DE2752883A1

DE2752883A1 - Elektrisches netzwerk zur verwendung in einer teilnehmerschleife

Info

Publication number: DE2752883A1
Application number: DE19772752883
Authority: DE
Inventors: Gilbert Marie Marcel Ferrieu
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1976-12-10
Filing date: 1977-11-26
Publication date: 1978-06-15
Also published as: ATA878177A; IT1110184B; SE7713856L; FR2373927A1; GB1543280A; US4135062A; DK544377A; BE861646A; AU3131877A; JPS5372506A; CA1091834A; NL7713454A; FR2373927B1; AU511552B2

Description

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WJJ/FF/ 2O-IO-I977

"Elektrisches Netzwerk zur Verwendung in einer Tcilnehmerschleife"

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Netzwerk zur Verwendung in einer Teilnehraerschleife mit mindestens zwei Anschlussklemmen zum Zuführen eines in der Teilnehmerschleife fliessonden Stromes, welches ρ Netzwerk ein kapazitives Element enthält.

Zum Verständnis der jeweiligen Anforderungen, denen einderartiges elektrisches Netzwerk gerecht werden soll, wird nachfolgend die Art der in einer Teilnehmerschleife auftretenden Signale beschrieben.

Wenn der Hörer auf der Gabel liegt, fliesst in der Teilnehmerschleife kein Gleichstrom, da der Teilnehmerapparat einen Teil einer offenen Schaltung bildet. Es kann dann aus der Zentrale ein Rufwechsel-

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strom zu dem Teilnehmerapparat geschickt werden, um die Rufvorrichtung des Apparates über einen Koppelkondensator, der in dem Teilnehmerapparat mit der Rufvorrichtung in Reihe geschaltet ist, einzuschalten.

Wenn der Hörer von der Gabel genommen ist, fliesst in der Schleife ein Gleichstrom zum Speisen des Mikrophons des Apparates; diesem Gleichstrom mit einem Wert zwischen beispielsweise 30 und 50 mA sind mit Sprechfrequenzen auftretende Sprechströme mit einer verhältnismässig geringen Amplitude von 1 bis 2 mA überlagert.

Zur Bildung der Anschlussnummer des Fernsprechteilnehmers, mit dem der rufende Teilnehmer sprechen möchte, erzeugt dieser mittels der Wählscheibe seines Apparates, dessen Hörer er von der Gabel genommen hat, aufeinander folgende Schleifenunterbrechungen mit geeigneter Anzahl und Rhytmus, was also aufeinanderfolgenden Unterbrechungen des Speisestromes des Apparates entspricht; diese Unterbrechungen werden durch eine geeignete Schaltungsanordnung, die in der Zentrale mit dem Teilnehmer gekoppelt ist, detektiert.

Aus der obenstellenden Beschreibung der in einer Teilnehmerschleife auftretenden Signale dürfte es einleuchten, dass die jeweiligen elektrischen oder elektronischen Elemente, die in einer Teilnehinerschleife angeordnet sein können, sich im allgemeinen für verschiedene Signale verschiedenartig verhalten

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werden, und zwar abhängig von der Frequenz der genannten Signale.

Ein derartiges Element, das in der Teilnehmerschleife angeordnet ist, wird beispielsweise durch die Wicklungen eines Rufrelais gebildet, das in der Speisebrücke des Texlnehmerapparates verwendet wird. Die Induktivität jeder Wicklung soll eine kleine Impedanz für den Speisestrom des Teilnehmerapparates und für die für die Rufvorrichtung verwendeten Ströme mit einer Frequenz von 50 Hz aufweisen, dagegen für die Sprechströme eine grosse Impedanz. Ausserdem soll der Induktivitätswert der genannten Wicklungen nicht so gross sein, dass diese Induktivität sich den aufeinanderfolgenden Unterbrechungen und dem abermaligen Einschalten der Teilnehmerschleife durch die Wählscheibe des Apparates beim.Wählen wiedersetzt.

Es stell sich dann heraus, dass die Wahl des Wertes dieser Induktivität auf einem Kompromiss zwischen zwei verschiedenen Anforderungen beruht: hoher Induktivitätswert für eine gute Uebertragung der Sprechströme und kleiner Induktivitätswert, damit ein nicht zu wesentlicher Teil der Rufleistung absorbiert wird und die Wählimpulse nicht zu sehr verformt werden.

Wie untenstehend an Hand einer Anzahl Ausführungsbeispiele dargelegt wird, lässt sich im allgemeinen sagen, dass die elektrischen Netzwerke, die in einer Teilnehmerschleife angeordnet sein können, ebenfalls verschiedene gut gewählte Impedanzwerte

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aufweisen müssen für die jeweiligen Arten von elektrischen Signalen, die über die genannte Teilnehmerschleife übertragen werden. Weil der Preis eines Kondensators viel niedriger ist als der einer Induktivität werden derartige elektrische Netzwerke oft einen oder mehrere Kondensatoren enthalten, um die jeweiligen Impedanzwerte der genannten elektrischen Netzwerke für die verschiedenen Arten betrachteter Signale zu erreichen. Es dürfte einleuchten, dass aus ähnlichen Gründen wie den in bezug auf die Induktivität eines Rufrelais in einer Speisebrücke genannten die Wahl derartiger kapazitiver Elemente auf einem Kompromis zwischen zwei entgegengesetzten Forderungen beruht: ein grosser Kapazitätswert, um für die veränderlichen Ströme (Rufstrome oder Sprechströme) eine sehr kleine Impedanz aufzuweisen, und ein kleiner Kapazitätswert, damit die Wählimpulse durch Ladungs- und Entladungsübergangserscheinungen der genannten kapazitiven Elemente beim jeweiligen Unterbrechen und Wiederherstellen des Speisestromes nicht verformt werden.

