DE1638024A1

DE1638024A1 - Elektrische Bezugsvorrichtung

Info

Publication number: DE1638024A1
Application number: DE19681638024
Authority: DE
Inventors: Frick David Francis
Original assignee: Singer Co
Current assignee: Singer Co
Priority date: 1967-02-01
Filing date: 1968-01-27
Publication date: 1971-03-11
Also published as: US3486045A; GB1171235A; NL6801470A

Description

fc t-^iühfc sich, auf eine elektrische Be- :;u^.^: :.lc^tun^ r "v, Beau^docrialtung mit einer ersten Kr:-;: ; ^: ";ue"I Ie, iif; 't;riifc^!<t= tcina zwei 3r)a:iiiUi:i:jpe.-.el hat, "/■■η ι?;; -j:j einer _£-:■ >:-r ι·= t i^L, einer Kielten SinergLe-■:.'?i.. .-, ritr -vverüi, "-■■-..:.; <we L 3^-ri;uui;;3iH, -1 hut, νου •it:·-.= .-■ "-Lrivr gotu'-ΐ::', i:!t, ein^r i-Lt iu ^rdtc-r: rin^r^L·-- ^f-;i'.ol. "i ν ; öl. ,:j;ii;It^:: ■; -Ti'ten ..ichait'-.r;;.., die ^://eni_£!.; r. - -^j aLrie i;;.r :: .ι_εουΓακΐίte ·κ; ;n.ochleiie aufv,eiot", ;;>id uit einer ir it der zv/eiten Energiequelle gekoppel. ",trj zv/eiten .jjnaltung, aie v/enigstenü eine ihr su^eordne te otroL;3chleif e aufweist.

Bezugövorricatungen der genannten Art sind dasu oe» stimmt, verschiedene Stromkreise, die getrennte Energiezufuhrquellen haben, derart miteinander· au verbinden, daß der von einer Energiequelle gelieferte Strom von dem Strom, der von der oder den anderen Quellen geliefert^ iat, elektrisch unabhängig ist.

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Mikroelektronische Stromkreise werden von der elektronischen Industrie zufolge ihrer geringem Kopisten_f ihrer Zuverlässigkeit und kleinen Größe zisneiiisiend verwendet. Solche Stromkreise erfordern allgemein! verhältnis

mäßig kleine Stromwerte für ihr -arbeiten, «enn demgemäß verhältnismäßig starken Strom fi-hr ende"-Äusfeaiags vor richtungen, beispielsweise oehreibmaschinent/peestaBgen, die · durch Solenoide aktiviert werden, und dgl. iliorcti mikro- -

elektronische StromKreise angetrieben -oder gesteuert werden, wird eine verhältnismäßig starken Strom führende Schalteinrichtung, beispielsweise ein-diskreter Transistor, zwischen den mikroelektroniächen Stromkreisen und der Jiusgangsvorrichtung verwendet, um die erforderlichen Ausgangs stromwerte au liefern.

Bisher sind durch Aktivierung der starker. Strom führenden ^usgangsvörrichtunfcen verhältr.isiiiäöig starke 3>±r ο Distorting en, Übergangswirkungen, ßinschaltströme usw. erzeugt worden, P deren "Bückkopplung" in die mikroelektroiiiscaeii Stromkreise

falsches arbeiten, Zerstörungen der mikroelektronischen. Stromkreise und andere unerwünschte Ergebnisse hervorgerufen hat.

Es ist daher Zweck der Erfindung, eine ätromicreisauaführung zu schaffen, die einen, elektrisciien Bezug- zwischen getrennten Energiezufuhren hervorruft, woteei der Bezug Energie für miteinander verbundene Stromkreise derart liefert, daß die einer Energiezufuhr - zugeordneten Strom-

