DE1812476C3 - Schaltungsanordnung zur Feststellung der Fehlfunktion einer Vorrichtung - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Feststellung der Fehlfunktion einer Vorrichtung

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DE1812476C3 DE19681812476 DE1812476A DE1812476C3 DE 1812476 C3 DE1812476 C3 DE 1812476C3 DE 19681812476 DE19681812476 DE 19681812476 DE 1812476 A DE1812476 A DE 1812476A DE 1812476 C3 DE1812476 C3 DE 1812476C3
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Description

Die Erfindung betrilft eine Schaltungsanordnung zur Feststellung der Fehlfunktion einer Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Vorrichtungen zur Messung einer Verschiebung, beispielsweise einer Länge oder eines Winkels, bei denen drei zyklisch sich ändernde Signale verwendet werden, sind bekannt (DT-PS 1014 748). In dieser Weise kann z. B. der Zcigerwcg einer Neigungswaage gemessen werden oder mittels der durch zwei überlagernde Beugungsgitter erzeugten Moire-Streifen auch die Verschiebung eines Objektes oder des Meßkopfes einer Meßvorrichtung. Der Meßwert wird dabei durch digitales Zählen der Zahl der infolge der Bewegung erhaltenen Signale ermittelt, die der zu mesicnden Verschiebung entsprechen, mittels einer elektronischen Zählvorrichtung. Dabei ist es notwendig, die Addition oder Subtraktion der Anzahl von Impulsen in demjenigen Richtungssinn durchzuführen, in dem die lineare oder Winkclverschiebung stattfindet, d. h. im positiven oder negativen Sinne. Um den Richtungssinn der Verschiebung zu bestimmen, wird üblicherweise ein Verfahren angewandt, bei dem zusätzlich zu dem zyklisch sich verändernden Signal, dessen Phase sich mit der Verschiebung ändert, ein anderes zyklisch sich veränderndes Signal erzeugt wird, das dieselbe Periode wie das vorgenannte Signal hat, dessen Phase jedoch relativ zu diesem Signal verschoben ist. Die Richtung des Phasenvorsprungs dieses Signals wird festgestellt durch Beobachtung der Beziehung der Änderung eines Signals gegenübei eiern anderen Signal.
Bei bekannten Verfahren der digitalen Messung einer Verschiebung war es jedoch bisher nicht möglich, das Auftreten einer Fehlfunktion bei einem odei beiden Signalen festzustellen, wenn eine derartigt Fehlfunklion auftrat. Daher hängt die Zuvcrlässigkci des durch ein solches Verfahren erzielten Ergebnisse: ausschließlich von der Zuverlässigkeit der Anzeige vorrichtung selbst ab.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesci
Nachteil zu vermeiden und eine Schaltungsanordnung zur Feststellung der Fehlfunktion von Signalen zu schaffen, die die Richtigkeit der erhaltenen Resultate Zuverlässig festzustellen gestattet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß so getost, wie der kennzeichnende Teil des Patentanspruchs 1 angibt.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ausgangsirnpulse im »Und«-Signal D auf, während aus den vorbeschriebenen Gründen im »Und<e-Signal C Ausgangssignale auftreten.
Daher kann durch Beobachtung, in welchem »Und«-Signal Ausgangsimpulse auftreten, der Richtungssinn festgestellt werden, in dem die Verschiebung stattfindet. Der Betrag der zu beobachtenden Verschiebung kann digital angezeigt werden durch Zählen der Anzahl der Ausgangsimpulse, die wäh-
Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung io rend der Verschiebung auftreten, dargestellten Ausfühmngsbeispiele im Vergleich zu Bei einem derartigen Verfahren ist es jedoch aus
bekannten VertuIiren noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 ein Diagramm des bekannten Verfahrens zur Bestimmung des Richtungssinnes einer Verschiebung durch Verwendung zweier in Übereinstimmung mit der Verschiebung zyklisch sich verändernder Signale, die dieselbe Kreisfrequenz, aber verschiedene
den im folgenden angeführten Gründen unmöglich, das Auftreten einer Fehlfunktion in einem oder beiden der Originalsignale A, B festzustellen.
