DE2644537A1 - Fm-stereodemodulator - Google Patents

Description

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W. STOCKMAIR

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K. SCHUMANN

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P. H. JAKOB G. BE2OLD

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8 MÜNCHEN

MAXtMILIANSTRASSS

1. Okt. 1976 P 10 910

PIONEEE ELECTRONIC CORPORATION

No. 4-1, Meguro 1-chome, Meguro-ku, Tokyo, Japan

FM-Stereodemodulator

Die Erfindung betrifft einen EM-Stereodemodulator mit Schaltungseinrichtungen, um hörbare Knack- oder Schaltgeräusche zu vermeiden·, wenn der Demodulator von Mono- auf Stereobetrieb und umgekehrt umschaltet.

Herkömmliche FM-Stereodemodulatoren mit einem ausbalancierten Teiler bzw. einem doppelt kompensierten Teiler (double balanced multiplier) weisen beispielsxveise den in Fig. 1 dargestellten Schaltungsaufbau auf, bei dem ein zusammengesetztes FM-Detektorausgangssignal an einen Eingang EING1 gelegt wird. Das FM-Detektorausgangssignal gelangt auch zu einem Phase-Locked-Loop-Schaltkreis 1, um ein Pilot- bzw. Steuersignal und einen Unter- bzw. Zwischenträger bereitzustellen, der dazu verwendet wird bzxtf. die dazu verwendet werden, die Demodulation für Stereobetrieb in einer In-Phase-Beziehung zum FM-Detektorausgangssignal durchzuführen, d. h. das zusammengesetzte Signal und der Unter-Träger werden an die Eingänge EING2 bzw. EING4-eines ausbalancierten Teilers oder Vervielfachers 3 gelegt.

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TELEFON (OHO) 51M6I TELH,. OB-2S380 TELEQRAMW!= MONAPAT TELEKOPIESER

Das Pilot- oder Steuersignal mit einer Frequenz von 19 kHz, das vom Phase-Locked-Loop-Schaltkreis 1 bereitgestellt wird, wird dazu verwendet, um mit einem Phasendetektor 2 ein 19 kHz-Signal in Phase mit dem im zusammengesetzten Signal enthaltenen Pilot-Signal zu erhalten. Das heisst, der Phasendetektor 2 liefert ein Ausgangssignal mit 19 kHz, dessen Signalpegel' proportional dem Pegel des Pilot-Signales im zusammengesetzten Signal ist. Das Ausgangssignal des Phasendetektors 2 liegt an einem der Eingänge einer UND-Schaltung an, und am anderen Eingang EING3 der UND-Schaltung 5 liegt ein Stereosteuersignal an, das nachfolgend noch beschrieben wird. Die UND-Schaltung 5» die in der üblichen Weise aufgebaut sein kann, gibt ein Ausgangssignal ab, wenn das Ausgangssignal des Phasendetektors 2 grosser ist' als ein bestimmter Wert und das Stereo-Steuersignal wird an den anderen Eingang EING3 der UND-Schaltung 5 gelegt.

Fig. 4c zeigt ein invertiertes Zwischenfrequenz-Ausgangssignal, das über der Antenneneingangsfrequenz aufgetragen ist. Dieses Signal kann als Stereo-Steuersignal an den Eingang EING3 der UND-Schaltung 5 gelegt werden. Um scharfe Kanten bzw. scharfe Ecken dieser Kurve zu erreichen, wird die in Fig. 4c dargestellte Kurvenform in geeigneter Weise umgeformt, so dass die in Fig. 4b dargestellte Kurvenform erhalten wird.

Das Ausgangssignal eines (nicht dargestellten) Detektors für das zusammengesetzte Signal ist eine S-förmige im wesentlichen gleichspannungsmässige Spannung oder ein S-förmiger im wesentlichen gleichstromförtniger Strom, die bzw. der durch eine Hochfrequenzkomponente überlagert ist, wie dies in Fig. 4a dargestellt ist. Da die S-Kurve einen Bereich überdeckt, der breiter als 2Af ist, fällt die Breite 2Af des Steuersignals in den Bereich 2Af¹. Daher kann das Pilot-Signal vor dem Stereo-Steuersignal festgestellt werden.