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schleifen von den Stroms ekle if en- der anderen Zufuhr unabhängig sind, so daß Störungen, Übergangsströme- usw. in einer Stromschleife keine Wirkung auf die andere unabhängige Stromschleife haben. '-_ Die Lösung ist gemäß der Erfindung im wesentlichen.- in einer Ausführung zu sehen, bei -welcher ein Diöden-Widerstands-JReihennetz vorgesehen, ist, um einen elektrischen ib -zwischen der ersten und der zweiten Energiequelle

derart zu schaffen, daß wenigstens eine aer ersten Energie- - - . * quelle zugeordnete Stromschleife von wenigstens einer der zweiten Energiequelle zugeordneten Schleife elektrisch unabhängig ist, wobei das Dioden-Widerstands-Reihennetz an zwei Spannungspegel der ersten Energiequelle gekoppelt ist und cie Verbindungsstelle der Diode mit dem widerstand an einen Spannungspegel der zweiten Energiequelle gedoppelt

ist. ■

Die Arfindun_fc wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert. . i

Pig. 1 ist eine senematische darstellung einer üusführungsforiii der -c-rfindung.

Pig. 2 ist eine schematische darstellung einer Abwandlung der Ausführungsform gemäß life* 1,

In der Zeichnung ist eine Ausfvhrungsform der Erfindung dargestellt an Hand einer verhältnismäßig schwachen Strom führenden Vorrichtung 11, beispielsweise einer integrierten Schaltung, die auf einer leitung 12 ein Ausgangssignal er-

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zeugt, das ac eine verhältnismäßig starken Strom führende Schalteinrichtung, beispielsweise einen pnp Transistor 30 angelegt wird und diesen steuert. Die integrierte Schaltung 11 kann gemäß der Erfindung irgend eine gewünschte form haben, und es ist lediglich erforderlich, daß die Schaltung 11 wenigstens ein -Aus gangs sign al erzeugt und als Endstufe eine Halbleitereinrichtung aufweist, beispielsweise einen npn -Transistor 20, der gegenüber dem Ssansistor 30 entgegengesetzte leitfähigkeit hat und mit dem Transistor 30 elektrisch gekoppelt 1st·· Gemäß Pig* 1 ist der Emitter 21 des npn Transistors 20 an Erdpotential geschaltet, seine Basis 22 ist an nicht dargestellte Steuerstromkreise geschaltet und sein Kollektor 23 ist mittels eines Belastungswiderstandes 13 an ein positives Potential geschaltet. Der Ausgangsleiter 12 ist mit der Verbindungsstelle des Widerstandes 13 mit dem Kollektor 23 gekoppelt* Is ist somit ersichtlich, daß der Transistor 20 und seine ihm zugeordneten Komponenten einen Transistorverstärker mit geerdetem Emitter darstellen. '

Energie für die verhältnismäBig schwachen_ Stjcx>n führende integrierte Schaltung 11 wird durch eine geregelte verhältnismäßig schwachen Strom liefernde Energiezufuhr 14 geliefert* Das negative Potential der Energiequelle 14 ist mittels eines ieiters 15 geerdet, während das positive Potential mit dem Kollektor 23 des Transistors 20 über den Widerstand 13 und einen leiter 16 verbunden ist,

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öemäß der Erfindung wird ein von der Schaltung ti.erzeugtes Signal, das auf dem Leiter 12 erscheint, verwendet, um die Stromzufuhr zu einer verhältnismäßig starken Strom führenden Vorrichtung zu steuern "bzw. den durch diese Vorrichtung fließenden Strom zu steuern. Für Zwecke der Erläuterung ist in Pig, 1 eine typische verhältnismäßig starken Strom führende Ausgangsvorrichtung als eine Solenoidspule 34 dargestellt, die dazu'verwendet werden kann, ausgewählte Schreibmasehinentypenstangen, Streifeniochungseinrichtungen, Beiais, Kupplungen oder dergleichen zu betätigen. Eine zweckentsprechende Stromschaiteinriehtung, ■beispielsweise ein pnp Transistor 30, ist zwischen das Solenoid 34 und eine nicht geregelte Energiequelle 36 verhältnismäßig starken Arbeitsstromes für die Solenoidspule 34 in Reihe geschaltet. Ein Ende der Solenoidspule 34 ist mit dem negativen Potential der Energiequelle 36 mittels eines Leiters 38 verbunden, während das andere Ende der Solenoidspule 34mit dem Kollektro 33 des Transistors 30 ι verbunden ist» Der Emitter 31 des Transistora 30 ist mit dem positiv.e|i_:Spannungspegel der Energiequelle 36 mittels eines Jteitfts_t,ßJ verbunden. Sine an die Solenoidspule,34 geschaltete Eiode 35.wirkt als i)ämpfuiigsdio;de. j.n bekannter Weise. Im Gregengatz zu der Inergiequelle 14 befindet, sich keiner der Spannungspegel der Inergiequeile '36...auf einem _; Bezugspotential wie Erdpotential. / - _;vi^ - _: < Das Leiten des Transistors 30 wird durch^den Ausgang _ie ^;. :.·.-