Wie vorbeschrieben, wird der Einfachheit halber angenommen, daß ein positives, Zeichen »1« und ein Null-Zeichen »0« in jedem der Zyklen der Signale A und B auftritt. Dann können aus der Kombination jeweils eines Zeichens »1« oder »0« in einem der
F i g. 2 ein Diagramm, das dem in F i g. 1 darge- 20 Signale A und B mit einem der Zeichen »1« oder »0« stellten ähnlich ist. Es zeigt die Veränderung der im anderen der Signale A und B vier Bedingungen I,
Phasenlage haben,
H, III und IV erhalten werden, die in der folgenden Tabelle 1 dargestellt sind:
Tabelle I Bedingung
A I
0 0 II
1 0 IH
1 1 IV
0 1
Signale, wenn der Richtungssinn der Verschiebung entgegengesetzt zu dem in F i g. 1 ist,
F i g. 3 ein weiteres Diagramm, das dem in I- i g. 1 dargestellten gleicht. Es zeigt jedoch ein System zur Bestimmung des Rkhtungssinnes einer Verschiebung nach der vorliegenden lirfindung,
Fig. 4 ein der Fig. 3 entsprechendes Diagramm einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 5 eine schcniatischc Darstellung der Schaltungsanordnung, die zur Durchführung der Erfindung verwendet wird.
Die F i g. 1 und 2 zeigen bekannte Verfahren zur
Feststellung der Fehlfunktion einer Anzeigevorrichtung für eine Verschiebung. In Abhängigkeit von der 35 Die Reihenfolge des Auftretens dieser vier Bedinzu bestimmenden Verschiebung werden zyklisch sich gütigen der Kombination der Zeichen 1 und 0 der verändernde Signale A und B erzeugt, welche die- Signale A, B ist I — II — III — IV—► I, wenn die selbe zyklische Periode haben, tieren Phasen jedoch Verschiebung im positiven Sinne stattfindet, wie dies um <-) gegeneinander verschoben sind und von denen in Fi g. 1 dagestellt ist. während die Reihenfolge umjedes in jedem Zyklus beispielsweise das positive 4" gedreht ist in IV — III -* II — I — IV, wenn die Zeichen 1 und das Null-Zeichen 0 annimmt. 1 i g. 1 Verschiebung im negativen Sinne stattfindet, wie dies zeigt, daß das Signal A einen Phasenvorsprung von (-)
geuenüber dem Signal B hat, wenn beispielsweise die
Verschiebung in positivem Richtungssinn stattfindet,
während das Signal R in F1 g. 2 gegenüber dem Signal A einen Phasenvorsprung von H hat, wenn die
Verschiebung in negativem Richtungssinn stattfindet.
Dm bei Verwendung zweier Signale A und B, wie
in F1 g. 2 dargestellt ist.
Wenn daher die Signale A und B richtig erzeugt werden, tritt die vorbeschriebene Reihenfolge der vier Bedingungen der Kombination der Signale 1 und 0 auf. Die richtige Wirkungsweise der Signale isi dann sichergestellt.
Im Falle eine Fehlfunktion in einem oder beiden der Signale A, R auftritt, wodurch eines der Zei-
sie in F i g. I dargestellt sind, fcstzusiellui, daß eine
positive Verschiebung stattfindet, wird aus dem Si- =,<■> eben 1 oder !) der Signale A. R ungeändert bleibt,
cnal A beispielsweise ein Signal A~ und aus den Si- obwohl eine Verschiebung entweder in positiver oder
beiden »l)nd«-Signalc C und /) Impulse auf. Hierdurch wird es unmöglich, richtige Ausgangsimpulsc ?'\ empfangen, die der Verschiebung entsprechen. Dasselbe tritt auf, wenn beide Signale /I und R
gnal A beispielsweise ein Signal /T und aus den Si- obwohl eine Verschiebung
gnalen/l und Ά werden positive Differentialimpulse A' negativer Richtung auftritt, dann treten entweder
und Α' erzeugt. Aus dem positiver Differential- abwechselnd in beiden der »Und«-Signalc C und /)
impuls /I' und dem anderen Orginalsignal R wird ein ii1 der Periodenhälfte eines Zyklus der Signale A
/>Und«-SignalC erzeugt, während ein anderes »Und«- 55 und R Impulse auf, oder es treten in keinem der
Signal /) aus den anderen positiven DilTerentialimpiilsen 7f' und dem Signal B erzeugt wird.
