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Beschreibung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich au'' die Radiotechnik und
betrifft insbesondere eine Einrichtung zur Steuerung eines Spitzenanzeigers sowie
eines Aufnahmepegel-Selbstregelungssystems eines Tonbandgerätes.
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Die Erfindung sann für die Herstellung von spezialisierten integrierten
Mikroschaltungen zum Fertigen von Funktionsbaugruppen der Aufnahmestromspitzenwertanzeiger,
der Aufnahme ?1berbelastungsanzeiger sowie für die Herstellung von Aufnabnepegel-Selbstregelungssystemen
für radioelektronische Hi-Fi--Haushaltstonaufnahmegeräts, im wesentlichen für stereofonifische
Tonbandgeräte, verwendet werden.
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Es sind Einrichtungen zur Steuerung von S, itzenanzeigern sowie von
Aufnahmepegel-Selbstragelungssystem stersofonischer Tonbandgeräte bekannt (siehe
beispielsweise das elektrische Schaltbild des Tonbandgerätes GXC-325D, hergestellt
von der Firma Akai, Japan, welches in der Zeitschrift "Das Elektron", lieft 10,
1975, S. 358 - 359 beschrieben ist). Die crwähnte Einrichtung enthält zwei identisch
aufgebaute Wanale, von welchen beider einen Schwellenwertdetektor mit einem Leitungsverstärker
sowie eine Schaltung zur Steuerung der Aufnahmesignal-Spitzenwertanzeiger aufweist.
Diese Schaltung eist ihrerseits eine Zeitabschnitt-Formierungseinrichtung sowie
einen mit zwei zu einer Darlington-Schaltung verbundenen Transistoren vom npn-Typ
bestückten Leistungsverstärker mit Kurzschlußschutzetromkreisen auf. Darüber hinaus
ist die Einrichtung mit einer für deren beide Kanäle gemeinsamen Referenzspannungs-
und Vorspannungsquelle für die Transistoren
beider Leitfähigkeitstypen
sowie einer Schaltungsanordnung zum Erzeugen der Signale für das Aufnahmepegel-
Selbstregelungssystem versehen. Die erwähnte Schaltungsanordnung zum Erzeugen der
Signale ist mit zwei Eingangstransistoren vom pnp-Typ mit gemeinsamen Emitter- und
Kollektor-Belastungswiderständen sowie mit einem Ausgangstransistor bestückt.
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Durch die beschriebene Einrichtung wird es möglich, iber das Vorhandensein
von Überlastung zu beurteilen, sie bietet aber keine Angaben über die Zeitspanne,
in deren Verlaufe das aufzunehmende Signal den Nennpegel übersteigt, sowie über
die Amplitude dieses Signals. Darüber hinaus verfügt die erwähnte Einrichtung über
einen für beide Kanäle gemeinsamen Ausgang zu einer leistungsschwachen Anzeigeschaltung
(Lumineszenzdiode), was gewisse Unbequemlichkeiten bein Betrieb zur Folge hat, weil
es unbekannt bleibt, in welchem Kanal die Überlastung zutage tritt. Die Funktion
dieser Einrichtung ist in einem bedeutenden Maße von den Parametern der zu ihr gehörenden
Bauelemente abhängig, verfügt über eine unzureichende Temperaturstabilität und ist
ungenügend vielseitig einsetzbar, wodurch, ihrerseits, deren Ausführung als einer
integrierten Mikroschaltung erschwert wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Finrichtung
zur Steuerung von Spitzenanzeigern sowie AufnahmepegelSelbst;rege1ungssstem eines
Tonbandgerätes zu entwickeln7 deren Funktion von den Parametern der zu ihr gehörenden
Bauelemente un;bhängig ist, so daß die genannte Einrichtung über höhere Beständigkeit
und Reproduzierbarkeit der elektrischen Daten bei deren Herstellung als einer :tergrierten
lVrtikro-
Schaltung verfügt und beim Gebrauch es ermöglicht, den
Über lastungen und Rlirrverzerrungen während des Ausnahmevorgangs vorzube-en.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst daß in einer Einrichtung
