DE1927681A1

DE1927681A1 - Regelschaltung fuer ein elektronisches Geraet

Info

Publication number: DE1927681A1
Application number: DE19691927681
Authority: DE
Inventors: Lunn Lawrence Mark
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1968-05-31
Filing date: 1969-05-30
Publication date: 1969-12-04
Also published as: CA937302A; US3575612A; FR2020507A1; GB1260337A; DE1927681B2

Description

67 99-69 A^ö/^S
RCA 59 258
Convention Date:
'May 31, 1968

Radio Corporation of America, New York, N. Y., V. St. A.

Regelschaltung für ein elektronisches Gerät

Die Erfindung betrifft eine Regelschaltung für ein elektronisches Gerät, insbesondere eine solche mit Feldeffekttransistoren zum Beeinflussen verschiedener Funktionen des Gerätes.

Die Verwendung von Feldeffekttransistoren in Verbindung mit einem der Bteuerelektrode oder dem Gitter des Feldeffekttransistors zugeordneten Speicherkondensator als Speicher- oder Regeleinheit ist bekannt. Beispielsweise ist in der Arbeit "Circuit Applications of the Field-Effect Transistor" von T.D. Martin, hinterlegt in der University of Pennsylvania Library im April 1960 und später veröffentlicht in "Semiconductor Products" vom Februar 1962, Seiten 33 - 39, die Verwendung eines Feldeffekttransistors als Analogspeicher beschrieben. Das Grundprinzip einer derartigen Anordnung besteht darin, daß der zum Gitter des Feldeffekttransistors gehörige Kondensator auf einen eingestellten Pegel aufgeladen wird und wegen des hohen Eingangswiderstands von Feldeffektbauelementen diese Ladung- beibehält, wodurch ein entsprechender Leitfähigkeitswert im Bauelement hergestellt wird. Nachteilig bei derartigen bekannten Anordnungen ist, daß die im Kondensator gespeicherte Ladung abfließt oder absickert, so daß infolge einer entsprechenden Änderung der Spannung am Gitter sich die Leitfähigkeit des Feldeffekttransistors ändert. Und zwar erfolgt das Abfließen der Ladung u.a. ,Über die Schalteranordnung, welche den Speicherkondensator mit der für die Aufladung des Kondensators verwendeten Regeispannungsquelle koppelt.

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Demgegenüber ist erfindungsgemäß eine Regelschaltung mit einem von einer Betriebsspannungsquelle gespeisten Feldeffekttransistor, bei welcher an das Gitter des Transistors ein Speicherkondens.ator zum Speichern einer die Leitfähigkeit der Quellen-Abflußstrecke des Transistors bestimmenden Regelspannung angeschlossen ist, vorgesehen, bei der das Gitter des Transistors über

mit
eine Schaltröhre/einer Regelspannungsquelle verbunden ist.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung, deren einzige Figur das Schaltschema einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung zeigt, beispielsweise erläutert.

Ein FET-Regelmodul 10 (FET= Feldeffekttransistor) regelt, im vorliegenden Fall den Tonkanal 12 eines Fernsehempfängers. Der FET-Regelmodul 10 kann auch für die Regelung anderweitiger Signalbehandlungsschaltungen eingerichtet und beispielsweise in der Färb- und Farbtonregelschaltung eines Färb fernsehempfängers eingesetzt werden.

Der Modul 10, der als abgekapselte Baugruppe ausgebildet ist, um schädliche Umgebungseinflüsse auf die Schaltungselemente zu vermeiden, enthält einen gitterisolierten KOS-Feldeffekttransis tor 14 (MOS = Metall-Oxyd-Halbleiter). Die Quelle und das Substrat des Transistors 14 liegen über einen Anschluß 16 an Masse. Der Abfluß des Transistors 14 ist über den Anschluß 18 und einen Regelwiderstand 22 an eine Betriebsspannungsquelle 20 angeschlossen. Der Abnahmepunkt für den Tonkanal 12 befindet sich am Verbin lungspunkc des Widerstands 22 und der Anschlußklemme 18.