Das Ausgangssignal des Phasendetektors 2, das ein 19 kHz-Signal in Phase mit dem im zusammengesetzten Signal enthaltenen Pilot-

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Signal ist, wird zuerst an einen Eingang der UND-Schaltung gelegt, wenn die Abstimmfrequenz sich der Zwischenfrequenz f nähert. Wenn die Abstimmfrequenz eine Kante des Stereo-Steuersignals gemäss Fig. 4b erreicht, wird es an den Anschluss EING3 der UND-Schaltung 5 angelegt, so dass das 19 kHz-Signal an einem Eingang einer Vorspannungs-Schaltstufe 4 gelangt, deren anderer Eingang mit dem Ausgang der Phase-Locked-Loop-Schaltung 1 verbunden ist, und der den Unter-Träger mit 38 kHz zugeführt erhält.

Fig. 3a zeigt den Schaltungsaufbau der Vorspannungs-Schalterstufe 4. Das Ausgangssignal, der UND-Schaltung 5 gelangt über eine Diode D an die Basis eines Transistors Q, der dadurch in den leitenden Zustand versetzt wird. Das 38 kHz-Signal vom Phase-Locked-Loop-Schaltkreis 1 wird auch der Basis zugeführt, so dass dieses 38 kHz-Signal verstärkt wird. Wenn sich der Transistor Q im leitenden Zustand befindet, wird eine Relaisspule L betätigt und schliesst einen Stromkreis, in der die den Stereobetrieb anzeigende Lampe PL liegt.

Das Ausgangssignal der Yorspannungs-Schalterstufe 4 gelangt an einen Eingang EING4 des ausbalancierten Teilers 3·

Fig. 3b zeigt einen typischen Schaltungsaufbau des ausbalancierten Teilers 3. In Fig. 3b bilden ein erstes Transistorpaar QT und Q2 mit miteinander verbundenen Emittern und ein zweites Transistorpaar Q5 und Q4 mit miteinander verbundenen Emittern die Schalterstufe. Jede Schalterstufe führt einen Schaltvorgang in Abhängigkeit vom Auftreten des Unter-Trägersignals am Eingang EING4 aus. Die Transistor Q5 und Q6 bilden einen Differenzverstärker. Die Transistoren Q3» Q^ und Q6 bilden eine Schaltungsstufe zur Übersprech- und Unterträger-Unterdrückung. Am Eingang EING2 und damit an der Basis des Transistors Q5 liegt das zusammengesetzte Signal und an der Basis des Transistors Q6 liegt eine feste Vorspannung. Vom Anschluss AUSG1, mit dem die Kollektoren der Transistoren Q2 und Q4 verbunden sind, wird ein Ausgangssignal für den rechten

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Kanal über einen Lastwiderstand S2 abgenommen und am Anschluss AUSG2, der mit den Kollektoren der Transistoren Q1 und Q3 verbunden ist, wird das Ausgangs signal für den linken Kanal über einen Lastwiderstand R1 abgegriffen.

Bei der herkömmlichen, zuvor beschriebenen Schaltungsanordnung wird der ausbalancierte Aufteiler 3 dann, wenn die Abstiiamfrequenz in die Kahe eines stereophonen Senders kommt, zu einem Zeitpunkt vom Monobetrieb in den Stereobetrieb umgeschaltet, wenn die Abstimmfrequenz die Kante des in Jig. 4-b dargestellten Bereiches 2Ai erreicht. Gleichzeitig tritt oft ein herausgehobenes, singuläres Knack- oder Schaltgeräusch in den Signalen auf, die an den Ausgängen ATJSG1 und AUSG2 des ausbelancierten Aufteilers 3 anliegen, und zwar auf Grund der charakteristischen Unsymmetrien, der ITicht-Ausbaianciertheit bzw. der Ungleichheit der Schaltungselement, beispielsweise der Transistoren usw., die den Aufteiler bilden.