Dabei entstehen in dem »Und«-Signal /.) zyklische Ausgangsimpulse, die der Verschiebung entsprechen,
während in dem »Und«-Signal C keine Ausgangs- fm nicht genau arbeiten oder eines der Zeichen »I«
impulse entstehen, da die positiven Differential- oder »0« unverändert in beiden Signalen A und R
impulse Z' während der Periode cies positiven Zei- bleibt, obwohl eine Verschiebung entweder in posi-
chens »I« im Signal ß entstehen, während die posi- tiver oder in negativer Richtung stattfindet,
tivcn DifTcrentialimpulse/Γ nicht während der Peri- Mit anderen Worten: Wenn A =- 0 ist und B rich-
ode des positiven Zeichens »1« im Signal B auftreten. e5 tig arbeitet oder wenn A — 1 ist und B richtig arbci-
In entsprechender Weise treten im Gegensalz zu tet oder wenn B = 0 ist und A richtig arbeitet, dann
dem Fall der Fig. 1, wenn das Signal B vor dem treten keine Ausgangsimpulse in irgendeinem der
Signal A liegt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, keine »Und«-Signale C und D auf; wenn R — 1 ist und A
genau arbeitet, dann treten Ausgangsimpulse abwechselnd in beiden der »Und«-Signale C und D auf.
Wenn andererseits A — O ist und B richtig arbeitet, dann wird die Aufeinanderfolge der Bedingungen der Kombination der Zeichen »1« und »0« folgende sein: I-* IV-* I -> IV. Wenn A = 1 ist und B richtig arbeitet, dann tritt die nachstehende Folge der Bedingungen der Kombination ein: II->- III-> II ^- III. In ähnlicher Weise ist, wenn B — 0 ist und A richtig arbeitet, die Folge der Bedingungen I -> II -» I -v II, und wenn B -= 1 ist und A richtig arbeitet, die Aufeinanderfolge der Bedingungen der Kombination IH-^. IV-* in-* IV.
Diese Fehlkonstruktion in der Aufeinanderfolge der Bedingungen der Kombination der Zeichen »1« »5 und »0« kann nicht unterschieden werden von der richtigen Funktion der Signale A und B. Aus diesem Grunde können richtige Resultate bei bekannten Verfahren nicht erwartet werden, wenn eine nicht bemerkbare Fehlfunktion auftritt. . »°
In ähnlicher Weise kann auch die Bedingung, unter welcher die Signale A und B, die der Verschiebung entsprechen, nicht genau arbeiten, nicht unterschieden werden von der Bedingung, bei der keine Verschiebung stattfindet. «5
Die vorbeschriebenen Nachteile der bekannten Verfahren beruhen auf der Tatsache, daß nur zwei Signale verwendet werden, deren Phasen gegeneinander verschoben sind.
Nunmehr werden die vorgenannten Nachteile dadurch überwunden, daß zusätzlich zu den beiden Signalen zur Bestimmung der Richtung, in der die Verschiebung auftritt, ein weiteres Signal erzeugt wird, das eine Phasenverschiebung gegen die beiden anderen Signale aufweist.