Die Erfindung hat nur zur Aufgabe, ein elektrisches Netzwerk der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, in dem die Notwendigkeit eines derartigen Kompromisses vermieden ist und automatisch die optimale Impedanz für die jeweiligen Signale erhalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Netzwerk in Reihe mit dem kapazitiven

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Element eine Schaltungsanordnung und eine mit den Anschlussklemmen und der Schaltungsanordnung gekoppelte Schwellenanordnung enthält um abhängig von der Polarität und der Grosse des genannten Stromes das kapazitive Element mit den Anschlussklemmen des Netzwerkes zu koppeln.

Vorzugsweise ist die genannte Schaltungsanordnung ein pnp- oder npn-Transistor, dessen Kollektor-Emitter-Strecke das kapazitive Element mit den Anschlussklemmen des Netzwerkes koppelt und dessen Emitter-Basis-Diode oder dessen Kollektor-Basis-Diode das Steuerelement ist.

Auf diese Weise ist es durch die Erfindung möglich, den Kapazitätswert des kapazitiven Elementes oder der kapazitiven Elemente sehr gross zu wählen, wie es für die gewünschte Impedanz des Netzwerkes für die Ströme mit hoher Frequenz, wie die Sprechströme notwendig ist, ohne dass die während der Wählimpulse auftretenden Lade- und Entladeeffekte der kapazitiven Elemente die Wählimpulse verformen könnten, deren wenn die kapazitiven Elemente bei einem von der Gabel genommenen Hörer einmal durch den Speisestrom aufgeladen sind, können sie sich während der Wählimpulse nicht mehr entladen, da die Elemente während der durch die Wählscheibe hervorgerufenen Schleifenöffnungen ausgeschaltet sind.

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

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Fig. 1 den Schaltplan einer Anordnung zum Speisen eines Fernsprechapparates, mit einem kleinen Strom, die zwei elektrische Netzwerke enthält,

Fig. 2 den Schaltplan eines elektrischen Netzwerkes nach der Erfindung, das für die Anordnung nach Fig. 1 verwendet werden kann,

Fig. 3 den bekannten Schaltplan eines aktiven RC-Netzwerkes, dessen Kennlinien denen einer Induktivität gleichen,

Fig. h einen Ersatzschaltplan des Netzwerkes nach Fig. 3i wobei die Elemente als Funktion der Elemente dieses letzteren Netzwerkes ausgedrückt werden,

Fig. 5 den Schaltplan einer Speisebrücke für einen Teilnehmerapparat mit zwei elektrischen Netzwerken nach Fig. 3,

Fig. 6 ' einen dem Schaltplan nach Fig. 3 entsprechenden Schaltplan eines Netzwerkes nach der Erfindung,

Fig. 7 einen Schaltplan einer Speisebrücke für einen Teilnehmerapparat mit zwei elektrischen Netzwerken nach Fig. 6,

Fig. 8 ein Zeitdiagramm, das den Verlauf der Wählimpulse für dem Fall zeigt bei dem die Schleife aus der in Fig. 5 oder Fig. 7 dargestellten Brücke gespeist wird,

Fig. 9 ein elektrisches Netzwerk nach der Erfindung, das von dem Netzwerk nach Fig. 6 abgeleitet worden ist und dessen Wirkung von der Polarität des

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hindurchfliessenden Stromes unabhängig ist,

Fig. 10 den Schaltplan einer bekannten Anordnung mit zwei Transformatorwicklungen, die an je einem Speisedraht eines Teilnehmerapparates angeordnet sind,

Fig. 11 einen Schaltplan eines elektrischen Netzwerkes, das statt jeder der Transformatorwicklungen aus Fig. 10 angeordnet werden kann und

Fig. 12 den dem Schaltplan nach Fig. 11 entsprechenden Schaltplan eines elektrischen Netzwerkes nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt als Beispiel eine Anordnung, die mit elektrischen Netzwerken versehen ist, auf die die Erfindung angewandt werden kann. Diese bekannte Anordnung ist in einem Artikel von J.M.Person; mit dem Titel "Systeme d'abonne's ä courant r4du±tⁿ in ¹¹L¹^ChO des recherches", Juli 197¹*» Seiten 58 bis 65 beschrieben worden. Eine derartige Anordnung zur Verwendung in einer Teilnehmerschleife ermöglicht es, die Admittanz, die die Teilnehmerleitung für die Fernsprechzentrale bildet, in bezug auf die Sprechströme anzupassen, und sie ermöglicht ebenfalls die Speisung des Teilnehmerapparates bei gegebenenfalls verringertem Strom.

Die genannte Anordnung ist mit Klemmen 1, 1' versehen, die mit der Fernsprechzentrale verbunden sind, sowie mit Klemmen 2, 2·, die mit der Teilnehmerleitung verbunden sind. Die Schaltungsanordnung 3 bildet eine Widerstandsimpedanz für den durchfliessenden Gleichstrom und gleichzeitig für die Sprechströme

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eine negative Impedanz. Die Schaltungsanordnungen h und 5 sind Anordnungen, die einen Teil des von der Zentrale gelieferten Speisestromes derart ableiten, dass der genannte Teil durch die Schaltungsanordnung läuft. Durch die Dioden 7, 8 und 9 durchfliesst der genannte Teilstrom die Impedanz Z der Schaltungsanordnung 3 immer in derselben Richtung auch wenn die Polarität der Spannung, die durch die Speisebrücke der Fernsprechzentrale an die Klemmen 1, 1' angelegt wird, umgekehrt wird.

