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Schaltungsanordnung zur Abstimmanzeige mittels eines Stromanzeigeinstruments
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Abstimmanzeige mittels Stromanzeigeinstrument
in Transistorempfängern für AM- und FM-Empfang, bei welchen bei AM-Empfang zur Verstärkungsregelung
in mindestens einer HF- oder ZF-Verstärkerstufe bei veränderlicher Signalstärke
der Arbeitsstrom geregelt wird und welche zur FM-Demodulation einen Ratiodetektor
aufweisen.
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Bei Transistorempfängern ist die benötigte Versorgungsgleichspannung
immer so niedrig, daß der Betrieb einer Abstimmanzeigeröhre (magisches Auge) mittels
dieser Spannung unmöglich ist. Nur für diese Abstimmanzeigeröhre eine Gleichspannungsquelle
mit der erforderlichen hohen Spannung vorzusehen, ist unökonomisch. Ist der Transistorempfänger
weiter sowohl für AM- als auch für FM-Empfang eingerichtet, so ergeben sich bei
der Verwendung einer Abstimmanzeigeröhre noch zusätzlich Schwierigkeiten, da die
Spannungen an den für die Abnahme eines Steuersignals für die Abstimmanzeigeröhre
geeigneten Punkten sehr verschieden sind und daher eine bei beiden Betriebsarten
gleich wirksame Abstimmanzeige nur mit entsprechenden Umschaltungen möglich ist.
Diese Umschaltung an sich bringt durch das Auftreten von zusätzlichen Kopplungen
Schwierigkeiten mit sich.
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Bei einer Schaltungsanordnung zur Abstimmanzeige mittels eines Stromanzeigeinstrumentes
in einem Transistorempfänger für AM- und FM-Empfang, bei dem bei AM-Empfang zur
Verstärkungsregelung in mindestens einer HF- oder ZF-Verstärkerstufe bei veränderlicher
Signalstärke der Arbeitsstrom eines Transistors geregelt wird und der zur FM-Demodulation
einen Ratiodetektor aufweist, wird in einfacher Weise und ohne Umschaltung eine
deutliche Anzeige erzielt, wenn gemäß der Erfindung das Stromanzeigeinstrument sowohl
in den (die) Arbeitsstromkreis (-kreise) des (der) nur bei AM-Empfang geregelten
Transistors (Transistoren) als auch in den Richtstromkreis des Ratiodetektors dauernd
derart eingeschaltet ist, daß mindestens ein Teil des Richtstromes des Ratiodetektors
und mindestens ein Teil des Arbeitsstromes des (der) bei AM-Empfang geregelten Transistors
(Transistoren) das Instrument in entgegengesetztem Sinn. durchfließen. Gegebenenfalls
kann zur zumindest teilweisen Kompensation des an der Stromspule des Anzeigeinstrumentes
durch den ungeregelten Arbeitsstrom des Transistors (Transistoren) entstehenden
Spannungsabfalls im Richtstromkreis des Ratiodetektors eine Gegenspannung vorgesehen
sein.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß man unter Verwendung
eines üblichen Stromanzeigeinstrumentes auf einfache Weise die AM- und FM-Umschaltung
der Abstimmanzeigevorrichtung vermeiden kann. Bei FM-Empfang, wobei keine Verstärkungsregelung
vorgenommen wird, liefert der Ratiodetektor einen mit der Abstimmung veränderlichen
Richtstrom. Bei AM-Empfang ist dieser Richtstrom Null und wird die Arbeitsstromänderung
des geregelten Transistors zur Abstimmanzeige verwendet. Bei beiden Empfangsarten
nimmt der Zeiger des Instrumentes, solange kein Signal vorhanden ist bzw. solange
der Empfänger nicht auf ein solches abgestimmt ist, eine Ruhelage ein, die durch
den Arbeitsstrom der zu regelnden Transistoren im ungeregelten Zustand bestimmt
ist. Von dieser Ruhelage geht der Zeiger aus, sei es, daß bei AM-Empfang der Arbeitsstrom
der Transistoren durch die Regelung verkleinert oder vergrößert wird bzw. bei FM-Empfang
der Richtstrom des Ratiodetektors in der einen oder anderen Richtung zusätzlich
zur Wirkung kommt.