Die Erfindung soll nun im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben werden. Dort sind drei zyklisch sich ändernde Signale A, B und E dargestellt, die dieselbe Kreisfrequenz und beispielsweise ein positives Zeichen 1 und ein Null-Zeichen 0 in jedem Zyklus aufweisen. Wie der Fig. 3 entnommen werden kann, hat das Signal A einen Phasenvorsprung S1 vor dem Signal B, während das Signal £ eine Phasenverzögerung β, gegenüber dem Signa! B hat. "
Die Bedingungen der Kombination der Zeichen 1 und 0 der Signale A. B und £ sind in der folgenden Tabelle 2 aufgeführt:
Tabelle 2
AiA) BiE) E(B-) Bedingung
0 0 1 I
1 0 1 II
I 0 0 HI
1 1 0 IV
0 1 0 V
0 1 1 VI
0 0 0 VII
1 1 1 . VIII
kann dann ausgedrückt werden als 1— II ~* 111 _» IV--» V-* VI —► I unter Verwendung der Symbole der Tabelle 2. Es ist klar, daß die Reihenfolge der Bedingungen der Kombination der Zeichen! und 0 gegenüber der vorgenannten Ordnung umgedreht wird, wenn die Verschiebung im entgegengesetzten Sinn zu der in F i g. 3 dargestellten verläuft. d. h., wenn das Signal A nach dem Signal B kommt, während das Signal E vor dem Signal B kommt.
Wenn daher die drei Signale A, B und £ richtig arbeiten, kommen die sechs Bedingungen I bis VI in der Reihenfolge, die durch den Richtungssinn der Verschiebung bestimmt ist, und die Bedingungen VII und VIII treten nicht auf. Wenn daher eine der Bedingungen VlI und VIII auftritt, bedeutet dies, daß mindestens eines der drei Signale A, B und £ nicht richtig arbeitet.
Mit anderen Worten: Jede der Bedingungen I bis VI kann als eine binäre Zahl angesehen werden, oie eine oder zwei Zeichen 1 aufweist, d. h.. die das Gewicht 1 oder 2 hat, wenn dies in Termen des binaren Systems ausgedrückt wird, während die Bedingungen VII und VITI binäre Zahlen mit dem Gewicht von entweder 0 oder 3 haben
Daher zeigt die Tatsache, daß binäre Zahlen mit dem Gewicht 0 oder 3 auftreten, an, daß eine Fehlfunktion stattfindet.
Bei dem neuen Anzeigesystem, wie es im vorstellenden beschrieben worden ist. tritt, wenn irgendeines der drei Signale A, B und E in Beziehung auf die Verschiebung nicht richtig funktioniert oder eines der Zeichen 1 oder 0 festgehalten wird, notwendieerwe.se die Bedingung auf. in der die binäre Zahfdas Gewicht entweder 0 oder 3 hat. Eine Fehlfunktion kann daher ohne weiteres festgestellt werden
Nut anderen Worten: Wenn beispielsweise A = 0
'ft Z anderen S'gna'e B und E richtig arbeiten, wird die Bedingung TH, die die binäre Zahl 100 hat. abgeändert in 000. was die Bedingung VII darstellt. In ähnliche, Weise wird, wenn beispielsweise A = 1 .st und die anderen beiden Signale B, E richtig arbeiten, die Bedingung VI, die die binäre Zahl 011 hat. verändert in 111, was die Bedingung VIII darstellt.
Oasselbe tritt auf, im Falle B oder £ unverändert bleiben, wahrend die anderen beiden richtig arbeiten.
Wenn die Fehlfunktion gleichzeitig in zwei oder dru Signalen auftritt, so daß das Zeichen 0 oder 1 in Ξ°Π ίί vo^cnannten Signale unverändert Weiht. Γη , T v^rbIeibende eine Signal richt.E arbeitet. dann ir,« Ae Bedingung VIII oder VII notwend.gerrtdtai ermöglicht die Fehlfunktion festzu-
Sollte jedoch das Zeichen 1 in einem der beiden „£?" "nverändert ble'ben, während das Zeichen 0 «"«rändert-in dem anderen der beiden Signale bleibt
da-η fön' Hben D de der drei Si«"ale rich^ arbeitetdarin können d,e Bedingungen, unter denen das Gewicht der binären Zahl 0 oder 3 wird, nicht auf-Si SO 8 die Fehlfui*tion dieses Signals mit enanmen SyStem nicht bemerk« d
Die Reihenfolge der Bedingungen der Kombination der Zeichen 1. 0 der drei Signale A. B und E die Fehlfunktion gleichzeitig in auftreten, so kann die Feststellung nur dann erreicht werden, wenn das -----· -ren Zahl 0 oder 3 wird.