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der integrierten Schaltung 11, der auf dem Iieiter 'T2 "er-*"³ acheint, gesteuert und über einen Widerstand 40 andie'""'""" Basis 32 des Transistors"30"angelegt· Weiterhin ist die Basis 32 des Transistors 30 mit dem positiven Potential der Energiequelle 14 über einen Strombegrenzungswiderstand 41 verbunden, und das positive Potential macht den Transistor 30 bei Fehlen eines -Äusgangssignals von dem Transistor 20 nicht-leitend. Wenn es gewünscht wird, kann der Widerstand- 40 durch einen nicht dargestellten Kondensator ersetzt werden, um eine kapazitive Kopplung zwischen den Transistoren 20 und 30 zu schaffen.

Um zu ermöglichen, daß der Ausgang der schwachen Strom führenden Schaltung 11 die Stromschalteinrichtung 30 steuert» ist es erforderlich, einen elektrischen Bezug zwischen den beiden Energiequellen 14 und 36 hervorzurufen. Dies wird gemäß der Erfindung auf eine Weise erhalten, daß bewirbt wird, daß die verhältnismäßig schwächen Strom führenden £ Schleifen, die der Sehwaehstromqüelle 14 zugeordnet sind» von den verhältnismäßig starken Strom führenden Schleifen unabhängig sind, die der Starisstramguelle 36 zugeordnet.--sind, / und zwar mittels eines in Bei&e geschalteten .ETetaes, welches aus einer Diode 43 ^Kd einem Belastungswldsrstaiiä. 42 besteht* Das aus dem Widerstand 42 und=der Biod^ 45 bestehende Eeihennetzt ist derart an die Spannungsanaohlüss® der Energiequelle 14 geschaltet, daß die Diode 43 vorwärts vorgespannt ist, -wobei-die-Verbindungsstelle" des Wider-

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standee 42 mit der Diode 43 ait dem Emitter 31 des Transistors 30 über einen Leiter 45 verbunden ist.

Es sei, nunmehr angenommen, daß der Transistor 20 durch eine andere nicht dargestellte Schaltung in der integrierten Schaltung 11 auf bekannte Weise nicht-leitend- gemacht ist. Dies bewirkt, daß das Potential an der Basis. 3.2; des Transistors 30 im wesentlichen gleich dem Potential am Kollektor 23 des Transistors 20 ist,- welches, falls der Transistor 20 nicht-leitend ist, gleich dem positiven Potential der Energiequelle 14 ist, das auf/Ü.em Leiter 16 erscheint. Die Energiequelle 14 spannt die Diode 43 vorwärts vor und bewirkt, daß sie leitet, wobei Strom von dem negativen Potential der Quelle 14, das auf dem Leiter 15 erscheint, über den Widerstand 42, die Diode 43 und zu der positiven Seite der Quelle 14 fließt. Der Hauptteil der Spannungsgröße der Quelle 14 fallt an dem Widerstand 42, da, wenn die Diode 43 leitend ist* sie eine verhältnismäßig kleine Impedanz 4arbietet, sid daß der Spannungsabfall an ihr weniger als 1 ToIt beträgt* Demgemäß ist das an dem Emitter 31 des Transistors 30 (mit Bezug auf die Basis 32) ersiehtliö&e Potential das positive Potential der Energiequelle 14 abzüglich des verhältnismäßig kleinen Spannungsan äer Disde 43. ®aa Potential an äer Baais 32 des 30 iat gemäß vorstehender Bes&hreiljung gleich dem poaitiven Potenttal tex 3Bnergiequalle 14, wodurch bewirkt wird, daß die Baaia 32 positiver als der Emitter 31