Ein Speicherkondensator 24 ist vom Gitter (Steuerelektrode) des Transistors 14 über einen Anschluß 17 zur Handeins teilschaltung mit einem Potentiometer 52 geschaltet. Die Handeins teilschaltung ermöglicht die Einstellung einer Spannung am Anschluß 17, die in Verbindung mit der Spannung an Speicherkondensator 24 zwischen Gitter und Quelle des Transistors 14 eine Spannung erzeugt. Dadurch wird ein bestimmter Leitfähigkeitswert irn Transistor bzw. ein bestimmter Widerstand der Quellen-Abflußstrecke des Transistors für die Regelung des Tbnkanals 12 eingestellt.

Das Gitter des Transistors 14 ist außerdem über zwei Neon- ο -^limmschal tröhren 30 und 32 mit je einem Modulanschluß 26 bzw, 28 vert----.-.-.sn. Diese Glimmröhren stellen die Verbindung zwischen dem Speicherkondensator 24

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und einer Fernregelschaltung oder Pernbedxenungsschaltung von noch zu beschreibender Art her. Mit dem Speicherlcondensator 24 ist die Reihenschaltung eines Zungenschalters 34 und eines Widerstands 36 parallelgeschaltet, um bei geschlossenem Zungenschalter einen Entladungsweg für den Speicherlcondensator 24 herzustellen. Der Zungenschalter wird durch Erregen der Parallelschaltung einer Wicklung 38 und eines Widerstands 40 zwischen den beiden Modulanschlug sen 42 und 44 betätigt. Der Anschluß 42 ist über einen Widerstand 46 mit einer Spannungsquelle in Form einer Transformator-Diodenanordnung 50 verbunden. Die an den Anschluß 44 angeschlossene Schaltung wird weiter unten beschrieben.

Zwischen dem Modulanschluß 17 sowie Quelle und Substrat des Transistors liegt die Parallelschaltung eines Widerstands 25 und eines Kondensators 27 als Schutzschaltung für den Transistor 14, wenn dieser nicht in das System eingeschaltet ist. Diese Schutzschaltung stellt sicher, daß Iceine den Transistor möglicherweise zerstörende statische Ladung aufgebaut wird. Außerdem dient der Kondensator 27 als wechselstrommäßige Masseableitung für den Abgriff des Regelwiderstands 52 der Handeinstellschaltung, an welchen der Modulanschluß 17 angeschlossen ist.

Die Handeinstellung der Gitter-Quellenspannung des Feldeffekttransistors 14 und folglich seiner Leitfähigkeit erfolgt durch Einstellen des Abgriffs am Regelwiderstand 52. Bei Verstellen des Abgriffs oder Schleifers des Widerstands 52 erfolgt zugleich eine mechanisch gekoppelte Bewegung der Kontakte 54 und 56, die während der Vornahme von Handeinstellungen an Masse gelegt werden. Die Kontakte 54 und 56 sind mit dem Modulanschluß 44 verbunden, so daß, wenn sie geschlossen werden, die Wicklung 38 erregt wird und folglich die Zangen des Schalters 34 geschlossen werden. Dies hat zur Folge, daß der Spaicherkonaensator 24 sich über den Widerstand 36 entlädt, so daß, wenn bei Beendigung der Handeinstellung der Zungenschalter sich Öffnet, die Eingangsspaniiung (Sitter-Quellenspannung) des Transistors 14 gleich der am Schleifer des Hegelviderstanäs 52 anstehenden Spannung ist. Mittels des Zangenschalters 34 kanu somit die Eingangsspannung des Transistors 14 auf einen gewünschten 3ezugspegel rückgesteli*: werden. Durch einen zwischen die Modulanschlüsse 42 und 44 geschalteten Kondensator 58 wird der Zusammenbruch des Magnetfeldes der Wicklung 38 beim Öffnen der Kontakte 54 und 56" verlangsamt, so da.*> eine Beschädigung des Transistors 14 verhindert wird.

