DE2429831A1 - Steuer- und halteschaltung fuer relaismatrizen - Google Patents

Description

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Telefonaktiebolaget LM Ericsson, Stockholm /Schweden

Steuer- und Halteschaltung für Relaismatrizen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuer- und Halteschaltung für Rel-aismatrizen, insbesondere kaskadengeschaltete Reedrelaismatrizen.

In schnellen elektronisch gesteuerten Telefonvermittlungen, großen öffentlichen Vermittlungen als auch privaten Vermittlungen werden neuerdings häufig in Schaltmatrizen angeordnete Reedrelais anstelle konventioneller elektromechanischer Schalteinrichtungen in den Vermittlungen verwendet.

Ein Reedrelais besteht aus einer in einem Glaszylinder eingeschlossenen Kontakteinheit, welche von außerhalb des Glaszylinders mit Hilfe eines Magnetfeldes betätigt werden kann, und einerMagnetspule zum Erzeugen des Magnetfeldes. Mehrere Glaszylinder sind oft in

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einer gemeinsamen Spule angeordnet und bilden zusammen mit der Spule eine Relaiseinheit. Um derartige Relaiseinheiten zu steuern, wird ein Strom durch die Spule geschickt, worauf alle Kontakteinheiten in dem gemeinsamen Magnetfeld betätigt werden. Um eine Steuerung einer aus Relaismatrizen wie oben beschrieben aufgebauten Vermittlung oder eines Schalters mit Hilfe von kurzen Impulsen möglich zu machen, ist eine Art von Haltekontakt erforderlich, durch welchen die aktivierten Relais mit einem Haltestrom versorgt werden können. Entsprechend dem allgemeinen Verfahren ist jede Relaiseinheit in der Matrix mit einer besonderen Kontakteinheit außer den Kontakten für die Sprechwege versehen, welcher Kontakt als Haltekontakt dient. Eine derartige Lösung des Problems ist beispielsweise in der DT-AS 1 047 851 gezeigt.

Bei Relaismatrizen der beschriebenen Art ist es erforderlich, eine Diode als Richtdiode in Reihe mit jeder Relaisspule zu abhalten, um eine Matrix ohne sogenannte Rückstromwege zu erhalten. Wenn solche Dioden nicht verwendet würden, oder wenn eine Matrix mit solcher Art geschalteten Dioden derart fehlerhaft werden sollte, daß mehrere Dioden infolge der auftretenden Fehler einen Kurzschluß zwischen ihren Elektroden aufwiesen, dann würden sich durch die Aktivierung einesvorgesehenenKreuzungspunktrelais unkontrollierte Betätigungen nicht vorgesehener Kreuzungspunktrelais ergeben.

Ziel der Erfindung ist es, eine für integrierte Schaltungstechnik gut geeignete Steuer- und Halteschaltung zu schaffen, welche die Richtdiode und den extra Reedrelaiskontakt nach der bekannten Technik ersetzt.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß mit einer Steuer- und Halteschaltung erreicht, wie sie sich aus dem Anspruch 1 ergibt. Zweckmäßige Weiterbildungen bzw. Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.

Die Erfindung schafft eine für eine Anzahl von Relaiseinheiten in

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der Matrix gemeinsame Steuer- und Halteschaltung, z.B. gemeinsam für eine Zeile oder Spalte in der Matrix. Um die Schaltung für diesen Zweck geeignet zu machen, ist sie mit einer Anzahl von Relaisverbindungsanschlüssen verbunden, welche die Verbindungspunkte für eine entsprechende Anzahl von Matrixrelais bilden. Weiter weist die Schaltung Zwischenleitungsausgangsanschlüsse auf, welche die Verbindungspunkte für Zwischenleitungen darstellen, über die Steuerspannungen zwischen benachbarten Matrizen in der Kaskadenschaltung übertragen werden, sowie wenigstens einen Steuersignalanschluß zum Aufnehmen von Steuersignalen für die Steuer- und Halteschaltung.

Die Schaltung ist weiter mit einer Anzahl von bistabilen elektronischen Kontakteinrichtungen versehen, von denen jede eine erste und eine zweite Hauptelektrode und einen Steuereingang aufweist. Die Kontakteinrichtungen sind mit Hilfe ihrer Hauptelektroden zwischen die Relaisverbindungsanschlüsse und einen gemeinsamen Spannungsversorgungsanschluß geschaltet. Eine derartige beschriebene Kontakteinrichtung geht dann in Betrieb, wenn eine Spannung einer bestimmten kleinsten Amplitude oder mit einer definierten Polarität den Hauptelektroden und gleichzeitig ein Steuersignal ihrem Steuereingang zugeführt werden. Eine Rückstellung in den nichtleitenden Zustand erfolgt, wenn der Strom durch die Kontakteinrichtung unter einen bestimmten Wert fällt.

Durch ein Zentralisieren der Steuer- und Haltefunktionen für eine Anzahl von Relais innerhalb der gleichen Matrix gemäß der Erfindung ist es möglich, diese Funktionen in integrierter Technik auf eine virtschaftlich vorteilhafte Weise zu realisieren. Durch die besondere Auslegung der getrennten Kontakteinrichtungen in der Schaltung gemäß der Erfindung werden zwei Komponenten, nämlich eine Diode und ein Reedrelaiskontakt pro Kreuzungspunkt gespart. Die notwendige Diodenfunktion ist in die Halteschaltung integriert.

Die Zahl von Kontakteinrichtungen pro Steuer- und Halteschaltung

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ist begrenzt durch die maximale Stiftzahl des Baugruppentyps und durch den Wunsch, daß jede Baugruppe mit einem bestimmten Teil der Matrix in Verbindung zu bringen sein sollte, welcher leicht identifizierbar ist, z.B. mit einer Zeile oder einer Spalte.

Wenn z.B. die Steuer- und Haltefunktion in einer 8x8 Matrix für jede Spalte in einer gemeinsamen integrierten Schaltung zusammengefaßt wird, lassen sich , verglichen mit der bekannten Technik, ein Reedrelaiskontakt und eine Diode in 64 Punkten ersetzen, d.h. 128 Komponenten verglichen mit 8 Baugruppen. Rein mechanisch bedeutet dies eine große Vereinfachung.

