DE1463150B2 - DC CONTROL ARRANGEMENT WITH ONE CONTROL TRANSISTOR - Google Patents
DC CONTROL ARRANGEMENT WITH ONE CONTROL TRANSISTORInfo
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichstromregelungsanordnung mit einem Stelltransistor, dessen Emitter-Kollektor-Pfad in Reihe mit einem als Stromfühler dienenden Meßwiderstand im Zuge der Stromzuführung zur Last angeordnet ist, und mit einem die Spannung über dem Meßwiderstand mit einem Bezugssignal vergleichenden und ausgangsseitig mit der Basis des Stelltransistors verbundenen Differentialverstärker, der zwei in Emitterschaltung mit gemeinsamem Emitterwiderstand geschaltete Transistoren aufweist.The invention relates to a direct current control arrangement with an adjusting transistor whose emitter-collector path is in series with a measuring resistor serving as a current sensor in the course of Power supply to the load is arranged, and with the voltage across the measuring resistor with comparing a reference signal and connected on the output side to the base of the setting transistor Differential amplifier, the two connected in emitter circuit with a common emitter resistance Has transistors.
Bei einem bekannten Gleichstromregler dieser Bauart (USA.-Patentschrift 2 889 512) befindet sich der Meßwiderstand an der Ausgangsseite (Belastung) des Stelltransistors, wobei dieser Stelltransistor mit seinem Emitter an den Eingang (ungeregelte Speisung) angeschaltet ist und der Stelltransistor durch ein Signal gesteuert wird, das zwischen Emitter und Basis zugeführt wird, und zwar durch Verbindung mit einem weiteren Transistor.In a known DC regulator of this type (US Pat. No. 2,889,512) is located the measuring resistor on the output side (load) of the setting transistor, this setting transistor with its emitter is connected to the input (unregulated supply) and the control transistor through a signal is controlled which is fed between the emitter and base by connection with another transistor.
Auch bei einer anderen bekannten Gleichstromregelungsanordnung (USA.-Patentschrift 2 978 630) befindet sich die Emitter-Elektrode des Stelltransistors auf der Eingangsseite.Also in another known DC control arrangement (US Pat. No. 2,978,630) the emitter electrode of the control transistor is on the input side.
Es ist zwar auch bereits eine Gleichstromregelungsanordnung bekannt geworden »ETZ-B« 11 (1959), Heft 4, Seite 125, insbesondere Bild 6 b), bei der sich der Emitter des Stelltransistors an der Ausgangsseite befindet, aber hierbei befindet sich der Meßwiderstand ebenfalls an der Ausgangsseite.A direct current control arrangement "ETZ-B" 11 is already known (1959), No. 4, page 125, in particular Figure 6 b), in which the emitter of the control transistor is on the output side is located, but here the measuring resistor is also on the output side.
Sämtlichen der drei bekannten Regelungsanordnungen ist ein wichtiges Merkmal gemeinsam, das darin besteht, daß die Steuerung des Ausgangsstromes gemäß einem sich ändernden Steuersignal nicht erlangt werden kann. In allen Fällen wird der Ausgangsstrom durch die Einstellung eines Widerstands bzw. eines Potentiometers bewirkt und es wäre schwierig, diese Schaltungen auf einfache Weise so abzuwandeln, daß der Ausgangsstrom durch elektronische Steuerung eingestellt werden kann.All of the three known control arrangements have one important feature in common, that is that the control of the output current according to a changing control signal does not can be obtained. In all cases the output current is obtained by setting a resistor respectively a potentiometer and it would be difficult to do these circuits in a simple way to modify that the output current can be adjusted by electronic control.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleichstromregler zu schaffen, der nicht nur ausgezeichnete Regeleigenschaften besitzt, sondern auch eine einfache und wirksame Steuerung des Ausgangsstromes ermöglicht, wobei verhältnismäßig wenige Schaltungselemente Anwendung finden.The invention has for its object to provide a direct current regulator which is not only excellent Has control properties, but also a simple and effective control of the output current made possible, with relatively few circuit elements being used.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Meßwiderstand zwischen den ungeregelten Eingang und den Kollektor des Stelltransistors geschaltet ist, daß der Emitterwiderstand der in Emitterschaltung,-liegenden Transistoren des Differentialverstärkers mit dem ungeregelten Eingang verbunden ist, daß diese beiden Transistoren von einer Type sind, die der Type des Stelltransistors entgegengesetzt ist, daß die Kollektoren der beiden Transistoren an die Basis des Stelltransistors bzw. an eine Ausgangsklemme angeschlossen sind und daß die Basiselektroden der Transistoren von einem Steuersignal gespeist bzw. mit dem Kollektor des Stelltransistors verbunden sind.According to the invention, this object is achieved in that the measuring resistor between the unregulated The input and the collector of the setting transistor are connected, so that the emitter resistance of the in Emitter circuit, -lying transistors of the differential amplifier is connected to the unregulated input that these two transistors of one Type that is the opposite of the type of the control transistor that the collectors of the two transistors are connected to the base of the control transistor or to an output terminal and that the Base electrodes of the transistors fed by a control signal or to the collector of the control transistor are connected.
