DE2011509C - Schaltungsanordnung zur Verminde rung des Speisestroms der Teilnehmer leitung einer Telefonanschlußstelle - Google Patents

Description

L-ie Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Verminderung i.les Speisestroms der Teilnehmer-

leitung einer Telefonanschlußstelle, die mindestens einen Mikrofonstromverstärker aufweist und mit einer elektromechanischen Zentrale verbunden ist, wo die Einrichtung zur Feststellung des Schleifenstromes zum Betrieb einen Gleichstrom benötigt, der größer ist als der zur Versorgung der Telefonanschlußstelle erforderliche Strom.

Wie man weiß, erlaubt eineTelefona^schlußstelle mit Verstärkung die Dämpfung der Leitung, welche sie mit der Zentrale verbindet, zu kompensieren, weil diese Mikrofonverstärker und Empfangsverstäiker eine Verstärkungsreserve besitzen.

Die Telefonanschlußstellen mit Verstärkung brauchen eine höhere Versorgungsspannung an ihren Klemmen und einen Speisestrom, der kleiner ist als bei

den Telefonanschlußstellen ohne Verstärkung, d. h. Anschlußstellen mit Kohlemikrofon 7 bis 12 Volt, also im Durchschnitt 10 Volt, an Stelle von 3 Volt, was die Spannung anbetrifft, und 10 mA an Stelle von 25 bis 35 mA, also 30 mA im Durchschnitt, was den Strom anbelangt. Diese Zahlenangaben sollen nur zir.r, Größenordnungsvergleich dienen.

Geht man von einer Speisebatterie mit einer gegebenen elektromotorischen Kraft aus, üblicherweise von 48 Volt, geht der Spannungsabfall infolge der Dämpfung der Teilnehmerleitung bei beiden Arten von Telefonanschlußstellen in der gleichen Größenordnung, mit oder ohne Verstärkung, beispielsweise auf 40 Volt, so daß die Versorgungsströme in einem Verhältnis von 1:3 stehen. Telefonanschlußstellen mit Verstärkung vertragen also Vcrbindungsleitungen, die wesentlich länger sind als Telefonanschlnßstellen ohne Verstärkung.

Dieser Vorteil kann jedoch nicht zum Tragen kommen, wenn die Telefonanschlußsiellen mit Verstärkung mit einer elektromechanischen Zentrale verbunden sind, die für Anschlußstellen ohne Verstärkung vorgesehen sind. Die Anschlußstellen mit Verstärkung bedienen sich eines Speisestromes von 10 mA, während in einer Zentrale der erwähnten Art ein Strom der Größenordnung von 30 PiA erforderlich ist, um eine ausreichende Spannung an den Klemmen der Speisebris ckc zu erhalten, die mit der Zentralbatterie verbunden ist, eine Spannung, die zur Feststellung der Leitungszustände dient.

[0er Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, zwischen die Teilnehmcreinrichlung in der elektromechanischen Zentrale und der Telcfonanschlußstclle mit Verstärkung ein Netzwerk zur Gleichstromrcduzierung einzuschalten, das in der Zentrale angeordnet ist und er-

C15 laubt, von der Teilnehmerleitung einen bestimmten Strom abzuleiten, damit tier Strom zwischen der Zentrale und diesem Netzwerk in der Größenordnung 30 niA und der Strom zwischen dem Netzwerk und

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der Anschlußstelle in der Größenordnung von 10 πιΛ Hegt.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch (fine Schaltungsanordnung zur Gleichstromreduzierung gelöst, das zwei gleiche und in die Teilnehmerleitiingsdrähte eingefügte Widerstände, zwei Transistoren, deren Emitter und Basen mit den Klemmen der beiden V.'.derstände verbunden sind, und einen Überbrüktungswiderstand aufweist, der zwischen die Kollektoren der Transistoren und zwei Dioden geschaltet is!, ίο die in ihrem Durchlaufsinn zwischen die Emitter und die Kollektoren der Transistoren geschaltet sind, dergestalt, daß der Überbrückungswiderstand zwischen die Leitungsdrähte gelegt ist. sobald die Teilnehmerjchleife geschlossen ist.