Weiter ist es möglich, die bistabilen elektronischen Kontakteinrichtungen in der Steuer- und Halteschaltung auf solche Weise auszulegen, daß sie z.B. einen geringeren Haltestrom als der Arbeitsstrom der Reedrelaiseinrichtungen erhalten. Mit dieser Annahme läßt sich eine vollständige Verbindung durch die Vermittlung oder den Schalter ohne Aktivierung entsprechender Reedrelais , d.h. ohne Herstellung des Sprechweges durch die Vermittlung oder den Schalter ausbauen. Diese Möglichkeit ist praktisch nicht gegeben, wenn gemäß der üblichen Technik ein Haltekontakt in der Form einer zusätzlichen Reedrelaiseinrichtung in Reihe mit der Relaisspule vorgesehen ist, wobei diese Reedrelaiseinrichtung gleichzeitig mit den Sprechwegkontakten betätigt wird. Wenn entsprechend der obigen Erläuterung ein vollständiger Weg durch die Vermittlung oder den Schalter aufgebaut wird, ohne daß Sprechwegkontakte betätigt werden, ist eine Spannungszunahme zwischen den Endpunkten der Verbindung ausreichend, um alle Sprechkontakte in der nächsten Verbindungsphase zum Arbeiten zu bringen.

Dieser Vorteil kann z.B. ausgenutzt werden durch einen Markiervorgang, welcher zufällige Verbindungsversuche durch die Schaltstufen ergibt. Für jeden derartigen Versuch von einem gegebenen Eingang wird die Verbindung zu dem gegebenen Ausgang so weit wie möglich durchgeführt. Wenn die Verbindung entlang dem zufälligen

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Weg unmöglich durchzuführen erscheint, wird die Verbindung getrennt und ein neuer Versuch auf gleiche Weise unternommen, bis ein vollständiger Weg gefunden ist. Es ist wichtig bei diesem Verfahren, welches wesentlich einfachere MarkierSteuerschaltungen erforderlich macht als übliche Markierverfahren, daß die Sprechwegkontakte durch nicht vollständige Verbindungsversuche in bezug auf die sich ergebenden Verschlechterungen nicht betätigt werden.

Natürlich ist es vorteilhaft, nur eine Art von Reedrelaiseinrichtungen in einer Vermittlung oder einem Schalter zu haben. Infolge der Tatsache, daß die Haltekontakteinrichtung die Reedrelaiseinrichtung ist, welche die Spitzenbelastung in dem Entwurf entsprechend der üblichen Technik hat, müssen die Spezifikationen für dieses Element den Entwurf der Reedrelaiseinrichtungen für den Schalter oder die Vermittlung bestimmen. Wenn der Haltekontakt in der Form einer Reedrelaiseinrichtung gemäß der Erfindung im Entwurf eliminiert wird, lassen sich folglich bestimmte Anforderungen an die Reedrelaiseinrichtungen vermindern, u.a. die Anforderung an die Stromführung, was zu wirtschaftlichen Vorteilen führt.

Eine Anzahl von Ausführungsbeispielen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 einen zweistufigen Matrixschalter,

Fig. 2 eine Steuer- und Halteschaltung zum Halten der Relais in Reihe in einer Verbindung mit durchverbundenem Haltedraht,

Fig. 3 eine Steuer- und Halteschaltung zum Halten der Relais parallel und eine Durchverbindung der Steuer- und Haltespannungen auf die folgende Matrixstufe über eine Durchverbindungsschaltung ,welche jeder einzelnen Kontakteinrichtung zugeordnet ist,

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Fig. 4 eine Steuer- und Halteschaltung zum Halten der Relais parallel und eine Durchverbindung der Steuer- und Haltespannungen auf die folgende Stufe mit Hilfe einer über ein Taktsignal gesteuerten Durchverbindungsschaltung, welche den Haltekontakteinrichtungen gemeinsam ist,

Fig. 5 eine Steuer- und Halteschaltung zum Halten der Relais parallel und eine Durchverbindung der Steuer- und Haltespannungen auf die folgenden Stufen mit Hilfe einer Durchverbindungsschaltung, welche allen Haltekontakteinrichtungen gemeinsam und durch zwei dem Zustand der Haltekontakteinrichtungen zugeordnete Variable gesteuert ist,

Fig. 6 eine Steuer- und Halteschaltung zum Halten der Relais parallel und eine Durchverbindung von Steuer- und Haltespannungen zu der folgenden Stufe mit Hilfe einer Durchverbindungsschaltung, welche für jeden einzelnen Haltekontakt vorgesehen ist, und welche in Reihe mit jedem Relais geschaltet ist,

Fig. 7 eine Steuer- und Halteschaltung zum Zentralisieren der Steuer- und Haltefunktion für jede Zeile in einer Relax smatr ix,

Fig. 8 eine einfache Ausführungsform einer bistabilen elektronischen Kontakteinrichtung, wie sie in der Vorrichtung nach Fig. 2 bis 7 enthalten ist,

Fig. 9 eine Einrichtung nach Fig. 8, vervollständigt mit zwei Widerständen zum Anpassen der Einrichtung an gegebene Funktionsparameter, und

Fig. 10 eine Ausführungsform der Durchverbindungsschaltung nach Fig. 5.

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Fig. 1 zeigt einen zweistufigen Matrixschalter, in welchem die beiden Matrizen mit A bzw. B bezeichnet sind. Die Matrizen sind miteinander, über Zwischenleitungen L verbunden. Die Zeilen der Matrix B sind als Eingänge und die Spalten der Matrix A sind als Ausgänge markiert. Der Einfachheit halber sind die Matrizen in der Größe 2x2 gezeigt, sie können jedoch jede andere Größe haben. Die Sprechdrähte sind auf übliche Weise mit a bzw. b bezeichnet. Der Schalter verbindet einen gegebenen Eingang mit einem gegebenen Ausgang ,wenn ein entsprechender Befehl von außerhalb/beispielsweise von einer Zentraleinheit,kommt. Dies bedeutet, daß die Drähte a bzw. b dann eine Kontaktverbindung vom Eingang zum Ausgang herstellen. Die Relais in den Kreuzungspunkten der Matrizen bestehen jeweils aus einer Relaisspule R11... R22 und den zugehörigen zwei Arbeitskontakten an den Drähten a bzw. b. Für jede Spalte in den Matrizen in dieser Ausführungsform ist eine Steuer- und Halteschaltung C vorgesehen. Gemäß der Erfindung können die Steuer- und Halteschaltungen alternativ gemeinsam für eine Zeile oder einen anderen Teil der Matrix angeordnet sein.