Der Meßwiderstand liegt hiernach auf der Eingangsseite des Stelltransistors und der Emitter am Ausgang. Das Steuersignal ist demnach nicht mit dem Emitter des Stelltransistors gekoppelt. Außerdem erfordern die dazwischen angeordneten Verstärkertransistoren keine Verbindung nach der Emitter-Elektrode des Stelltransistors.The measuring resistor is then on the input side of the control transistor and the emitter on Exit. The control signal is therefore not coupled to the emitter of the setting transistor. aside from that the amplifier transistors arranged in between do not require a connection to the emitter electrode of the control transistor.
Auf diese Weise wird eine einfache und wirksame Möglichkeit geschaffen, elektronisch den Ausgangsstrom durch ein Signal zu steuern, das als Bezugsgröße eingangs abhängig ist. This creates a simple and effective way of electronically controlling the output current controlled by a signal that is initially dependent as a reference variable.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Anordnung derart getroffen, daß die Spannungsquelle eine Gleichrichteranordnung aufweist, daß ausgangsseitig eine Glättungsschaltung vorgesehen ist und daß der zweite Eingang des Differentialverstärkers mit einem quer zum Eingang angeordneten Spannungsteiler verbunden ist.According to a further embodiment of the invention, the arrangement is made such that the Voltage source has a rectifier arrangement that has a smoothing circuit on the output side is provided and that the second input of the differential amplifier is arranged with a transverse to the input Voltage divider is connected.
Es ist zwar bereits ein Gleichspannungsregler bekannt (»Soviet Inventions Illustrated Section« Nr. II vom Juli 1962, Abschnitte (Electricity, Electronics, Communications), Seite 38, Ziffer 145 258), bei dem eine konstante Spannung über einer Last gewährleistet wird und bei dem ein Widerstand in Reihe mit der Last geschaltet ist, so daß der Laststrom einfach dadurch gemessen werden kann, daß die Spannung über diesem Widerstand beobachtet wird. Das wichtige Merkmal im Zusammenhang mit der Erfindung besteht jedoch darin, daß ein Differentialverstärker benutzt wird, der zwei in Emitterschaltung angeordnete Transistoren umfaßt, um das Rückkopplungssignal mit einem Steuersignal zu kombinieren. Diese A DC voltage regulator is already known ("Soviet Inventions Illustrated Section" No. II dated July 1962, Sections (Electricity, Electronics, Communications), page 38, item 145 258) in which a constant voltage is ensured across a load and with a resistor in series with the load is switched, so that the load current can be measured simply by the voltage above this resistance is observed. The important feature related to the invention however, is that a differential amplifier is used which has two common emitter circuits Transistors are included to combine the feedback signal with a control signal. These
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bekannte Schaltungsanordnung kann jedoch keine An- an die Basis des Transistors 13 gelegte Spannung im regung zur Lösung der gestellten Aufgabe bieten, wesentlichen proportional dem quadratischen Mittelweil nach der Erfindung eine völlig neuartige Schal- wert der Wechseleingangsspannung ist. tungsanordnung benutzt wird, wobei das Transisto- Die Transistoren 13 und 14 sind so angeordnet, renpaar nicht einfach die Differenz zwischen einem 5 daß immer, wenn ihre Basen dasselbe Potential ha-Rückkopplungssignal und einem Steuersignal bildet, ben, der Kollektor-Emitter-Strom, der durch jeden sondern zusätzlich eine Verstärkung und Invertie- der Transistoren 13 und 14 fließt, gleich der Hälfte rung des- Rückkopplungssignals bewirkt, wodurch des Stromes ist, der durch den Widerstand 15 fließt, der Vorteil erlangt wird, daß eine bemerkenswert Falls das Basispotential des Transistors 13 in bekleine Zahl von Widerständen benutzt wird. io zug auf das Basispotential des Transistors 14 aufknown circuit