DE2818401A1 - Schaltungsanordnung zum erzeugen eines saegezahnstromes - Google Patents
Schaltungsanordnung zum erzeugen eines saegezahnstromesInfo
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Description
Beschreibung zum Patentgesuch
der Firma Indesit Industria Elettrodomestici Italiana S.p.A.,
Rivaita (Turin, Italien), Str. Piossasco Km. 17
betreffend
"Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Sägezahnstromes"
"Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Sägezahnstromes"
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Sägezahnstromes mit einem Vorlauf- und einem
Rücklaufintervall in einer Spule, insbesondere der Ablenkspule
einer Fernsehbildröhre mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen. Eine Schaltungsanordnung dieses Typs ist
in der Veröffentlichung "Elettronica e Telecomunicazioni" Nr.6/76,
Seite 237 von A. Farina und G. Zappalä" beschrieben worden. Die
bekannte Schaltungsanordnung gestattet, in der Ablenkspule einen Sägezahnstrom zu erzeugen, der eine Ablenkung des Elekronenstrahles
in einer Fernsehbildröhre bewirkt. Die Amplitude des Stromes kann leicht gesteuert werden durch Veränderung der Dauer der Leitfähigkeit
des Transistors, der den steuerbaren Schalter bildet, d.h. durch die Länge der positiven Impulse, die an die Basis des Transistors
angelegt werden.
In der bekannten Schaltungsanordnung muß jedoch ein bestimmter Anteil der Leistung in dem Belastungswiderstand verbraucht
werden, der darüberhinaus nicht direkt an die negative Klemme der VersorgungsSpannungsquelle angeschlossen werden kann,
was es schwierig macht, diese Leistung zu verwerten.
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In der Ausgabe Nr. 6, 1976 der genannten Zeitschrift wurden eine Anzahl γοη Abwandlungen dieser Schaltungsanordnung
vorgeschlagen, derart, daß eine Klemme des Belastungswiderstandes an den negativen Pol der VErsorgungsspannungsquelle angeschlossen
werden kann. Diese Abwandlungen sind jedoch ziemlich kompliziert und erfordern die Verwendung von mehreren Dioden,
d.h. sie führen zu einer Erhöhung des Transistorstromes bei gleichbleibendem Strom in der Ablenkspule. Darüberhinaus ist die
Polarität der Spannung, die man an den Klemmen des Belastungswiderstandes erhält entgegengesetzt der der Versorgungsspannungsquelle,
was häufig zu praktischen Problemen führt, beispielsweise im SLIe der Speisung von Hilfskreisen eines Fernsehempfängers.
Wenn schließlich Veränderungen der Verluste in der Ablenkspule auftreten (was beispielsweise bei einem Fernsehgerät eintritt,
wenn der Strahlstrom sich ändert, wenn, wie üblich, die Hochspannung aus dem Rücklaufimpuls gewonnen wird), ändert sich auch
die Spannung über den Klemmen des Lastwiderstandes.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung für mindestens einen Teil der bei der bekannten Schaltungsanordnung auftretenden
Nachteile zu schaffen.
Ausgehend von einer Schaltungsanordnung mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen, wird diese Aufgabe
erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 genannten Merkmale gelöst. Die Unteransprüche definieren vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen des Gegenstandes,
der im Hauptanspruch definiert ist, wobei die Bedeutung der Merkmale im einzelnen sich aus den rachfolgenden Erläuterungen
ergibt. Ausführungsbexspiele des Gegenstandes der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher
erläutert.
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Fig. 1 bezieht sich auf den Stand der Technik gemäß Fig. 1, S. 237 der oben genannten
Literaturstelle und zeigt eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Sägezahnstroms
in einer Spule/
Fig. 2A,2B
und 3 zeigen drei unterschiedliche Schaltungen
zur Erzeugung eines Sägezahnstroms in einer Spule gemäß der Erfindung,
Fig. 4 zeigt (nicht maßstabsgetreu) den Verlauf von
Strömen und Spannungen des Schaltkreises nach Fig. 3.