Die beiden Transistoren des Netzwerkes arbeiten im gesperrt-gesättigtem Zustand· sie müssen keiner besonderen Verstärkungskennlinie genügen

Die Wirkungsweise des erfindimgsgemäß ausgebildeten Netzwerks ist folgende: Wenn die Teilnehmerschleife offen ist, sind die Transistoren gesperrt, und sie können nicht geöffnet werden, solange nicht ein Strom in dieser Schleife fließt. Fließt ein Strom in dieser Teilnehmerschleife, bleiben die Transistoren so lange blockiert, bis dieser Strom einen bestimmten Wert erreicht. Von da ab leiten die Transistoren. Der Strom fließt dann durch den Widerstand, der die Kollektoren der beiden Transistoren verbindet, sowie in die Telefonanschlußstelle, die jetzt zu diesem Widerstand parallel liegt.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Netzwerk bringt nur einen zusätzlichen Spannungsabfall von etwa 1 Voll in der Verbindung. Die Telefonströme erleiden eine Dämpfung, die kleiner als 1 Dezibel ist. Eine solche Dämpfung kann von der Telefonanschlußstelle durch die Verstärker leicht aufgefangen werden, die sie enthält.

Wie nachstehend noch ersichtlich ist, kann diese Dämpfung sogar vollständig unterdrückt werden, wenn man im Netzwerk induktive Widerstände und Kondensatoren in passende/ Weise anordnet.

Eine Besonderheit des erfmdungsgemäß ausgebildeten Netzwerkes zur Verringerung des Stromes besteht in der Symmetrie seines Aufbaues. Seine Wirkungsweise hängt nicht von einer gegebenen Stromnehtung in der Teilnehmerleitung ab. Es überträgt also das Battcrieumkehrsignal.

Unter anderem werden die Schaksignale (Abnehmen. Wählen mit Scheibe oder Mehrfachfrec|iienz, Läuten) vollständig übertragen, da die Stromreduz'ereinrichtiing keine Zeitkonstante hai. die mit der Verwendung von Blindkomponente!! verbunden ist.

In dem erwähnten Net/'verk zur Stromvcrminderunii ist der vorgesehene Parallclwiderstand für den Gleichstrom ein Widerstand, der von dem Gleichstrom einmal im einen und dann im anderen Sinne, vor und nach der Umkehr der Batterie, durchflossen wird. Bei einer anderen Ausführungsl'orm des Nci/werks besteht das parallelgeschallele Glied au.i einem Zweipohu-lzwerk oder einem Einweg-Dipol. ucr /wischen einen Ro Vcrbiudungspiml'. von zwei Dioden, die in umgekehrten Sinn geschaltet sind und entsprechend mit den Leitungsdrähten vor den Reihenwiderständen auf der Seite der Zentral,, einerseits und den Verhiiidungspunkt von zwei Einheilen anderseits ireschaltet ist, von denen jede einen Transistor in Reihe mit einer Diode und entsprechend verbunden mit den Leitungsdrähten, ebenfalls vor den Reihenwiderständen und zentralseitig, aufweist, wobei die Transistoren wie bei der früher genannten Ausfiihrungsform gesteuert sind.

Um zu vermeiden, daß einer der Reihenwiderslände in der Leitung Strom als reinen Verluststrom verbraucht, wenn der andere Widerstand durch die Emitter-LJasis-Strecke des freigegebenen Transistors überbrückt ist, sind an den Klemmen dieser Widerstände Dioden angeordnet.

Da der das Parallelglied bildende Dipol dauernd von einem Strom in gleichem Sinne durchflossen wird, ist ihm die Möglichkeit gegeben, aktive Halbleiterkomponcnten zu enthalten, deren Kennlinien stromrichtungsgebunden sind. Diese Komponenten können linear sein oder auch nicht. Sie kennen, auch ein Netzwerk mit einer negativen Impedanz bilden. Wenn der Dipol passiv ist. kann er sowohl eine Filterstufe odor irgendein anderes Frequenzaus_ dchssystem sem.