arrangement, however, cannot apply a voltage im applied to the base of transistor 13 provide impetus for solving the task at hand, essentially proportional to the square mean according to the invention is a completely new sound value of the alternating input voltage. The transistors 13 and 14 are arranged in such a way that the transistor renpaar not simply the difference between a 5 that whenever their bases have the same potential ha-feedback signal and a control signal forms, ben, the collector-emitter current flowing through each but in addition a gain and inversion of the transistors 13 and 14 flows, equal to half tion of the feedback signal caused, whereby the current flowing through the resistor 15, the advantage is obtained that a remarkable case the base potential of the transistor 13 becomes small Number of resistors is used. io train to the base potential of transistor 14
Drei erfindungsgemäße Schaltungsanordnungen Grund eines Wechsels oder einer Veränderung in der zur Durchführung verschiedener Funktionen werden Wechseleingangsspannung abnimmt, wird der Emitim folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung ter-Kollektor-Strom des Transistors 13 größer als der beschrieben; in dieser zeigt Emitter-Kollektor-Strom in dem Transistor 14.Three circuit arrangements according to the invention the reason for a change or a change in the To carry out various functions, the alternating input voltage will decrease, the Emitim will following example on the basis of the drawing ter-collector current of transistor 13 greater than that described; in this shows emitter-collector current in transistor 14.
F i g. 1 schematisch eine Schaltung zur Erzeugung 15 Durch eine Erhöhung des Emitter-Kollektor-StromesF i g. 1 schematically shows a circuit for generating 15 by increasing the emitter-collector current
eines Gleichstromes proportional zu einer Wechsel- des Transistors 13 wird der Basisstrom des Transi-of a direct current proportional to an alternating of the transistor 13 is the base current of the transistor
spannung, stors 16 erhöht, so daß der Emitter-Kollektor-Stromvoltage, stors 16 increased, so that the emitter-collector current
F i g. 2 schematisch eine Schaltung zur Erzeugung des Transistors 16, d. h. der Schaltungsausgangs-F i g. 2 schematically shows a circuit for generating the transistor 16, i. H. the circuit output
eines Gleichstromes proportional zu einem Wechsel- strom, proportional zum Anstieg seines Basisstromesof a direct current proportional to an alternating current, proportional to the increase in its base current
strom und 20 ansteigt. Falls der Ausgangsstrom dazu neigt, aufcurrent and 20 increases. If the output current tends to increase
F i g. 3 schematisch eine Schaltung zur Erzeugung Grund einer Veränderung in dem Widerstand einesF i g. 3 schematically shows a circuit for generating the cause of a change in the resistance of a
eines konstanten Gleichstromes aus einer Wechsel- Verbrauchers, der an die Ausgangsklemmen 17 unda constant direct current from an alternating load, which is sent to the output terminals 17 and
Spannungsquelle. 18 angeschlossen ist, abzunehmen, d. h. unabhängigVoltage source. 18 is connected to take off, d. H. independent
Nach Fig. 1 wird ein Doppelweggleichrichterglied von der Wechseleingangsspannung, wird das Basis-According to Fig. 1, a full-wave rectifier element of the AC input voltage, the base
10 von einem Transformator 11 mit einer Wechsel- 25 potential des Transistors 14 dazu neigen, anzustei-10 of a transformer 11 with an alternating potential of the transistor 14 tend to rise
spannung gespeist, die proportional "einer Wechsel- gen, und der Anteil des Stromes zu dem Transistorvoltage that is proportional to "an alternation," and the proportion of the current to the transistor
eingangsspannung ist, welche an die EingangSklem- 14 von dem Widerstand 15 wird dazu neigen, abzu-input voltage which is applied to the input terminal 14 of the resistor 15 will tend to decrease