Zunächst soll die Wirkungsweise nach der bekannten Schaltung nach Figur 1 anhand der Zeichnung erläutert werden.
Die Schaltung umfaßt zwei Klemmen +V0 und -V„, die an
£5 JD
den positiven bzw. negativen Pol einer Versorgungsspannungsquelle (nicht dargestellt) angelegt sind. An Klemme -V_, liegt
Jd
ein Belag eines Vorlaufkondensators 10, dessen andere Klemme
mit einer Klemme einer Ablenkspule 11 verbunden ist, die von dem Sägezahnstrom durchflossen werden soll.
Zwischen die andere Klemme der Spule 11 und die Klemme
-V0 ist ein Rücklaufkondensator 12 gelegt, parallel zu dem eine
erste Diode 13 geschaltet ist, deren Anode mit der Klemme -V verbunden ist. Die Katode dieser Diode 13 istnit der Anode einer
zweiten Diode 14 verbunden, deren Kathode an dem Kollektor eines NPN Transistors 15 liegt, der einen steuerbaren Schalter insofern
bildet, als die Anschlußklemme P seiner Basis in an sich bekannter Weise (deshalb nicht dargestellt) mit einer Quelle
für periodische Signale verbunden ist, mittels denen sein Leitfähigkeitszustand
gesteuert wird.
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Der Emitter dieses Transistors 15 liegt an der Klemme
-V und sein Kollektor liegt an der Klemme +Vn über eine erste
Induktorspule 16 sowie direkt an einem Belag eines Koppelkondensators
17, dessen anderer Belag iri_t einer Klemme einer zweiten
Induktorspule 18 und der Anode einer dritten Diode 19 verbunden
ist. Die Kathode der Diode 19 ist mit der Kathode der Diode 13
verbunden und die andere Anschlußklemme der z-weiten Induktorspule 18 ist verbunden mit der Kathode der Diode 19 über die
Parallelschaltung aus einem Kondensator 21 und einem Lastwiderstand 22.
Dieser bekannte Schaltkreis arbeitet wie folgt:
Der Resonanzkreis aus der Ablenkspule 11, dem Rücklaufkondensator
12 und dem Vorlaufkondensator 10 schwingt frei während
des Rücklaufintervalls, da der Transistor 15 und die Dioden 13 und 14 alle gesperrt sind. Auf diese Weise wird eine Halbwelle
(halbsinus) positiver Spannung an den Klemmen des Rücklaufkondensators 12 erzeugt; am dieser Halbwelle wird die Spannung
umgekehrt, so daß die Diode 13 leitend wird; der Strom in
Spule 11 und Diode 13 fällt allmählich von dem Maximum, das er am Ende des Rücklaufintervalls erreicht hatte auf null.
Bevor der Strom null erreicht, wird der Transistor 15
durchgeschaltet mittels eines Steuersignals an Klemme P. In dem Augenblick, in dem der Transistor 15 durchschaltet, entlädt
sich der Kopplungskondensator 17,der, wie noch zu zeigen,
in der Zwischenzeit geladen worden ist, durch das Netzwerk aus Diode 13, Kondensator 21, Induktorspule 18 und Transistor 15.
Der Kondensator 21 hat eine erheblich größere Kapazität als der Kondensator 17, so daß die Spannung über seinen Belägen
als konstant angesehen werden kann.
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Der Entladestroiti des Kondensators 17 lädt die Induktorspule
18. Die demgemäß in der Induktorspule 18 gespeicherte Energie wird später von ihr selbst in den Lastwiderstand 22
über Diode 19 eingespeist.
Wenn der Strom in Spule 11 null erreicht, wird die
Diode 13 nicht leitend; der Strom in Spule 11 klärt sich um
und beginnt allmählich anzusteigen, wobei er in Diode 14 und Transistor 15 fließt.
Am Ende des VorlaufIntervalls wird der Transistor 15
gesperrt durch das Steuersignal an Klemme P; im gleichen Augenblick wird auch die Diode 14 nichtleitend, und der Strom, der
in Spule 11 floß, fließt in Kondensator 11, womit ein weiteres RücklaufIntervall beginnt (entsprechend dem Halbzyklus der
freien Schwingung).