Die Erfindung wird nächst hend in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 ein elektrisches Schaltschema eines Netzwerks zur Stromverminderung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 ein Diagramm, das die Ausbildung des Gleichstromes in einer Telefonanschlußstelle zeigt, der ein erfindungsgemäß ausgebildetes Net/werk vorgeschaltet ist,

F i g. 3 Blindkomponenten, die in einem Netzwerk gemäß der Erfindung zur Stromreduzierung eingefügt sind, um die Sprechströme nicht zu schwächen,

F i g. -4 eine andere Ausführungsform eines Netzwerkes zur Verminderung von Gleichstrom,

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel eines Dipols mit einer bei Wechselstrom stärkeren Impe-lanz als bei Gleichstrom.

F i g. 1 zeigt ein Vierpol-NeUwerl. 100 zur Stromverminderung mit den beiden Klemmenpaaren 10,,-2O₁₁ und 10^-20_c. Dieses Netzwerk ist in die Teilnehmerleitung am Verteiler der Telefonzentrale eingefügt. Seine Eingangsklemmen 10_f-20_r sind mit der Teil nehmerleitimg 1<-2_C /entralseitig i;nd seine Ausgangsklemmen 10_u-20„ sind mit der Teilnehmerleitung l_n-2_ff auf der zur Telefonanschlußstelle führenden Seite verbunden.

In die zwei Drähte der Teilnehmerleitung sind zwei Widerstände 11 und 21 eingefügt, die den (deichen Widerstandswert ;· haben.

Mit den Klemmen 1O_n und 20„ smd die Basen -.on zwei Transistoren 12, 22 verbunden, beispielsweise npn-Transistoren, die gleiche elektrische Eigenschaf;.ρ haben. Mit den Klemmen 10_r und 20_c sind die Emitter der Transistoren 12 und 22 und eine der Elektroden der Dioden 13 und 23 verbunden, die ebenfalls gleich' Eigenschaften haben. Die beiden anderen Elektrode! dieser Dioden sind mit den Kollektoren der Transistoren 12 und 22 verbunden. Schließlich sind diese Kollektoreil auch noch mit den Klemmen eines Widerstandes 101 mit de η Widerstandswert Λ verbunden.

Die Verbindungen der Dioden 13 und 23 sind so getroffen, daß ihre Durchlaßrichtungen jeweils wm Emitter zt.ju Kollektor der Transistoren 12 und 22 verlaufen. Daraus ergibt sich, daß kein Strom durch den Widerstand 101 Hießen kann, solange die Transistoren gesperrt sind. Wenn eine Sättigung mindestens eines dieser Transistoren eintritt, !ließt ein Strom im Widerstand 101. Dies bedeutet, daß der von der Zentrale kommende Strom /_c, der in das Netzwerk eintritt, mit dem Strom /„, der das Netzwerk zur Versorgung der Tek'fonaiischlußstelle \erläl.H, durch die Bezieh,int! verknüpft ist

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lc

Ir

(I)

Rr ist der äquivalente Widerstand, der durch die Teilnehmerleitung, die mit der Tclefonanschlußstcllc versehen ist, gebildet wird.

Wenn die Teilnchmersehleifc offen ist, fließt kein Strom, und damit ist durch das Auftreten einer ausreichenden Spannung an den Klemmen eines der Widerstände U und 21 auch keiner der Transistoren 12 und 22 leitend. Da kein Strom im Widerstand 101 fließt, weil die Dioden 13 und 23 entgegengesetzt gcpoll sind, fließt auch kein Strom in den Leitungen l_c-2_r, welche das erlindungsgemäß ausgebildete Netzwerk mit der Zentrale verbinden.

Wenn in der Teilnchmersehleifc ein Gleichstrom auftritt, bleiben die Transistoren 12 und 22 zunächst gesperrt. Der in der TclcfonanschUißstelle fließende Strom /„ ist gleich dem Strom /,·, der von der Zentrale geliefert wird. Hs ist also

Ia

(2)

wie dies aus 1-" i g. 2 ((Jcrade3,) ersichtlich ist.