Das heisst, wenn die in Fig. 3b dargestellte Schaltung im Monobetrieb arbeitet, gelangt an die Klemme EING4- eine positive In-Phase-Vor spannung, so dass sich die Transistoren Q1 - Q4- in einem Zustand befinden,dass an den Ausgängen AÜSG1 und AÜSG2 dieselben Ausgangssignale auftreten. Wenn die Kollektorströme der Transistoren Q5 und Q6 mit Iy, bzw. I₂? ^^e Kollektor ströme der Transistoren Q1 - Q4 mit kl^ , (1-k)^, k'I₂ bzw. (1-k')I₂ und die durch die Lastwiderstände S1 und E2 fliessenden Ströme mit I-r bzw. Itj bezeichnet werden, dann können für die Lastströme I-r und I_E im Falle der Monobetriebsweise folgende Gleichungen aufgestellt werden.

I_L = kl^ + k'I₂ (-1)

¹R ⁼ (¹^)¹I ⁺ (i-fc¹)^ (2)

Im Stereobetrieb sind die mittleren Lastströme durch folgende Gleichungen gegeben:

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I_L = 1/2(I₁ + I₂) (5)

I_R = 1/2(I₁ + I₂) W

Wenn zwischen den Gleichungen (1) und (3) und zwischen den Gleichungen (2) und (4-) irgendeine Differenz oder'ein Unterschied vorliegt, dann tritt ein Knack- oder Sehaltgeräusch auf, wenn zwischen der Mono- und der Stereobetrieb weise umge schaltet wird, d. h. während des Schaltvorganges. Es sei nun angenommen, dass:

I Gleichung (3) - Gleichung (1)| = I_pL, und (5) [Gleichung (4) - Gleichung (2)| = I_pR (6)

dann erhält man durch die Substitution:

Wenn der Kollektorstrom des Transistors Q1 gleich dem Kollektorstrom des Transistors Q2 und der Kollektorstrom des Transistors Q3 gleich dem Kollektorstrom des Transistors Q4- ist, so sind in den Gleichungen (7) und (8) die Konstanten k und k¹ beide gleich 0,5 und es gilt IpL=¹PR=⁰' ^In diesem lalle kann an den Ausgängen ÄÜSG1 und AUSG2 auch dann kein Klick- oder Schaltsignal auftreten, wenn plötzlich vom Mono- in den Stereobetrieb umgeschaltet wird. Im praktischen Falle können die Konstanten k und k¹ jedoch nicht immer gleich 0,5 sein, und zwar wegen der ungleichen Kennlinien und Eigenschaften der paarweisen Schaltungselemente im Aufteiler 3· Infolgedessen kann im Monobetrieb Ip-j- und Ip_R auch ungleich Null sein. Da im Stereobetrieb ¹PL ^{und 1}PR ^ei^nan<ier notwendigerweise immer gleich sind, muss ein Unterschied zwischen Ip_L und Ip_R im Monobetrieb beim Schalten sofort verringert bzw. reduziert werden. Das Klickoder Schaltgeräusch wird auf Grund solche¹⁷ Übergangsänderungen von Ιρτ und Ip_H erzeugt.

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Die vorliegende Erfindung betrifft einen FM-Stereodemodulator, der einen doppelt ausbalancierten Aufteiler zusammen mit Schaltungsteilen verwendet, um das automatische Umschalten der Arbeitsweise des Aufteilers zwischen Mono- und Stereo derart durchführt, dass Knack- bzw. Schaltgeräusche vermieden werden, die beim Umschalten von Mono- auf Stereobetrieb und umgekehrt auftreten können.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen FM-Stereodemodulator zu schaffen, der die bei herkömmlichen Schaltungen auftretenden Klick- und Schaltgeräusche, die sehr nachteilig sind, nicht aufweisen.

Dieses Ziel wird durch Steuerung des dem" ausbalancierten Aufteilers angelegten Unter-Trägersignals in Abhängigkeit vom Pegel des im zusammengesetzten Signal enthalten Pilot-Signales erreicht, so dass die Ausgangskanäle des Aufteilers getrennt werden, nachdem der Aufteiler vom Mono- in den Stereobetrieb umgeschaltet ist, und zwar nur dann, nach das Pilot-Signal einen vorgegebenen Wert erreicht hat.