Während der leitenden Periode des Transistors 15 floß ein allmählich ansteigender Strom in der Induktorspule 16 aus
der Versorgungsquelle; im Augenblick, in dem der Transistor gesperrt wird, fließt dieser Strom durch das Netzwerk aus Kondensator
17, Diode 19 und Kondensator 12. Er speist den Ablenkkreis
(gebildet von Spule 11 und Kondensatoren 10 und 12) mit Energie zum Ausgleich der Verluste und lädt außerdem, wie oben
erwähnt, den Kondensator 17.
Der Zyklus kann sich danach wiederholen.
Die in Induktorspule 16 gespeicherte Energie hängt ab
von der Dauer der Leitfähigkeit von Transistor 15; durch Veränderung
dieser Zeitperiode (die niemals länger sein kann als das Vorlaufinterval! oder kürzer als dessen Hälfte) wird auch
die Energie verändert, die pro Zyklus zum Kondensator 12 und
Lastwiderstand 22 gelangt.
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Der bekannte Schaltkreis nach Figur 1 hat eine Anzahl von Vorteilen gegenüber anderen bekannten Schaltungen,
nämlich den sogenannten WesseHireis, so bezeichnet
nach dem. Erfinder und beschrieben in der Veröffentlichung
IEEE Transactions on Broadcast and Television Receivers, August 1972, Band BTR-t8, Nr. 3, Seite 177-182: Es findet
kein scharfer Spannungsprung an den Klemmen des Transistors
statt, der den steuerbaren Schalter bildet, wenn er gesperrt wird, und es besteht keine Notwendigkeit für einen Transformator,
dessen Herstellung eine Anzahl von Problemen aufweist für die Zufuhr von Energie zum Ablenkkreis, und schließlich
ist der Schaltkreis selbst erheblich flexibler.
Die bekannte SchaAtung hat jedoch auch eine Anzahl von Nachteilen, die oben erläutert wurden.
Die Schaltungen nach Figuren 2A, 2B und 3 können als von der Schaltung nach Figur 1 abgeleitet angesehen werden,
wobei die folgenden Abwandlungen vorgenommen wurden :
- Der Lastwiderstand 22 wurde entfernt;
- das Netzwerk aus Diode 13, Kondensatoren 10 und
12 und Ablenkspule 11 ist an den anderen Belag
des Kondensators 21 angeschlossen»
- Zufügung einer last gebildet von einem Widerstand
25 in Parallelschaltung mit einem Kondensator 26 (Fig. 2A) zwischen Emitter des Transistors 1.5 und
und Klemme -V_ bzw. bestehend aus einem. Wide-band
x5
27 in. Parallelschaltung lit einem Kondensator 28
(Fig. 2B) zwischen der Anode der Diode 13 und der Klemme -V.
Die Wirkungsweise der Schaltungen nach Figuren 2A und 2b ist im wesentlichen analog der nach Figur 1, doch
wird auf diese Weise anstatt durch den Widerstand 22 die Last, die an den Klemmen des Kondensators 21 liegt, gebildet
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durch die Serienschaltung von:
- dem Ablenkkreis, gebildet von Diode 13, Kondensatoren 10 und 12, Ablenkspule 11,
- der neuen Belastung, gebildet von Widerstand 25 und Parallelschaltung von Kondensator
26 bzw. Widerstand 27 mit Parallelschaltung des Kondensators 28,
- Transistor 15,
dem Kreis gebildet von Diode 14, Kondensator 17
und Diode 19.
Andererseits wird die Spannung, die an der Schleife aus Diode 14, Transistor 15 und Diode 13, wenn der Transistor
15 neigend ist (Spannung an den Klemmen von Kondensator 26 oder 28), ausgeglichen durch die Spannung erzeugt an den Klemmen
des Kondensators 21.