zur Steuerung eines Spitzenanzeige-s sowie eines Aufnahmepegel-Selbstregelungssystems
eines Tonhandgerätes enthaltend einen an den Eingangs-Außenanschluß angeschlossensen
Schwellenwertdetektor mit einem Leitungs'erstärker, eine an die Plus- und die Minus-Speiseschiene
angeschlossenc Schaltung zur Steuerung der Spitzenanzeiger, enthaltend eine Zeitabschnitt-Formierungseinrichtung
sowie einen mit zwei zu einer Darlington-Schaltung verbundenen Transistoren vom
npn-Typ bestückten Leistungsverstärker mit Xurzschlußschatzstromkreisen, dessen
Ausgang an den Spitzenanz?iger anzuschalten ist, eine über Referenzspannungs- und
Vorspannungsschienen verfügende Referenzspannungs- und Vorspannungaquelle für die
Transistoren beider Leitfähigkeitstypen sowie eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung
der Signale für das Aufnahmepegel--Selbstregelungssystem, welche zwei Eingangstransistoren
von anp- Typ mit gemeinsamen Emitter- und Kollektor-Belastunswiderständen sowie
einen an diesen angeschlossenen Ausgangstransistor, der Schwellenwertdetektor gemäß
der Erfindung el ren Unterscheidungs- sowie einen Referenztransistor aufweist, welche
zu einer Darlington-Schaltung verbunden sind, wobei die Emitter beider erwähnter
Transistoren an einen mit eine; Transistor vom npn-Typ bestückten Stromguellengenerator,
die Basen entsprechend an den Eingangs-Außenanschluß und an die
Referenzspannungs-
und Vorspannungsquelle angeschlossen sind, der Kollektor des Unterscheidungstransistors
über einen durch zwei als Kaskade geschaltete, mit Transistoren tom pnp- sowie vom
npn-Typ, entsprechend, bestückte Elektronenspiegel Bebildeten Leitungsverstärker
mit den Belastungswiderständen und den an diese angeschlossenen Basen der Eingangstransistoren
vom pnp-Typ der Schaltungsanordnung zum Erzeugen der Signale für das Aufnahmepegel-Selbstregelungssystem
verbunden sind, die Zeitabschnitt-Formierungseinrichtung durch eine mit einem Signal-,
einem Referenz-, einem Verlagerungs und einem Begrenzungstransistor vom pnp-Typ,
einem Forcierungstransistor vom npn-Typ und einem der vorstehend erwähnüen Eingangstrar
sistoren bestückten Differenzialstufe gebildet wird, wobei der Verlagerungstransistor
zwei Kollektcren auf weist und dessen Emitter über einen Wider.stand an die Plus.--Speiseschine
angeschlossen ist, die Emitter des Signalund. des Referenztransistors der Differentialstufe
mit dem ersten Kollektor des Verlagerungstransistors verbunden sind, die Basis des
Si£raltransistors, der Emitter des Begrenzungstransistors und der zweite Kollektor
des Verlagerungstransistors mit einem der für das Anschließen an einen Zeitvorgsbekondensator
bestimmten Außenanschlüsse der Einrichtung verbunden sind, der Emitter des Eingangstransistors
über einen Widerstand illit einem anderen Äußenanschluß der Einrichtung, die Basis
des Referenztransistors mit der Basis des Begrenzungstransistors dem Kollektor des
Forcierungstransistors und silber einen Widerstand mit der Plus-Speisoschiene verbunden
ist, die Kollektoren des Eingangs-, des Begrenzlmgs- und des Referenztransistors
mit
der Minus-Speiseschiene verbunden sind, der kollektor des Signaltransistors an den
Eingang des Leistungsverstärkers und den Belastungswiderstand angeschlossen ist,
wobei die Basis des Transistors des Stromquellengeoerstors in dem Schwellenwertde@ektor,
die Basen des Verlgerungs- und des Forcierungstransistors in der Zeitabschnitt-Formierungseinrichtung
an die Vorspannungsschionen der Beforenzepannunge-und Vorspannungsouslle angeschlossen
sind und cer Emitter die Foreierungstransistors über Widerstände mit den Emitterstrom
kreis des Leistungserstärkers verbunden ist.