Ein Unter-Träger-Schaltsignal wird also einem ausbalancierten Aufteiler nur dann zugeleitet, wenn ein Pilot- oder Steuersignal festgestellt wird und die Trennung der Ausgangssignale des rechten und linken Kanals des Aufteilers wird nur dann durchgeführt, wenn der Pegel des Pilot-Signales einen vorgegebenen Wert erreicht hat.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines herkömmlichen FM-Stereodemodulators, ■

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemässen Ausführungsform ,

Fig. 3a eine Schalt-ungsanordnung für eine Vorspannungs-Schalterstufe,. die in Fig. 1 durch das Kästchen 4- dargestellt ist,

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Fig.3b eine Schaltungsanordnung des doppelten ausbalancierten Aufteilers,der in Jig. 1 durch das Kästchen 3 dargestellt ist,

Fig.4a bis 4c Schwingungsformen des Zwischenfrequenz-Ausgangssignales und des Stereo-Steuersignales, die der Erläuterung dienen, .

Fig. 5 eine Schaltungsanordnung der Vorspannungs-Schalterstufe, die in Fig. 2 durch das Kästchen 4a dargestellt ist, und

Fig. 6 eine Schaltungsanordnung der Stereo-Sehalterstufe, die in Fig. 2 durch die Kästchen 4b und 6 dargestellt ist.

Die in Fig. 1 verwendeten Bezugszeichen werden auch für die selben in Fig. 2 enthaltenen Bauteile, oder für Schaltungsteile mit denselben Funktionen verwendet.

Ein in derselben Weise wie in Fig. 1 bereitgestellter Unter-Träger bzw. Zwischenträger von 38 kHz wird einer Vorspannungs-Schalterstufe 4a zugeleitet.

Die Vorspannungs-Schalterstufe 4a dient der Umschaltung der Arbeitsweise des Teilers 3 von Stereo- auf Monobetrieb und umgekehrt, und zwar in Abhängigkeit davon, ob ein Steuer- oder Pilot-Signal von Phasendetektor 2 bereitgestellt wird. Das heisst, wenn ein Pilot-Signal auftritt, gibt der Schalter 4a den Unter-Träger mit 38 kHz an den Eingang EING4 des Teilers 3 und schaltet daher die Vorspannung von einem Gleichstromsignal für den Monobetrieb auf das Unter-Trägersignal für den Stereobetrieb um. Wenn das vom Phasendetektor 2 bereitgestellte Pilot-Signal aufhört, wird die positive Gleichspannung wieder dem Teiler zugeführt. ■

Wenn die Abstimmfrequenz in den Bereich der IF-Ausgangskurve S in Fig. 4a kommt, stellt der Phasendetektor 2 das Pilot-Signal fest und leitet es der Vorspannungs-Schaltstufe 4a zu. Wenn die Grosse des Pilot-Signals während der weiteren Abstimmung einen bestimmten Wert erreicht, lässt die Stufe 4a das 38 kHz-Signal vom Phase-Locked-Loop-Schaltkreis 1 an den Vorspannungs-

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eingang EHFG4 des doppelt syaunetrisehen Teilers 3 durch und schaltet die Vorspannung von einem Gleichstromsignal in das 38 kHz-Signal um. Daher ist der Teiler 3 für den Stereobetrieb bereit. Da die Ausgänge AUSG1 und AÜSG2 jedoch noch durch den geschlossenen Schalter 6 kurzgeschlossen sind, verbleibt das Ausgangssignal des Systems im Monobetrieb.