Die Energie gespeichert in Induktorspule 18 bei Entladung
des Kondensators 17 wird dann dem Kondensator 21 zugeführt, von dem sie abgegriffen wird mittels Diode 14 und Transistor
15 und auf Kondensator 26 (oder 28) übertragen wird.
Der Vorteil der Schaltungen nach Figuren 2A und 2B gegenüber der bekannten Schaltung nach Figur 1 besteht darin,
daß die Widerstände für die Wiederverwertung eines Teils der Energie, die von der Versorgungsquelle geliefert worden ist
(25, 27) an einem Pol der Versorgungsquelle (Klemme -V) angeschlossen sind.
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Ein weiterer Vorteil dieser Schaltungen besteht darin, daß die Polarität der wiedergewonnenen Spannung gewählt werden
kann (gleiche Polarität wie die Versorgungsquelle in Fig. 2A entgegengesetzte Polarität in der Ausführungsibrm nach Fig. 2B).
Die Wiedergewinnung kann auch gleichzeitig in beiden Richtungen erfolgen in ein und derselben Schaltung mit den Komponenten
25 und 26 sowie 27 und 28, um so eine Last zu bilden symmetrisch bezüglich des negativen Versorgungsquellenpols (beispielsweise
für die Lieferung der Vertikalendstufe eines Fernsehempfängers).
Die Schaltung räch Figur 3 unterscheidet sich von der
nach Figur 2A durch folgende Merkmale:
- Widerstand 25 und Kondensator 26 sind, weggelassen,
die Kathode der Diode 14 ist an eine AnzaKpfung der Induktorspule 16 gelegt, nahe demjenigen Ende,
das an den Kollektor des Transistors 15 angeschlossen ist.
Auf diese Weise wird die Gegenspannung zu der Spannung über Kondensator 21, die durch die Last aus Widerstand 25 und
Kondensator 26 gebildet worden war, repräsentiert durch die Spannung über der Induktorspule 16 zwischen der Kathode der
Diode 14 und dem Kollektor des Transistors 15, wenn der letztere
leitend ist.
Die Energie, die vom Widerstand 25 umgesetzt wurde, wird nun in den Kreis zurückgeführt. Wenn nämlich der Kondensator
21 sich entlädt, (bei leitender Diode 14) wird die Energie vom Kondensator 21 auf den Abschnitt der Induktorspule 16 zwischen
der Kathode der Diode 14 und dem Kollektor des Translators 1.5 übertragen; sie wird dann wieder, wenn der Transistor 15
gesperrt wird, von der Induktorspule 16 auf Kondensator 17 übertragen
und danach von Kondensator 17 auf Induktorspule 18 und von dieser auf den Kondensator 21.
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Die Diagramme nach Figur 4 zeigen deutliche:, wie die
Schaltung nach Figur 3 arbeitet.
Das oberste Diagramm zeigt den Verlauf der Spannung V15 an den Klemmen des Transistors 15; das zweite Diagramm
zeigt den Verlauf der Spannung V13 an den Klemmen der Diode 13,
das dritte Diagramm zeigt den Verlauf der Spannung zwischen Punkt S (Anode der Diode 19) und dem nagativen Pol (Klemme-V )
der Versorgungsquelle; das vierte Diagramm zeigt den Verlauf des Stroms I15 im Kollektor des Transistors 15; das fünfte
Diagramm zeigt den Verlauf des Stroms I14 in Diode 14; das
sechste Diagramm zeigt den Verlauf des Stroms I1-, in Diode 13;
und das siebente Diagramm zeigt den Verlauf des Stroms I-g in
Diode -19.
Die Zeitachse ist in fünf Intervalle unterteilt, die mit den sechs aufeinanderfolgenden Zeitpunkten t„....t5 markiert
sind.