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Der Regelwiderstand 52 ist an eine Quelle negativer Regelspannung 60 angeschlossen. Diese Regelspannungsquelle enthält eine Diode 62 und einen Kondensator 64. die in Reihe zwischen eine Sekundärwicklung eines mit Netzwechselspannung gespeisten Transformators 21 und Masse geschaltet sind. Vier Dioden 66, 68, 70 und 72 sind in Reihe zwischen Masse und einen Widerstand 74 geschaltet, der die Kathode der Diode 72 mit der Anode der Diode 62 verbindet. Ein Widerstand 76 verbindet die Anode der Diode 72 mit der Anode der Diode 62. Ein Über die Reihenschaltung der vier Dioden geschalteter Kondensator 78 dient zur Ableitung von Wechselstromsignalen nach Masse. Das obere Ende des Regelwiderstands 52 der Handeinstellschaltung ist an den Verbindungspunkt der Dioden 68 und 7 0 und folglich an eine Spannung angeschaltet, die gleich dem doppelten Diodenspannungsabfall (Anode-Kathode) über Masse (typischerweise zweimal 0,7 Volt oder insgesamt 1,4 Volt bei Siliciumdioden) ist. Da das untere Ende des Regelwiderstands 52 an Masse liegt, kann der Schleifer des Widerstands 52 auf beliebige Spannungen zwischen 0 und -1,-4 Volt unter Herstellung der gleichen Spannung am Modulanschluß|17 eingestellt werden.

Die Regeleinrichtung kann auch mittels eines Fernbedienungsgerätes oder -senders 80 betätigt werden, der beliebige aus einer Folge von vorbestimmten Signalen überträgt. Diese übertragenen Signale werden mit einem Mikrophon 82 aufgenommen und in einem Vorverstärker 84 verstärkt. Die Signale gelangen dann zur Basis eines Transistors 86, der als aktivei Bauelement einer Treiberstufe für die Erregung der Primärwicklung 88 eines Transformators 90 dient. Die Betriebsenergie für den Kollektor des Transistors 86 wird über die Wicklung 88 und einen Widerstand 92 geliefert, welcher die Primärwicklung 88 mit der Betriebsspannungsquelle 50 koppelt. Zwei in Reihe über die Quelle 50 gekoppelte Widerstände 94 und 96 liefern an ihrem Verbindungspunkt die Vorspannung für die Basis des Transistors 86. Der Emitter des Transistors 86 liegt über die Parallelschaltung eines Widerstands 98 und eines Kondensators 101 an Kasse, Ein zwischen den Verbindungspunkt des Widerstands 92 und der Wicklung 88 geschalteter Kondensator 102 dient als Wechselstromableitung für den Widerstand 92. Mittels eines über die Wicklung 88 geschalteten Kondensators 104 kann die Primärwicklung des Transformators 90 abgestimmt werden.

Der Transformator 9 0 hat zwei Sekundärwicklungen 106 und 108. Die

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Wicklung 106 ist an ihrem linken Ende mit der negativen Regelspannungsquelle *60 an der Kathode der Diode 72 verbunden, während die Sekundärwicklung 108 an ihrem rechten Ende mit der Anode einer Diode 112, die zu einer Quelle positiver Regelspannung 100 gehört, verbunden ist. Die Quelle 100 enthält eine Diode 114 und einen Kondensator 116, die in Reihe zwischen die oben genannte Sekundärwicklung des Transformators 21 und Masse geschaltet sind. Die Kathode der Diode 114 ist über einen Widerstand 118 mit der Anode der Diode 112 verbunden. Die Kathode der Diode 112 ist an den Verbindungspunkt eines Widerstands 120 und der Anode einer Diode 122, die in Reihe zwischen die Kathode der Diode 114 und Masse geschaltet sind, angeschlossen. Ein über die Dioden 112 und 122 geschalteter Kondensator 124 dient als Wechselstromableitung nach Masse.

Die beiden Sekundärwicklungen 106 und 108 sind außerdem mit je einem Kondensator und einer veränderlichen Spule verbunden, wobei die Spulen auf Serienresonanz bei bestimmten, getrennten Frequenzen eingestellt werden. Die Wicklung 106 liegt in Reihe mit einer veränderlichen Spule 130 und einem Kondensator 132, während die Sekundärwicklung 108 in Reihe mit einer veränderlichen Spule 134 und einem Kondensator 136 liegt. Wenn die Primärwicklung 88 des Transformators 90 durch ein entsprechendes Signal vom Sender 80 erregt wird, erzeugt derjenige der abgestimmten Serienkreise (d.h. entweder der Kreis mit der Spule 130 und dem Kondensator 132 oder der Kreis mit der Spule 134 und dem Kondensator 136), der bei der übertragenen Frequenz in Resonanz ist, eine im wesentlichen sinusförmige Spannung mit relativ hohem Spitze-Spitze-Wert (z.B. 200 Volt) am betreffenden Verbindungspunkt von Spule und Kondensator. Diese Wechselspannung gelangt über den betreffenden Widerstand 138 oder 140 zur entsprechenden Glimmschaltröhre 30 bzw, 32. Der Widerstand 138 koppelt den Verbindungspunkt der Elemente 130 und 132 mit dem Modulanschluß 26, und der Widerstand 140 koppelt den Verbindungspunkt der Elemente 134 und 136 mit dem Modulanschluß 28.

Die der entsprechenden Glimmschaltröhre 30 bzw. 32 zugeleitete WechsejL spannung übersteigt mit ihrem Spitzenwert die Ionisier- oder Zündspannung dieser Röhre und hat ferner eine ausreichend hohe Frequenz (beispielsweise im> typischen Fernsehempfänger-Fernbediemingsfrequenzbereich von 34 bis 45 kHz), so daß die Ionisation (Aktivierung) der Glimmlampe laufend erhalten bleibt. Die aktivierte Glimmlampe verbindet die zugehörige Quelle (60 bzw.

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100) relativ niedriger Regelgleichspannung mit dem Kondensator 24."

Venn das übertragene Signal der Resonanzfrequenz der LC-Kombination 130, 132 entspricht, wird· die Glimmröhre 30 aktiviert, so daß ein Gleichstrom zwischen dem Speieherkondensator 24 und der negativen Regelspannungsquelle 60 fließt. Der Stromweg führt dabei vom Verbindungspunkt des Widerstands 74 und der Diode 72 über die Transformatorsekundärwicklung 106, die veränderliche Spule 130, den Widerstand 138 und die Glimmröhre 30 zum Speicherkondensator 24· Entsprechend wird, wenn das übertragene Signal der Resonanzfrequenz der LC-Kombination 134, 135 entspricht, die Glimmröhre aktiviert und der Speicherkondensator 24 gleichstronmäßig an die positive Regelspannungsquelle 100 angeschaltet. In diesem Pail führt der Stronweg vor. Verbindungsptmkt des Widerstands 118 und der Diode 112 über die Transformators ekundärwicklung 108, die veränderliche Spule 134, den v/iderstand 140 und die Glimmröhre 32 zum äpeicherkondensator 24· Durch selektive Betätigung der Glimmröhrenschalter 30 und 32 kann dem Speicherkondensator 24 Ladung entweder zugegeben oder weggenommen werden. Dies ergibt eine durch Fernbedienung oder Fernregelung veränderliche Einstellung der Spannung am Gitter des Feldeffekttransistors I4. Sobald der Speicherkondensator 24 seine richtige Ladung erhalten hat, wird der betreffende 31immröhrenschalter durch Beendigung des übertragenen Signals geöffnet. Der Speicherkondensator 24 wird dann von der für die Einstellung seiner Ladung verwendeten Regelspannungsquelle 100 bzw. 60 abgeschaltet.