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Die vorstehend beschriebene Einrichtung ermöglicht es, dank den in
diese eingeführten Vervollkommpungen, die Reproduzierbarkeit der elektrischen Daten
bei deren Berstellung als integrierte Mikroschaltung zu erhöhen, weil durch die
neueingesetzten Bauelemente die Abhängigkeit der Funktion der Linrichtung von Gen
Parametern der zu ihr gehörenden Bauelemente vermieden wird. Die derart gesteigerte
Beständigkeit der Einrichtung macht es ferner möglich, bei deren Gebrauch den Überlastungen
und die Klirrverzerrungen während des Aufnahmevorgangs vorzubeugen.
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Des weiteren wird das Wesen der Erfindung an einem konkreten Beispiel
(.eren Ausführung unter Bezugnahme auf die bei liegende Zeichnung, in welcher das
Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt ist, näher erläutert
Die Einrichtung zur Steuerung eines Spitzenindikators sowie des Aufnayhmepegel-Selbstregelungssystems
eines stereofonischen Tonbandgerätes weist zwei identisch a@sgeführte Kanäle 1 und
2 auf, In der Zeichnung ist das voi iständige Prinzipschaltbild
des
Kanals 1 dargestellt. Die beiden erwähnten Kanäle sind an eine gemeinsame Referenzspannungs-
und Vorspannungsquelle 3 angeschlossen. Ferner gehört zu der Einrichtung eine für
beide Kanäle gemeinsame Schaltungsanordnung 4 zum Erzeugen der Signale für das Selbstregelungssystem,
enthaltend zwei Eingangstransistoren 5 und. 6 vom pnp-Typ mit gemeinsamen Emitter-
und Kollektorwiderständen 7. und 8 sowie mit, einem Au;gangstransistor 9 vom npn-Eyp.
Der Ausgangstransistor 9 ist durch den Außenstromkreis des. Aufnahmepegel---)je
Ibstregelrne;ss9stems abgeschlossen (an Zeichnung nicht gezeigt).
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Jeder der Kanäle 1 und 2 enthält einen mit einem Unterscheidungs-
und einem Referenztransistor, entsprechend 10 und 11, sowie mit einem Transistor
12 des Stromquellengenerstors bestückten Schwellenwertdetektor (Transistoren 10,
11 und 12 stellen Transistoren vom npn-Typ dar). Mit dem Schwellenwertdetektor ist
ein durch zwei in Kaskade geschaltete, entsprechend mit einem Transistor 13-vom
pnp-Typ mit zwei Kollektoren und mit Transisi;oren 14 und 15 vom npn-fyp bestückte
Stromspiegel geb.ldete Leitungsverstärker gekoppelt. Mit dem Auszwang des Le@tungsverstärkers
ist die mit einem Eingangs-, ein nem Signal-, einem Referenz- und einem Verlagerungstransistor
vom pnp-Typ, entsprechend 16, 17, 18 und 19, welche eine Differentialstefe bilden,
bestückte Zeitabschmitt-Formierungseinrichtung verbunden. Die Zeitabschnitt-Formierungseinrichtung
enthält auch zwei zusätzliche Transistoren: einen Begrenzungstransistor 20 vom pnp-Typ
und einen Forc~erunpstransistor 21 vom npn-Typ.
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Jeder der Kanäle 1 und 2 weist einen Leistungsverstär ker auf. IVie
es aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist der Leistungsverstärker des K:anals 1
mit den Transistoren vom n-pn-Typ 22, 23 und ,4 bestückt, von welchen die Transistorer
22 und 23 zu einer Darlington-Schaltung verbunoen sind, und der Transistor 24 für
den Kurzschlußschutz bestimmt ist. Der Leistungsverstärker ist durch einen Aufnahmestrom-Spitzenwertanzeiger,
beispielsweise durch eine Meldelampe bzw eine Lumineßzenzdiode, abgaschlossen, welche
in den Kollektorstromkreis der Transistoren 22 und 23 eingeschaltet sind Ter Unterschedungs-
und der Referenztransistor, entsprechend 10 und 11, des Schwellenwertdetsktors sind
zu einer Darlington-Schaltung verbunden. Die Emitter dieser Transist;o^-ren sind
über Widerstände 25 und 26 an den Kollektor des Trensistors 12 argeschlossen und
die Basen sind entsprechend an den Eingangs-Außenanschluß 27 der Einrichtung und
an die gemeinsame Schiene 28 der Refersuzspannungs- und Vors annungs guelle 3 angeschlossen.
