 on kytketty läpi, aiheuttaa tämä vain hy- 9 68921 vin pienen virranoton, koska tällaisessa tapauksessa laite BG esittää vastaavasti ohjatun pitkittäistransis-torin T8 kautta korkeaa virtapiirissä olevaa vastusta. Tämä virtaarajoittavan laitteen BG suurohmiseksikytken-tä saadaan kyseisessä ohjaustapauksessa aikaan kulloinkin automaattisesti tällöin estotilassa ohjatun transistorin T7 avulla. Sen avulla vaikutetaan tässä esitetyssä tilassa esiintyvään säätöpiiriin siten, että sen es-totilan aikana transistorin T8 ohjauspotentiaalin syöttö on esitetty.

Claims (1)

10 68921 Patenttivaatimus Kytkentälaite useiden optoelektronisten ilmaisinele-menttien, esim. valodiodien, etenkin sellaisten ohjaamiseksi, jotka toimivat puhelinlaitoksen päätelaitteissa välitystapahtumien ja/tai käyttötilojen optista ilmaisua varten, jolloin nämä ilmaisinelementit ovat osia matriisilaitteesta ja ne ovat aktivoitavissa kulloinkin yksittäin tai ryhmissä asettamalla ohjausinformaatioita tähän kuuluviin ohjausjohtimiin, tunnet-t u siitä, että ne optiset ilmaisinlaitteet (LED1, LED3), jotka ovat kytkettävissä toimintaan kulloinkin samojen, matriisijohdinten toiseen tyyppiin (esim. rivijohtimiin) kuuluvien ohjausjohdinten (A, B) kautta yksilöllisesti järjestetyn ohjauskytkimen (Tl, T3) avulla, muodostavat sarjakytkennän, joka on liitetty virtaarajoittavan laitteen (BG) välikytkennän avulla jakelujännitteeseen, ja että jokaisen sar jakytkennän (LEDl, LED3 tai vast. LED2, LED4) jokainen, ohjauskyt-kimestä (Tl) ja optoelektronisesta ilmaisinlaitteesta (LEDl) koostuva yhdistelmä on ohitettavissa kulloinkin ohjattavan puolijohdekytkimen (T5, T6) avulla välittömästi, jonka ohjausliitäntä vastaa kulloinkin matriisi-johtimen toiseen tyyppiin ( esim. palstajohtimiin) kuuluvaa ohjausjohdinta (C, D), että kaikkien puolijohde-kytkinten (T5, T6) läpikytkennän aikaansaavan ohjausinformaation esiintyessä johdetaan virtaarajoittavan laitteen (BG) automaattisesti suurohmiseksi kytkevä ohjaussignaali (T7) .