Die Ladungsrate oder -geschwindigkeit des Speicherkondensators 24 ist für die negative üegelspannungsquelle 60 durch den Wert des Widerstands 74 und für die positive Regelspannungsquelle 100 durch den v/ert des Widerstands 118 bestimmt. Diese Widerstände bemißt man so, daß die Ladungsänderungsgeschwindigkeit des Speicherkondensators 24 langsam ist, d.h. die Ladungsänderung allmählich erfolgt. Durch die Diodenanordnungen in den Spannungsquellen 60 und 100 wird die Spannung, auf welche der Speicherkondensator 24 aufgeladen werden kann, begrenzt und die Atifladung auf einen linearen Teil der exponent!eilen Ladekurve beschränkt. Indem man die Ladungsänderung Λ λ-"mählich und linear gestaltet, erhält man eine erhöhte Genauigkeit der ?3rnregeleinsteilung.

Da der Eingangswiderstand am Gitter des Transistors 14 extrem hoch ist, fließt die Ladung des Speicherkondensators 24 extrem langsam ab (z.3. nit

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einer Zeitlconstante in der Größenordnung von Wochen). Der Spannungspegel am Gitter des Transistors 14 bleibt dadurch erhalten, so daß der resultierende Leitfähigkeitswert des Transistors stabilisiert ist. Wichtig ist, daß die Ladung des Speicherkondensators 24 nicht abfließen oder absickern kann, da sonst die Spannung am Gitter des Transistors und folglich die Regelung des Tonkanals 12 sich ändern würde. Um ein Absickern von Ladung zu verhindern, kapselt man den Modul 10 ab. Ferner soll auch keine Ladung über die Schalteranordnung abfließen, welche den Speicherkondensator mit der jeweiligen Regelspannungsquelle verbindet und von dieser trennt. Dies wird durch die Verwendung der Glimmröhrenschalter 30 und 32 infolge des hohen Ableitungswiderstandes derselben im abgeschalteten Zustand erreicht.

Die Handregelung mittels des Regelwiderstands 52 ermöglicht die Einstellung einer Ruhe- oder Anfangseingangsspannung des Transistors 14 im Bereich von 0 bis -1,4 Volt, während aufgrund der Fernregelung der Ladung des Kondensators 24 die Arbeitseingangsspannung des Transistors 14 über den weiteren Bereich von +0,7 bis -2,1 Volt eingestellt werden kann. Dieser letztgenannte Arbeitsbereich wird mittels der Spannungsquellen 60 und 100 eingestellt und ist so gewählt, daß etwaigen Änderungen der Betriebseigenschaften der Glimmröhrenschalter 30 und 32 Rechnung getragen wird.

Um die Möglichkeit einer Ladungsänderung am Speichsrkondensator 24 während der Zeit, da die Einrichtung nicht in Betrieb ist, zusätzlich zu unterbinden, sind Mittel vorgesehen, durch welche die Primärwicklung des Transformators 21 von ihrer speisenden Energiequelle abgeschaltet und folglich die Betriebs^pannangsquelle 20 für den Transistor 14 au.'ier Betrieb gesetzt wird. Hierzu dient z.B. ein mit der Primärwicklung des Transformators 21 in Reihe geschalteter Schalter 152. Der Schalter vird durch eine Wicklung 154_f wenn diese erregt ist, betätigt. Die Wicklung 154 verbindet den Kollektor eines zusätzlichen Transistors 156 mit einer zusätzlichen Betriebsspannungsquelle 50. Die B&"=is io3 Transistors 156 liegt über eine veränderliche Spule 158 an Masse, während der Slitter dieses Transistors Über einen Widerstand 160 an Masse liegt. Sii.i :r.i t der Wicklung 158 gekoppelte veränderliche Spule 162 ist in Rsihe *nit einer. Kondensator 164 zwischen das linke und das rechte Ende der Sekundärwicklung 108 des Transformators 90 geschaltet. Die transformatorische Kopplung zwischen den Spulen 162 und 158 ist notwendig, um die Gleichspannung des Transistors 156 von den Ladsschaltungen für den Modul zu