Die Schaltungsanordnungen h und 5 enthalten Elemente, die auf dieselbe Art und Weise verbunden sind. Die Schaltungsanordnung k (bzw. 5) enthält einen Widerstand 10 (20), der zwischen den Klemmen 1, 2 (i'_f 2¹) angeordnet ist, eine Zener-Diode 11 (21) und einen Kondensator 12 (22), die je mit den Klemmen des Widerstandes 10 (20) verbunden sind. Die Emitterelektrode des npn-Transistors 13(^3) ist mit der mit der Klemme 1 (1') verbundenen Klemme des Widerstandes 10 (20) verbunden, die Kollektorelektrode ist mit der Diode 8 (9) verbunden und die Basiselektrode ist über den Widerstand 1'+ (2h) mit der anderen Klemme des Widerstandes 1θ(2θ) verbunden.

Wenn die von der SpeisebyÜcke der Zentrale den Klemmen 1, 1' gelieferte Spannung die in Fig. 1 angegebene Polarität hat (- an 1 und + an 1¹) ist die Wirkungsweise der Anordnung wie folgt: wenn die an die Klemmen 2, 2' angeschlossene Teilnehmerschleife

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geschlossen ist (Hörer nicht auf der Gabel), fliesst durch den Widerstand 10 ein Strom, der den Transistor 13 sättigt. Ein abgeleiteter Strom kann dann durch die Diode 7f die Impedanz Z der Schaltungsanordnung 3, die Diode 8 und die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 13 fliessen. Der Strom durch den Teilnehmerapparat fliesst durch den Widerstand 20 aber in einer Richtung, dass der Transistor 13 gesperrt ist. Die Kondensatoren 12 und 22 sorgen für die Entkopplung der Widerstände 10 und 20 für die veränderlichen Ströme. Die Zener-Diode 11 und der Widerstand 12 dienen zur Begrenzung des Stromes in der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 13· Da die Schaltungen h und 5 identisch sind, dürfte es einleuchten, dass, wenn die Polarität der den Klemmen 1 und 1' zugeführten Spannung umgekehrt wird, die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 1 dieselbe bleibt, wobei die Funktion der Elemente h, 7 und 8 durch die Funktion der Elemente 5, 6 und 9 ersetzt wird. Wenn die Texlnehmersclileife geöffnet ist (Hörer auf der Gabel) und der Teilnehmer aus der Zentrale gerufen wird, erscheint an den Klemmen 1, 1' eine 50 Hz-Wechselspannung. Diese Wechselspannung erzeugt in der Rufvorrichtung des Apparates einen Strom, der durch die Kondensatoren 12 und 22 fliesst; dabei muss der Spannungabfall an den genannten Kondensatoren klein genug sein, um die Transistoren 13 und 23 nicht zu entsperren. Dazu soll die Kapazität der Kondensatoren 12 und 22 gross sein, damit die

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genannten Kondensatoren während jeder halben Periode des 50 Hz-Signal s nicht zu sehr" aufgeladen werden.

Die Verwendung von Kondensatoren mit grossem Kapazitätswert weist jedoch beim Wählen einen wesentlichen Nachteil auf. Der Kondensator 12, der auf eine Spannung von etwa 0,7 Volt aufgeladen ist, und zwar durch das Durchfliessen des Schleifenstromes im Widerstand 10, braucht ja eine gewisse Zeit, um sich auf eine Spannung zu entladen, die niedriger ist als der Schweilemrert, wobei der Transistor 13 sperrt. Dies bedeutet, dass trotz der Tatsache, dass die Schleife während des Schleifenunterbrechungsimpulses offen ist, der Transistor 13 während einer gewissen Zeit leitend ist, wodurch durch die Diode 7, die Impedanz Z, die Diode 8 und die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 13 nach wie vor ein Gleichstrom fliesst. Die in der Zentrale empfangenen Wählimpulse können dann auf störende Weise verformt sein.

Umgekehrt können, wenn die Kapazitätswerte der Kondensatoren 12 und 22 klein genug sind, um den genannten Nachteil zu vermeiden, die/Transistoren 13 und 23 bei den Spitzenwerten des Rufstromes entsperrt werden. Wenn insbesondere die genannten Transistoren 13 und 23 beim Vorhandensein genau desselben Rufstromes in der Teilnehmerschleife nicht entsperren, können die von den Transistoren 13 und 23 abgeleiteten Spitzenrufströme voneinander abweichen, was zu einem von Null abweichenden mittleren Gleichstrom in der SpeisebrUcke

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der Zentrale führt, wobei der genannte Gleichstrom durch die Zentrale falsch interpretiert werden kann als das Abnehmen des Hörers des Teilnehmerapparates von der Gabel.

Die Schaltungsanordnungen h und 5 können als mit kapazitiven Elementen 12 und 22 versehene elektrische Netzwerke betrachtet werden, die über ihre Anschlussklemmen 1, 2 und 1¹, 2' in einer Teilnehmerschleife angeordnet sind, und wobei die erfindungsgemässen Massnähmeη angewandt werden können, um die obengenannten Nachteile zu vermeiden.

Fig. 2 zeigt den Schaltplan beispielsweise des elektrischen Netzwerkes k_t das entsprechend der Erfindung ausgebildet ist. Der genannte Schaltplan zeigt ebenfalls den Widerstand 10, von dem ein Ende mit der Klemme 1 verbunden ist, den Transistor 13· dessen Emitterelektrode mit der Klemme 1 verbunden ist und dessen Basiselektrode mit dem anderen Ende 15 des Widerstandes 10 über den Widerstand 14 verbunden ist, die Zener-Diode 11, die zwischen den Klemmen 1 und 2 liegt, und den Kondensator 12, von dem eines der Enden mit der Klemme 1 verbunden ist. Damit in dem Netzwerk das andere Ende des Kondensators 12 mit der Klemme 2 verbunden wird, wurde eine durch den npn-Transistor 16 gebildete Schaltungsanordnung hinzugefügt, die von dem Strom im Widerstand 17 gesteuert wird; der Widerstand 17 liegt zwischen dem Ende 15 des Widerstandes 10 und der Klemme 2. Die Basiselektrode

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des Transistors i6 ist mit der Klemme 2 und die Kollektorelektrode mit dem Ende 15 verbunden, während die Emitterelektrode des genannten Transistors einerseits mit dem anderen Ende des Kondensators 12 und andererseits über die Diode 18 mit der Klemme 2 verbunden ist.

Wenn von der Klemme 2 zu der Klemme 1 ein Schleifenstrom mit einem derartigen Wert fliesst, dass der Spannungsabfall am Widerstand 17 den Transistor 16 in den gesättigten Zustand bringt, bildet die Emitter-Kollektorstrecke dieses Transistors praktisch einen Kurzschluss und es erfolgt alles, als sei der Kondensator 12 mit den Klemmen des Widerstandes 10 verbunden.

Bei geöffneter Teilnehmerschleife wird der Strom im Widerstand 17 gleich Null und der Transistor 16 ist gesperrt, wodurch der Kondensator 12 sich nicht über den Widerstand 10 entladen kann, so dass der Transistor* 13 während der genannten Entladung nach wie vor leitend ist, wie dies in Fig. 1 der Fall ist. Wenn nach jeder Unterbrechung die Schleife abermals geschlossen wird, wird der Schleifenstrom im Widerstand 17 sofort wiederhergestellt, der Transistor 16 wird leitend und der Kondensator 12, der seine Ladung gespeichert hat, wird während der Unterbrechung der Schleife abermals mit den Klemmen des Widerstandes 10 verbunden.

Auf diese Weise kann durch das Vorhandensein

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der Schaltungsanordnung, die durch den Transistor 16 gebildet ist, und des Widerstandes 17 ein Kondensator 12 mit sehr hoher Kapazität verwendet werden, ohne dass dabei, wie in dem Netzwerk nach Fig. 1, der störende Hystereseeffekt in bezug auf das Sperren und Entsperren des Transistors 13 beim Wählen auftreten kann.

In der Rufphase durchlaufen die 50 Hz-Rufströme den Kondensator 12 und die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 16, und zwar für eine bestimmte StxOmdurchgangsrichtung, und den Kondensator 12 und die dazu angeordnete Diode 18 für die andere Stromdurchgangsrichtung. Der Kondensator 12, dessen Kapazität gross ist, kann bei jeder halben Periode des Rufstromes keine nennenswerte Ladung erhalten. Wenn insbesondere der Strom von der Klemme 2 zu der Klemme 1 fliesst, ist die Spannung zwischen den Klemmen 2 und 1 dem Spannungsabfall der Basis-Emitter-Diode des Transistors 16 praktisch gleich, also etwa 0,6 V. Diese Spannung ist zu gering, um die in Reihe verbundene Basis-Kollektor-Diode des Transistors 16 und die Basis-Emitter-Diode des Transistors 13 leitend werden zu lassen; der Transistor 13 ist also nach wie vor gesperrt, und in der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 wird kein Strom mit der Frequenz 50 Hz zu der Schaltungsanordnung 3 abgeleitet.

In der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist die Zener-Diode 11 nicht mit den Klemmen des Widerstandes 10 sondern mit den Klemmen der Reihenschaltung aus den

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Widerstünden 10 und 17 verbunden; auf diese Weise erfüllt die genannte Zener-Diode eine Schutzfunktion für die Bas is-Emitter-Diode des Transistors 13 sowie für die Basis-Kollektor-Diode des Transistors 16.

Damit die allgemeine Verwendungsmöglichkeit der Erfindung dargelegt wird, wird untenstehend ein anderes Aiiwendungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Dem Techniker ist bekannt, dass es möglich ist, ein aktives RC-Netzwerk zu verwirklichen, das etwa dieselben Kennlinien aufweist wie eine Induktivität. Ein derartiges Netzwerk kann auf vorteilhafte Weise verwendet werden, beispielsweise zur Verwirklichung der Induktivität in einer .Speisebrücke für die Tei lnehmerschleife.

Fig. 3 zeigt den klassischen Schaltplan einer derartigen "elektronischen Induktivität". Der genannte Schaltplan zeigt ein elektrisches Netzwerk mit zwei Klemmen 31 und "}2 und einem Transistor 33t dessen Kolloktorolt'ktrodc mit der Klemme 31» dessen Emi tterelektrode fiber einen Widerstand 3'* mit der Klemme "}2 und dessen Basiselektrode über einen Widerstand 35 mit der Klemme 31 verbunden ist. Ausserdcin ist ein Kondensator 36 zwischen der Basis-elektrode des Transistors 33 und der Kl einnio 32 angeordnet.

Für Gleichstrom verhält sich die genannte Schaltungsanordnung wie folgt: dei· Strom J, der von der Klemme 3I zur Klemme 32 fliesst, ergibt im Widerstand 35 einen Basisstrom '■—-, wobei b der Stromverstärkungs-

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koeffizient des Transistors 33 ist. Wenn der ohmsehe Wert der Widerstände 3k und 35 durch, R. und R_ bezeichnet wird, wird der Spannungsabfall zwischen den

R Klemmen 31 und 32 durch (R. + ■ ) I + ν gegeben, wobei ν die Spannung der in Vorwärtsrichtung polarisierten Basis-Emitter-Diode ist. Die Kollektorelektrode des Transistors 33 wird auf geeignete Weise durch

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den Spannungsabfall r- ^—r I am Widerstand 35 polarisiert. Wenn Ri klein ist und b gross, dürfte es einleuchten, dass der Gleichspannungsabfall zwischen den Klemmen 31 und 32 sehr klein sein kann, in der Grössenordnung von 2 bis 3 V, sogar wenn der Strom I relativ gross ist. Wenn beispielsweise R. = 33 Olim, b = 199» R_ = 6,6 kOhm, ν =0,6 V und I = 30 mA ist, beträgt der Spannungsabfall zwischen den Klemmen 3I und 32 etwa 2,6 V, d.h. vergleichbar mit dem bei einem gleichen Strom auftretenden Spannungsabfall an der Induktivität einer Speisebrücke.

Für Sprechfrequenzen bildet der Kondensator einen praktischen Kurzschluss, während die Impedanz der Schaltungsanordnung der des reinen Widerstandes nahezu gleich wird.

Insbesondere lässt sich darlegen, dass die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 sich etwa wie der Ersatzschaltplan nach Fig. k verhält in dem zwischen den Klemmen 3I und 32 die Parallelschaltung eines Widerstands A mit der Reihenschaltung aus einen Widerstand B und einer Induktivität L vorgesehen ist.

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, B und L als

In Fig. '4 sind die Werte der Elemente A Funktion der Werte der jeweiligen Elemente in Fig. 3 gegeben: die Werte R. und R der Widerstände "}h und 35, die Kapazität C des Kondensators 36 und der Stromverstärkungskoeffizient b des Transistors 33·

Wie obenstehend bezeichnet, kann die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 zum Ersatz der Induktivität in der Speisebrücke einer Teilnehmerschleife, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, verwendet werden. In dieser Fig. 5 ist die bekannte Anordnung einer derartigen Speisebrücke dargestellt, in der die zwei Schaltungsanordnungen 40 und 50, die jeweils dieselben Elemente enthalten, die a\if dieselbe Art und Weise angeordnet sind wie im Netzwerk nach Fig. 3» die zwei klassischen Induktivitäten ersetzen, die an den zwei Drähten L₄ und L der Teil-

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lielimerlcitung angeordnet sind. Die zwei Klemmen k*\ und h2 der Schaltungsanordnung kO und die zwei Klemmen 5I und 52 der Schaltungsanordnung 50entsprechen den zwei Klommen 3I und 32 des Netzwerkes nach Fig. 3· T)Ie Elemente h3 bis 46 der Schaltungsanordnung ^O und die Elemente 53 und 56 der Schaltungsanordnung 50 entsprechend den Elementen 33 bis 36 des Netzwerkes nach Fig. 5. Die Klemme Ί1 der Schaltungsanordnung ^O ist mit dem Teilnehmerapparat über den Draht L verbunden, während die andere Klemme k2 der Schaltungsanordnung hü mit dem negativen Pol einer GIeichspanmmgwspcisequelle S verbunden ist, die eine Speisespannung von '48 V liefert und deren positiven Pol an E^rde liegt. Zwischen Erde

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und der Klemme 51 der Schaltungsanordnung 50 sind eine Anordnung D zum Detektieren des Vorhandenseins eines Schleifenstromes , wenn der Teilnehmer den Hörer von vtor Gabel nimmt, und eine Quelle S zum Liefern der n) Hz-Rufsignale angeordnet. Die andere Klemme 52 der schaltungsanordnung 50 ist über den Draht L mit dem ΓοLlnehmerapparat verbunden.

In dem Schaltplan sind die Kondensatoren C und ' zur Kopplung mit der Fernsprechzentrale durch gestrichelte Linien angegeben, wobei eine Elektrode der -»nannten Kondensatoren mit den Klemmen b"\ bzw. 52 ver-Miden i .st.

Die Schal tungsanordnungen 'lO und 50, deren ■Ipiiioiite die obenstchend in bezug auf die Schaltungsanordnung nacli Fig. 3 angegebenen Werte aufweisen, ■jrursachen für einen Speisestrom von 30 iuA einen .•^inen Spannungsabfall (etwa 2,6 V) ; dagegen weisen '■■<■■ genannten Schaltungsanordnungen eine Impedanz auf, '· gross genug ist (etwa 6600 0hm), um für die -rf.chströiiie die Impedanz der Teilnehmerleitung, die

• ι 600 Ohm beträgt, nicht parallel zu schalten. Die ' i,-innte Impedanz wird dadurch erhalten, dass für die '■■ii'lfjiisatoren hG und 56 ein derart grosser Kapazitäts-' t. gewählt wird, dass ihre Impedanz im Vergleich ' M'jin Wert der Widerstände UU und 5'« sehr klein ist.

Heim Wahlen werden die Schaltungsaliordnungen '· und 50, die sich entsprechend dem Ersatzschaltp]an U Fig. Ί wie Induktivitäten verhalten, sich dem

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schnellen Unterbrechen und Wiederherstellen des Schleifenstromes widersetzen, wodurch die Wirkung der Anordnung gestört werden kann.

Nach der Erfindung werden diese Tnduktivitätseffekte beim Wählen dadurch vermieden, dass das Entladen und abermalige Laden der Kondensatoren 46 und im Rhytlimus der Schleifenunterbrechungen beim Wählen vermieden wird.

Fig. 6 zeigt das Netzwerk nach Fig. 3» das

entsprechend der Erfindung geändert wurde und zum Ersatz der Schaltungsanordnungen ^O und 50 in Fig. 5 verwendet werden kann. Das Netzwerk nach Fig. 6 enthält ebenso wie das nach Fig. 3 den Transistor 33? dessen Kollektorelektrode mit der Klemme 31 verbunden ist, dessen Basiselektrode einerseits über den Widerstand 35 mit der Klemme 3I und andererseits mit einem Ende des Kondensators 36 und dessen Emitterelektrode mit einem Ende des Widerstandes 3k verbunden ist. Das aiidei-e Ende des Kondensators 36 und das andere Ende des Widerstandes 3'l sind hier jedoch nicht unmittelbar miteinander verbunden, sondern über die Emitter-Kollektor-Strecke des pnp-Transistors 371 dessen Emitter und Kollektor mit dem anderen Ende des Kondensators 36 bzw. dem anderen Ende des Widerstandes Jk verbunden sind. Zwischen diesem Widerstand Jh und der Klemme "}2 dos Netzwerkes liegt ein Widerstand 38, dessen beiden Enden mit dem Kollektor bzw. der Basis des Transistors 37 verbunden sind. Es dürfte einleuchten, dass auf diese Weise die

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Entsperrungsschvelle des Transistors 37 durch den Spannungsabfall an den Klemmen des Widerstandes 38 geregelt wird.