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Dadurch, daß bei FM-Empfang der Arbeitsstrom des ungeregelten Transistors
über der Stromspule des Anzeigeinstrumentes einen Spannungsabfall hervorruft, werden
die Dioden des Ratiodetektors vorgespannt, und zwar je nach der Polung der Dioden
des Ratiodetektors entweder in Durchlaß- oder Sperrrichtung. Wird durch geeignete
Wahl des Anzeigeinstrumentes, und zwar dadurch, daß der Innenwiderstand des Instrumentes
klein gewählt wird, der Spannungsabfall über demselben klein gehalten, so sind keine
weiteren Maßnahmen notwendig, da die Funktionsweise des Ratiodetektors nicht beeinträchtigt
wird. Ist der Spannungsabfall über dem Anzeigeinstrument
jedoch
größer. so daß z. B. die Empfindlichkeit oder die Störunterdrückung des Ratiodetektors
verschlechtert wird, so kann die entstehende Spannung über dem Instrumenteninnenwiderstand
durch eine Gegenspannung im Ratiodetektor kompensiert werden. Für die Erzeugung
dieser Gegenspannung kann z. B. eine eigene Spannungsquelle vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise
wird jedoch diese Gegenspannung durch einen Spannungsteiler gewonnen, welcher von
der Versorgungsspannung des Empfängers gespeist wird.
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Vorzugsweise wird das Instrument so in den Richtstromkreis des Ratiodetektors
eingeschaltet, daß es einpolig mit dem Bezugspotential in Verbindung steht.
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Eine Weiterbildung der Erfindung ermöglicht es, die die Stromspule
des Instrumentes durchfließenden Ströme, nämlich den maximalen Richtstrom des Ratiodetektors
und den Strom des Arbeitsstromkreises des bei AM-Empfang geregelten Transistors,
im ungeregelten Zustand desselben einander gleich zu wählen, wozu der Stromspule
des Anzeigeinstrumentes mit Hilfe von in den Stromkreisen vorgesehenen, der Stromverzweigung
dienenden Widerständen nur ein Teil des Arbeitsstromes des bei AM-Empfang geregelten
Transistors bzw. des Richtstromes des Rätiodetektors zugeführt wird, wobei vorzugsweise
der Anteil aus dem sich im ungeregelten Zustand befindlichen Arbeitsstromkreis des
bei AM-Empfang geregelten Transistors angenähert gleich dem Anteil ist, welcher
aus dem bei maximaler Signalstärke auftretenden Richtstrom des Ratiodetektors stammt.
Durch diese Maßnahme wird erzielt, daß die Instrumentenausschläge bei AM- und FM-Empfang
bei maximalen Signalen gleich groß sind. Zweckmäßigerweise werden durch entsprechende
Polung der Dioden des Ratiodetektors die Stromänderungen, weiche bei Anderung der
Signalstärke eintreten, so gewählt, daß sie sowohl bei AM- als auch FM-Empfang auf
die Stromspule des Anzeigeinstrumentes im gleichen Sinn wirken, was für den Benutzer
des Gerätes sehr übersichtlich ist.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert, ohne daß sie auf diese beschränkt sein soll. In der Zeichnung zeigt F
i g. 1 unter Weglassung aller überflüssigen Details eine Prinzipanordnung ohne Kompensation,
während F i g. 2 eine solche mit Kompensation darstellt; F i g. 3 zeigt eine Schaltung
mit symmetrischem Ratiodetektor in ihren Details.