men 12 gelegt ist. nehmen, wodurch der Emitter-Kollektor-Strom desmen 12 is laid. take, reducing the emitter-collector current of the
Die Emitter der P-N-P Transistoren 13 .und 14 Transistors 13 ansteigt. Folglich wird der Basisstrom sind über einen Widerstand 15 an den positiven Pol 30 des Transistors 16 ansteigen, wodurch das Ausgangsdes Gleichrichtergliedes 10 angeschlossen. Der'Kol- signal in Übereinstimmung mit dem Wechseleinlektor des Transistors 13 ist an die Basis eines N-P-N gangssignal gehalten wird. Falls das Ausgangssignal Transistors 16 geschaltet, dessen Kollektor direkt an auf Grund einer Veränderung des Widerstandes des die Basis des Transistors 14 und über einen Wider- Verbrauchers dazu neigt, anzusteigen, bewirkt der stand 22 an den positiven Pol gelegt ist. Der Emitter 35 Transistor 14, daß der Emitter-Kollektor-Strom zu des Transistors 16 liegt an einer Ausgangsklemme dem Transistor 13 abnimmt, wodurch das Ausgangs-17. Der Kollektor des Transistors 14 ist an eine Aus- signal in Übereinstimmung mit dem Eingangssignal gangsklemme 18 und über einen Glättungs- oder Be- gehalten wird. Auf diese Weise erzeugt die Schaltung ruhigungswiderstand 19 an den negativen Pol der automatisch ein im wesentlichen konstantes Aus-Gleichstromschaltung des Gleichrichtergliedes 10 an- 40 gangssignal für einen gegebenen Wert der Wechselgeschlossen. Ein Beruhigungs- oder Glättungskon- eingangsspannung. The emitter of the P-N-P transistors 13 and 14 transistor 13 rises. Consequently, the base current becomes are to rise through a resistor 15 to the positive pole 30 of the transistor 16, whereby the output des Rectifier element 10 connected. Der'Kolsignal in agreement with the changeable inserter of transistor 13 is held at the base of an N-P-N output signal. If the output signal Transistor 16 switched, the collector of which is connected directly to due to a change in the resistance of the the base of the transistor 14 and tends to rise through a consume, the causes stood 22 at the positive pole. The emitter 35 transistor 14 that the emitter-collector current too of the transistor 16 is connected to an output terminal, the transistor 13 decreases, whereby the output 17. The collector of the transistor 14 is at an output signal in accordance with the input signal output terminal 18 and is held via a smoothing or retention. In this way the circuit creates Quiescent resistor 19 to the negative pole of the automatically a substantially constant off-DC circuit of the rectifier element 10 input signal for a given value of the alternating closed. A calming or smoothing con- input voltage.
densator 20 liegt parallel an den Ausgangsklemmen Die Z-Diode 30 ist so angeordnet, daß sie immer 17 und 18 und ein Beruhigungs- oder Glättungskon- dann Strom durch den Widerstand 29 fließen läßt, densator 21 ist zwischen dem positiven Pol des wenn die Spannung am Ausgang des Gleichrichter-Gleichrichtergliedes 10 und der Ausgangsklemme 18 45 gliedes 10 zwischen dem positiven und negativen Pol angeordnet. größer ist als ein vorbestimmter Maximalwert, wo-capacitor 20 is parallel to the output terminals The Zener diode 30 is arranged so that it always 17 and 18 and a calming or smoothing con- then allows current to flow through the resistor 29, capacitor 21 is between the positive pole of when the voltage at the output of the rectifier-rectifier element 10 and the output terminal 18 45 member 10 between the positive and negative pole arranged. is greater than a predetermined maximum value, where-
Eine Basiseingangsschaltung für den Transistor 13 durch die Gleichstromspannung am Ausgang des umfaßt eine Diode 23 und einen Widerstand 24, die Gleichrichtergliedes 10 auf diesen hohen Wert bein Parallelschaltung zwischen dem positiven Pol des grenzt wird.A base input circuit for the transistor 13 by the DC voltage at the output of the comprises a diode 23 and a resistor 24, the rectifier element 10 at this high value Parallel connection between the positive pole of the is bordered.