Wenn der* Schleifenstrom I in dem Netzwerk von der Klemme 3I zur Klemme 32 fliesst, verursacht der genannte Strom am Widerstand 38 einen Spannungsabfall. Wenn dieser Spannungsabfall ausreicht, um den Transistor 37 in den gesättigten Zustand zu bringen, wird die Impedanz dieses Transistors zwischen dem Kollektor und dem Emitter wird sehr klein; alles erfolgt dann als sei der Kondensator 36 unmittelbar mit der Klemme des Widerstandes Jk verbunden. Für die dem Speisestrom des Apparates überlagerten SprechstrSme ist die Schaltungsanordnung folglich als die "elektronische Induktivität" nach Fig. 3 wirksam.

Beim Wählen und in dem Augenblick einer Schleife nunterbrechung wird dagegen der Strom I schnell auf einen Wert sinken, der kleiner ist als die Ent-»perrungsschwelle des Transistors 37· Zu dem Augenblick ist der Kondensator 37 isoliert und speichert seine Ladung, wobei das Netzwerk nach Fig. 6 dann einem kleinen Widerstand entspricht. Wenn die Schleife abermals geschlossen wird, wird sich der Strom I praktisch augenblicklich auf einen Wert entsprechend dem Schwellenwert des Entsperrungsstromes des Transistors 37 einstellen und langsam zunehmen.

Ein optimaler Schwellenwert des genannten Schleifenstromes wird durch den Unterschied zwischen dem

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spezifizierten minimalen Wert des Speisegleiclistromes des Fernsprechapparates des Teilnehmers und dem spezifizierten Maximalwert der Spreche tr ö'rrie in der Teilnehmerschleife gegeben.

Fig. 7 zeigt den Schaltplan der Speisebrücke nach Fig. 5, wobeidie Netzwerke 40 und 50 J^e durch ein Netzwerk nach Fig. 6 ersetzt worden sind. Die den Elementen aus Fig. 5 entsprechenden Elemente sind in Fig. 7 mit denselben Dezugszeichen angegeben. Die Netzwerke '(O und 50 enthalten in dem Schaltplan nach Fig. 7 ausserdem noch die Transistoren hj und 57 und die Widerstände kB> und 58, die mit den anderen Elementen wie der Transistor 37 und der Widerstand "}8 in dorn Netzwerk nach Fig. 6 verbunden sind.

In dem Zeitdiagramm nach Fig. 8 zeigt die mit einer durchgezogenen Linie dargestellte Kurve den Schleifenstrom, wie dieser von der Anordnung D gemessen wird in dem Falle von Fig. 5> während die durch eine gestrichelte Linie dargestellte Kurve den Schleifenstrnm darstellt, wie dieser von der Anordnung D gemessen wird in dem Falle der Fig. 7· Die horizontale Linie V-stellt die Entsperrungsschwellenspannung der Transistoren kf und 57 dar. Es dtU^fte einleuchten, dass im ersten Fall die Wählstromiinpul se stark verforint sind und dass im zweiten Fall, wobei die Netzwerke nach der Erfindung verwendet werden, die genannten Stromimpulse fast einwandfrei die Unterbrechungen und das abermalige Schliessen der Schleife wiedergeben.

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In einer anderen Arbeitsphase können die Schaltung anordnungen 40 und 50 aus Fig. 7 den 50 Hz-Rufsignalen, die vom Generator S geliefert verden, ausgesetzt werden. Damit in diesem Fall die Av'irkungsweise der genannten Schaltungsanordnungen beschrieben werden kann, wird das Netzwerk nach Fig. 6 verwendet, das jeder der genannten Schaltungsanordnungen entspricht, wobei vorausgesetzt wird, dass den Klemmen des genannten Netzwerkes, ein Rufsignal geliefert wird. Während einer halben Periode wird der Rufstrom von der Klemme 31 zur Klemme 32 fliessen, und zwar unter der Voraussetzung, dass der Kondensator 36 über den Widerstand 35» den Kondensator 36 und die Basis-Emittor-Diode des Transistors 37 entladen worden ist. Wenn der Kondensator 36 auf eine Spannung aufgeladen ist, die höher ist als die Spannung, bei der die Das is -Emit tor -IJi ο de des Transistors 30 leitend wird, fängt dieser Transistor 33 üu leiten an und die Impedanz des Netzwerkes nach Fig. 6 wird schnell sinken, und zwar auf einen Wert, der dem Gleichstromwiderstand der Schaltungsanordnung entspricht, weil der Spitzenrufstrom, der viel kleiner ist als der Schleifenstrom, die Schaltungsanordnung 37 nicht geschlossen hält. Der Kondensator 36 ist nach wie vor isoliert mit einer Spannung zwischen den Klemmen von etwa einer Diodensprtnnung, d.h. 0,6 bis 0,7 Volt. Während der anderen halben Periode wird jedoch der Rufstrom von der Klemme 32 zur Klemme 3I über eine der beiden nachfolgenden Strecken fliessen; Widerstand 38,

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Widerstand "}k, Emitter-Basis-Diode des Tremsi«ikrtraJ 93i die als Zener-Diode wirksam ist, und die Basis-Kollektor-Biode des Transistors 33 einerseits oder die Basis-Emitter-Diode des Transistors 37f die als Zener-Diode wirksam ist, den Kondensator 36 und die Basis-Kollektor-Diode des Transistors 33 andererseits. Das Verfolgen der genannten ersten Strecke ist dem Verfolgen der genannten zweiten Strecke vorzuziehen, damit während dieser halben Periode der Kondensator 36 nicht entladen zu werden braucht. Dies bedeutet, dass die Zcner-Spannung der Emitter-Basis-Diode des Transistors 33 kleiner sein muss als die Zcner-Spannung der Basis-Emitter— Diode des Transistors 37 > verringert um die vom K011-densator 36 aufgenommene Spannung während der anderen halben Periode. Unter diesen Umständen verhält sich das Netzwerk nach Fig. 6 für einen Strom von der Klemme 32 zur Klemme 31 als Zenerdiode in Reihe mit einer Diode und zwei kleinen Widerständen.