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F i g. 1 zeigt das Prinzip einer Abstimmanzeige-Anordnung nach der
Erfindung, bei der ein Stromanzeigeinstrument 1 mit nur einem Klemmenpaar sowohl
in den Richtstromkreis des Ratiodetektors, gebildet durch die (abgestimmte) Wicklung
2, die Diode 3, den Lastwiderstand 4 und die Diode 5, als auch in den Arbeitsstromkreis
eines bei AM-Empfang geregelten, bei FM-Empfang ungeregelten, für beide Empfangsarten
beispielsweise der Zwischenfrequenzverstärkung dienenden Transistors 6 geschaltet
ist. Bei dieser Prinzipanordnung wurden alle überflüssigen Details, wie z. B. die
Auskoppiung der Niederfrequenz oder die Gewinnung der Regelgröße zur Regelung des
Transistors 6 bzw. die Einschaltung der Tertiärwicklung in den Ratiodetektor, nicht
näher dargestellt. Die Richtung des Richtstromes 7 in bezug auf die des Arbeitsstromes
8 ist so gewählt, daß die beiden Ströme das Instrument 1 im entgegengesetzten Sinn
durchfließen. Dadurch wird erreicht, daß sich bei FM-Empfang der Richtstrom 7 von
dem bei dieser Empfangsart konstanten Arbeitsstrom 8 subtrahiert und somit die Instrumentenanzeige
bei anwachsendem FM-Signal gegen Null strebt. Wird bei AM-Empfang, bei welchem der
Ratiodetektor keinen Richtstrom liefert, bei anwachsendem Signal der Arbeitsstrom
8 des Transistors 6 beispielsweise heruntergeregelt, so erfolgt die Abstimmanzeige
in der gleichen Richtung wie bei FM-Empfang. Durch die Widerstände 9 und 10 kann
im Arbeitsstromkreis des Transistors eine Stromverzweigung eingeführt werden, wodurch
der Anteil des Arbeitsstromes, insbesondere der durch die Regelung bewirkten Arbeitsstromänderung
dieses Kreises, welcher das Instrument 1 durchfließt, auf den gleichen Betrag wie
der Richtstrom beim maximalen FM-Signal gebracht wird, wodurch. in dem hier beschriebenen
Beispiel die Anzeige, sowohl bei AM- als auch bei FM-Empfang bei maximalen Signalen
bis auf Null bzw. einen etwa gleichen Endwert abnimmt. Vorausgesetzt wurde, daß
der Arbeitsstrom 8 im ungeregelten Zustand größer ist als der maximale Richtstrom.
Ist dies umgekehrt, so muß die Stromverzweigung selbstverständlich nicht im Arbeitsstromkreis
des Transistors 6, sondern im Richtstromkreis des Ratiodetektors durchgeführt werden.
Zur Anpassung an ein vorgegebenes Instrument können selbstverständlich auch in beiden
Stromkreisen Stromverzweigungen vorgesehen werden.
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Bei den wie in der Prinzipanordnung gemäß F i g.1 gewählten Stromrichtungen
ergibt sich, daß der Anteil des Arbeitsstromes, welcher durch den Widerstand 9 fließt,
nicht zur Gänze durch das Instrument 1, sondern ein Teil davon auch über den Widerstand
4,
die Diode 3, die Wicklung 2 und die Diode 5 fließt, da die Dioden 3 und
5 für diese Stromrichtung zufolge der Spannung über dem Anzeigeinstrument 1 in Durchlaßrichtung
vorgespannt sind. Dieser Stromanteil ist im wesentlichen durch die Größe des Lastwiderstandes
4 des Ratiodetektors im Vergleich zum Instrumentenwiderstand bestimmt. Durch
diese Gleichstromvorbelastung des Ratiodetektors wird, wie bekannt, die Wirkungsweise
desselben beeinflußt, und es soll daher dafür gesorgt werden, daß dieser den Ratiodetektorkreis
durchfließende Strom nicht zu groß wird, da sonst die Funktion der Dioden gestört
wird, wodurch sowohl die Empfindlichkeit als auch die AM-Unterdrückung sich verschlechtern
könnten. Durch geeignete Wahl des Instrumentenwiderstandes kann der Einfluß auf
den Ratiodetektor so gering gehalten werden, daß keine ungünstige Beeinflussung
desselben eintritt.
