194668. lajstromszámú szabadalom • Szélessávú térosztásos jelkapcsoló berendezés
1 194 668 2 A találmány szélessávú térosztásos jelkapcsoló berendezés, amelynek keresztpontjaiban egy-egy dekódervezérlésü tárolócellával működtethető kapcsolóelem van. A távközléstechnika újabb fejlődése a keskeny- és szélessávú távközlőszolgálat területén olyan integrált szolgáltatású hírközlő- és jelkapcsolórendszerek létrehozására irányul, amelyekben az előfizetői csatlakozóvonalak átviteli közegét fényvezetőszálak alkotják. Ezeken keresztül bonyolódnak le mind a keskenysávú távbeszélő szolgáltatások, főleg a 64 kbit/s-os digitális telefónia, mind pedig a szélessávú szolgáltatások, főleg a 140 Mbit/s-os video-telefónia. A központokban azonban még különálló (bár célszerűen közös vezérlőberendezéseket tartalmazó) keskenysávú és szélessávú jelkapcsoló berendezések léteznek egymás mellett (pl. 2 421 002 sz. DE szabadalmi leírás). Egy szélessávú időmuitiplex jelkapcsoló berendezéssel kapcsolatban, amelynek minden keresztpontja időmultiplex módon egyszerre több összeköttetésre van felhasználva, ismert az a megoldás, hogy minden vezetékpáHtértágját egy-egy kapuáramkör köti öszsze, amelynek be- és kikapcsolását egy az illető keresztponthoz tartozó D-flip-flopból alkotott tárolócella végzi. Ez a keresztponthoz tartozó tárolócella az órajelbemenetére vezetett megfelelő órajelen kívül csak az egyik koordináta irányában, mégpedig a D- bemenetén kap vezérlést (Pfannschmidt: Szélessávú digitális jelek csatolóhálózatainak működési sebesség határai, disszertáció, Braunschweig 1978, 6.7. ábra). A 140 Mbít/s-os bitsebességgel elérhető 4. . .8 körüli időmultíplex-faktorra és a hozzá szükséges költséges áramköri technológiára való tekintettel mostanában a szélessávú jelátkapcsolás céljára minden esetben a tisztán térosztásos jelkapcsoló berendezéseket részesítik előnyben, amelyekben az egyes keresztpontokon át felépített összeköttetések csak térbeliieg vannak egymástól elválasztva. Egy ilyen tisztán térosztásos jelkapcsoló berendezést például olyan keresztpont-mátrix alakjában lehet megvalósítani, amelynek keresztpontjaiban elhelyezett kapcsolóelemek mindegyikét egy dekóder által vezérelt és az illető keresztponthoz tartozó tárolócella működteti (lásd Pfannschmidt idézett közleményének 6.4. ábráját), a kapcsolóelemeket pedig C-MOS átviteli kapuk alkotják (ISS’84 Conference Papers 23C1, 9. ábra). Az ilyen egyszerű C-MOS átviteli kapuból képzett kapcsolóelem azonban bekapcsolt állapotában kimenő vezetékének kapacitása miatt saját bemenő vezetékét is terheli, ami jelkéslelíetést vonhat maga után. Továbbá az ún. alsóküszöb-effektusok miatt (például szivárgási áramok vagy alsóküszöb-áramok esetén) a MOS-tranzisztorok lezárt állapotában is fennáll bizonyos csatolás, ami áthallási jelenségeket idéz elő. Hasonló helyzet áll fenn egy olyan ismert szélessávú térosztásos jelkapcsoló berendezésnél is, amelynek minden keresztpontjában egy-egy tárolócellával vezérelhető kapcsolóelem van, amely utóbbiakat bemenő oldalukon a hozzájuk tartozó bemenőjel-vezetékhez, kimenő oldalon pedig a hozzájuk tartozó kimenőjelvezetékhez kapcsolt, növekményes típusú MOS-tranzisztotokból felépített C-MOS-inverterek alkotják. Az inverterek p-csatornás, növekményes