Sobald die Spannungen an den Klemmen der Widerstände 11 und 21 ansteigen, beginnen die Transistoren as 12 und 22 leitend zu werden. Über den Widerstand 101 beginnt ein Strom zu fließen, und der Strom /„ wird kleiner als der Strom I₁-. Die Änderung von /„ in Abhängigkeit vOii /₍· im annäherungsweise durch die Kurve 3₂ in Fi g. 2 dargestellt, welche die Gerade 3, tangential verläßt und tangential in die Gerade 3₃ übergeht, die durch die Gleichung (1) deriniert ist, sobald die Transistoren 12 und 22 vollständig gesättigt sind. Der von der Zentrale gelieferte Strom ist also die Summe aus dem Strom in der Teilnehmerschleife und dem über den Widerstand 101 fließenden Strom.

tin erlindungsgemäß ausgebildetes Netzwerk zur Stromverminderung, das bereits mit Erfolg erprobt worden ist, weist folgende Werte auf:

40

Widerstände 11 und 21: r = 82 0hm
Widerstand 101: R = 2700 0hm
Transistoren 12 und 22: Typ npn BF 186
(Spannung zwischen Basis und Emitter zur Entriegelung <*0,7 Volt) Dioden 13 und 23: Typ 11 Z 6

Für eine Zentralbatterie 102 mit der elektromotorischen Kraft von 48 Volt und einer Speisebrücke, die durch die beiden Widerstände 103 und 104 von 150 Ohm gebildet wird, ergibt sich ein Strom /_o in der Telefonanschlußstelle von 10 mA, wenn der Strom I_c = 25 mA ist.

Das in F i g. 1 dargestellte Netzwerk könnte als integrierte Schaltung hergestellt werden, wenn dabei bestimmte Bedinf igen beachtet werden, nämlich: Der Widerstand 1 öl sollte eine Leistung in fei Größenordnung von 0,5 bis 1 Watt aufnehmen können; die Transistoren 12 und 22 sowie die Dioden 13 und 23 sollten starken Spannungen widerstehen können, wenn sie einer umge^efirten Polarität ausgesetzt sind. Winn der Rufstroiftpsich der Speisespannung überlagert, bevor der angerufene Teilnehmer abhebt, kann die zwischen dem Kollektor und dem Emitter eines der Transistoren auftretende Spannung größer als 150VoIt werden. t

In Fig. 3 ist «n Netzwerk 100' zur Stromvermindargestellt» das Blindkomponenten aufweist, damit die Tclefonslrome bei ihrem Durchgang durch das Net/werk nicht geschwächt werden.

Die Widerstände U und 21 sind durch Kondensatoren 14 und 24, beispielsweise in der Größenordnung von 10 Mikrofarad, überbrückt. Induktivitäten 15 und 25 sind mit dem Widerstand 101 in Reihe geschaltet. Ihre Impedanzen sollten groß sein gegenüber denjenigen der Teilnehmerleitung und der Leitung zur Zentrale.

F i g. 4 zeigt ein Netzwerk 100" gemäß der Erfindung, das in eine Teilnehmerleitung eingefügt ist und dessen Versorgungssystem das gleiche ist wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. I.

Das Netzwerk 100" weist zwei Klemmen 10„", 20,," auf der Seite der nicht dargestellten Telefonanschlußsteile auf, mit welcher es über die Drähte l_n-2„ verbunden ist. Auf der Seite de^r Zentrale, mit welcher das Netzwerk über die Leitungsdrähte lr-2,- verbunden ist, sind Klemmen 10_r" und 20,-" vorgesehen. Zwischen den Klemmen 10„" und 10," einerseits und 2O_n" und 2()_c" andererseits befinden sich die Widerstände 11 und 21 mit dem Widerstandswert r, mit deren Klemmen die Basen und die Emitter der npn-Transistoren 12 und 22 sowie die Dioden 16 und 26 verbunden sind Die Kollektoren dieser Transistoren sind mit Dioden 17 und 27 verbunden, an deren gemeinsamer Verbindungsstelle ein Dipol 30 abgez.eigt ist, der außerdem mit dem gemeinsamen Verbindungspunkl der beiden anderen Dioden J8 und 28 vnrhnndcn ist. die ihrerseits an die zentralseitigen Klemmen 10_c" und 2Of" angeschlossen sind. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 setzt sich der Strom F_e, der von der Einrichtung zur Feststellung des Schleifenzustands benötigt und durch die Batterie 102 geliefert ist, aus einem Teil J_a, der durch die Teilnehmerstelle aufgenommen wird, und einem Teil Ic-Ia zusammen, der über das Netzwerk 100" zur Stromverminderung fließt. In der Zentrale und und in dem Netzwerk fließt der Strom I_c-I_a über den Widerstand 103, den Lei tungsdraht Ic, die Diode 18, den Dipol 30, die Diode 27, den geöffneten Transistor 22, den Leitungsdraht 2_C und den Widerstand 104.