Die Wirkungsweise des Netzwerkes nach Fig. 6 ist nicht für jede halbe Periode des Stromes dieselbe. Dem Techniker dürfte es einleuchten, dass es interessant sein kann, das Netzwerk nach Fig. 6 derart einzurichten, dass es für dio beiden holbcn Perioden des Rufstromes auf dieselbe Weise wirkt. Dies lässt sich durch Verwendung der Schaltungsanordnung mich Fig. 9 verwirklichen, in der zwischen den Klemmen 3I und "}2 alle Elemente des Netzwerkes nach Fig. 6 vorhanden und mit denselben Bezugszeichen angegeben sind. Das Netzwerk nach Fig. 9

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ist mit zwei Klemmen 61 und 62 versehen und enthalt vier Dioden 63 bis 66, die auf bekannte Weise mit den Klemmen 31, 32 und 61, 62 verbunden sind, damit eine Gleichrichterbrücke gebildet wird, bei der der Strom zwischen den Klemmen 31 und 32 immer in der gleichen Richtung fliesst, unabhängig von der Stromrichtung zwischen den Klemmen 61 und 62.

Ein derartiges Netzwerk kann in der Speisebrückenschaltung nach Fig. 7 statt der Netzwerke ^O und 50 angeordnet werden, wobei dann der Vorteil erhalten wird, dass die Wirkung der Schaltungsanordnung naeh Fig. 7 von der Polarität der Speisequelle S_D unabhängig ist.

In dem Netzwerk nach Fig. 6 wurde als Schaltungsanordnung ein pnp-Transistor 37 verwendet. Dem Techniker dürfte es einleuchten, dass es ebenfalls möglich ist, einen npn-Transistor zu verwenden. Von diesem npn-Transistor wäre dann der Emitter mit dem Kondensator 36, der Kollektor mit der Klemme 32 und die Dasis mit dem Verbindungspunkt der Widerstände jU und J8 verbunden.

Es sei bemerkt, dass bei der Erfindung der Transistor, der die Schaltungsanordnung bildet, vorzugsweise in "inverser" Schaltung verwendet wird, wobei die Rolle des Emitters und des Kollektors untereinander vertauscht ist, dies im Vergleich zu dem normalen Gebrauch eines Transistors im gesättigten Zustand. Der Vorteil dabei ist, dass im gesättigten Zustand die Gleichspannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter fast den Wert Null erreicht, während diese Spannung

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normalerweise weniger gut definiert ist und für grosse Basis-Emitterströme auf 0,3 V oder mehr steigen kann.

Untenstehend wird noch ein Beispiel der Verwendung von elektrischen Netzwerken nach der Erfindung beschrieben, und zwar bei Anordnungen in einer Teil — nehmerschleife, in der Transformatorwicklungen in Reihe in die Schleife aufgenommen werden sollen. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise die in Fig. dargestellte Anordnung. Diese Anordnung hat zur Aufgabe, in einer Teilnehmerschleife einen Verstärker mit einem negativen Reihenimpedanzwert vorzusehen. Dies wird mittels zweier Transforinatorwicklungen 71 und 72 verwirklicht, die in die durch L und L bezeichneten Drähte der Schleife aufgenommen sind, und durch eine dritte Transformatorwicklung 73» die wieder an den Ausgang des Verstärkers 'jk mit negativer Impedanz Ϊ angeschlossen ist. Die Wickelsinn der Wicklungen f und 72 ist einander entgegengesetzt und auf übliche Weise durch einen Punkt in der Nähe eines Endes jeder Wicklung bezeichnet. Da der Speisegleichstrom I der Schleife durch die beiden Wicklungen in entgegengesetzter Richtung fliesst, verursacht dieser Strom I in dem Magnetkreis des Transformators eine Vormagnetisierung, die zu einer Vergrösserung der Abmessungen und folglich zu einer Erhöhung des Gestehungspreises des Transformators führt.

Damit dieser Nachteil vermieden wird, kann jede der beiden Wicklungen 71 und 72 durch das elektrische

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Netzwerk ersetzt werden, dessen Schaltplan in Fig. 11 dargestellt ist. Dieses elektrische Netzwerk ist mit einer Eingangsklemme 81 und einer Ausgangsklemme 82 versehen. Der Gleichstrom I der Schleife geht durch das Netzwerk in Richtung von der Klemme 81 zur Klemme 82. Dieses Netzwerk enthält einen Stromspiegel 83 mit einem Zweig 84, der mit der Klemme 82 verbunden ist und durch den der Strom I fliesst, und mit zwei Zweigen und 86, die je von Strömen -r durchflossen werden. In der dargestellten Ausführungsform enthält der Stromsxjiegel 83 einen npn-Transistor 87» dessen Emitter mit dem Zweig 8'+, dessen Kollektor mit dem Zweig 85 und dessen 13asis über eine Diode 88 mit dem Zweig 8Ί verbunden ist. Der Stromspiegel 83 enthält weiter einen npn-Transistor 89, dessen Emitter mit der Bas:s des Transistors 87» dessen Kollektor mit dem Zweig 86 und dessen Basis mit dem Zweig 85 verbunden ist. Dieser Zweig 85 ist über einen kleinen Widerstand 90 mit einer Transformatorwicklung 91 verbunden, die die Rolle der Wicklung 71 oder der Wicklung 72 aus Fig. 10 erfüllt. Der Zweig 86 ist mit der Ausgleichswicklung 92 verbunden. Die anderen Enden der Wicklungen 91 und 92 sind miteinander verbunden und an die Eingangsklemme 81 des Netzwerkes angeschlossen. Schliesslich enthält das Netzwerk einen Kondensator 93, der zwischen dem Zweig 8Ί des Stromspiogols und dem Knotenpunkt des Widerstandes 5J0 und der Wicklung· 91 angeordnet ist. Durch den um kleinen Widerstand 90 auftretenden