Einer der Vorteile eines wie oben beschrieben ausgelegten Schalters verglichen mit einem Schalter, der nur eine Stufe aufweist, besteht darin, daß jeder Eingang des hier beschriebenen Schalters außer dem Zugang zu jedem Ausgang zwei alternative Wege zwischen einem beliebigen Eingang und einem gegeben Ausgang aufweist. Wenn mehr Schaltstufen vorgesehen sind, so sind sogar noch mehr Wegfindealternativen möglich. So sind für die Wegfindealternativen eines solchen Schalters verschiedene Strategien verwendbar. Wie oben gezeigt, hat die Erfindung einen besonderen Vorteil durch eine bestimmte Art von Wegfindestrategie.

Es wird angenommen,daß der Aufbau einer Verbindung in der Stufe oder Matrix B beginnt. Eine Steuerspannung'UM wird durch eine Kontakteinrichtung an einen Haltedraht h der Eingangszeile gelegt, und der zu einer Spalte entsprechend dem vorgesehenen Kreuzungspunkt-

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relais gehörigen Steuer- und Halteschaltung wird eine Markierspannung Um an einem Steuersignalanschluß m zugeführt, an welchem, wie unten gezeigt werden wird, das auf diese Weise bezeichnete Kreuzungspunktrelais betätigt werden kann. Die Kontakteinrichtung zum Schalten der Steuerspannung auf den Haltedraht h ist schematisch als Schalter mit drei verschiedenen Verbindungsmöglichkeiten gezeigt, sie kann jedoch von Relais, elektronischen Flip-Flop-Schaltungen usw. gebildet werden. Wenn ein Kreuzungspunktrelais wie oben beschrieben markiert worden ist, wird die Steuerspannung durch einen Zwischenleitungsausgangsanschluß c der Steuer- und Halteschaltung C und die Zwischenleitung L zu einer Zeile in der folgenden Matrix, d.h. der Stufe oder Matrix A übertragen. Auf die gleiche Weise kann ein bestimmtes Kreuzungspunktrelais in dieser Zeile dadurch markiert werden, daß der Steuer- und Halteschaltung C der entsprechenden Spalte eine Spannung zugeführt wird. Die Steuer- und Halteschaltungen der Ausgangsstufe, in diesem Falle der Stufe oder der Matrix A,verbinden die Zwischenleitungsausgangsanschlüsse c mit einer Spannungsquelle, z.B. wie dargestellt mit Erde.

Wenn eine Verbindung zwischen einem Eingang und einem Ausgang des Schalters hergestellt ist, kann die Spannung zwischen den Endpunkten der Haltedrähte verringert werden, weil die zum Halten eines aktivierten Relais erforderliche Spannung geringer ist als die für das Einschalten des Relais erforderliche Spannung. Weiter ist es möglich, die Spannung an den Endpunkten der Verbindung gleichzeitig und um gleiche Beträge zu vergrößern oder zu verringern, wodurch eine Störungsimmunität der Verbindung gegenüber zusatz liehen Verbindungen durch die Matrizen erzielt wird.

Um eine Verbindung zu trennen und die an der Verbindung beteiligten Einrichtungen in die Ruhestellung zurückzustellen, wird eine Ruhespannung UV,z.B. Erde,auf den Haltedraht h des Schaltereingangs geschaltet, worauf alle Relais in der Verbindung gleichzeitig unterbrochen werden.

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Fig. 2 zeigt eine Steuer- und Halteschaltung C nach Fig. 1, welche zum Halten von Relais R in Reihe in einer Verbindung mit durchverbundenem Haltedraht ausgelegt ist. So sind die mit Relaisverbindungsanschlüssen r der Schaltung verbundenoiRelais R die gleichen wie die Spaltenrelais einer Matrixstufe nach Fig. 1. Die Schaltung C enthält zwei bistabile elektronische Kontakteinrichtungen E,von denen jede zwei Hauptelektroden 1 und d und einen Steuereingang s aufweist. Die Kontakteinrichtung E kann wie die Einrichtungen nach den Fig. 8 oder 9 aufgebaut sein, wobei Verbindungspunkte e und η weggelassen sind. Die Steuereingänge s sind mit einem gemeinsamen Steuersignalanschluß an der Schaltung C verbunden,und die Hauptelektroden d sind auf die gleiche Weise mit einem gemeinsamen Zwischenleitungsausgängsanschluß c verbunden. In einem stufenweisen Markiervorgang ähnlich dem oben in Verbindung mit Fig. beschriebenen/jibt es verschiedene Möglichkeiten, um den Markiervorgang abhängig von der Geschwindigkeit der Kreise auszuführen. Bei einem langsamen Vorgang wird die Steuerspannung UM nach Fig. 1, welche dem Haltedraht h in einer ausgewählten Zeile der Stufe oder Matrix B zugeführt wird, einen Stromfluß durch diesen Haltedraht, die Spule des ausgewählten Relais,durch den Relaisverbindungsanschluß der Schaltung C, die Hauptelektrode 1 der Kontakteinrichtung e, den Steuereingang s und durch den Steuersignalanschluß m zu der Quelle der Markierspannung Um bewirken. Wenn nicht sofort in der folgenden Matrixstufe ein Markiervorgang gestartet wird,so wird der Strom durch die Relaisspule und die Kontakteinrichtung E über den Wert des Arbeitsstromes des Relais, bei welchem dieses Relais arbeitet, ansteigen, sofern die Quelle für die Markierspannung Um nicht strombegrenzt ist. Die Kontakteinrichtung E ist zu dieser Zeit ebenfalls leitend geworden und überträgt die Arbeitsspannung über die Hauptelektrode d zu dem Zwischenleitungsausgangsanschluß c der Schaltung C. Dieser Zustand ist stabil, solange die Markierspannung an den SteuerSignalanschluß m gelegt ist. Durch den Zwischenleitungsausgangsanschluß c und die Zwischenleitung L nach Fig.1 wird so die Steuerspannung zu einer Zeile der Stufe oder Matrix A übertragen. Wenn ein ausgewähltes Kreuzungs— punktrelais_Bin dieser .Matrixstufe gearbeitet hat, kann eine

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Ruhespannung Uv erneut den Steuersignalanschlüssen m in beiden Matrixstufen zugeführt werden, und der Haltestrom fließt über den Zwxschenlextungsausgangsanschluß c der Schaltung C in der Stufe oder Matrix A zur Erde.