Gleichrichtergliedes 10 und den in Reihe geschalte- 50 Bei Anwendungen, wo außerordentlich hohe Einten Widerstände 25, 26 und 27 liegen. Die Basis des gangsspannungen angelegt werden können, kann die Transistors 13 ist an die Verbindungsstelle zwischen Gleichstromschaltung mit einer Spannungsbegrenden Widerständen 25 und 26 geführt. Ein Kondensa- zungsschaltung versehen sein, die höhere Ströme tor 28 ist zwischen der Verbindungsstelle der Wider- führt.Rectifier element 10 and the series-connected 50 In applications where extremely high unities Resistors 25, 26 and 27 are located. The base of the input voltages that can be applied can be the Transistor 13 is at the junction between direct current circuit with a voltage limiter Resistors 25 and 26 out. A capacitor circuit should be provided, the higher currents gate 28 is the electrical lead between the junction.
stände 26 und 27 und dem positiven Pol des Gleich- 55 Die in Fig. 2 gezeigte Schaltung ist im allgemei-stands 26 and 27 and the positive pole of DC 55 The circuit shown in Fig. 2 is generally
richtergliedes 10 angeordnet. Der negative Pol des nen ähnlich der in Fig. 1 dargestellten; gleiche Teilejudge member 10 arranged. The negative pole of the NEN similar to that shown in Figure 1; same parts
Gleichrichtergliedes 10 liegt an dem anderen Ende sind mit gleichen Bezugszahlen versehen. Ein Wider-Rectifier member 10 is at the other end are provided with the same reference numerals. A cons
des Widerstandes 27. . stand 31 wurde parallel zum Wechselstromeingangof resistance 27.. Stand 31 was parallel to the AC input
Eine Spannungsbegrenzungsschaltung, welche einen · des Gleichrichtergliedes 10 hinzugefügt; und die Bamit einer Z-Diode 30 in Reihe geschalteten Wider- 60 siseingangsschaltung für den Transistor 13 umfaßtA voltage limiting circuit which adds one of the rectifier section 10; and the Bamit a Zener diode 30 series-connected resistance input circuit for the transistor 13 comprises
stand 29 umfaßt, liegt zwischen dem positiven und nun in Reihenschaltung eine Diode 32 und diestood 29 includes, is between the positive and now in series a diode 32 and the
dem negativen Pol des Gleichrichtergliedes 10. Widerstände 33 und 34 und in Parallelschaltungthe negative pole of the rectifier element 10. Resistors 33 and 34 and connected in parallel
Im folgenden wird der Betrieb der Schaltung be- dazu einen Kondensator 35.In the following, the operation of the circuit will be described using a capacitor 35.
schrieben. Eine Gleichspannung entwickelt sich par- Der Betrieb der Schaltung ist ähnlich dem Betrieb allel zu der Basiseingangsschaltung proportional zu 65 der Schaltung nach Fig. 1. Ein Wechseleingangseiner Wechseleingangsspannung, die an die Ein- strom wird an die Eingangsklemmen 12 gelegt, wogangsklemmen 12 gelegt ist. Die Werte der Basi- durch sich eine Wechselspannung parallel zu dem Schaltungskomponenten sind so angeordnet, daß die Widerstand 31 entwickelt. Die Komponenten der Ba-wrote. A DC voltage develops par- The operation of the circuit is similar to operation allele to the base input circuit proportional to 65 of the circuit of Figure 1. An alternating input one Alternating input voltage, which is applied to the incoming current, is applied to input terminals 12, wogangsklemmen 12 is placed. The values of the base by itself have an alternating voltage parallel to the Circuit components are arranged so that the resistor 31 develops. The components of the
siseingangsschaltung sind so gewählt, daß das Basiseingangspotential für den Transistor 13 im wesentchen proportional dem quadratischen Mittelwert der Spannung ist, die sich parallel zu dem Widerstand 31 entwickelt, und folglich des Wechseleingangsstromes. Wie bei der Schaltung nach F i g. 1 ist der an die Ausgangsklemmen 17 und 18 gelegte Ausgangsgleichstrom proportional dem Basispotential des Transistors 13 und wird im wesentlichen konstant unabhängig von Veränderungen im Verbraucherwiderstand gehalten.input circuits are chosen so that the base input potential for the transistor 13 essentially proportional to the root mean square of the Is voltage that develops in parallel with resistor 31 and, consequently, of the AC input current. As with the circuit according to FIG. 1 is the DC output current applied to output terminals 17 and 18 proportional to the base potential of the transistor 13 and becomes substantially constant held regardless of changes in consumer resistance.