Fehlfunktion aller Signale tritt im allgemeinen ... sctir selten auf. In den meisten Fällen tritt f-cnlfunkt.on nur in einem Sitmal a.,f <η riaß
ihr Auftreten ohne weiteres bemerkt werden kann. Daher braucht das vorbeschriebene, gleichzeitige Auftreten der Fehlfunktion in zwei oder drei Signalen praktisch nicht betrachtet werden.
Es kann daher festgestellt werden, daß die vorliegende Erfindung ein praktisch vollständiges System für die Feststellung der Fehlfunktion von Signalen darstellt.
F i g. 4 zeigt drei Signale A', 3' und E' ähnlich den Signalen A, B und E in Fig. 3. In diesem Falle ist jedoch entweder eine oder beide der Phasendifferenzen Θ,' und die Phasendifferenz O2' kleiner als die zugehörigen Phasendifferenzen 0, und θ2, so daß die Summe Θ,' + Θ/ kleiner ist als der halbe Zyklus des Signals. In dem in Fig. 4 dargestellten Fall sind dem Signal B', das zwischen den anderen Signalen A' und E' angeordnet ist, die Zeichen 0 und 1 in entgegengesetzten Stellungen zu denen des Signals B gegeben worden. Mit anderen Worten: Das Signal B' ist umgekehrt, um die Phase desselben um einen halben Zyklus zu verschieben. In F i g. 4 sind die Zeichen 1, 0 des Signals B' in umgekehrten Stellungen zu den in F i g. 3 dargestellten gezeigt. Dann kann das Signal B' so betrachtet werden, als sei es das Signal E in F i g. 3, während das Signal E' dem Signalß entspricht und das Signal A' dem Signal Λ.
Dadurch können die Bedingungen der Kombination der Zeichen 1, 0 der drei Signale A\ B' und E' ausgedrückt werden, wie dies in Tabelle 2 dargestellt ist.
Eine Fehlfunktion der Signale A\ B', E' in F i g. 4 kann daher in der gleichen Weise festgestellt werden wie im Falle der Signale A, B und E in F i g. 3.
Es ist klar, daß der Richtungssinn, in dem die Verschiebung auftritt, durch Verwendung von zwei der drei Signale in entsprechender Weise festgestellt werden kann, wie dies bei den vorbeschriebenen bekannten Verfahren der Fall war.
F i g. 5 zeigt ein Beispiel für die neue Schaltungsanordnung. Hier werden die drei Signale A, B und E den entsprechenden Schmitt-Triggern 1, 2 und 3 zugeleitet, um positive Ausgangsspannungen dann zu erzeugen, wenn das Zeichen 1 jedes der Signale zugeführt wird, während eine niedrigere Ausgangsspannung dann erzeugt wird, wenn das Zeichen 0 eines Signals zugeführt wird. An die Ausgänge der Schmitt-Trigger 1, 2 und 3 sind Umkehrkreise 4, 5 und 6 angeschlossen. Dadurch wird von den Umkehrkreisen 4,5 und 6 ein umgekehrter Ausgang erzeugt. Die Ausgänge der Umkehrkreise 4, 5 und 6 sind zusammen mit einem »Und«-Kreis 7 verbunden, während ein anderer »Und«-Kreis 8 in Parallelschaltung zu den zugehörigen Umkehrkreisen 4, 5 und 6 mit den Ausgängen der Schmitt-Trigger 1, 2, 3 verbunden ist. Die Ausgänge der »Und«-Kreise 7 und 8 sind beide mit einem »Odcr«-Kreis 9 verbunden.