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ist uiid der pnp Transistor 30 nicht leitend wird* Da die Energiequelle 36 keine Wirkung auf das Potential zwischen dem Emitter 31 und der Basis 32 des Transistors 30 hat, hat die relative Spannungsgröße ^v'der Energiequelle 36 mit Bezug auf die Energiequelle 14 keine Wirkung auf das Leiten oder Hichtleiten des Transistors 30. Außerdem haben die . bzw. relativen Spannungsgrößen der Energiequellen 14 "und

^ 36 keine Wirkung auf das Leiten oder Nichtleiten der Diode 43. Außerdem kann der Kopplungswiderstand 40 durch einen nicht dargestellten Kopplungskondensator ersetzt werden, ohne das ETichtleiten des Transistors 30 zu beeinflussen, da das volle positive Potential der Energiequelle 14 an der Basis 32 über den Widerstand 41 erscheint, wenn der Transistor 20 nicht-leitend ist.

Es sei nunmehr angenommen, daß der Transistor 20 durch= . eine ni'chf dargestellte Schaltung innerhalb der integrierten Schaltung 11 für eine Zeitperiode leitend gemacht'wird.

P Während der Zeit, während "welcher der'Transistor 20 leitend ist, besteht eine Stromschleife von dem negativen Potential der Energiequelle 14 'durch den Emitter 2f und dem ■'"" Kollek'ti|o, 23 des Transistors 20, den Widerstand 13 und zu der positiven Seite der Energiequelle 14. Leiten des Transistors 20 bewirkt, daß das'Potential an dem Kollektor* 23 im wesentlichen gleich dem Potential an dem Emitter 21 ist, welches Erdpotential ist. Dies bewirkt, daß die Basis 32 des Transistors 30 weniger positiv als ihr Emitter 31 ist,

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wodurch der Transistor 30 angeschaltet "bzw. leitend wird. Dies bewirkt, daß eine andere der Energiequelle 14 zugeordnete Stromschleife zwischen der negativen oder geerdeten Seite der Energiequelle 14 über den Transistor 20, den Widerstand 40, die Basis-Emitterverbindung des Transistors 30, die Diode 43 und der positiven Seite der Energiequelle 14 besteht. In dieser Stromschleife stellen die Emitter-Basis-Yerbindüngsstelle des Transistors 30 und die. Diode 45 zwei in Reihe geschaltete Dioden dar. Eine andere der Energiequelle 14 zugeordnete Stromschleife ist zwischen Erdpotential über den Transistor 20, die Widerstände 40 und 41 und die positive Seite der Energiequelle 14 vorhanden. Eine noch andere Stromschleife ist zwischen Erdpotential über das den Reihenwiderstand 42 und die Diode enthaltende Ketzt und die positive Seite der Energiequelle-14 vorhanden«. ■-

Das leiten des Stromsehalttransistors 30 bewirkt, daß eine Starkstromsehleife bzw. eine Schleife verhältnismäßig 3tarken Stromes von der negativen Seite^ de» Energiequelle 36> dem Beider 58, über cLie Elektroden des Eüllektors 53 Und des Emitters 51 des-Transistors 50, den iieiter 37 zu Cer positiven Seite der Energieqüellö 36 vorhanden ist. Dieser Sttcomfltiß durch die Spule 34 macht daö nacht dar gestellte gjägfordnete Solenoid bzw. ähnliche $msgangsvorrichtung wirksam* Da an der Energiequeile 36

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niemals Erdpotential vorhanden ist, bleibt der von ihr gelieferte verhältnismäßig starke Strom vollständig auf die ' von der Energiequelle 36, den Leiter 38, die Spule 34, die' Verbindung von dem Kollektor 33 zu dem Emitter 31 des Transistors 30 und den Leiter 37 begrenzt. Wenn der Transistor 20 wiederum nicht leitend gemacht wird, ist die Basis 32 des Transistors 30 wiederum mit Bezug auf den Emitter 31 positiv, so daß bewirkt wird, daß der Transistor £ 30 nicht leitend ist und Stromfluß von der Energiequelle