Die Schaltung nach F i g. 3 ist im allgemeinen ähnlich der in Fig. 1 gezeigten; gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszahlen versehen. Die vorerwähnte Basiseingangsschaltung umfaßt jedoch nach F i g. 3 eine Z-Diode 36, die in Reihe mit einem Widerstand 37 geschaltet ist. Die Widerstände 38 und 39 sind in Reihe zwischen den positiven Pol des Gleichrichtergliedes 10 und der Basiseingangsschaltung gelegt. Eine Z-Diode 40 ist zwischen die Verbindungsstelle der Widerstände 38 und 39 und den negativen Pol angeschlossen. Ein Kondensator 41 liegt zwischen dem ausgangsseitigen Ende des Widerstandes 39 mit positivem Potential und dem negativen Pol, um zusammen mit dem Widerstand 39 als elektrisches Filter zum Glätten der Spannung zu wirken, die sich zwischen dem positiven und dem negativen Pol entwickelt. The circuit according to FIG. 3 is generally similar to that shown in FIG. 1; same parts are with provided with the same reference numbers. However, the aforementioned basic input circuit comprises, as shown in FIG. 3 a Zener diode 36 connected in series with a resistor 37. Resistors 38 and 39 are in Series placed between the positive pole of the rectifier element 10 and the base input circuit. A Zener diode 40 is between the junction of the resistors 38 and 39 and the negative pole connected. A capacitor 41 is located between the output-side end of the resistor 39 positive potential and the negative pole to work together with the resistor 39 as an electrical filter to act to smooth the tension that develops between the positive and negative poles.
Der Betrieb der Schaltung ist ähnlich der in bezug auf F i g. 1 beschriebenen, mit der Ausnahme, daß auf Grund der Wirkung der Z-Dioden 36 und 40 das Basispotential des Transistors 13 im wesentlichen konstant gehalten wird, vorausgesetzt, daß die Größe oder Amplitude der Wechseleingangsspannung zu jeder Zeit groß genug ist, um eine Spannung parallel zur Gleichstromschaltung zu entwickeln, die größer ist als die Spannung, die erforderlich ist, um die Z-Diode 40 leitend zu machen.The operation of the circuit is similar to that with respect to FIG. 1, with the exception that Due to the effect of the Zener diodes 36 and 40, the base potential of the transistor 13 is essentially is held constant, provided that the size or amplitude of the AC input voltage is large enough at all times to develop a voltage in parallel with the DC circuit that is greater than the voltage that is required to make the Zener diode 40 conductive.
Die Funktion des Transistors 14 ist, wie es in bezug auf F i g. 1 beschrieben ist, so daß die Schaltung einen im wesentlichen konstanten Ausgangsstrom aufrechterhält, unabhängig von Veränderungen im Verbraucherwiderstand.The function of transistor 14 is as described with respect to FIG. 1 is described so that the circuit maintains a substantially constant output current regardless of changes in Consumer resistance.
Es ist selbstverständlich, daß, obgleich in dieser Beschreibung P-N-P Transistoren für die Transistoren 13 und 14 und ein N-P-N Transistor als Transistor 16 angegeben wurden, durch Umkehrung der Polarität die Schaltung so angeordnet sein könnte,-daß geeignete Transistoren mit entgegengesetzter Leitfähigkeit verwendet werden.It will be understood that, although in this specification P-N-P transistors for the transistors 13 and 14 and an N-P-N transistor have been indicated as transistor 16, by reversing the The circuit could be arranged so that suitable transistors with opposite polarity Conductivity can be used.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |