DE1955104A1

DE1955104A1 - Schaltungsanordnung mit Schaltungsmitteln zum periodischen Unterbrechen eines einer Induktivitaet zugefuehrten Stromes

Info

Publication number: DE1955104A1
Application number: DE19691955104
Authority: DE
Inventors: Moggre Anthonie Jannis
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1968-11-20
Filing date: 1969-11-03
Publication date: 1970-07-16
Also published as: AT290642B; US3673458A; ES373640A1; GB1291981A

Description

D'pl.-fng. ERICH E. WALTHER

t PHN 3658

Anmsfrf^r; fi. v. r-:; ·.;. .,· :.;: L--i3PZ:iFA3RIÖC6ll - JW/RJ

^a:-:--:PHN- 3658

Anmeldung vom 1 3I . Okt. 1969

"Schaltungsanordnung mit Schaltungsmitteln zum periodischen Unterbrechen eines einer Induktivität zugeführten Stromes".

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit Schaltungsmitteln zum periodischen Unterbrechen eines einer Induktivität zugeführten Stromes, welcher Induktivität gegebenenfalls eine Ablenkspule einer Wiedergaberöhre parallelgeschaltet sein kann, wobei die beim Unterbrechen jenes Stromes an der Spule auftretende Spannung mittels eines Transformators auftransformiert und zum Erzeugen einer hohen Gleichspannung einem Belastungskreis zugeführt wird, und wobei die gesam-

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te Streuinduktivität (L„) des Transformators derart gewählt ist, dass im Zeitpunkt des Unterbrechens, sowie im Zeitpunkt, in dem sich der Stromzuführungskreis wieder schliesst, der Strom durch die Streuinduktivität (!-ο) und der Differenzialquotxent .jenes Stromes dadurch Null sind, dass von dem durch die Parallelschaltung der primären Induktivität (L₁) und der Kapazität (C-) des Transformators und die Reihenschaltung aus der Streuinduktivität (Lp) mit der dazu parallel wirksamen F.apazxtät (Cp) und der gesamten sekundären Kapazität (C~) gebildeten Netzwerk die zwei Kreisfrequenzen für die Parallelresonanz o{ , die Grundharmonische, und Q , die höhere Harmonische, der Beziehung

^τ " . L a-² ' ¹-^ζ * L ^{(2Κ +} η^Λ)

nahezu entsprechen, in der K eine zu wählende Konstante und ζ das Verhältnis zwischen der Dauer der Unterbrechung des Stromes und der Dauer der Periode ist, und wobei zur Erhaltung eines möglichst geringen Innenwiderstandes (H.)

für den Hochspannungskrexs K geradzahlig, d.h. 2, 4,- 6 usw. gewählt wird, während der Streuinduktivität (L₅,) und der daran parallel wirksamen Kapazität (C„) derartige Weite erteilt werden, dass das Verhältnis zwischen der Kreisfrequenz O für die Parallelresonanz der genannten. Streuinduktivität (l„) mit der daran wirksamen Kapazität (C₂)

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und der grundharmonisehen Kreisfrequenz σ( Werte annehmen, die zwischen einer unteren Grenze liegen können, welche Grenze um

— = 0,95 I/ + —' + 1 liegt

OC

und einer oberen Grenze, die um

Z ₊

liegt, und wobei eine mit der Sekundärwicklung stark gekoppelte Wicklung an einen Teil der Primärwicklung angeschlossen ist, und das Transformationsverhältnis zwischen der mit der Sekundärwicklung stark gekoppelten Wicklung und dem Teil der Primärwicklung, an den diese angeschlossen ist, ungefähr 1 : 1 ist, und wobei in diesen Anschluss zugleich mindestens ein Kondensator zur Erhaltung des ge-

O
wünschten Verhältnisses — aufgenommen ist, und wobei zur Erhaltung der Fokussierspannung für die die elektrostatische Fokussierung versorgende Fokussierelektrode in der Wiedergaberöhre eine Gleichrichterschaltung angeordnet ist, die aus einer Reihenschaltung aus einem Gleichrichter und einem Glättungsnetzwerk besteht, welches Netzwerk aus einem Widerstand und einem Kondensator mit grosser Zeitkonstante aufgebaut ist, wobei das freie Ende des Gleichrichters an die Primärwicklung angeschlossen ist, während das freie Ende des Widerstandes an Masse liegt, und wobei die am genannten Glättungswiderstand erzeugte

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Spannung der genannten Fokussierelektrode zugeführt wird.

Beim richtigen Betreiben der Wiedergaberöhre tut sich das Problem dar, dass bei Änderung des bzw. der in dieser Wiedergaberöhre fliessenden Strahlstromes bzw. Strahlströme, wenn es sich um eine Drei-Strahlenfarbwiedergaberöhre handelt, diese Fokussierung optimal bleibt. Bei modernen Wiedergaberöhren ist es nämlich üblich, elektrostatische Fokussierung anzuwenden, wozu in der Wiedergaberöhre eine sogenannte Fokussierelektrode vorgesehen ist. Dabei ist es notwendig, dass wenn bei Strahlstromänderung in der Wiedergaberöhre die hohe Gleichspannung, die der Endanode dieser Wiedergaberöhre zugeführt wird, sich ändert, die Fokussierspannung an der Fokussierelektrode proportional mitläuft.

Eine Lösung für dieses Problem ist beispielsweise aus der Veröffentlichung "Philips Product Note, Electronic Components and Materials division, no. k: line output transformer AT 2053» a new concept for inexpensive line output stages in colour TV receivers", bekannt. Γη Fig. 1 dieser Veröffentlichung wird zur Erhaltung einer Fokussierspannung eine Gleichrichterschaltung verwendet, die aus einer Reihenschaltung aus einem Gleichrichter und einem Glättungsnetzwerk mit groaser Zeitkonstante besteht. Der Gleichrichter ist aneine Anzapfung der Primärwicklung des Transformators angeschlos-

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sen. Das Glättungsnetzwerk besteht aus einem Widerstand, der zwischen dem anderen Ende des Gleichrichters und Masse, und einem Kondensator, der zwischen dem Verbindungspunkt des Gleichrichters und des Widerstandes und dem Schleifer eines Potentiometers angeordnet ist. Die am genannten Widerstand erzeugte. Spannung wird der Fokussierelektrode zugeführt_β Das Potentiometer wird zwischen zwei Anzapfungen von Wicklungen des Transformators geschaltet, an welcheai Anzapfungen positiv bzw. negativ gerichtete Zeilenrücklaufimpulse entstehen, wobei die am Gleichrichter vorhandene Spannung und daher auch die Fokussierspannung einstellbar ist. Weil der Transformator auf die in der niederländische Patentanmeldung 6714750 !£■■■■■£ beschriebene Weise abgestimmt ist, haben diese Impulse eine flachere Spitze als sonst der Fall wäre, wodurch ein bestimmtes Mitlaufen der Fokussierspannung mit der Hochspannung erhalten wird. In der Praxis hat es sich jedoch herausgestellt, dass dies nicht ausreichte. Die vorliegende Erfindung bezweckt daher, ein besseres Mitändern dieser Spannungen zu schaffen, und weist dazu das Kenn-, zeichen auf» dass das freie Ende des Kondensators an denjenigen Punkt der Wicklung, die gilt der Sekundärwickstark gekoppelt ist» angeschlossen ist, an den der

Kondensator zur Erhaltung des gewünschten Verhältnisses

je?· angeschlossen ist.

Ein Au s führung st) ei spiel der Erfindung ist in

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der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ,

Fig. 2 eine Darstellung der Schaltungsanordnung nach Fig. 1, zur Erläuterung der Wirkungswelse derselben. Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung zum Er-

P zeugen des Zeilenablenkstromes für eine Fernsehwiedergaberöhre . Darin ist 1 die Zeilenröhre and 2 die Serienspardiode, die beide an den Zeilenausgangstransformator 3 angeschlossenfeind, der mit einem Kern k_t einer Primärwicklung 5 und einer Sekundärwicklung 6 versehen ist. An die untere Wicklung der Primärwicklung 5 ist über einen Kondensator 6' die Zeilenablenkspule 7 angeschlossen. Zwischen den beiden Teilen der Wicklung 5 befindet sich der sogenannte Boosterkondensator 8. An die Primärwiek-

. lung ist weiter eine Diode 9 angeschlossen., die über einen Kondensator 10 an einen Punkt» der in Fig. 1 mit V_c bezeichnet ist, angeschlossen ist. Dem Verbinduiigspuälkt des Kondensators 10 und der Diode 9 wird die Fokussierspannung V_ entnommen, die der Fokussierelektrode 10' der Wiedergaberöhre 11 zugeführt wird.

. Die Endpentode 1 wird mittels eines sägezahn-

förmigen Steuersignals 12 gesteuert, das libef einen Kon-* densator 13 dem Steuergitter der Röhre 1 sfugjeführt wird. , An die Primärwicklung 5 ist weiter die Parallelschaltung

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eines Kondensators tk und eines Widerstandes 15 angeschlossen, die von der Primärwicklung 5 dem Regelkreis 16 Steuerspannung zuführen, welcher Regelkreis über den Gitterableitungswiderstand 17 dem Steuergitter der Röhre 1 eine Regelspannung zuführt, so dass diese Röhre auf bekannte Weise geregelt werden kann. Daher lässt sich die Pentode 1 zusammen mit der Serienspardiode 2 und dem Regelkreis 16 als Spannungsquelle betrachten, die jedenfalls versuchen wird, die Ablenkenergie möglichst konstant zu halten.

Die erforderliche hohe Gleichspannung für die Endanode der Wiedergaberöhre 11 wird dadurch erhalten, dass die an der Primärwicklung 5 während der Unterbrechung des Stromes, weil dann sowohl die Pentode 1 als auch die Diode 2 gesperrt sind, auftretenden Impulse mittels der Sekundärwicklung 6 auftransformiert und dann durch die Hochspannungsdiode D gleichgerichtet werden, welche gleichgerichtete Spannung der Endanode 18 der Wiedergaberöhre 11. zugeführt werden kann.

Weiter ist aus Fig. 1 ersichtlich, dass die Primärwicklung 5 teilweise unmittelbar mit der Sekundärwicklung 6 gekoppelt ist und zwar mittels einer Verbindung 19 an der einen Seite und mittels einer Parallelschaltung einer einstellbaren Induktivität 20 und eines veränderlichen Kondensators 21 an der anderen Seite. Die Verbindung I9 und die Parallelschaltung der Spule 20 mit

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dem Kondensator 21 ist dazu angeordnet, wie in der niederl^ändische Patentanmeldung 671^.750 beschrieben wurde, den gewünschten Wert der Streuinduktiviiät mit der dazu parallelgeschalteten Kapazität zwischen der Primärwicklung 5 und der Sekundärwicklung 6 zu erhalten, damit das gewünschte Verhältnis ~r einstellbar ist, was notwendig ist, um den Innenwiderstand des Hochspannungskreises möglichst gering zu machen.

Auch ist in Fig. 1 noch dargestellt, dass der Klemme 22, die mit der Anode der Serienspardlode 2 verbunden ist, die gesamte positive Speisespannung der Schaltung nach Fig. 1 zugeführt wird.

Der Verbindungspunkt der Diode 9 und des Kondensators 10, dem die Fokussierspannung Vp entnommen wird, ist über den Glättungswiderstand 23 an Erde gelegt. Von einer Anzapfung 2k dieses Widerstandes 23 ist dann eine Verbindung zwischen dem Widerstand 23 und der Foküssierelektrode 10· hergestellt. Gegebenenfalls kann die Anzapfung 2k veränderlich ausgebildet sein, damit dadurch die gewünschte Fokussierspannung V„ genau einstellbar ist.

Obenstehend wurde bereits erwähnt, dass mit der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 versucht wird, bei Änderungen des Strahlstromes durch die Röhre 11, die dadurch verursachten Änderungen der Hochspannung an der Endanode 18 innerhalb angemessener Grenzen zu halten,

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Insbesondere wenn die Röhre 1T eine Farbwiedergaberöhre ist, ist' es notwendig, die Änderung dieser Hochspannung klein zu halten, weil sonst Farbreinheitsfehler auftreten wird. Es ist jedoch so, dass die dann noch auftretenden Änderungen die Fokussierung eines oder mehrerer Elektronenstrahlen, die in die Wiedergaberöhre fixessen, zu stark beeinflussen werden, wenn die Fokussierspannung V-nicht gleichzeitig in ausreichendem Masse mitändert. Daher ist man verpflichtet, diese Spannung V™ im richtigen Verhältnis mit den in der Hochspannung an der Andanode 18 auftretenden Änderungen mitlaufen zu lassen. Dies ist, wie eingangs bereits erwähnt, dadurch erreicht, dass der Kondensator 10 nicht an Erde gelegt, sondern mit dem Punkt V_ verbunden wird. In diesem Fall wird die Gesamtspannung, die an die aus der Diode 9 und dem Kondensator 10 mit dem Glättungswiderstand 23 bestehende Gleichrichterschaltung angelegt wird, durch die zwischen der Anode der Röhre 1 und dem Punkt V₅, herrschenden Spannungen gegeben sein.

Die Spannung der Anode der Röhre ist mit V

bezeichnet, und für die Rücklaufzeit *\? i^m oberen Teil

der Fig. 2 dargestellt. Die Spannung am Punkt V„ ist mit demselben Symbol bezeichnet und im unteren Teil der Fig.

2 für die genannte Rücklaufzeit f dargestellt.

Da die Gleichrichterschaltung 9» 10, 23 durch die grosse Zeitkonstante des Netzwerkes 10, 23 als

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Spitzengleichrichter ausgebildet ist, wird dieser Gleichrichter auf den Spitzenwert des Signals V + V₀, der ge-

P ^a

rade während der genannten Rücklauf zeit *t? an diesem Gleichrichter wirksam ist, reagieren. Nach der Erfindung ist gerade der Punkt V_G als unterer Anschlusspunkt für die Gleichrichterschaltung 9» 10» 23 gewählt worden, weil

etwa in der Mitte der Rücklaufzeit "T"' , die in Fig. 2 | mit dem Zeitpunkt t₁ = \ ·£■" angegeben ist, der maximale Wert der an diesen Gleichrichter angelegten Spannung V + V auftreten wird, wenn der gesamte Strahlstrom (d.h. der Wert eines einzigen Strahlstrimes, wenn es sich um eine Einstrahlwiedergaberöhre handelt, oder die Summe der drei Strahlströme, wenn es sich um eine Drei-Strahlen-Farbwiedergaberöhre handelt) durch die Wiedergaberöhre 11 auf einen sehr kleinen Wert eingestellt ist. Für das Beispiel nach Fig. 2 wurde vorausgesetzt, dass im genannten Zeitpunkt t₁ der Strahlstrom ca. 1DO /uA beträgt, wobei dann die Spannung V einen Wert V annimmt, der ca. 5,18 kV entspricht. Die Spannung V„ in diesem Zeitpunkt t₁ nimmt einen Wert V an, der ca. 800 V beträgt. Daher ist die Gesamtspannung, die an der Gleichrichterschaltung im Zeitpunkt t.. wirksam ist, 5,98 kV, welche Spitzenspannung dann gleichgerichtet, und über den Anzapfungspunkt 2k auf den gewünschten Wert gebracht, und danach der Fokussierelektrode 10' zugeführt wird.

Nimmt nun der Strahlstrom durch die Wieder-

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gaberöhre 11 zu, so treten zwei Erscheinungen auf:

1) die Spannung V nimmt etwas ab,

2) es tritt eine kleine Phasenverschiebung auf,

wodurch die Spitze V der Spannung V nicht mehr im Zeit-

P₂ P

punkt t-, aondern im Zeitpunkt t₂ auftreten wird. Nun ist es so, dass die Abnahme des Spitzenwertes V zum Spitzenwert V nur sehr gering ist. Für das Beispiel

^P2
nach Fig. 2 wurde vorausgesetzt, dass der zur Spannung

V
P₁ gehörende Strahlstrom 100 /uA betrug, während dies

für die Spannung V I6OO ,uA ist, wozu eine Spannung

P₂ /

V_ von ca. 56O V gehört. Die Abnahme der Spannung V

^S2 ^P1

ist jedoch gering, denn V beträgt 5i18 kV, während V . J 5,03 kV beträgt, was eine Abnahme von I.5O-V bedeutet. Diese Abnahme der Spannung V ist zu gering um bei der gleichzeitig auftretenden Abnahme der Hochspannung an der Endanode 18 eine gute Fokussierung des Strahlstromes bzw. der drei Strahlströme wenn es sich um eine Drei-Strahlenwiedergaberöhre handelt, zu gewährleisten. Denn die Endanodenspannung muss für den Fall, data die Röhre 11 eine Farbwiedergaberöhre ist, ca. 25 kV betragen, was bedeutet, dass die Spannung V von ca. 5 kV mittels der Sekundärwicklung 6 um einen Faktor 5 auftransformiert werden muss. Für den Fall, dass der Strahlstrom 100 λχΑ. beträgt, beträgt diese auf transformierte Spannung ca. 25 kV und für einen Strahlstrom von I6OO /uA beträgt diese Hochspannung 23 kV, was eine

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Verringerung um etwa 8.% ist. Das bedeutet eine Gesamtabnahme der Endanodenspannung von ca. 2 kV. Würde die Verringerung der Fokussierspannung V„ nur 150 V betragen, so wäre diese Abnahme gegenüber der genannten Abnahme von 2 kV der Endanodenspannung zu gering. Dadurch, dass nun jedoph für die Gleichrichterschaltung 9, 10, 23 die

Spannung V + V_c gewählt wurde und die Spannung V_c P s fc>2

beim genannten Strahlstrom von 1600 /uA 56O V beträgt, ist die gesamte Fokussierspannung beim Strahlstrom von 100 /uA gegeben durch

V„ = V + V_c = 5,18 + 0,80 = 5.98 kV während diese F₁ P₁ S₁

Fokussierspannung beim Strahlstrom von I6OO _/uA

V_ = V ■ + V = 5,03 + 0,56 = 5,59 kV beträgt. ^F2 ^P2 ^S2

Die Gesamtabnahme der Fokussierspannung V^, beträgt daher (5,98 - 5,59) kV = 390 V. Diese Abnahme ist gegenüber den ursprünglichen 5 kV auch etwa 8 *$> und daher prozentisch zur Erhaltung der gewünschten Fokussierung bei jeder Einstellung des Strahlstromes zwischen der genannten kleinen Einstellung von ca. 100 /uA und der maximalen Einstellung von ca. I6OO /uA ausreichen.

Ausserdem hat man die Möglichkeit, den Wert V_c zu ändern. Mann kann nämlich die Anzahl Windungen der Wicklung 5 zwischen der Verbindung I9 und dem Anzapfungspunkt 25, sowie die Anzahl Windungen der Wicklung 1-6 zwischen der Verbindung 19 und den Punkt V_G vergrössern,

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wodurch der Wert der Spannung V_c und daher der von V_c

■ S S₁

und V_c vergrössert wird.

Obschon im obenstehenden ein Ausführungsbeispiel mit Röhren gegeben wurde, dürfte es einleuchten, dass dasselbe Prinzip auch mit Transistoren durchführbar ist, wenn man nur einen Endtransistor hat, der eine ausreichen hohe Spannung während der Rücklaufzeit ^* ertragen kann.

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Claims

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Patentanspruch:

Schaltungsanordnung mit Schaltungsmitteln zum periodischen Unterbrechen eines Stromes, der einer Induktivität, der gegebenenfalls eine Ablenkspule einer Wiedergaberöhre parallelgeschaltet sein kann, zugeführt wird, wobei die Spannung, die beim Unterbrechen jenes Stromes an der Spule auftritt mittels eines Transforma- W tors auftransformiert, und einem Belastungskreis zum Erzeugen einer hohen Gleichspannung zugeführt wird, und wobei die gesamte Streuinduktivität (L„) des Transformators derart gewählt ist, dass im Zeitpunkt des Unterbrechens, sowie im Zeitpunkt, in dem sich der Stromzuführungskreis wieder schliesst, der Strom durch die Streuinduktivität (Lp) und die Abgeleitete jenes Stromes dadurch Null sind, dass von dem durch die Parallelschaltung der primären Induktivität (L₁) und der Kapazität (C₁) des Transformators und die Reihenschaltung aus der Streuinduktivität (L₀) mit der dazu parallel wirksamen Kapazität (C_?) und der gesamten sekundären Kapazität (C„) gebildeten Netzwerk die zwei Kreisfrequenzen für die Parallelschwingung CK , die Grundharmonische, und 0, die höhere Harmonische, der untenstehenden Beziehung nahezu entsprechen

O "* ι „,, ... \ \ _Λ k ζ Λ 1

β' [ " (2K + 1)

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in der K eine zu wählende Konstante und ζ das Verhältnis zwischen der Dauer der Unterbrechung des Stromes und der Dauer der Periode ist, und wobei zur Erhaltung eines möglichst geringen Innenwiderstandes (R.) für den Hochspannungskreis K geradzahlig, d.h. 2, k, 6 usw. gewählt wird, während der Streuinduktivität.(L„) und der daran parallel Wirksamen Kapazität (Cp) derartige Werte erteilt werden, dass das Verhältnis zwischen der Kreisfrequenz w für die Parallelschwingung der genannten Streuinduktivität (L₀) mit der daran wirksamen Kapazität (C_o) und der grundharmonischen Kreisfrequenz o< Werte annehmen, die zwischen einer unteren Grenze liegen können, die um

■3- = 0.95 \/ -*-r t -^r +1 liegt, und einer oberen Grenze, die um ·

—τ- = 2 U + — + I herum liegt,

C^ ' i 2
CA

und wobei eine mit der Sekundärwicklung stark gekoppelte Wicklung an einen Teil der Primärwicklung angeschlossen ist, und das Transformationsverhältnis zwischen der Wicklung, die mit der Sekundärwicklung stark gekoppelt ist, und demjenigen Teil der Primärwicklung, an den diese angeschlossen ist, nahezu 1 : 1 ist, und wobei in diesen Anschluss zur Erhaltung des gewünschten Verhältnisses

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' έ ■ ■■''■■ ■■■ · ·■■■■·

• —j- in diesen Anschluss zugleich ein Kondensator aufgenommen ist, und wobei zur Erhaltung der Fokussierspannung für die die elektrostatische Fokussierung versorgende Fokussierelektrode in der Wiedergaberöhre eine Gleichrichterschaltung angeordnet ist, die aus einer Reihenschaltung aus einem Gleichrichter und einem Glättungsnetzwerk besteht, welches Netzwerk aus einem Widerstand ψ und einem Kondensator mit grosser Zeitkonstante aufgebaut ist_r wobei das freie Ende des Gleichrichters an die Primärwicklung angeschlossen ist, während das freie Ende des Widerstandes an Masse liegtm und wobei die am genannten Glättungswiderstand erzeugt Spannung der genannten Fokussierelektrode zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende des Kondensators an denjenigen Punkt der Wicklung, die mit der Sekundärwicklung stark gekoppelt ist, angeschlossen ist, an den der Konden-

sator zur Erhaltung des gewünschten Verhältnisses —— angeschlossen ist.

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