36 vermieden ist. Wenn der transistor 30 nicht leitend ist, werden irgendwelche Schwingungen oder Kingflüsse bzw. abklingende Schwingungen (ringing), die das Bestreben haben können, zufolge der Spule 34 aufzutreten, ausgedämpft, und zwar durch die Diode 35 auf bekannte Weise..

Aus vorstehender Beschreibung ist ersichtlich, daß die Diode 43 dauernd leitend ist und daß das Leiten der Diode 43 unabhängig davon ist, ob die Transistoren 20 und/oder 30 leitend oder nicht-leitend sind. Durch das Leiten der

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Diode 43 wird ein elektrischer Bezug zwischen den beiden Energiequellen 14 und 36 derart hervorgerufen, daß dadurch^ daß der Transistor 20 abwechselnd leitend und nicht-leitend gemacht wird, wirksames Stromschalten des Transistors 30 ermöglicht ist. Da jedoch an der Energiequelle 36 niemals Erdpotential vorhanden ist, haben Übergangseffekte, Störungen oder dergleichen in dem von der Energiequelle 36 gelieferten verhältnismäßig starken Strom keine Wirkung auf die verhältnismäßig schwachen von der Energiequelle 14

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gelieferten Ströme, selbst wenn "beim Leiten des Transistors 20 Stromfluß durch, die Elektrode des Emitters 31 des Transistors 30 von beiden Energiequellen 14 und 36 geschaffen ist. In anderen Worten ausgedrückt, ist die der Energiequelle 36 zugeordnete verhältnismäßig starken Strom führende Schleife von den verhältnismäßig schwachen Strom führenden Schleifen, die der Energiequelle 14 zugeordnet sind, elektrisch, unabhängig, um "Üb er sprechen" oder Rückkopplung zwischen den den Energiequellen 14 und 36 züge- " ordneten Stromschleifen zu beseitigen, was zu dem Bestreben führen könnte, die Schwachstromschaltung 11 zu beschädigen oder zu zerstören.

Es ist ersichtlich., daß der Leckstrom des Transistors 20 und der Emitter-Basis-Leckstrom des Transistors 30 durch die Energiequelle 14 geliefert ist, wohingegen der Emitter-Kollektor-Leckstrom des ^xransistors 30 durch die Energiequelle 36,geliefert ist. Weiterhin ist bei der in Fig. 1 wiedergegebenen Ausführung keine zusätzliche Energiequelle t zum Vorspannen des Transistors 30 erforderlich. Außerdem zeigt Fig. 1 lediglich eine Stromschalteinrichtung 30* ein Ausgangssolenoid 34 und einen Schwächstromtransistor 20. Es~ ist jedoch zu verstehen,, daß die Schwachstromschaltung 11 eine Mehrzahl von Ausgangsstufen enthalten kann, solche wie der Transistor 20, die verwendet werden können, um eine Mehrzahl von Ausgangsvorrichtungen 34 zu betätigen;» Wie weiterhin ersichtlich, läßt ein Kondensator, der gemäß vor-

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stehender Beschreibung anstelle des Widerstandes 4-0 verwendet wird, einen an dem Kollektor 23 zufolge .An- und Abschaltens des Transistors 20 erscheinenden Impuls auf bekannte Weise hindurch, um den Schalttransistor 30 zu steuern.

In Pig. 2 ist eine Abwandlung der Ausführung gemäß Pig. 1 wiedergegeben. Da das Arbeiten des !Stromkreises gemäß Pig. 2 im wesentlichen dem Arbeiten des Stromkreises gemäß Pig. 1 identisch ist, wird es nicht im einzelnen beschrieben. Jedoch kann, wie in Pig. 2 dargestellt, die verhältnismäßig starken Strom liefernde Quelle, die der Solenoidspule und dem Stromschalttransistor zugeordnet ist, anstelle der Schwachstromquelle geerdet werden. Yfeiterhin können die komplementären Transistoren gemäß Pig. 1 umgekehrt werden, indem die Polaritäten der Starkstromqu^-le und der Schwachstromquelle und die Verbindungen der Dämpfungsdiode und der Bezugsdiode umgekehrt werden.