Bei einem schnelleren Vorgang, oder wenn die Markierspannung Um strombegrenzt ist, wird der Strom durch die Relaisspule in der Stufe oder Matrix B nicht über den Arbeitswert ansteigen, ehe die Markierspannung Um einer ausgewählten Spalte in der Stufe oder Matrix A zugeführt ist, was dazu führt, daß während keines Moments des Vorgangs der Arbeitsstrom des Relais über die Steuersignalanschlüsse m der Schaltungen C geführt wird, sondern daß der Arbeitsstrom vielmehr direkt über den Zwxschenlextungsanschluß c der Schaltung C in der Stufe oder Matrix A zur Erde geführt wird.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Steuer- und Halteschaltung, welche zum Halten der Relais R in einerVerbindung in Parallelschaltung und zur Durchverbindung der Steuer— und Haltespannung zu der folgenden Matrixstufe über eine Durchverbindungsschaltung V ausgelegt ist, wobei jeder Kontakteinrichtung E eine Durchverbindungsschaltung V zugeordnet ist. Um niedrige Arbeitsspannungen verwenden zu können, ist es wesentlich, die Spannungsabfalle entlang des Haltedrahts h so klein wie möglich zu machen, besonders dann, wenn mehrere Matrixstufen vorgesehen sind. Die Spannungsabfälle treten hauptsächlich in den Relais R auf, wenn diese Strom führen, sie treten jedoch auch in den mit den Relais in Reihe geschalteten Kontäkteinrichtungen E auf. In der Ausführungsform nach Fig. 3 sind die Haltedrähte h direkt mit einem zusätzlichen Spannungszuführanschluß u der Schaltung C und mit dem Verbindungsanschluß der Relais R verbunden. Die Durchverbindungsschaltungen V können aus einem einzelnen Transistor bestehen, dessen Emitter mit dem Spannungszuführanschluß u, dessen Kollektor mit einem gemeinsamen Zwischenleitungsausgangsanschluß c und dessen Basis über einen Widerstand mit einem Ausgang η der Kontakteinrichtung E verbunden

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sind. Die Durchverbindungsschaltungen V führen die Arbeitsspannung dem gemeinsamen Zwischenleitungsausgangsanschluß mit einem geringeren Spannungsabfall als bei der Ausführungsform nach Fig.

2 zu. Am Ausgang η tritt ein Signal auf, welches angibt, ob der Zustand der Kontakteinrichtung E leitend oder nichtleitend ist. Wie aus den Fig. 8 und 9 hervorgeht, kann der Ausgang mit einer gemeinsamen Basis-Kollektor-Verbindung in der Kontakteinrichtung E verbunden sein, deren Funktion im folgenden näher beschrieben wird. Die Steuereingänge s sind wie in der Ausführungsform nach Fig.χ 2 geschaltet. Weiter sind alle Hauptelektroden d mit einem Spannungszuführanschluß j der Schaltung C verbunden, welcherseinerseits auf einem festen Potential, beispielsweise an Erde liegt. Hierdurch werden alle Relais in der Verbindung parallel zwischen den Haltedraht h und Erde geschaltet. So wird bei dieser Ausführungsform der Strom des Relais während keines Moments des Markiervorgangs in einem größeren Ausmaß über die Steuersignalanschlüsse m der Schaltung C fließen.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher auf die gleiche Weise wie in der Ausführungsform nach Fig.

3 die Relais mit Haltestrom parallel zwischen die Spannung des Haltedrahts h und ein festes Potential an dem Spannungszuführanschluß j geschaltet sind. Eine Durchv.erbindungsschaltung ü ist in diesem Falle den Kontakteinrichtungen gemeinsam und weiter durch ein externes Signal an einem Steuersignalanschluß T gesteuert, wobei dieses Signal z.B. von einem allen Steuer- und Halteschaltungen in dem Schalter gemeinsamen zentralen Taktsignalgenerator zugeführt werden kann. Die Hauptelektroden 1 und d eier Kontakteinrichtungen e wie auch die Steuereingänge s sind mit den Eingängen und Ausgängen der Schaltung C auf die gleiche Weise wie bei der Ausführungsform nach Fig. 3 verbunden. Jede der Kontakteinrichtungen E ist mit einem Ausgang e versehen, welcher gemäß den Fig. 8 und 9 über eine Diode mit einer gemeinsamen Basis-Kollektor-Verbiindung in der Kontakteinrichtung verbun den ist. Wie im folgenden näher erläutert werden wird, kann das Signal dieses