Zum Zeitpunkt tQ endet das Vorlaufintervall und. beginnt
das RücklaufIntervall (t_ - t-) . Bei t~ beenden der Transistor
15 und die Diode 14 ihren leitenden Zustand und die Spannung
in der Schaltungsspule 11 und den Kondensatoren 10 und 12 beginnt frei zu schwingen; diese Schwingung kann man erkennen
zwischen tn - t1 auf dem zweiten Diagramm der Figur 4»
Die erste Linie zeigt, wie die Sinusspannung über den
Klemmen der Diode 13 und dem Kondensator 12 sich an den Klemmen des Transistors 15 fortsetzt als eine mehr oder weniger allmählich
ansteigende Spannung (tatsächlich ein Sinusoidabschnitt), welche Spannung an den Klemmen des Kondensators 17 geladen wird;
diese Spannung steigt weiter an, während des Intervalls ti bis t2
entsprechend dem ersten Teil des VorlaufIntervalls. Während
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des Intervalls t. bis t2 wird die Diode 13 leitend (6. Diagramm
der Figur 4).
Bei t„ wird der Transistor 15 leitend (4. Diagramm der
Figur 4) und der Kondensator 17 entlädt sich (3. Diagramm der Figur 4) in die Induktorspule 18. Gleichzeitig beginnt der
Strom in Induktorspule 16 anzusteigen, während die Diode 19
gesperrt wird(7. Diagramm der Figur 4) . Bei t-, ist der Kondensator
17 vollständig entladen und der Strom in Induktorspule 18, der sein Maximum bei demselben Zeitpunkt t3 erreichte,
beginnt abzufallen (Induktorspule 18 entlädt sich in Kondensator
21).
Während des Intervalls t-. - t. fällt der Strom in Diode
13 auf null (bei t.); die Diode 14 wird leitend und der Strom
des Transistors 15 steigt schneller (viertes und fünftes Diagramm
der Figur 4). Der in Diode 14 fließende Strom entlädt Kondensator 21 und erhöht die in Induktorspule 16 gespeicherte
Energie.
tj. markiert das Ende des Vorlauf Intervalls und den Beginn
eines neuen RücklaufIntervalls und eines neuen Zyklus. Im gleichen
Augenblick wird der Transistor 15 gesperrt und infolgedessen wird auch die Diode 14 nicht leitend. Eine neue Spannungsschwingung
wird an den Klemmen des Kondensators 12 erzeugt.
Der Strom in Diode 19 ist im wesentlichen gleich dem
Strom in Induktorspule 18 mit Ausnahme des Intervalls t_ - t..,
in welchem der Strom in Induktorspule 18 mit dem des Kondensators
17 zusammentrifft und des Intervalls t» - t~, in welchem
die Diode 19 durch die Spannung des Kondensators 17 gesperrt ist (vgl.
Figur 4).
Figur 4).
ist (vgl. Verlauf der Spannung V_ im dritten Diagramm der
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Während am Kollektor des Transistors 15 und der Kathode der Diode 13 die horizontalen Spannungssegmente
praktisch bei null liegen (relativ zur Klemme -Vn entsprechend
dem negativen Pol der Versorgungsquelle ), sind beim Punkt S wie auch an der Kathodenseite der Induktorspule
14 und der Kathodenseite der Induktorspule 19 diese
Horizontalspannungssegmente positiv, relativ zur negativen
Spannung -Vn als Ergebnis des Transformationsverhältnisses
der Anzapfung an der Wicklung der Induktorspule 16.
Die Vorteile der Schaltung gemäß der Erfindung lassen sich deutlich aus vorstehenden Erläuterungen entnehmen.
Insbesondere erfordert die Schaltung nach Figur 3 nicht, daß ein Teil der der Versorgungsquelle entnommenen
Energie in einer Hilfsbelastung verbraucht wird wie bei den
Schaltungen nach Figuren 2A und 2B; diese Schaltung ist erheblich vielseitiger und unabhängig.
Die Figur 3 zeigt außerdem eine Regelschleife, die
gestrichelt angedeutet ist mit einem pulsbreiten Modulator M (an sich bekannter Bauart), mittels dem der Spannungswert an
den Klemmen des Vorlaufkondensators 10 abgetastet wird und die Zeilensynchronisierimpulse an Klemme I angelegt werden
und auf die Basis des Transistors 15 (Punkt P) gegeben werden mit Impulsen variabler Breite, um so die Spannung an den Klemmen
des Kondensators 10 und infogedessen die Amplitude des Sägezahnstromes in der Ablenkspule 11 konstant zu halten.