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Claims

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Patentansprüche

Λ Elektrische Bezugsvorriehtung mit einer ersten Energiequelle, die wenigstens zwei Spannungspegel hat, von denen einer geerdet ist, einer zweiten Energiequelle, die wenigstens zwei Spannungspegel hat, von denen keiner geerdet ist, einer ersten Schaltung, die mit der ersten Energiequelle gekoppelt ist und der wenigstens eine Stromschleif e zugeordnet ist, und mit einer zweiten Schaltung, die mit der zweiten Energiequelle gekoppelt ist und der wenigstens eine Stromschielfe zugeordnet ist, daaurch gekennzeichnet, daß ein Dioden-Widerstands-Eeihennetzwerk (43, 42) vorgesehen ist, zum Hervorrufen eines elektrischen Bezuges zwischen den beiden Energiequellen (14 und 36) derart, daß wenigstens eine der ersten Energiequelle (14) zugeordnete Stromschleife von wenigstens einer der zweiten· Energiequelle (36) zugeordneten StrOmschleife elektrisch unabhängig ist, und das Dioden-Widerstands-Reihennetzwerk an die "beiden Spannungspegel der ersten Energiequelle ge- ' koppelt ist und die Verbindungsstelle der Diode (43) mit dem Widerstand (42) mit einem Spannungspegel der zweiten Energiequelle (36) gekoppelt ist, .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Energiequelle (14) eine verhältnismäßig schwachen Strom liefernde Quelle, und die zweite Energiequelle (36) eine verhältnismäßig stärken Strom liefernde Quelle ist.

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3. Vorrichtung nach. Anspruch. 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet, daß die zweite Schaltung eine StromsCharteinrichtung (30) aufweist, die mit der otarkstromquelle (36) gekoppelt und von der ersten Schaltung (11) steuerbar ist*
4. Vorrichtung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch eine verhältnismäßig starken Strom führende Ausgangseinrichtung (34), die mit der Stromsehalteinrichtung (30) gekoppelt ist und bei Ansprechen auf das Wirksammachen der Ström-

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schalteinrichtung durch die erste Schaltung (11) wirksam gemacht wird« .' \. ,\
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekemizeichnet durch eine elektrische Kopplungseinrichtung (12, 40, 32), welche-die der ersten Energiequelle (14) zugeordnete Schaltung mit der der zweiten Energiequelle (36) zugeordneten Schaltung verbindet„
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (43) in dem Eioden-Widerstands-Reihennetzwerk von der ersten Energiequelle (14), mit welcher das Eeihennetzwerk gekoppelt ist, vorwärts vorgespannt ist,
7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch ' gekennzeichnet, daß die Stromschalteinrichtung einen Transistor £50) eines üeitfähigkeitstypes aufweist und die erste Schältung (11) einen Transistor (20) entgegengesetztenIieitfähigkeitstyps aufweist, der mit dem transistor 30 gekoppelt ist und diesen steuert.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungssteile des Widerstandes (42)mit der Diode (43) mit der Emitterelektrode des Schalttransistora

►(30) derart gekoppelt ist, daß die Diode (43) und die Emitter-Basis-Verbindung des Sehalttransistors (30) Rücken an Rücken angeordnete Dioden darstellen,
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurchgekennzeichnet, daß der Kollektor (23) des Transistors (20) der ersten

Schaltung (11) mit der Basis (32) des Schalttransistors '"

(30) elektrisch gekoppelt ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der der Schaltung (11) der ersten Energiequelle (14) zugeordnete Transistor (20) als npn-Transistor, und der der Schaltung der zweiten Energiequelle (36) zugeordnete Transistor (30) als pnp Transistor ausgebildet ist.

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Le e rs e i te

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