ПОСТРОЕНИЕ КОММУТАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОННЫХ АТС

Для построения коммутационной системы и управляющих устройств электронных коммутационных узлов могут быть использованы бесконтактные элементы с двумя устойчивыми состояниями. Принципы действия таких элементов основаны на различных физических явлении, в вакууме, в полупроводниках, в газах, в ферромагнитах и т. д. Во всех этих случаях используется нелинейная зависимость между физическими величинами, дающая возможность создать скачкообразный переход элемента из одного состояния в другое. Одно состояние является проводящим (открытым), а второе — непроводящим (закрытым), причем время перехода из одного состояния в другое весьма мало.

В качестве элементов для образования двух состояний электрической цепи могут использоваться (рис. 10.14): электронные

лампы, лампы с холодным катодом — диоды и триоды (тиратроны), транзисторы, полупроводниковые диоды, магнитные элементы (ферриты), оптроны и др. Все эти элементы позволяют производить замыкание и размыкание электрической цепи нагрузки R, немеханическим путем и выполняют ту же задачу, что и релейные контакты (рис. 10.14а). Управление элементами осуществляется подачей соответствующего напряжения или тока на управляющий вход У (в скобках показан потенциал рабочего состояния, а без скобок — исходного состоянии). Принцип действия элементов изучается в курсах «Микроэлектроника», «Основы дискретной автоматики». Приведенные на рис. 10.14 элементы не обладают в полной мере свойствами релейного контакта, который имеет практически бесконечное сопротивление в разомкнутом состоянии и малое (почти нулевое) сопротивление в замкнутою состоянии. В электронных, ионных и магнитных элементах сопротивление в закрытом состоянии велико, однако небесконечно, а в открытом состоянии мало, но не равно нулю. Эти элементы могут быть представ. лены эквивалентной схемой на рис. 10.14и. Отношение сопротивлений в закрытом и открытом И, состояниях представляет собой коммутационный коэффициент или коэффициент перепада по сопротивлению сопротивление элемента соответственно в открытом и закрытом состояниях. Чем больше коммутационный коэффициент, тем выше качество контакта. Иногда под коммутационным коэффициентом понимают отношение напряжения или тока на выходе элемента в закрытом и открытом состояниях.

Электронные элементы по сравнению с электромеханическими обладают значительно большими скоростями переключения, не требуют искрогашение при переключении из одного состояния в другое, имеют большой срок службы, во многих случаях обладают меньшими габаритами и меньшим потреблением электроэнергии. Однако по величине коммутационного коэффициента и коммутационным возможностям (количество одновременно управляемых цепей) они уступают электромеханическим элементам.

По аналогии с четырехполюсниками все бесконтактные элементы можно разделить на пассивные, не имеющие дополнительных источников тока (например, электронные, ионные и полупроводниковые диоды), и активные, в которых выходной ток создается дополнительным источником тока, не связанным с управляющим напряжением или током (например, электронные и ионные триоды, транзисторы, оптроны). По своему действию бесконтактные элементы можно разбить на две группы: элементы, обладающие и не обладающие свойством памяти. В обоих случаях элемент изменяет свое состояние под влиянием внешнего управляющего сигнала, но в первом случае он сохраняет это состояние до нового появления управляющего сигнала, а во втором — только на время; пока имеется управляющий сигнал. В релейных схемах элементом, обладающим свойством памяти, является реле с блокировкой. К электронным элементам, обладающим свойством памяти, относятся тиратроны и магнитные элементы с прямо угольной петлей гистерезиса (ферриты). Для построения коммутационных систем ЭАТС в настоящее время нашли наибольшее применение полупроводниковые диоды и транзисторы.

Из отдельных электронных элементов создаются соединители с требуемыми структурными параметрами. Электронный элемент, включенный по определенной схеме, выполняет роль, аналогичную механическому контакту искателей, соединителей или реле в АТС электромеханического или квазиэлектронного типа. Поэтому такую схему называют электронным контактом ЭК. На рис. 10.15 представлена схема многократного электронного соединителя МЭС. В каждой точке коммутации устанавливается электронный контакт, например тиратронный, диодный или транзисторный, обеспечивающий соединение входа с выходом под действием сигнала, поступающего на вход из управляющего устройства. Каждая горизонталь и вертикаль соединителя связаны с определенным входом и выходом через трансформаторы, поэтому в некоторых электронных АТС в пределах станции коммутация разговорного тракта может осуществляться но однопроводной системе.

В большинстве электронных соединителей существует гальваническая связь между исполнительными и управляющими цепями, что требует специальных мер для уменьшения влияния цепей управления на разговорный тракт. Для построения коммутационной системы электронных АТС с пространственным разделением каналов используются те же принципы, что и при построении КС электромеханических и квазиэлектронных АТС. Из отдельных МЭС создаются коммутационные блоки с требуемыми структурными параметрами, аналогичные блокам КЭАТС. При большой емкости необходимо использовать,

как правило, многозвенные коммутационные системы, поэтому соединительный путь между входом и выходом проходит через несколько электронных контактов, что накладывает определенные ограничения на число звеньев коммутационной системы, а следовательно, и на емкость АТС.

Предельная емкость электронной АТС зависит от качества электронного контакта. Чем выше качество ЭК, тем большую емкость могут иметь ЭАТС. Однако повышение качества ЭК, как правило, сопровождается усложнением его схемы и использованием более дорогих электронных элементов и других компонентов, что приводит к значительным капитальным затратам и делает ЭАТС более дорогими/по сравнению с АТС электромеханического или квазиэлектронного типа.

В настоящее время еще не удается создать высококачественный и экономичный электронный контакт для разговорного тракта АТС, поэтому разработанные АТС с пространственным разделением каналов имеют небольшие емкости. Одним из способов снижения требований к ЭК для коммутации разговорного тракта является использование импульсного преобразования разговорных сигналов для построения ЭАТС с импульсно-временным разделением каналов.