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Um den Nachteil, an ein besonders niederohmiges Instrument gebunden
zu sein, zu beseitigen, kann gemäß der Anordnung nach F i g. 2 eine Kompensation
der die Dioden vorspannenden Spannung eingeführt werden. Zu diesem Zweck ist im
Diodenkreis 5 des Ratiodetektors ein Widerstand 11 angeordnet, dessen vom Bezugspotential
abgekehrtes Ende über einen Widerstand 12 an die positive Versorgungsspannungsleitung
angeschlossen ist. Wird nun durch entsprechende Wahl des Widerstandes 12 die Spannung
über dem Widerstand 11 gleich der Spannung gemacht, die im ungeregelten Zustand
durch den durch den Widerstand 9 fließenden Strom am Anzeigeinstrument abfällt,
so sind die Dioden 3
und 5 nicht mehr stromdurchflossen. Durch Wahl des
Widerstandes
12 kann auch jeder beliebige andere Grad der Kompensation eingestellt werden, z.
B. daß die Dioden 3 und 5 in gewünschtem Maß ein wenig stromdurchflossen oder auch
in Sperrichtung vorgespannt sind.
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Wird eine derartige Kompensation bei einem, wie in F i g. 2 dargestellten,
unsymmetrischen Ratiodetektor angewandt, so wird der Widerstand 11, um nicht die
Unsymmetrie zu stören, vorzugsweise klein gewählt.
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Der Ratiodetektor 2 bis 5 liefert einen Richtstrom 7, der bei fehlendem
FM-Eingangssignal praktisch Null ist und bei maximalem Eingangssignal einen Höchstwert
erreicht. Der Strom eines bei AM-Empfang geregelten Transistors 6 weist bei fehlendem
AM-Eingangssignal einen Anfangswert auf, der durch die Regelung auf einen wesentlich
größeren oder vorzugsweise auf einen wesentlich kleineren Wert verändert wird. Im
allgemeinen ist jedoch der Transistor 6 in keinem Regelzustand völlig gesperrt,
so daß stets ein gewisser Strom 8 durch das Instrument 1 fließt, wodurch dessen
Grenzlagen im Betrieb sich, gegebenenfalls merklich, von der Ruhelage bei abgeschaltetem
Gerät unterscheiden.
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Dies kann erwünscht sein, um auf diese Weise stets eine Anzeige zu
geben darüber, ob das Gerät eingeschaltet ist oder nicht. Zu diesem Zweck kann man
an der Skala des Instrumentes 1 in der für den ausgeschalteten Zustand geltenden
Ruhelage einen Farbpunkt, z. B. aus roter Fluoreszenz-Leuchtfarbe, anbringen, der
durch ein kleines, am Zeiger angebrachtes Blendenscheibchen überdeckt wird, wenn
das Gerät ausgeschaltet und das Instrument 1 völlig stromlos ist.
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Es kann aber auch erwünscht sein, einen Anfangswert des durch den
Strom 8 gesteuerten Regelbereiches, vorzugsweise den für fehlendes Eingangssignal
geltenden Wert, auf einen Endwert der Skala des Instrumentes 1 zu verschieben, derart,
daß durch die Änderung des Stromes 8 der ganze Anzeigebereich des Instrumentes 1
überstrichen wird. Eine derartige Verschiebung läßt sich erreichen, wenn das Anzeigeinstrument
1 an einen Punkt festen Potentials angeschlossen wird, das gleich ist dem Potential,
das bei fehlendem oder maximalem AM-Eingangssignal an der anderen Eingangsklemme
des Anzeigeinstrumentes liegt. In der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 kann dies
z. B. dadurch erreicht werden, daß der Speisequelle ein Spannungsteiler 30, 31 parallel
liegt, dessen Querstrom vorzugsweise groß ist gegenüber dem maximalen Arbeitsstrom
8 des Transistors 6.