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Spannungsabfall wird in dem genannten Netzwerk die ri chtigc Vorspannung des Kollaktors des Transistors erhalten. Die Anzahl Windungen der Ausgleichswicklung 92 entspricht der der Wicklung 91» aber mit entgegengesetztein Wickelsinn (siehe die Punkte bei den beiden Wicklungen). Dadurch, dass durch den Stroinspiegel 83 die genannten beiden Wicklungen durch gleich grosse Gleichströme — in derselben Richtung durchflossen werden, dürfte es einleuchten, dass der sich daraus ergebende magnetische Fluss im Transformator gleich Null ist. Per Kondensator 93 entkoppelt den Stromspiegel 83 für die Sprechstrünio, so dass die Sprechströme nur durch die Wicklung 9I fHessen und folglich die Ausgleichswicklung 92 nicht wirksam ist.

Der Nachteil des elektrisehen Netzwerkes nacli Fig. 11 ist die dadurch verursachte Verformung der Wahlstromimpulse durch die Lade- und Entladeeffekte des Kondensators 93 if" Rhythmus der Schleifenunterbrechungcn und durch entsprechende Flussänderungen in den Wicklungen 9I und 92. Dieser Nachteil lässt sich dadurch vermeiden, dass das elektrische Netzwerk nach Fig. 11 entsprechend der Erfindung geändert wird. Dieses geänderte Netzwerk ist in Fig. 12 dargestellt und enthält zwischen den Klemmen 81 und 82 alle Elemente aus Fig. 11 mit denselben Bezugszeichen. Das Netzwerk enthält au.sserdem einen Transistor ^k dessen Kollektor-Emi tter-Strc:ckc zwischen einer Klemme des Widerstandes 90 und dem Kondensator 93 liegt. Ein Widerstand 95

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liegt zwischen der genannten Klemme des Widerstandes 90 und der Wicklung 91. Der genannte Widerstand 95 liegt zwischen der Basis und dem Kollektor des Transistors 9**. Auf dieselbe Art und Weise wie in den obenstehenden Beispielen wird die EntsperrungsschwelIe des Transistors $h durch den Spannungsabfall an den Klemmen' des Widerstandes 95 gesteuert.

Das elektrische Netzwerk nach Fig. 12 ist ausserdem mit vier Dioden 96 und 99 versehen, die derart mit den Klemmen 81 und 82 und den Klemmen 1OO und 101 verbunden sind, dass die ganze Schaltungsanordnung aus Fig. 12 zwischen den Klemmen 100 und 101 unabhängig von der Richtung des hindurchfliessenden Stromes arbeitet.

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Claims

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PATENTANSPRUECHE:

(1J Elektrisches Netzwerk zur Verwendung in einer Teilnehmerschleife mit mindestens zwei Anschlussklemmen zum Zuführen eines in der Teilnehmerschleife fliessenden Stromes, welches Netzwerk ein kapazitives Element enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk in Reihe mit dem kapazitiven Element eine Schaltungsanordnung und eine mit den Anschlussklemmen und der Schaltungsanordnung gekoppelten Schwellenanordnung enthält, um abhängig von der Polarität und der Grosse des genannten Stromes das kapazitive Element mit den Anschlussklemmen des Netzwerkes zu koppeln.
2. Elektrisches Netzwerk nach Anspruch 1, wobei der durch die Teilnehmerschleife fliessenden Strom aus einem Speisegleichstrom und einem diesem überlagerten Spreclistrom besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellenanordnung auf einen Wert entsprechend dein Unterschied zwischen dein minimalen Wert des Speisegleiclistrornes und dem maximalen Wert des Sprechstromes in der Teilnehmerschleife eingestellt ist.

3· Elektrisches Netzwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung ein pnp- bzw. ein npn-Transistor ist, dessen Kollektor-Emitter-Strecke das kapazitive Element mit den Anschlussklemmen des Netzwerkes koppelt und dessen Emitter-Basis-Diode bzw.pKollektor-Basis-Diode das Steuerelement ist.
k. Elektrisches Netzwerk nach Anspruch 3, dadurch

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ORtGlNAL INSPECTED

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gekennzeichnet, dass zwischen der Basis und dem Kollektor bzw. zwischen der Basis und dem Emitter des genannten Transistors ein Widerstand vorgesehen ist so dass der Strom durch den Widerstand dein Strom im Netzwerk proportional ist.

5· Elektrisches Netzwerk nach einem der vorstellenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung einer Speisebi'ücke für einen Teilnehmerapparat zivei Netzwerke vorhanden sind und jedes der elektrischen Netzwerke mit einem ersten Transistor, dessen Kollektor mit einer ersten Anschlussklemme und dessen Basis einerseits über einen ersten Widerstand mit der genannten ersten Anschlussklemme und andererseits mit einer Seite eines Kondensators verbunden ist, und mit einem zweiten Transistor versehen ist, dessen Emitter-Kollektor-Strecke den Emitter des ersten Transistors über einen Emitterwiderstand mit der anderen Seite des Kondensators verbindet, wobei die Basis und der Kollektor des zweiten Transistors mit den Enden eines Widerstandes verbunden sind, der zwischen dem genannten Emitterwiderstand des ersten Transistors und einer zweiten Anschlussklemme angeordnet ist.

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