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Ausgangs zwei verschiedene Pegel hoch oder niedrig abhängig davon einnehmen, ob die Kontakteinrichtungen Strom leitet oder nicht. Alle diese Ausgänge e sind mit einem gemeinsamen Detektoreingang g der gemeinsamen Durchverbindungsschaltung U verbunden. Eine Steuerspannung UM und eine Haltespannung UH sind mit der Durchverbindungsschaltung U in jeder Schaltung C und über einen Ausgang f der Durchverbindungsschaltungen sowie den Zwischenleitungsausgangsanschluß c mit der folgenden Matrixstufe fast ohne Spannungsabfall verbunden, was es möglich macht, die Spannungen niedrig zu halten. Ein Markiervorgang in einem Schalter mit Steuer- und Halteschaltungen nach Fig. 4 wird eingeleitet, wenn ein Taktsignal dem Steuersignalanschluß T aller Schaltungen C zugeführt und gehalten wird. In der Stufe oder Matrix B erhält der Haltedraht h eine Spannung in einer ausgewählten Zeile auf die gleiche Weise wie oben beschrieben. Wenn hierauf eine Spalte durch Zuführen einer Markierspannung Um zu der zugehörigen Schaltung C ausgewählt wird, so wird die Kontakteinrichtung E in dem Koinzidenzpunkt betätigt, und der Ausgang e nimmt einen Pegel an, welcher dem leitenden Zustand der Kontakteinrichtung entspricht. Dieser Signalpegel wird zu dem Detektoreingang g der Durchverbindungsschaltung U übertragen und bewirkt das Anlegen der Arbeitsspannung Um über einen Ausgang f und den Zwischenlei tungsausgangsanschluß c an die Stufe oder Matrix A. In dieser Stufe wird das Taktsignal entsprechend den obigen Ausführungen an allen Steuersignalanschlüssen T gehalten, wodurch ein dem beschriebenen Vorgang analoger Vorgang für die Matrixstufe wiederholt werden kann. Wenn die Spannung Um während einer solch langen Zeit angelegen hat, daß ein richtiger Betrieb in der Matrixstufe durchgeführt worden ist, wird das Taktsignal von dem Steuersignalanschluß T genommen und die Haltespannung UH wird an den Eingang der Stufe oder Matrix B gelegt. Das Wegnehmen des Taktsignals bewirkt weiter, daß die an die Durchverbindungsschaltung U in der Stufe oder Matrix B gelegte Haltespannung UH über den Ausgang f und den Zwischenleitungsausgangsanschluß c der Schaltung C an die Stufe oder Matrix A gelegt wird. Die Schaltlogik in der Durchverbindungsschaltung U ist so

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in einem stabilen Zustand und ist im folgenden nicht empfindlich auf Änderungen in dem Pegel des Taktsignals,ehe das Signal am Detektoreingang g seinen Pegel ändert. Wenn dem Eingang der Stufe oder Matrix B keine Spannung mehr zugeführt wird, wird die Kontakteinrichtung in der Matrix B in den Sperrzustand gebracht, in welchem der zugehörige Ausgang e und der Detektoreingang g ihre Pegel ändern. Dies läßt die Spannung zu den Durchverbindungsschaltungen U abfallen, wodurch diese in ihren Ruhezustand zurückgestellt werden und die gesamte Verbindung getrennt ist.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung zum Halten der Relais parallel gegenüber einem festen Potential gezeigt. In dieser Ausführungsform wird keine Taktsignalsteuerung verwendet ,und eine gemeinsame Durchverbindungsschaltung Y wird durch zwei Zustandsvariablen der Kontakteinrichtungen E gesteuert. Der Steuereingang s und die Hauptelektrode 1 jeder Kontakteinrichtung sind wie in dem vorhergehenden Beispiel geschaltet. Die Hauptelektrode d ist über eine Strommeßschaltung, welche einen Detektorausgang χ aufweist , mit einem gemeinsamen Spannungszuführanschluß j verbunden. Der Detektorausgang ist mit einem allen derartigen Ausgängen gemeinsamen Detektoreingang g1 in der Durchverbindungsschaltung Y verbunden.Die Ausgänge E der Kontakteinrichtungen sind ebenfalls mit einem gemeinsamen Detektoreingang g2 der Durchverbindungsschaltung verbunden. Das Signal an dem Ausgang e hat, wie oben erwähnt, zwei verschiedene Pegel, welche dem Sperrbzw. Durchlaßzustand der Kontakteinrichtung zugeordnet sind. Der Detektorausgang χ der Strommeßschaltung F gibt ein Signal ab, welches ebenfalls zwei verschiedene , dem Steuer- bzw. Haltestrom durch die Meßschaltung zugeordnete Pegel hat. Die Kombination der Signale an den Meß- oder Detektoreingängen g1 und g2 zeigt damit an, wenn eine Kontakteinrichtung E Strom führt, und ob dieser Strom ein Steuerstrom oder ein Haltestrom ist. Die Funktion der Durchverbindungsschaltung Y, welche im folgenden näher beschrieben wird, besteht darin, daß, wenn eine Kontakteinrichtung E einen Steuer-

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strom führt, die an die Durchverbindungsschaltung angelegte Steuerspannung UM über den Ausgang f und den Zwischenleitungsausgangsanschluß c der nächsten Stufe zugeführt wird, und daß , wenn eine Kontakteinrichtung einen Haltestrom führt, die angelegte Haltespannung UH entsprechend durchverbunden wird.

Fig. 6 zeigt eine Steuer- und Halteschaltung zum Halten der Relais parallel und zum Durchschalten von Steuer- und Haltespannungen zu der folgenden Matrixstufe über eine Durchverbindungsschaltung in Reihe mit jedem Relais, wobei jedem Haltekontakt eine Durchverbindungsschaltung zugeordnet ist. Die Auslegung der Kontakteinrichtungen E ist die gleiche wie in der Ausfuhrungsform nach Fig. 2,und die Verbindung der Steuereingänge s und der Hauptelektroden d erfolgt auf die gleiche Weise wie bei der Ausführungsform nach Fig. 3. Die verbleibende Hauptelektrode L jeder Kontakteinrichtung ist über eine Durchverbindungseinheit P mit dem zugehörigen Relaisverbindungsanschluß r verbunden. Wenn eine Spannung über die Reihenschaltung bestehend aus dem Relais R, der Durchverbindungseinheit P und der Kontakteinrichtung E angelegt wird, wird diese einen Strom führen, bei welchem ein Ausgang T der Durchverbindungseinheit die Spannung an dem Relaisverbindungsanschluß r zu dem Zwischenleitungsausgangsanschluß c überträgt. Eine Durchverbindungseinheit P mit den Merkmalen wie oben beschrieben kann in einem sehr einfachen Ausführungsbeispiel aus einem Transistor bestehen, dessen Emitter mit dem Relaisverbindungsanschluß r,,dessen Kollektor mit dem Ausgang t und dessen Basis über einen Widerstand mit der Hauptelektrode 1 verbunden ist. Der Markiervorgang für einen Matrixschalter mit Steuer- und Halteschaltung kann entsprechend dieser Ausführungsform der gleiche wie für die Ausführungsform nach Fig. 2 sein.

Fig. 7 zeigt ein einfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Zentralisieren der Steuer- und Haltefunktion in einer Relaismatrix Zeile um Zeile. Das Beispiel kann als Umkehrung der Ausführungsform nachFig. 2 betrachtet werden. Der Aufbau der Kontakteinrichtung

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E stimmt in diesem Beispiel ebenfalls mit dem Aufbau nach Fig. 2 überein. Die Steuereingänge s sind jeweils mit einer Anzahl Steuersignalanschlüssen m verbunden und die Steuer- bzw. Haltespannungen der Relais werden der Schaltung über den Zwischenleitungsausgangsanschluß c zugeführt. Die Kontakteinrichtungen E sind parallel zwischen den Zwischenleitungsausgangsanschluß und den entsprechenden Relaisverbindungsanschluß r geschaltet. Der Markiervorgang ist der gleiche wie der im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebene.

Jede der oben beschriebenen anderen Ausführungsformen kann natürlich von einem Aufbau mit Durchführung der Steuer- und Haltefunktionen Spalte um Spalte in einen solchen mit Durchführung der Funktionen Zeile um Zeile umgewandelt werden.

Fig. 8 zeigt eine einfache Ausführungsform einer bistabilen elektronischen Kontakteinrichtung, wie sie in den Einrichtungen nach den Fig. 2 bis 7 enthalten ist. Die Kontakteinrichtung besteht aus einem ersten und einem zweiten Transistor verschiedener Arten (npn-pnp). Der Emitter des ersten Transistors stellt die Hauptelektrode 1 der Einrichtung und der Emitter des zweiten Transistors stellt die Hauptelektrode d der Einrichtung dar. Weiter ist die Basis des ersten Transistors mit dem Kollektor des zweiten und die Basis des zweiten Transistors mit dem Kollektor des ersten Transistors verbunden. Die erste Basis-Kollektorverbindung ist mit dem Steuereingang s der Einrichtung durch eine Diode verbunden. In dem Beispiel in Fig. 8 ist der erste Transistor ala pnp-Transistor und der zweite Transistor als npn-Transistör dargestellt und die Diode ist mit ihrer Kathode mit dem Steuereingang s verbunden. Wenn eine positive Spannung zwischen die Hauptelektroden 1 und d und eine niedrige Spannung, ζ.B.Erde,an den Steuereingang -s gelegt werden, wird der erste Transistor als Ergebnis der positiven Spannung über den Emitter-Basis-Übergang des Transistors leitend sein. Hierdurch wird das Potential des Kollektors des ersten Transistors zunehmen, was folglich auch der Fall für

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die Basis des ersten Transistors ist, so daß der zweite Transistor leitend wird. Wenn der zweite Transistor Strom führt, wird das Emitterpotential dieses Transistors zu seinem Kollektor übertragen, welcher entsprechend der obigen Beschreibung mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist. Dieses Basispotential wird jetzt den ersten Transistor in seinem leitenden Zustand halten, wenn das Steuersignal abfällt_rund die Kontakteinrichtung hat ihren stabilen leitenden Zustand eingenommen.

Die erwähnte Basis-Kollektor-Verbindung ist über einen Widerstand mit einer positiven Spannungsquelle und über eine zusätzliche , in umgekehrter Richtung wie die vorher erwähnte Diode geschaltete Diode mit einem Ausgang e bzw. einem Ausgang η der Kontakteinrichtung E verbunden. Entsprechend den obigen Ausführungen ist das Potential an der erwähnten Basis-Kollektor-Verbindung unzweideutig abhängig von dem Zustand der Kontakteinrichtung, leitend und nicht-leitend. Im leitenden Zustand ist das Potential niedrig und im nicht-leitenden Zustand hoch. Die Signale an den Ausgängen e und η werden zum Steuern der Durchverbindungsschaltungen in denjenigen Ausführungsbeispielen der Steuer- und Halteschaltungen benutzt, welche solche verwenden. Bei Steuer- und Halteschaltungen mit einzelnen Durchverbindungsschaltungen entsprechend den obigen Ausführungen wird der Ausgang η ohne Diode verwendet, und bei einer gemeinsamen Durchverbindungsschaltung wird der Ausgang e mit einer Diode verwendet. Die Diode in dem letzteren Fall ergibt die gewünschte ODER-Funktion. Es ist ausreichend, daß eine der Kontakteinrichtungen einer Spalte in ihrem leitenden"Zustand ist, um die notwendige Durchverbindung der Steuer- und Haltespannungen auf die folgende Matrixstufe herzustellen.

Fig. 9- zeigt eine Einrichtung nach Fig. 8,welche mit zwei Widerständen vervollständigt ist, um die Einrichtung an gegebene Funktionsparameter anzupassen. In dieser Ausführungsform kann der Haltestrom der Kontakteinrichtung durch die Wahl der Widerstandswerte

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und die Verstärkung des Transistors betätigt werden.

Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Durchverbindungsschaltung nach Fig. 5. Zwei identisch aufgebaute elektronische Kontakteinrichtungen sind so geschaltet, daß sie jeweils eine Spannung von einem zugehörigen Spannungszuführanschluß u1 bzw. u2 einem gemeinsamen. Ausgang f zuführen. Eine Diode D1 ist in der Verbindung für die Haltespannung zu dem Ausgang f vorgesehen, um am Ausgang f die positivste der angelegten Spannungen darzustellen.

Jeide Kontakteinrichtung enthält einen ersten und einen zweiten Transistor neben einem ersten und einem zweiten Widerstand. Die Funktion ist die gleiche für beide Kontakteinrichtungen, so daß die folgende Beschreibung auf eine der Kontakteinrichtungen beschränkt ist.