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Insbesondere dann, wenn der Transistor 6 HF-oder ZF-Schwingungen verstärkt
und ein Gleichstrom-Arbeitswiderstand in seinem Ausgangsstromkreis, z. B. wie in
F i g. 1 im Kollektorzweig oder auch im Emitterzweig, für die Signalverstärkung
nicht benötigt wird, kann die Stromzuführung allein über den das Anzeigeinstrument
enthaltenden Zweig erfolgen. Dabei kann der Widerstand 9 ganz wegfallen bzw. auf
einen solchen Wert beschränkt sein, der erforderlich ist, um mit dem Widerstand
10 eine Stromverzweigung durchzuführen, ohne dabei die Dämpfung des Instrumentes
1 in unzulässiger Weise zu erhöhen.
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Zweckmäßig liegt der dem Anzeigeinstrument 1 parallelliegende wirksame
Widerstand in dem etwa den Eigenschwingungen des Instrumentes 1 entsprechenden Frequenzbereich
etwa in der Größenordnung des aperiodischen Dämpfungswiderstandes für das Instrument
1. Dieser Parallelwiderstand wird z. B. gebildet durch den Widerstand 4 in Reihe
mit der Impedanz des Ausgleichskondensators 32 des Ratiodetektors und parallel dazu
der Reihenschaltung der Widerstände 9 und 10, wobei gegebenenfalls
die Impedanz eines am Verbindungspunkt dieser Widerstände gegen Erde eingeschalteten
Glättungskondensators mit zu berücksichtigen ist.
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Es sei bemerkt, daß äquivalente Verhältnisse auftreten, wenn statt
eines Stromanzeige-Instrumentes ein für, vorzugsweise niedrige, Spannungen empfindliches
Anzeigeinstrument mit entsprechend höherem Innenwiderstand verwendet wird. In diesem
Fall kann in entsprechender Weise, wie durch die Widerstände 9 und 10 in
F i g. 1, die erforderliche Anpassung zwischen dem Strom bzw. der Spannung im FM-Anzeigekreis
und im AM-Anzeige- bzw. Regelkreis vorgenommen werden.
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Eine Anordnung mit einem symmetrischen Ratiodetektor zeigt F i g.
3, wobei in dieser auch die übrigen Schaltungsdetails eines Ausführungsbeispiels
dargestellt sind. Mit 13 und 14 sind zwei der Zwischenfrequenz-Verstärkung
bei AM- und FM-Empfang dienende Transistoren bezeichnet. Selbstverständlich könnten
natürlich auch zwei getrennte Verstärker, einer für AM-Empfang und einer für FM-Empfang,
vorgesehen sein. Mit 15 und 16 sind FM-, mit 17 und 18 AM-ZF-Filter bezeichnet;
19 stellt das Ratiodetektorfilter und 20 das AM-Detektorfilter dar. Die übrigen
Schaltelemente, welche der Gleichstromeinstellung und der Wechselstromentkopplung
dienen, sind nicht bezeichnet.
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Bei AM-Empfang ist der ZF-Verstärkertransistor 13 geregelt.
Es könnten natürlich auch mehrere der Zwischenfrequenzverstärkung dienende Transistoren
oder ein vorgeschalteter Transistor zur Hochfrequenzverstärkung bzw. sowohl der
Zwischenfrequenz- als auch der Hochfrequenz-Verstärkung dienende Transistoren geregelt
werden. Die Verstärkungsregelung des Transistors 13 erfolgt dadurch, daß der Basiselektrode
der Richtstrom IR des AM-Detektors zugeführt wird, wodurch bei einem stärkeren Eingangssignal
der Kollektorstrom sinkt. Der Transistor 14 ist nicht geregelt.