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Die veränderliche Spule 162 wird so eingestellt, daß sie zusammen mit dem Kondensator 164 bei der gewünschten Frequenz in Serienresonanz ist. Wenn der Sender Signale mit dieser Frequenz überträgt, wird der Transistor 156 unter Stromfluß durch seine Kollektor-Emitterstrecke leitend. Durch den resultierenden Stromfluß in der Wicklung 154 wird dann der Relaisschalter je nach seinem vorherigen Zustand geöffnet oder geschlossen. Ein Über die Wicklung 154 geschalteter Kondensator 166 dient zur Filterung der Spannung an der Wicklung 154· Ein über den Schalter des Relais geschalteter Kondensator 168 verhindert einen Spannungsüberschlag sowie die Erzeugung unerwünschter Hochfrequenzsignale. Mittels eines Hauptschalters 170 kann die Einrichtung vollständig abgeschaltet werden. Normalerweise ist der Schalter 170 geschlossen und die Betriebsspannungsquelle 50 eingeschaltet, so daß die Einrichtung ferneingeschaltet werden kann. Man kann in Verbindung mit den Wicklungen 106 und 108 auch eine Anordnung von mehreren Modulen 10 verwenden, die man parallel an die Wicklungen 106 und 108 anschaltet. Dabei müs-sen jedoch die LC-Heihenschaltungen jedes Moduls bei einer jeweils ganz bestimmten, diskreten Frequenz in Resonanz sein. Auf diese Weise kann man zusätzliche Empfängerfunktionen, z.B. eine Farbton- und Farbregelung realisieren.

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Claims

Patentansprüche

/ 1y Regelschaltung für ein elektronisches Gerät mit einem Feldeffekttransistor, der mit Quelle und Abfluß zu einem Stromkreis verschaltet ist und an dessen Gitter ein Kondensator angeschlossen ist, sowie mit mindestens einer Regelspannungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelspannungsquelle (1OO) mit dem Kondensator (24) zur Einstellung der Leitfähigkeit des Transistors (14) über eine Koppelanordnung (IO8, 134, HO) gekoppelt ist, die eine Schaltröhre (32) mit einer solchen Ableitwiderstandscharakteristik enthält, daß das Abfließen von gespeicherter Ladung aus dem Kondensator verhindert wird.
2. Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltröhre eine gasgefüllte Glimmröhre ist.
3· Regelschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Regelspannungsquelle (IOO) eine positive Regelspannung liefert, und daß außerdem eine zweite Regelspannungsquelle (60), die eine negative Regelspannung liefert, über eine zweite Koppelanordnung (IO6, 130, 138) mit einer zweiten Schaltröhre (30) der genannten Ableitwiders tands ei genschaften an den Kondensator (24) angekoppelt ist.
4· Regelschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die positive Regelspannungsquelle (IOO) mit der dazugehörigen Schaltröhre koppelnde Koppelanordnung eine in Reihe damit liegende erste Sekundärwicklung (IO8) eines Transformators (.90) enthält, und daß die die negative Regelspannungsquelle (60) mit der zugehörigen Schaltröhre koppelnde Kopp el anordnung eine in Reihe damit liegende zweite Sekundär^ wicklung (IO6) dieses Transformators (90) enthält.
5. Regelschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Anschluß derfersten" Sekundärwicklung an die zugehörige Schaltröhre (32) eine erste Spule (134) liegt, und daß in Rfeihe mit dem Anschluß der zweiten Sekundärwicklung an die zugehörige Schaltröhre (30) eine zweite Spule (13O) liegt. , .. .

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6. Regelschaltung nach Anspruch 5, da durch gekennzeichnet, daß die erste Spule unter Bildung eines bei einer ersten Frequenz resonanten Resonanzkreises in Reihe mit einem ersten Kondensator (136) liegt, und daß die zweite Spule (130) unter Bildung eines bei einer zweiten Frequenz resonanten Resonanzkreises in Reihe mit einem zweiten Kondensator (132) liegt.
7. Regelschaltung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Anordnung (80, 82, 84, 86) zum Fernregeln der Erregung der Primärwicklung (88) des Transformators (90) mit der ersten und der zweiten Frequenz.
8. Regelschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch geke nnzeichnet, daß der Feldeffekttransistor (14) ein gitterisolierter Feldeffekttransistor ist.

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