Durch ein niedriges Potential an dem Detektoreingang g2 wird die an den Spannungszuführanschluß u2 angelegte positive Spannung UH einen Stromfluß durch Widerstände R4 und R3 bewirken. Die positive Spannung über dem Emitter-Basis-Bereich eines Transistors T3 bewirkt, daß dieser Transistor leitend wird. Hierdurch wird das Basispotential eines Transistors T4 vergrößert, und dieser Transistor wird seinerseits in der Lage sein, einen Strom zu führen,wenn ein vollständiger Kollektorkreis über den Ausgang f vorgesehen ist. Die Spannung an der Anode der Diode D1 wird etwa gleich der Haltespannung UH sein. Das Anlegen der Steuerspannung UM, welche verglichen mit der Spannung UH positiver ist, an den Eingang f über den Spannungszuführanschluß U1 wird auf analoge Weise durch das Potential an dem Detektoreingang g1 gesteuert. Die Diode D1 wird folglich in umgekehrter Richtung vorgespannt, wenn die Spannung UM an den Ausgang f angelegt wird, was mit anderen Worten bedeutet, daß die höchste der Spannungen an den Emittern der Transistoren T2 und T4 an den Ausgang f gelegt ist.

Alle oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung enthalten

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Kontakteinrichtungen E vom Halbleitertyp, welche mit Hilfe von elektrischen Spannungen an den Steuereingängen s gesteuert werden. Der Gedanke der Erfindung umfaßt jedoch auch Ausführungsformen, bei welchen die Kontakteinrichtungen E mit Hilfe anderer Signale, z.B. optischer Signale, gesteuert werden. Eine derartige Ausführungsform ist beispielsweise eine solche, welche eine Kombination von lichtemittierender Diode und lichtaktiviertem Thyristor als Kontakteinrichtungen aufweist.

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Claims (11)

Patentansprüche

1. Steuer- und Halteschaltung für Relaismatrizen, insbesondere kaskadengeschaltete Reedrelaismatrizen, in Schaltern für elektronisch gesteuerte Fernsprechstellen, dadurch g e kenn ζ e lehnet, daß die Schaltung eine Anzahl von bistabilen elektronischen Kontakteinrichtungen (E) mit jeweils einer ersten und einer zweiten Hauptelektrode (l.d) und einem Steuereingang (s) aufweist, wobei die Kontakteinrichtungen z.B. Thyristoren, Hook-Flip-Flops usw. sind, welche auf verschiedene Weise getriggert werden können, jede Kontakteinrichtung (E) durch die Anwesenheit einer bestimmten niedrigsten Spannung mit einer gegebenen Polarität zwischen ihren Hauptelektroden (l,d) und das Auftreten eines Steuerimpulses an ihrem Steuereingang (s) aktiviert wird und abgeschaltet wird, wenn der Strom durch die Kontakteinrichtung (E) unter einen gegebenen Wert fällt, wobei jede Kontakteinrichtung (ε) mit Hilfe ihrer Hauptelektroden (1, d) zwischen einen Relaisverbindungsanschluß (r) in der Schaltung für den Anschluß eines Matrixrelais (R) und einen allen Kontakteinrichtungen gemeinsamen Spannungsversorgungsanschluß (c;j) in der Schaltung geschaltet ist, daß der Steuereingang (s) mit einem einer Zahl von Steuersignalanschlüssen (m, T) zum Empfangen von Steuersignalen zu der Schaltung verbunden ist, wobei der Steuersignalanschluß für mehrere Steuereingänge

(s) gemeinsam sein kann, und daß die Schaltung einen Zwischenleitungsausgangsanschluß (c) zum Anschluß einer Zwischenleitung aufweist, über welche Steuer- und Haltespannungen zwischen benachbarten Matrizen in der Kaskadenschaltung übertragen werden.

2. Steuer- und Halteschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn ze ic hn et, daß die Steuereingänge (s) aller Kontakt einrichtungen (33) mit einem gemeinsamen Steuersignalanschluß (m) verbunden sind und daß der gemeinsame Spannungsversorgungsanschluß den Zwischenleitungsausgangsanschluß (c) bildet.

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3. Steuer- und Halteschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuereingänge (s) aller Kontakteinrichtungen (E) mit einem gemeinsamen Steuersignalanschluß (m) verbunden sind, daß der gemeinsame Spannungsversorgungsanschluß (j) an ein festes Potential gelegt'ist, daß jede der Kontakteinrichtungen (E) mit einem Detektorausgang (η) versehen ist, welcher ein Signal in Abhängigkeit von dem Durchlaßbzw. Sperrzustand der Kontakteinrichtung abgibt, und daß eine Durchverbindungsschaltung (V) für jede Kontakteinrichtung (E) einzeln mit dem Detektorausgang (η) verbunden ist, um die Übertragung der Steuer - bzw. Haltespannung des zugehörigen Kreuzungspunktrelais (R) in Abhängigkeit von dem Durchlaß- bzw. Sperrzustand der Kontakteinrichtung (E) zu dem Zwischenleitungsausgangsanschluß (c) durchzuverbinden bzw. zu unterbrechen, wobei die Steuer- bzw. Haltespannung direkt an einen zusätzlichen Spannungsversorgungsanschluß (u) der Steuer- und Halteschaltung gelegt ist.

4. Steuer- und Halteschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet, daß die Steuereingänge (s) aller Kontakteinrichtungen (E) mit einem gemeinsamen Steuersignalanschluß

(m) verbunden sind, daß der Spannungsversorgungsanschluß (j) an ein festes Potential gelegt ist, daß jede der Kontakteinrichtungen mit einem Detektorausgang (e) versehen ist, welcher ein Signal mit einem ersten bzw. einem zweiten Signalpegel in Abhängigkeit von dem Durchlaß- bzw. Sperrzustand der Kontakteinrichtung (E) abgibt, und welcher mit einem gemeinsamen Detektoreingang (g) einer allen Kontakteinrichtungen (E) gemeinsamen Durchverbindungsschaltung (U) verbunden ist, welche ihrerseits einen mit dem Steuersignalanschluß (T) verbundenen Steuersignaleingang (k) aufweist und ein Steuersignal mit einem ersten und einem zweiten Signalpegel aufnimmt, und daß die Durchverbxndungsschaltung (U) so aufgebaut ist, daß eine Steuerspannung (UM) von einem Spannungsversorgungsanschluß (u1) auf einen Ausgang (f) derselben geschaltet ist, wenn, gerechnet von einem Ruhezustand der Schaltung, die

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Signale an den Eingängen (g und k) das erstemal ihren ersten bzw. zweiten Signalpegel annehmen, wobei der Ausgang (f) mit dem Zwischenleitungsausgangsanschluß (c) verbunden ist, so daß , wenn die Signale an den Eingängen (g und k) beide das erstemal ihre ersten Signalpegel annehmen, Haltespannungen (UH) von einem Spannungsversorgungsanschluß (u2) zu dem Ausgang (f) verbunden werden und dieser Zustand erhalten bleibt, bis das Signal an dem Detektoreingang (g) seinen zweiten Signalpegel annimmt, bei welchem die Spannungsversorgung zu dem Ausgang (f) unterbrochen wird und die Durchverbindungsschaltung (U) in ihren Ruhezustand zurückgeht.