Der Fachmann erkennt, daß an der beschriebenen Schaltung, ohne Abweichung vom Grundgedanken der Erfindung, Modifikationen
vorgenommen werden können. Beispielsweise symbolisieren die Widerstände 25 bzw. 27 allgemein eine Belastung,
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Claims (8)
- 3/144 Patentansprüche/ Λ/ Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Sägezahnstromes mit einem Vorlauf- und einem RücklaufIntervall in einer Spule, insbesondere in der Ablenkspule einer Fernsehbildröhre, bei der die Spule mit einem Vorlauf- und einem Rücklaufkondensator zusammengeschaltet ist unter Bildung eines Resonanzkreises, bei der ferner eine erste Diode parallel zu dem Resonanzkreis liegt und so gepolt ist, daß sie von dem Sägezahnstrom während des ersten Teils des VorlaufIntervalls leitend gesteuert wird, bei der ferner der Resonanzkreis über eine zweite Diode an einen steuerbaren Schalter mit einer Steuerelektrode angeschlossen ist, die an einer Quelle periodischer Signale liegt zum Leitendsteuern des Schalters mindestens während des letzten Teils des VorlaufIntervalls, welche zweite Diode mit solcher Polarität geschaltet ist, daß sie von dem Sägezahnstrom während des letzten Teils des VorlaufIntervalls leitend gesteuert wird, in welcher Schaltung ferner der steuerbare Schalter an eine VersorgungsSpannungsquelle über eine erste Induktorspule angeschlossen ist und in welcher Schaltung schüaßlich ein Teil der in der ersten Induktorspule gesteuerten Energie während des Intervalls, in welchem der steuerbare Schalter leitend ist, während des RücklaufIntervalls auf den Resonanzkreis über eine dritte Diode übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die eiste Diode mit der zweiten Diode über einen ersten Kondensator verbunden ist und daß mit der zweiten Diode, dem steuerbaren Schalter und der ersten Diode in Reihe geschaltete Komponenten vorgesehen sind, zum Erzeugen mindestens während des leitenden Intervalls des steuerbaren Schalters einer Gleichspannung mit mindestens näherungsweise derselben Amplitude, jedoch entgegengesetzter Polarität bezüglich der Spannung, die an den Klemmen des ersten Kondensators erzeugt wird.
- 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten zur Erzeugung der Gleichspannung ein zwischen den steuerbaren Schalter und eine auf einem Bezugspotential liegende Klemme geschaltetes Belastungsnetzwerk umfassen.
- 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, bei der der steuerbare Schalter ein Transistor ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Belastungsnetzwerk zwischen den Emitter des Transistors und die Bezugspotential führende Klemme gelegt ist.
- 4. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten zur Erzeugung der Gleichspannung ein zwischen die erste Diode und eine auf Bezugspotential liegende Klemme geschaltetes Belastungsnetzwerk umfassen.
- 5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4r dadurch gekennzeichnet, daß das Belastungsnetzwerk eine Parallelschaltung aus Widerstand und Kondensator umfaßt.
- 6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugspotential führende Quelle negatives Bezugspotential führt, das abgeleitet ist von der Versorgungsspannungsquelle.
- 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten zur Erzeugung der Gleichspannung einen Teilabschnitt der Wicklung der ersten Indukterspule umfassen, der zwischen der zweiten Diode und dem steuerbaren Schalter liegt.
- 8. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Indukterspule an den Resonanzkreis über einen zweiten Kondensator angeschlossen ist, der in Serie mindestens mit der dritten Diode liegt, in Richtung auf den Resonanzkreis und daß eine zweite Indukterspule einerseits809844/10 0Aan den zweiten Kondensator und die dritte Diode und andererseits an die erste Diode angeschlossen ist.809844/1004
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