Anhand der Fig. 5 soll dies nachfolgend im einzelnen beschrieben werden. Fig. 5 zeigt ein Beispiel für eine Vorspannungs-Schaltstufe 4a, bei der das Pilot-Signal vom Detektor 2 zu einer Diode D gelangt. Wenn kein Pilot-Signal auftritt, oder wenn die Pilot-Signalgrösse unter einem vorgegebenen Wert liegt, befindet sich der Transistor Q im nicht leitenden Zustand, und daher fliesst ein Gleichstrom durch einen relativ grossen Widerstand Ε, so dass am Anschluss EING4 eine Gleichspannung als Vorspannung auftritt.

Wenn das Pilot-Signal eine ausreichende Amplitude erreicht, tritt dadurch an der Basis des Transistors Q eine Spannung auf, die den Transistor Q in den leitenden Zustand versetzt. Da der Wert des Widerstandes R verhältnismässig gross ist, kann der durch ihn hindurchfliessende Gleichstrom vernachlässigt werden. Daher wird der vom Phase-Locked-Loop-Schaltkreis 1 bereitgestellte Unter-Träger verstärkt und dem Anschluss EIITG4 des Teilers 3 in Fig. 3b zugeführt, so dass der Teiler 3 vorgespannt und von einem Gleichstromsignal auf einen Unterträger umgeschaltet wird, und der Teiler daher in die Stereobetriebsweise kommt. Die Schwellwertfunktion der Vorspannungs-Schaltstufe 4a, durch die der Unterträger nur dann hindurchgeht, wenn das Pilot-Signal einen vorgegebenen Wert erreicht, kann durch Wahl eines Transistors Q mit geeigneten Schalteigenschaften und durch entsprechende Auswahl eines geeigneten Emitterwiderstandes realisiert werden.

Eine UND-Schaltung 5, die im wesentlichen auf dieselbe Weise wie die UND-Schaltung 5 in Fig. 4 wirkt und arbeitet, steuert die Arbeitsweise einer Stereo-Schaltstufe 4b. An einem Eingang

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der UND-Schaltung liegt das vom Phasendetektor 2 kommende Pilot-Signal an. Wenn die Amplitude des Pilot-Signals über einen vorgegebenen Wert ansteigt, schaltet die UND-Schaltung 5 durch. Der Schwellwert, bei dem die UND-Schaltung durchschaltet, wird höher gewählt als der Wert, bei dem die Vorspannungs-Schaltstufe 4-a beginnt, den Unterträger an den Anschluss EING4-des Teilers 3 zu legen. Die Schviellwertfunktion der UND-Schaltung 5i die nur ein Ausgangssignal erzeugt, wenn das Pilot-Signal einen vorgegebenen Amplitudenwert erreicht, der höher ist als der zur Auslösung der Vorspannungs-Schaltstufe 4a erforderliche Wert, kann auf verschiedene, an sich bekannte Weisen realisiert werden, beispielsweise durch Wahl der Schaltungsbauteile mit den gewünschten Parametern in Bezug zum Schaltungsaufbau. ^_n-(J₈₁. diesen Voraussetzungen wird von der UND-Schaltung 5 ein Ausganssignal bereitgestellt, wenn das Stereo-Steuersignal am anderen Eingang EING3 der UND-Schaltung 5 anliegt.

Fig. 6 zeigt eine Schaltungsanordnung der Stereo-Schaltstufe 4-b zusammen mit dem normalerweise geschlossenen. Schalter 6. Das Ausgangssignal der UND-Schaltung 5 gelangt an die Basis eines Transistors und bringt diesen in den leitenden Zustand. Dadurch fliesst ein Strom durch eine Relaisspule und einen mit der Spule parallel liegenden Kreis, in dem eine Lampe enthalten ist. Die Stereo-Anzeigelampe PL wird eingeschaltet und die Relaisspule . erregt, so dass sich die normalerweise geschlossenen Kontakte der Schalters 5 öffnen. Die Ausgänge AUSG1 und AUSC-2 des ' symmetrischen Teilers 3 werden daher voneinander getrennt, so dass voneinander getrennte Ausgangs signale des rechten und linken Stereokanals vorliegen.