típusú tranzisztora és a hozzátartozó tápfeszültségforrás közé egy vezérlőelektródájával a tárolócelb egyik kimenetére csatlakozó p-csatornás, kiürítéses típusú tranzisztor, n-csatornás, növekményes típusú tranzisztora és a hozzátartozó tápfeszültségforrás közé pedig egy vezérlőeiektródájávai a tárolócella komplementer kimenetére csatlakozó n-csatornás, kiürítéses típusú tranzisztor van beiktatva (ISS'84 Conference Papers 31C3, 14. ábra). A kapcsolóelemek ilyen kiképzése a két kiürítéses üzemű tranzisztor kis mértékű, de állandóan meglevő átvezetése miatt statikus veszteségeket okoz a lezárt állapotú keresztpontokban, és ráadásul ezek a lezárt állapotú, de kismértékben mégis vezető kapcsolóelemek terhelik az éppen áteresztő állapotban lévő kapcsolóelemet. További hátrány, hogy a jellöket nem terjedhet ki a két tápfeszültségérték közötti teljes tartományra. A 4 217 502 számú US szabadalmi leírásból ismert egy három kimeneti állapotot felvenni képes C-MOS/ TTL-átalakító, amely tartalmaz egy a C-MOS-logikai szinteknek megfelelő két tápfeszültségről táplált, egyik bemenetével az átalakító bemenő vezetékére csatlakozó, másik bemenetével pedig egy vezérlőjelet fogadó C-MOS-NOR-kaput, egy szintén C-MOS- logikai szinteknek megfelelő két tápfeszültségről táplált, egyik bemenetével az átalakító bemenő vezetékére csatlakozó, másik bemenetével pedig a vezérlőjel negáitját fogadó C-MOS-NAND-kaput, valamint egy az egyik MOS-tranzisztorának vezérlőelektródájával a C-MOS-NAND-kapu kimenetére, a másik MOS-tranzisztorának vezérlőeiektródájávai a CMOS-NOR-kapu kimenetére, saját kimenetével pedig a hozzátartozó kimenőjel-vezetékre csatlakozó ellenütemű C-MOS-kimenőfokozatot, amely utóbinak mindkét forrás-elektródája TTL-logikai szinteknek megfelelő tápfeszültségre van csatlakoztatva. Ez az ismert megoldás nem ad útmutatást szélessávú térosztásos jelkapcsoló berendezés kapcsolóelemeinek kialakításához. A találmány megalkotásakor azt a feladatot tűztük ki, hogy a szélessávú térosztásos jelkapcsoló berendezéseknél a kapcsolóelemek megfelelő kialakításával az előbbiek során ismertetett hátrányokat elkerüljük. A találmány szélessávú térosztásos jelkapcsoló berendezés, amelyben bemenőjel-vezetékek és kimenőjel-vezetékek keresztpontjaíhoz egy-egy dekódervezérlésű tárolóceílával működtetett kapcsolóelem tartozik. A találmány szerint mindegyik kapcsolóelem tartalmaz egy C-MOS-logikai szinteknek megfelelő két tápfeszültségről táplált, egyik bemenetével a hozzátartozó bemenőjel-vezetékhez, másik bemenetével pedig a tárolócella egyik kimenetéhez csatlakozó CMOS-NAND-kaput, egy a C-MOS-logikai szinteknek megfelelő két tápfeszültségről táplált, egyik bemenetével a hozzátartozó bemenőjei-vezetékre, másik bemenetével pedig a tárolócella komplementer másik kimenetére csatlakozó C-MOS-NAND-k2put és egy ellenütemü C-MOS-kimenőfokozatot, amely CMOS-kimenőfokozat egyik MOS-tranzisztorának vezérlőelektródája a C-MOS-NAND-kapu kimenetére, másik MOS-tranzisztorának vezérlőelektródája a CMOS-NOR-kapu kimenetére, mindkét MOS-tranzisztorának forrás-elektródája a C-MOS-logikai szinteknek megfelelő tápfeszültségre, saját kimenete pedig a hozzátartozó kimenőjel-vezetékre van csatlakoztatva. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 30 65 2