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Die Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt: Bei AM-Empfang liefert
der Ratiodetektor 19 keinen Richtstrom, daher ist nur der vom Transistor 13 stammende
Arbeitsstrom, welcher durch die Widerstände 21 und 22 in einem bestimmten Verhältnis
unterteilt wird, im Instrument 1 wirksam. Wird nun auf einen Sender abgestimmt,
so sinkt dieser Strom infolge der Regelung über den Richtstrom des AM-Detektors
auf einen Wert entsprechend der jeweiligen Senderstärke. Maximal kann der Kollektorstrom
fast auf Null absinken. Bei FM-Empfang ist der AM-Detektor 20 unwirksam, so daß
der Transistor 13 nicht geregelt wird und daher der durch den Widerstand 22 fließende
Anteil des Kollektorstroms dauernd durch die Stromspule des Anzeigeinstrumentes
1 fließt. Somit ist auch bei FM-Empfang der Ausschlag des Anzeigeinstrumentes, wenn
der Empfänger auf keinen Sender abgestimmt ist, gleich demjenigen im ungeregelten
AM-Empfangszustand.
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Wird nun auf einen FM-Sender abgestimmt, so fließt im Ratiodetektor
ein Richtstrom entsprechend der jeweiligen Senderstärke. Da die beiden das Instrument
durchfließenden Ströme durch geeignete
Polung der Ratiodetektordioden
3 und 5 einander entgegengerichtet sind, wird der Ausschlag des Instrumentes
1 verringert, und die Abstimmanzeige hat daher bei FM-Empfang dieselbe Richtung
wie bei AM-Empfang. Dadurch, daß durch die Widerstände 21 und 22 der Anteil des
Kollektorstromes, welcher im ungeregelten Zustand durch das Instrument
1
fließt, gleich demjenigen Wert gemacht wird, welcher bei maximalem FM-Signal
im Richtstromkreis des Ratiodetektors fließt, wird erreicht, daß auch bei FM-Empfang
der Ausschlag des Instrumentes bei maximalem Eingangssignal etwa dem Stromwert Null
entspricht.
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Die Kompensation der am Instrumnet 1 entstehenden Spannung erfolgt
wieder mittels eines Spannungsteilers 11, 12. Um die Symmetrie des Ratiodetektors
nicht zu stören, wird der Widerstand 11 gleich dem Innenwiderstand des Anzeigeinstrumentes
gemacht. Die Größe des Widerstandes 12 in Verbindung mit der Größe der Versorgungsspannung
bestimmt wieder den Grad der Kompensation. Die Widerstände 4 und 4' bilden die Lastwiderstände
des symmetrischen Ratiodetektors.
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Selbstverständlich ist der Erfindungsgedanke sowohl bei Transistorempfängern
mit einer p-n-p- als auch n-p-n-Bestückung anwendbar, da man durch geeignete Polung
der Ratiodetektordioden die Richtung des Richtstromes frei wählen kann. Die Erfindung
ist natürlich sowohl bei Geräten mit mit dem Bezugspotential verbundenen Minus-
als auch Pluspol der Versorgungsspannungsquelle durchführbar.
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Sind bei AM-Empfang mehrere Stufen geregelt, so ist es auch möglich,
das Instrument von der Summe dieser Ströme bzw. einem durch Stromverzweigung gewonnenen
Teil dieses Summenstromes durchfließen zu lassen. Sind die Widerstände, mit welchen
eine Stromverzweigung erzielt wird, einstellbar, so können mit ihnen Streuungen,
die beispielsweise durch die Transistoren oder das Instrument selbst verursacht
werden, ausgeglichen werden.