5. Steuer- und Halteschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereingänge (s) aller Kontakteinrichtungen (E) mit einem gemeinsamen Steuersignalanschluß (m) verbunden sind, daß die Hauptelektrode jeder der Kontakteinrichtungen (E), welche nicht mit dem zugehörigen Relaisverbindungsanschluß (r) verbunden ist, über eine Stroitimeßschaltung (F) mit dem gemeinsamen Spannungsversorgungsanschluß (j) verbunden ist, welcher seinerseits an ein festes Potential gelegt ist, daß der Ausgang (χ) der Strommeßschaltung (F), welcher abhängig davon, ob die Strommeßschaltung (F) einen Steuerstrom oder einen Haltestrom führt, einen ersten bzw. zweiten Signalpegel aufweist, mit einem gemeinsamen Detektoreingang (g1) einer allen Kontakteinrichtungen gemeinsamen Durchverbindungsschaltung (Y) verbunden ist, und daß jede der Kontakteinrichtungen (E) einen Detektorausgang (e) aufweist, welcher abhängig von dem Durchlaß- bzw. Sperrzustand der mit einem gemeinsamen Detektoreingang (g2) der Durchverbindungsschaltung (Y) verbundenen Kontakteinrichtung (E) ein Signal mit einem ersten bzw. zweiten Spannungspegel abgibt, wobei die Durchverbindungsschaltung (Y) eine Haltespannung (UH) von einem ' Spannungsversorgungsanschluß (u2) zu einem Ausgang (f) derselben verbunden mit dem Zwischenleitungsausgangsanschluß (c) verbindet, wenn die Signale an den Eingängen ( g1 und g2) ihren zweiten bzw. ersten Signalpegel aufweisen , und eine Steuerspannung (UM) von einem Spannungsversorgungsanschluß (u1) zu dem Ausgang (f) verbindet,

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wenn die Signale an den Eingängen beide ihren ersten Signalpegel aufweisen.

6. Steuer- und Halteschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet, daß die Steuereingänge (s) aller Kontakteinrichtungen (E) mit einem gemeinsamen Steuersignalanschluß

(m) verbunden sind, daß der gemeinsame Spannungsversorgungsanschluß (j) an ein festes Potential gelegt ist, daß eine jeder Kontakteinrichtung (E) zugeordnete Durchverbindungsschaltung (P) zwischen eine Hauptelektrode (1) der entsprechenden Kontakteinrichtung (E) und den zugehörigen Relaisverbindungsanschluß (r) geschaltet und so angeordnet ist, daß sie abhängig von dem Durchlaßbzw. Sperrzustand der Kontakteinrichtung (E) die Spannung an dem Relaisverbindungsanschluß (r) durchverbindet bzw. sperrt.

7. Steuer- und Halteschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet, daß der Steuereingang (s) jeder der Kontakteinrichtungen (E) mit einem entsprechenden Steuersignalanschluß (m) verbunden ist, und daß der gemeinsame Spannungsversorgungsanschluß den Zwischenleitungsausgangsanschluß (c) darstellt.

8. Steuer- und Halteschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile elektronische Kontakteinrichtung (E) einen ersten und einen zweiten Transistor entgegengesetzter Art (npn, pnp) enthält, deren Basis und Emitter über einen Widerstand verbunden sind, daß die Basis jedes Transistors mit dem Kollektor des anderen Transistors verbunden ist, daß die Emitter der Transistoren die Hauptelektroden (l,d) der Kontakteinrichtung (E) darstellen, und daß eine der Kollektor-Basisverbindungen ihrerseits über eine Diode mit dem Steuereingang (s) verbunden ist.

9. Steuer- und Halteschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennz ei chnet, daß die Detektoreingänge (g1, g2) Steuereingänge für zwei gleich aufgebaute, zwischen die Spannungs-

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Versorgungsanschlüsse (u1, u2) und den Ausgang (f) geschaltete elektronische Kontakteinrichtungen bilden, daß die Kontakteinrichtungen gerechnet vom Steuereingang einen ersten Widerstand aufweisen, welcher mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist, dessen Emitter und Basis mit Hilfe eines zweiten Widerstands verbunden sind und dessen Emitter einerseits mit einem Spannungsversorgungsanschluß und andererseits mit dem Kollektor eines zweiten Transistors verbunden ist, dessen Basis ihrerseits mit dem Kollektor des ersten Transistors und dessen Emitter mit dem Ausgang (f) verbunden ist, und daß die Verbindung zu dem Ausgang (f) mit der Haltespannung vorgesehen ist durch eine der Kontakteinrichtungen, welche zur Versorgung des Ausgangs (f) mit der Haltespannung vorgesehen ist, mit Hilfe einer Diode (D1) verwirklicht ist, welche sicherstellt, daß die höchste der an die Spannungsversorgungsanschlüsse (u1 und u2) angelegten Spannungen über die Kontakteinrichtungen dem Ausgang (f) zugeführt wird.

10. Steuer- und Halteschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kollektor-Basis-Verbindung mit Hilfe einer Diode, welche in bezug auf die erste Diode in entgegengesetzter Richtung geschaltet ist, auf einen Detektorausgang (e) der Kontakteinrichtung (E) geschaltet ist, an welchem Ausgang ein Signal in Abhängigkeit von dem Durchlaß- bzw. Sperrzustand der Kontakteinrichtung auftritt. -

11. Steuer- und Halteschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzei chnet, daß die Kollektor-Basis-Verbindung mit einem Detektorausgang (n) der Kontakteinrichtung (E) verbunden ist, an welchem Ausgang ein Signal in Abhängigkeit von dem Durchlaßbzw. Sperrzustand der Kontakteinrichtung auftritt.

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