Der durch den Betrieb der Teilnehmeranschlußslelle ausgelöste Strom /„ fließt über den durch den Wider stand 103, den Draht l_c, die Diode 16, die Drähte I_n und 2a, den Widerstand 21, den Draht 2_e und den Widerstand 104 gebildeten Strompfad.

Im Falle einer Stromumkehr ersetzt der Transistor 12 den Transistor 22, die Diode 28 die Diode 18, d'.e Diode 17 die Diode 27 und die Diode 26 die Diode 16, während der Widerstand 11 die Funktion des Widerstandes 21 erfüllt. Es wird darauf hingewiesen, daß die Richtung des Stromes Ie-U im Dipol 30 unverändert bleibt.

Der Basisstrom des leitenden Transistors kann vernachlässigt werden, und man kann zur Bestimmung des Wertes des Stromes/_e die Formel verwenden:

U.

Diese Formel unterscheidet sich von der Gleichung (1) nur dadurch, daß der Wert 2r durch r erseLrt ist. Rz hat die gleiche Bedeutung wie die Größe R in der Gleichung (1) und bezeichnet die Wirkkomponente der Impedanz Z des Dipols 30.

Wenn die Leiterschleife geöffnet ist, fließt kein Strom, und keiner der Transistoren 12 oder 22 und

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keine der Dioden 18 oder 28 ist freigegeben, und eine gleich dem Wert des Widerstandes 34, vorausgesetzt,

mit einer Hinrichtunggemäßder Erüiulungausgeriistetc daß der Kondensator 32 eine gegenüber dem Wert des

Leitung unterscheidet sich in nichts von einer gewöhn- Widerstände;. 33 kleine Impedanz hat. Rir Gleichstrom

liehen Telcfonverbindungslcitung. wird der Transistor durch ucn Spannungsteiler 33-34

We; :i der Strom auf der Teilnehmerleitung zu S leitend gemacht, und der Widersland des Dipols schwach ist, um den Transistor 22 leitend zu machen, nimmt folgenden Wert an:
wenn es sich beispielsweise um induzierte Ströme infolge von parasitären Einwirkungen handelt, bleibt er ^ j ^
gesperrt, und die Einrichtung zur Bestimmung des Κ-_Λ
Leitungszustaiules spricht nicht auf die Ströme an, ίο "·ι:ι
die nicht die durch die Gleichung (3) gegebene Verstärkung erhalten. Dieser Wert ist kleiner als W₃₁. Man wählt für R_n

Der Dipol 30 sollte bei dem betrachteten Ausfüh- einen Widerstandswert, der wesentlich kleiner ist als

rungsbcispiel einen für Gleichstrom geringen Wider- der Wert des Widerstandes /?.,,.

stand, aber eine für Wechselstrom höhere Impedanz 15 Der Dipol 30, dessen wesentliche Aufgabe darin

haben. Ein solcher Dipol ist in E i g. 5 dargestellt. besteht, den Gleichstrom auf der Teilnehmerleitung zu

Er weist einen Transistor 35 auf, dessen Emitter mit verringern, kann in untergeordneter Rolle als Verstär-

der einen der Dipolklemmen über einen Emitter- ker für die Telefonsignale dienen. Es genügt, cnt-

widerstand 31 verbunden ist. Die Basis des Transistors sprechend für den Dipol 30 einen Dipol mit negativer

35 ist mit der gleichen Klemme über einen Basis- 20 Impedanz zu wählen. In diesem Falle wird das Gleich-

widcrstand 33 und einen Kondensator 32 verbunden strom-Reduzicrnctzwerk vorzugsweise an einer StelK

sowie über einen Basiswiderstand 34 mit der anderen auf der Teilnehmerleitung und nicht am verteiler

Klemme verbunden. Der Kollektor des Transistors 35 seitigen Ende der Leitung angeordnet. Der Dipol 30

ist direkt mit dieser anderen Klemme verbunden. Für kann so mit dem in der Leitung fließenden Gleich

Wechsclsignale ist die Impedanz des Dipols ungefähr 25 strom gespeist werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

2 Ol 1 509 Palentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Verminderung des Speisestroms der Teilnehmerleitung einer Telefonanschlußstelle, die mindestens einen Mikrofonstromverstärker aufweist und mit einer elektromechanischen Zentrale verbunden ist, wo die Einrichtung zur Feststellung des Schleifenstroms zum Betrieb einen Gleichstrom benötigt, der größer ist als der zur Versorgung der Telefonanschlußstelle erforderliche Str.-..., gekennzeichnet durch zwei gleiche und in die Teilnehmerleitungsdrähte (1. 2) eingefügte Widerstände (11, 21), zwei Transistoren (12, 22), deren Emitter nnd Basen mit den Klemmen der beiden Widerstände (11, 21) verbund:'! sind, und einen Überbrückungs-• iderstand (10Ϊ), der zwischen die Kollektoren

^r Transistoren (12, 22) und zwei Dioden (13, 23) geschaltet ist, die in ihrem Durchlaufsinne zwischen die Emitter und die Kollektoren der Transistoren geschaltet sind, dergestalt, daß der Überbrückungswiderstand (10!) zwischen die Leitungsdrähte (1, 2) gelegt ist, sobald die Teilnehmerschleife geschlossen ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Drähte (1, 2) der Teilnehmerleitung eingefügten Widerstände (11, 21) durch Kondensatoren (1 \ 24) überbrückt sind und daß mit dem Üb^rbrückungswiderstand (101) Induktivitäten (15, 25) in Rc he gelegt sind.

3. Schaltungsanordnung zur Verminderung des Speisestroms der Teilnehmerleitung einer Telefonanschlußstelle, die mindestens einen Mikrofonstromverstärker aufweist und mit einer elektromechanischen Zentrale verbunden ist, wo die Einrichtung zur Feststellung des Schleifenstromcs zum Betrieb einen Gleichstrom benötigt, der größer ist als der zur Versorgung der Telefonanschlußstelle erforderliche Strom, gekennzeichnet durch zwei gleiche und in die Teilnehmerleitung (1, 2) eingefügte Widerstände (11. 21), zwei Transistoren (12, 22), deren Emitter und Basen ;nit den Klemmen der beiden Widerstände verbunden sind, zwei erste umgekehrt gepolt geschaltete Dioden (17, 27), die mit den Kollektoren der Transistoren verbunden sind und einen ersten gemeinsamen Verbindungspunkt haben, und zwei zweite in umgekehrtem Sinn geschaltete Dioden (18, 28), die mit den Leitungsdrähten (1, 2) verbunden sind und einen zweiten gemeinsamen Verbindungspunkt haben, und daß ein Netzwerk (30) mit zwei Klemmen vorgesehen ist, das zwischen den ersten und den zweiten Verbindungspunkt geschaltet ist und eine kleine Impedanz für Gleichstrom und eine große Impedanz für Wechselstrom aufweist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Teilnehmcrleilungsdrähtc eingefügten, gleich großen Widerslände (If, 21) durch Dioden (16, 26) überbrückt sind.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweipolige Netzwerk (30) durch einen Transistor (35) gebildet ist, dessen Emitter mit der ersten Klemme über einen Emitterwiderstand (31), dessen Basis mit der ersten Klemme über einen Widerstand (33) und einen ; arallel dazu geschalteten Kondensator (32) und mit der zweiten Klemme über einen Widerstand (34) verbunden ist, und dessen Kollektor direkt mit der zweiten Klemme verbunden ist, und daß der Emitterwiderstand (31) uel kleiner ist als der die Basis mit der zweiten Klemme verbindende Widerstand (34).