DE1947555A1 - Impuls-Generator fuer aus Impulsen zusammengesetzte Daten-Worte - Google Patents
Impuls-Generator fuer aus Impulsen zusammengesetzte Daten-WorteInfo
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Description
Iwatsu Electric Company Limited 1947555
Tokio ι Japan
19, Sep. 1969
Impuls-Generator für aus Impulsen zusammengesetzte
Daten-Worte
Die Erfindung betrifft eine neuartige Generator-Schaltung für in der Datenverarbeitung verwendete, aus einzelnen Impulsen
zusammengesetzte sog. Daten-Worte. (Byte). Der im folgenden benutzte Ausdruck "Wort" bedeutet eine Impulsreihe aus η
Impulsgruppen (n Bits), welche zeitlich einem Bezugs-Taktimpuls entsprechen und die beim Auftreten oder Fehlen bestimmter
Impulse ("1" oder "0") in η Bits eine gewisse Bedeutung beinhalten. Wenn ein Impuls in einer dem Taktimpuls entsprechenden
Position vorhanden ist, beinhaltet die Impulsreihe an dieser Stelle eine binäre "1", während eine binäre "0"
auftritt, wenn sich kein Impuls in einer entsprechenden Position befindet. Ein Wort kann also beispielsweise durch eine
Kode wie 10 110 0 1 dargestellt sein.
Derartige Worte werden derzeit verbreitet in Datenverarbeitungsanlagen,
wie elektronischen Rechnern und dgl., angewandt«* Da derartige Anlagen eine große Datenmenge pro Zeiteinheit
verarbeiten müssen, ist es notwendig, jedes Wort aus Impulsen hoher Folgefrequenz zu bilden» Bekanntlich bestehen
die herkömmlichen Generatoren zur Impulserzeugung für Worte aus logischen Schaltungen, beispielsweise einem
Ringzähler, einem Binärzähler, einer Festfrequenzteiler-Schaltung oder einem nach dem Prinzip der Mehrheitsentgcheidung
arbeitenden logi-
-2-
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194755
sehen Zähler, wobei jede dieser logischen Schaltungen aus
Transistoren allein oder einer Kombination aus Transistoren und mit hoher Schaltgeschwindigkeit arbeitenden Dioden, wie
Tunnel-Dioden, besteht. Die Arbeitβgeschwindigkeit derartiger
herkömmlicher Generatoren ist wegen der unvermeidbaren Begrenzung infolge der relativ geringen Ansprechgeschwindigkeit
von Transistoren nicht hoch genug, so daß bei den am schnellsten arbeitenden bekannten logischen Schaltungen die Impulsfolgefrequenz
eines Worts bei höchstens etwa 500 MHz liegt«
Aufgabe der Erfindung ist mithin in erster Linie die Schaffung eines verbesserten Impuls-Generators, der mit höheren Taktfrequenzen
von beispielsweise 2 GHz arbeitet.
Dabei soll erfindungsgemäß insbesondere ein neuartiger Impuls-Generator,
bestehend aus einer Anzahl von Parallelschaltungen mit jeweils einer in Reihe geschalteten Verzögerungsschaltung
und einem Impulsgeber, welcher einer binären 0 «fcder 1 entsprechende
Impulse durch selektive Unterbrechung einer oder mehrerer der Parallelschaltungen in einer Serie zu erzeugen
vermag.geschaffen werden·
Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung einen Taktimpuls-Generator
für Wortimpulse, bestehend aus einem Signalgenerator,
einem an den Signalgenerator angeschlossenen und
eine Anzahl von Ausgangsklemmen aufweisenden Verteiler, einer Anzahl von an die jeweiligen Ausgangsklemmen des Verteilers
angeschlossenen Parallelschaltungen,von denen jede eine Verzögerungsschaltung
und einen damit in Reihe geschalteten Impulsgeber aufweist, und einem Mischer mit zur Aufnahme der
Ausgänge von den betreffenden Parallelschaltungen geschalteten
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Eingangslclemmen und einer einzigen Ausgangsklemme, wobei die
Parallelschaltungen unterschiedliche Laufzeiteigenschaften
besitzen, welche jedoch von Schaltung zu Schaltung um«fen
gleichen Betrag differieren·
Im folgenden ist die Erfindung in bevorzugten Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Impuls·
generators für Daten-Worte mit den Merkmalen der Er. findung,
Fig. 2 ein detailliertes Schaltbild des erfindungsgemäßen
. Impuls-Generators,
Fig. 3a bis 3 d Darstellungen von Signalformen zur Erläuterung
der Arbeitsweise des bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung verwendeten Impulsgebers,
Fig. ka und kb graphische Darstellungen der durch den erfindungsgemäßen
Impulsgenerator erzeugten Ausgangs-Impulse und
Fig. 5 ein Schaltbild eines abgewandelten Impulsgebers mit
den Merkmalen der Erfindung.
Der erfindungsgemäße Impulsgenerator weist einen Generator G
zur Erzeugung einer Sinuswelle bzw. eines Impulses, einen Verteiler A zur Aufteilung des Generator-Ausgangs auf eine Anzahl
von η Ausgängen, jeweils mit den η Ausgangsklemmen des Ver-
-k-
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tellers A verbundene Verzögerungsschaltungen D , D ···,· D ,
durch die jeweiligen Verzögerungsschaltungen aktivierte
Impulsgeber P , P0 ···.· P sowie einen Mischer zum Zusammenl
«2 η
mischen der Ausgänge der betreffenden Impulsgeber zwecks Lieferung eines Ausgangs an einer Ausgangsklemme 0 auf, wie
dies in Fig, 1 schematisch dargestellt ist. Zur Erleichterung des Verständnisses der dataillierten Schaltung gemäß Fig. 2
sind die Verzögerungsschaltungen D1 D ..... D iiiytolgenden
χ Λ η
allgemein als Verzögerungseinrichtungen D und die Impulsgeber
P, P0 .··.· P allgemein als Impulsgeber P bezeichnet,
ι «^ η
G-Pi-Kß Fig. 1 sind zwischen dem Verteiler A und dem Mischer M
η Parallelsysteme vorgesehen, die jeweils aus einer Vorzögerungsschaltung
und einem Impulsgeber bestehen. Da jedes System einem Bit zugeordnet ist, dient die Anordnung gemäß Fig. 1
zur Erzeugung eines aus η Bits aufgebauten Daten-Worts. Die Verzögerungsschaltungen D, D ..... D weisen unterschiedliche
Verzögerungszeiten auf. Die Unterschiede zwischen den Verzögerungszeiten der Verzögerungsschaltungen D und D0, der
X dt
Verzögerungsschaltungen D0 und D sowie der Schaltungen D, ·,
tL j
pi— LI
und D sind jedoch jeweils gleich gewählt. Jeder Impulsgeber formt die Ausgangssignale des Generators G, welche durch den'
Verteiler A aufgeteilt und durch die betreffenden Verzögerungsschaltungen verzögert werden, in Impulse. Wenn nunmehr angenommen
wird, daß f die Ausgangsfrequenz des Generators G und t den Zeitpunkt darstellt, zu welchem der Impulsgeber P ein
Ausgangssignal liefert, so wird der Ausgangsimpuls des Impulsgebers
P0 zum Zeitpunkt t + ■■ abgegeben und liefert der
& ο nx
Impulsgeber P auf ähnliche Weise ein Ausgangssignal zum Zeitpunkt
t + · , so daß der Mischer eine Ausgangsimpulsreihe
mit einem Intervall vo bzw, eine Impulsreihe mit einer
s
Taktfrequenz von nf liefert. Durch selektives Sperren eines
Taktfrequenz von nf liefert. Durch selektives Sperren eines
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oder mehrerer der n Systeme mittels einer entsprechenden Vorrichtung
ist es folglich möglich, beliebige Impulsfolgen bzw· Daten-Worte zu formen.
Im folgenden sind Einzelheiten der Schaltung einer Ausführungs form des erfindungsgemäßen Impulsgenerators anhand von Fig,2
betrachtet,welche ein Beispiel für einen Impuls-Generator für
Daten-Worte zeip;t, bei welchem η » 4, d.h. jedes Wort aus
vier Bits besteht. Dabei sind der Verteiler A und der Mischer M durch vier Parallelschaltungen miteinander verbunden· Wie
dargestellt, weist der Verteiler A vier parallelgeschaltete Widerstände R-^1 R-1 Λ , R^0 und R0 und die Verzögerungseinrich-
IU 11 1 dt XJ
tung D Verzögerungsschaltungen bzw, -leitungen D , D0, D_ und
ι β j
D. mit jeweils gleicher Differenz hinsichtlich der- Verzögerungszeit
auf. Vier Impulsgeber, welche die Impulsgebereinrich
tung P bilden, sind identisch aufgebaut; die Einzelheiten des Impulsgebers der dargestellten Anordnung werden später noch
näher erläutert werden. Der Mischer M umfaßt Schalt-Dioden Dqo
D31, D32 und D33.
Gemäß Pig· 2 weist beispielsweise der Impulsgeber P. des ersten
Systems eine Impulsform-Schaltung aus regelbaren Widerständen Rq und R/.Q» Induktivitäten bzw. Drosseln L Q und L2Qt
einem Kondensator C._ und Speicher-Schalt- bzw· Ladungsspeicherdioden
D _ und D0 auf· Da die dargestellte Impulsform-Schaltung
im Patent ··.·· (Akt.Z. der Anmeldung vom selben Anmeldetag) im einzelnen dargestellt und beschrieben ist, ist
sie im folgenden nur kurz erläutert« Diese Impulsform-Schaltung
erzeugt Impulse mit steiler Anstiegs- und Abfall-Charakteristik
durch die neue Ausnutzung der Ladungsspeicherzeit von Speicher-Schaltdioden, wobei angenommen wird, daß der
Ausgang der Verzögerungsleitung D und der Eingang der Impuls-
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formschaltung gemäß Fig. 3a sinusförmig sind· Die Bozugsziffern
B und C bezeichnen Stromquellen für die Impulsform-Schaltung. Beim Fehlen der Speicher-Schaltdiode D^ erscheint
an der Anoden-Seite der Speicher-Schaltdiode D Q eine Wollenform
gemäß Fig. 3b, bei «Icher der positive Abschnitt der
Sinuswelle zu einem Zeitpunkt tb entsprechend den Eigenschaften der Speicher-Schaltdiode unterdrückt ist. Bei der dargestellten
Ausführungsform kann der Zeitpunkt tb durch Einstellung
des regelbaren Widerstands R_Q variiert werden.
Wenn dagegen die Speicher-Schaltdiode D__ wirksam und die
Speicher-Schaltdiode D _ kuxqgeschlossen ist, liegt an der
Kathode der Diode D__ eine Wellenform gemäß Fig. 3c an. Dies
ist darauf zurückzuführen, daß die Diode D Q beim Wechsel
der Stromflußrichtung von Durchlaß- in Sperrichtung ihren
Leitzustand für eine der Leu-dungsspeicherzeit entsprechende
Zeitspanne aufrechterhält, aber nach Ablauf der La^.dungsspeicherzeit
schlagartig sperrt, so daß die Wellenform gemäß Fig. 3c zum Zeitpunkt te erzeugt wird. Der Zeitpunkt te kann
durch Einstellung des regelbaren Widerstands R.Q variiert
werden. Die Kombination dieser beiden Schaltungen, d.h. also die dargestellte Impulsgeber-Schaltung liefert mithin einen
Impuls der in Fig. Jd. dargestellten Wellenform mit einer Breite
tb1 - te1, welche durch die Zeitpunkte tb und te gemäß
Fig. Jb und 3c bestimmt wird. Wie erwähnt, sind die regelbaren
Widerstände R-_ und R^ variable Elemente, wiche die
Zeitpunkte tb1 bzw. te', d.h. /ie Impulsbreite, bestimmen.
Wenn die Widerstände R_o und R^0 so eingestellt werden, daß
tb'<tc', so liefert der Impulsgeber keinen Ausgangsimpuls·
Dabei ist besonders darauf hinzuweisen, daß ein derartiges
Sperren des Ausgangsimpulses in bezug auf die gesamte Schaltung einem Zustand entspricht, bei welchem das in Verbindung
mit Fig. 1 beschriebene System unterbrochen wird, um die
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Erzeugung eines Impulses in der einem binären O-Zustand entsprechenden
Position des Taktimpulses zu verhindern. Der in
1^* 2 dargestellte Widerstand Ro_ als Abschlußwiderstand
für das Eingangssignal und die Drosseln L Q und L30 sind mit
ausreichend hoher Induktivität gewählt. Wie vorstehend ausgeführt, entsprechen die anderen Impulsgeber bezüglich Konstruktion
und Arbeitsweise in jeder Hinsicht dem Impulsgeber P .
Die Impulsgeber gemäß Fig. 2 sind so eingestellt, daß sie Impulse jeweils derselben Breite erzeugen, während die Verzögerungsschaltungen
D - D,, wie erwähnt, so aufgebaut sind, daß sie unterschiedlich und jeweils mit derselben Differenz
verzögern. Wenn z.B. eine Signal-Frequenz f des Generators Ci von 5OO MHz vorliegt, so ist die Frequenz f des an der
Ausgangelilenirae 0 anliegenden Taktinipulses, da die Schaltungen
gemäß Fig. 2 vier P-.rallelsysteme (n = 4) aufweist, folglich
f = nf = 4 χ 5OO (MHz> = 2000 MHz1 während sich das Impulsintervall
durch die Gleichung
= τ = 0,5 ns (NanoSekunden)
4 χ 5ΟΟ (MHz)
ausdrücken läßt. Wenn daher der Verzögerungszeitunterechieo.
der Vcrzögerungsschaltungen D - D. gleich 0,5 ns gewählt
wird und die regelbaren Widerstände so eingestellt werden, daß die Breite des durch den Impulsgeber erzeugten Impulses
in ausreichendem Maß schmäler ist als 0,5 ns, so wird an der Ausgangsklemme 0 eine Impulsreihe der in Fig. 4a dargestellten
Art erzeugt. Gemäß Fig. 4a bilden die Impulse 1, 2, 3 und 4 eine Taktimpulsreihe für ein aus vier Bits bestehendes Wort,
wobei die jeweiligen Impulse die durch das erste bis vierte
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S_ stem erzeugten Impulse darstellen. Der erste Impuls 1 stellt
mithin den durch das erste System erzeugten Impuls mit der Frequenz der folgenden Stufe, d.h. 2000 MHz, dar.
Zur Lieferung eines gewünschten Daten-Worts werden ein oder mehrere Impulse, welche die vier Bit-Impulsreihe bilden, weggelassen.
Diese Unterdrückung kann durch selektive Unterbrechung der betreffenden Schaltung bzw. Schaltungen des
Systems, die einem oder mehreren wegzulassenden Impulsen zugeordnet sind, erfolgen. Beispielsweise kann dies dadurch geschehen,
daß die Impulsgeber so eingestellt -werden, daß sie dem vorher angeführten Verhältnis tc'^tb1 genügen. Wenn im
folgenden angenommen wird, daß das zweite System unterbrochen wird, entspricht die an der Ausgangsklemme erscheinende Impulsreihe
derjenigen gemäß Fig. kb, d.h. einer Binär-Darstellung
eines Kodei/orts " 10 1 1 '".
Fig. 5 zeigt einen abgewandelten Impulsgeber, der bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung angewandt werden kann und der eine Abwandlung des Inipulsgebers ,ccemäß Fig. 2 darstellt, bei
welcher die Speicher-Schaltdiode ^1n kurzgeschlossen ist,
der regelbare Widerstand R sowie die Drosseln L fl und Ln
weggelassen sind und eine Kurzschlußleitung S einer Länge L an die Ausgangsseite der Diode Dp angeschlossen ist. Beim
Anlegen einer Sinuswelle über die Diode D„o erscheint an deren
Kathode auf vorher beschriebene Weise eines Sinus-W llenforni
der Art gemäß Fig. 3c. Wenn diese Wellenform an die Kurzschlußschaltung
S angelegt wird, wird ihre Breite auf eine der Zeitspanne entsprechende Impulsbreite verkleinert, welche
der Impuls benötigt, um die Länge L in beiden Richtungen zu durchlaufen, so daß gemäß Fig. 3d ein Impuls schmaler
Breite erzeugt wird.
— Q —
0 0 9 Ö 1 3 / 1 5 5 9 bad original
Bei Verwendung einer Anzahl, beispielsweise m, von Schaltungen
gemäß Fig. 1 und eines Mischers mit m Eingangslcletnmen,
die an die Ausgangsklemmen der betreffenden Schaltungen angeschlossen sind, und mit einer Ausgangsklemme erscheint an
der Ausgangsklemme des Mischers ein aus m χ η Bits bestehender Impuls. Obgleich bei der vorher beschriebenen Ausführungsfonn
ein Generator G mit sinusförmigem Ausgangssignal vorausgesetzt wurde, ist zu beachten, daß die Erfindung nicht auf
diese spezielle Wellenform beschränkt ist, sondern auch eine
pulsierende Welle oder jede beliebige andere kontinuierlich scj^vingende Wellenform benutzt werden kann.
Obgleich außerdem zur Verzögerung der Impulse die betreffenden,
die Verzögerungseinrichtung D bildenden Verzögerungsschaltungen
D , D D eingestellt wurden, ist die Erfindung nicht
1 eu η
auf diese spezielle Maßnahme beschränkt. Vielmehr können anstatt der Einstellung der jeweiligenden 3Verzögerungsschaliatngen
auf gleiche Verzögerungeunterschiede auch die jeweiligen Impulsgeber so eingestellt werden, daß sie ihre zugeordneten
Impulse in gleichen Zeitabständen nacheinander erzeugen. Es ist mithin wesentlich, die Verzögerungszeiten der jeweiligen
Reihenschaltungen so einzustellen, daß die betreffenden Impulse innerhalb der gleichen Periode an der Ausgangsklemme
einer Gruppe von Reihenschaltungen auftreten, die jeweils aus einer Verzögerungsschaltung und einem Impulsgeber bestehen.
Während bei der dargestellten Ausführungsform jede Reihenschaltung
eine Verzögerugsschaltung mit nachgeschaltetem Impulsgeber aufweist, kann die Reihenfolge dieser Bauteile
auch umgekehrt werden.
Falls erforderlich, kann ein nicht dargestellter Verstärker
im Verteiler A vorgesehen oder mit den Ausgangsklemmen der
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Verzögerungsschaltungen verbunden sein, um die Dämpfung des Eingangssignals zu kompensieren.
Wie erwähnt, wird erfindungsgemäß das Eingangssignal auf eine
Anzahl von beispielsweise η Systemen verteilt, werden die verteilten Signale mittels einer Anzahl unabhängiger Systeme
mit jeweils einer Verzögerungsschaltung zu Impulsen mit gleichem Verzögerungszeitunterschied geformt und werden anschließend
die erzeugten Impulse kombiniert, so daß die V/iderholfrequenz
der erzeugten Impulsreihe η-mal so groß ist wie die Frequenz des Eingangsfrequenz-Generators» Durch entsprechende
Auswahl der Frequenz für das Eingangssignal können mithin Impulsreihen von außerordentlich hoher Folgefrequenz, bei-,
spielsweise von 2 GHz, rzeugt werden. Weiterhin kann selbstbei der Vorrichtung zur Erzeugung von Impulsen derart extrem
hoher Frequenzen, wenn die betreffenden Systeme die Eingangssignalfrequenz
oder eine Frequenz gleich l/n der Frequenz des Ausgangssignals verarbeiten, diese Verarbeitung im Vergleich
zur Verarbeitung der Impulsfrequenz selbst auf sehr einfache Weise geschehen. Da die Ausgangsfrequenz des Generators
G nur l/n der Impulsfolgefrequenz des gewünschten η Bit-Datenworts
betragen kann, kann weiterhin die Ausgangswellenform des Generators eine Sinuswelle sein. Aus diesem Grund
ist es einfach, einen mit hohen Frequenzen arbeitenden Impulsgenerator mit niedrigen Fertigungskosten zu schaffen. Da die
erfindungs gemäß angewandten Impulsgeber die Forin von Iprpulsforai-Schaltungen
für das Eingangssignal besitzen, wird die Amplitude des Ausgangs dieser Schaltungen durch die Durchbruchspannung
der die Impulsform-Schaltungen bildenden Dioden bestimmt, wodurch die unmittelbare Lieferung großer Ausgangssxgnale
ermöglicht wird. Hierdurch wird es möglich, verschiedene Informationen darstellende Wortimpulsreihen durch
selektive Unterbrechung eines oder mehrerer gewünschter
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Systeme einer Anzahl von Systemen zur Formung von Impulsen hoher Folgefrequenzen zu erzeugen,
Zusammenfassend schafft die Erfindung mithin einen Taktimpuls-Generator
für Datenwörtern zusammengefaßte Impulsfolgen,
bestehend aus einem Signal-Generator, einem Verteiler zur Teilung des durch den Signal-Generator erzeugten Signals in
eine Vielzahl von Ausgangssignalen,einer Anzahl von zur Aufnahme der geteilten Signale geschalteten Parallelschaltungen
mit jeweils einer Verzögerungsschaltung und einem Impulsgeber sowie einem Mischer zur Vereinigung der Ausgänge der
Parallelschaltungen, dessen Besonderheit insbesondere darin besteht, daß die betreffenden Parallelschaltungen unterschiedliche
Verzögerungszeiten mit jeweils gleicher Differenz besitzen.
Obgleich die Erfindung vorstehend in Verbindung mit bevorzugten Ausfülirungsforinen dargestellt und beschrieben ist, soll
die Erfindung keinesfalls auf die dargestellten und beschriebenen Einzelheiten beschränkt sein, da dem Fachmann selbstverständ]ifili
zahlreiche Änderungen und Abwandlungen, insbesondere auch Kombinationen und Unterkombinationen der erfindungsgemäßen
Merkmale möglich sind, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
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Claims (1)
- Patentansprüche1. Impulsgenerator für aus Impulsen zusammengesetzte Daten-Worte , gekennzeichnet durch einen Signal-Generator, eineßmit dem Signal-Generator verbundenen und η Ausgangsklemmen aufweisenden Verteiler, v.obei η eine ganze 2ahl S 2 ist, η Pcrallelschaltungen,die jeweils an eine der Ausgangsklemmen des Verteilers angeschlossen sind und jeweils eine Vcrzögerungsschaltung mit einem in Reihe geschalteten Impulsgeber aufweisen, und einen eingangsseitig an die Ausgänge von den η Parallelschaltungen geschalteten Mischer mit einer einzigen Ausgangsklemme, wobei die einzelnen Parallelschaltungen unterschiedliche Verzögerungszeiten mit jeweils gleicher Differenz von Schaltung zu Schaltung aufweisen.2» Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils einem Bit zugeordneten Parallelschaltungen zur Lieferung der gewünschten binären Wortimpulse selektiv sperrbar sind.3. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber eine zwischen Eingangsklemme zur Einspeisung eines zu formenden Eingangssignals und eine Ausgangsklemme für den geformten Impuls eingeschaltete erste Speicher-Schaltdiode, eine zwischen Masse und eine erste Verzweigung zwischen dem eingangsseitigen Anschluß der Speicher-Schaltdiode und der Eingangsklemme eingeschaltete Impedanz, eine an eine zweite Verzweigung zwischen dem ausgangsseitigen Anschluß der ersten Speicher-Schaltdiode und der Ausgangsklemme ge--13-0098 13/1559 BADORlQiNALschaltete zweite Speicher-Schaltdiode, welche mit ihrem anderen Anschluß über einen negativen Blindwiderstand an Masse liegt, und eine Einrichtung zur Erdung der zweiten Verzweigung aufweist, wobei diese Einrichtung eine vergleichsweise niedrige Impedanz für Gleichstrom, aber eine verhältnismäßig hohe Impedanz für Hochfrequenzströme aufweist, und daß die beiden Speicher-Schaltdioden im Hinblick auf die Ausgangskleinme entgegengesetzt gepolt sind.009813/1559L e e r s e i t e
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