Der Ausgang des »Und«-Kreises 7 zeigt daher das Auftreten der Bedingung VII an, während der Ausgang des »Und«-Kreises 8 das Auftreten der Bedingung VIII anzeigt. Durch Beobachtung des »Oder«- Kreises 9 kann somit die Fehlfunktion der Signale festgestellt werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Schaltungsanordnung zur Feststellung der Fehlfunktion einer Vorrichtung zur Messung einer Verschiebung unter Verwendung von drei zyklisch sich ändernden Signalen gleicher Kreisfrequenz, aber unterschiedlicher Phasenlage, die der zu messenden Verschiebung entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Bc- xo dingungen (VlI, VIII) der möglichen Kombination der drei Signale (A, B, E) einer Anzeigeeinrichtung zugeführt werden, welche sich von den sechs anderen Bedingungen I,..., VI) unterscheiden, die bei richtiger Funktionsweise der drei Signale (A, B, E) auftreten.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1. gekennzeichnet durch Mittel, durch die jedes der drei Signale (A, B, E) in jedem Zyklus abwechselnd ein erstes und ein zweites Zeichen erzeugt ao und dadurch daß das Gewicht der beiden Bedingungen (VI, VII) in der Kombination der drei Signale (/4, B, E) entweder 0 oder 3 ist. wenn entweder das erste oder das zweite Zeichen 0 ist, während das andere 1 ist, wobei das Gewicht der »5 sechs anderen Bedingungen (1,..., VI) in der Kombination der drei Signale (A, B, E) bei richtiger Funktionsweise entweder 1 oder 2 ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase eines (B) der drei Signale (A, B, E), dessen Phase /wischen der der beiden anderen (A, E) liegt, umgekehrt wird, wenn die Summe der Phasendifferenzen zwischen den drei Signalen (A, B E) weniger als der halbe Zyklus desselben ist, wobei die beiden zu beobachtenden Bedingungen (VII, Viii) aus der Kombination des umgekehrten Signals (ß) und der beiden anderen Signale (A, E) erhalten werden.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden sind, durch dit vom ersten (A) und zweiten (B) Zeichen der drei Signale (A, B, E) je eine Ausgangsspannung erzeugt wird und diese Ausgangsspannungen zusammen in einen ersten »Ünd«-Kreis (8) eingeführt werden, wodurch im Falle der Fehlfunktion eines oder mehrerer der drei Signale das Auftreten einer der beiden Bedingungen in der Kombination der drei Signale am Ausgang dieses Kreises angezeigt wird, während gleichzeitig jede der Ausgangsspannungen parallel abgeleitet und umgekehrt wird (4, 5, (1) und die so erzeugten umgekehrten Ausgangsspannungen zusammen in einen zweiten »Und<Kreis (7) geführt werden, wodurch am Ausgang dieses Kreises das Auftreten der anderen der beiden Bedingungen festgestellt werden kann und wobei ilic Ausgänge des ersten (8) und zweiten »Und«-Kreises (7) zusammen in einen »Oder«- Kreis (9) geführt weiden, der es ermöglicht, eine eier beiden Bedingungen, die die Fclilfunktion der drei Signale anzeigen, am Ausgang des »Oder«-Kreises (9) festzustellen.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (1, 2, 3), vorzugsweise Schmitt-Trigger, zur F.r/.eugung einer Ausgangsspannung von jedem Zeichen jedes der drei Signale vorhanden sind und ein erster »Und«-Krtis (8), der die Ausgangsspannung von jedem der Mittel (1, 2, 3) für die Erzeugung der Ausgangsspannung erhält, ferner Umkehrkreise (4, 5, 6) parallel zum ersten »Und«-Kreis (8), von denen jeder die Ausgangsspannungen von jedem der Schmitt-Trigger (1, 2, 3) erhält und die in Beziehung auf die erste Ausgangsspannung eine umgekehrte Ausgangsspannung erzeugen, sowie einen zweiten »Und«- Kreis(7)~ der die umgekehrten Ausgangsspannungen jedes Umkehrkreises (4, 5, 6) erhält, und weiterhin einen »Oder«-Kreis (9), der die Ausgangsspannungen vom ersten (8) und zweiten (7) »Und«-Kreis erhält, wobei die Fehlfunktion eines oder mehrerer der drei Signale (A, B, E) festgestellt werden kann durch das gleichzeitige Auftreten entweder der Ausgangsspannungen von den Schmitt-Triggern (1, 2, 3) oder den umgekehrten Ausgangsspannungen von den Umkehrkreisen (4. 5, 6).
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