Die Lastströme I-j- und Ι™ im Stereobetrieb sind durch die Gleichungen (3) und (4·) gegeben. Da während des Monobetriebes mit einer Unterträger-Vor spannung, die nach dem normalen Monobetrieb, aber . vor dem normalen Stereobetrieb vorliegt, der Schalter 6 geschlossen und die Anschlüsse AUSG^-I und AUSG2 kurzgeschlossen sind, sind die Lastströme während dieses Zeit-

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raumes auch durch die Gleichungen (3) und (4-) gegeben. Daher treten keine Knack- oder Schaltgeräusche auf, wenn das System schliesslich in den normalen Stereobetrieb umgeschaltet wird, d. h., wenn der mit einem Relais betätigte Schalter 6 geöffnet wird.

Zusammengefasst ist folgendes zu sagen: Erfindungsgemäss wird ein doppelt ausbalancierter Teiler in Abhängigkeit vom Auftreten eines Pilot-Sign al es mit. vorgegebenem Wert in den Stereobetrieb geschaltet, wogegen die Ausgänge dieses Teilers kurzgeschlossen bzw. miteinander verbunden bleiben. Die Teilerausgänge werden danach voneinander elektrisch getrennt oder geöffnet, und zwar dann, wenn das Pilot-Signal über den vorgegebenen Wert hinaus ansteigt. Daher werden Klick- und Schaltgeräusche, die auf Grund der charakteristischen Unsymmetrien der Transistoren usw., die im doppelt ausbalancierten Teiler enthalten sind, verhindert, weil die Lastströme im rechten und linken Kanal des Teilers sich ausgleichen können bzw. gleich werden können, bevor schliesslich in den Stereobetrieb geschaltet wird.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   ΙΉ-Stereodemodulator, gekennz ei ch.net durch einen ausbalancierten Teiler (3) mit einem Eingang (EIlTGI) für -ein zusammengesetztes'Signal, einem Vorspannungssignaleingang (EING4-), einem Ausgang (AUSG1) für den rechten Kanal und einem Ausgang (AUSG2) für den linken Kanal, wobei die Kanalausgänge (AUS1 und AUSG2) normalerweise miteinander verbunden sind, einen Phase-Locked-Loop-Schaltkreis (1), der auf ein zusammengesetztes Signal anspricht und ein Pilot-Signal sowie einen Unter-Träger erzeugt, einen Phasendetektor (2), der auf ein vom Phase-Locked-Loop-Schaltkreis (1) bereitgestelltes Pilot-Signal und auf ein zusammengesetztes Signal anspricht, ua. ein In-Phase-Pilot-Signal bereitzustellen, erste Schaltungsstufen (4-a), die auf ein In-Phase-Pilot-Signal vorgegebenen Pegels ansprechen und bewirken, dass der Teiler (3) im Stereobetrieb arbeitet ,.und zweite Schaltungsstufen (5), die auf ein In-Phase-Pilot-Signal ansprechen, welches höher ist als der vorgegebene Pegel und die die Kanalausgänge (AUSG1 und AUSG2) des Teilers (3) voneinander trennen, wobei der Demodulator in die Stereo-Betriebsweise übergeht.

   EM-Stereodemodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Schaltungsteile (4a) eine Vorspannungs-Schaltstufe (4-a) umfassen, um eine Gleichspannung als Vorspannung dem Teiler (3) zuzuleiten, wenn der Pegel des In-Phase-Pilot-Signales kleiner ist als der vorgegebene Pegel, und um dem Teiler (3) den Unterträger zuzuleiten, wenn der Pegel des In-Phase-Pilot-Signales gleich oder höher als der vorgegebene Pegel ist.

   FM-Stereodemodulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Schaltungsstufen eine UND-Schaltung (5) mit einem Eingang für das In-Phase-Pilot-Signal und mit einem weiteren Eingang für ein Stereo-Steuersignal, sowie

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   einen normalerweise geschlossenen Kanalschalter (6) umfassen, der zwischen den Kanal ausgängen (AUSG1 und AUSG2) des Teilers (3) liegt und auf das Ausgangssignal der UND-Schaltung (5)
   anspricht, um die Kanalausgänge (AUSG1 und ATJSG-2) voneinander zu trennen.

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