Der Kollektor des Unterscheidungstransistors 10 ist an den Diodenzweig des Eingangs-Stromspiege
(Transistor 13) angeschlossen. Der zweite Kollektor des Transistors 13 ist seinerseits
mit dem mit Transictoren 14 und 15 bestückten Diodenarm des Stromspiegels verbunden.
Der Ausgangszweig des erwähnten Stromspiegels (Transistor 15) ist.
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über die Belastungswiderstände 29 und 30 des Leitungsverstär kers
mit der Plusachiene (+:E) der Speisestromquelle gekoppelt (in Zeichnung nicht gezeigt).
In die Emitterstromkreise der Transistoren 14 und 15 sind Widerstände 31 und 32
eingeschal tat. Durch das Verhältnis deren Größen, das dem Flächenverhältnis
der
Emitter der Transistoren 14 und 15 gleich ist, wird der Verstärkungsfaktor des zweiten
Elektronenspiegels bestimmt. Der Verstärkungsfaktor des Stromspiegels an dem Transistor
13 wird durch das Verhältnis der wirksamen Kollektorflächen in dem Ausgangs- und
dem Diodenzweig bestimmt.
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Die Basen der Eingangstransistoren, entsprechend 16 und 5, er Zeitabschnitt-Formierungseinrichtung
und der Schaltungsanordnung zun Erzeugen der Signale für das Aufnahmepegel--Selbstregelt.-ngssystem
sind an die entsprechenden Außenanschlüsse der Belastungswiderstände 29 und 30 des
Leitungsverstarkers angeschlossen. Die Emitter des Signal- und des Referenztranistors,
entsprechend 17 und 18, der Differentlaistufe sinti an den ersten Kollektor des
Verlagerungstransistorsl9 aiigeschlossen, dessen Emitter über einen Widerstand 33
mit der Plus-Speiseschiene (+E) verbunden ist. Die Basis des Signaltransistors 17,
der zweite Kollektor des Verlagerungstransistors 19 und der Emitter des Begrenzunstransistors
20 sind mit dem Außenanschluß 34 der integrierten Mikroschaltung geroppelt. An deren
anderen Auenanschluß 35 ist über einen Widerstand 36 der Emitter des Eingangstransistors
16 der Zeitabschnitt-Formierungseinrichtung angeschlossen. Die erwähnten Außenanschlüsse
34 und 35 der integrierten Mikroschaltung sind für das Anschließen über einen externen
Zeitvorgabekondensator 37 an die Plusschiene (+E) ler Speisostromquelle bestimmt.
Die Kollektoren des Eingengs-, des Begrenzungs- und des Referenztransistors, entsprechend
16, 20 und 18, sind mit der gemeinsamen Schiene (-E) der Speise@tromquelle, und
der Kollektor des Signaltransistors 17 ist lait dessen Belastungswiderstand
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und der Basis des Eingengstransistors 22. des leistungsverstarkers verounden. Die
Basis des Foreierungstransistors 21 ist mit der Schiene 40 der Referenzspannungs-und
Vorspannungaquelle 3 gekoppelt. Der Emitter dieses Transistors ist über einen Widerstand
41 mit einem Spannungstei-1er mit Widerständea 42 und 43 in dem Emitterstromkreis
des Transistors 22 des Leistungsverstärkers verbunden. Die Banor des Transistors
12. tes Stromquellengenerators n dem Schwellenwertdetaktor sowie des Verlagerungstransistors
19 in der Zeitabschnitt-Formderungseinrichtung sind entsprechend an die Schienen
44 Lno 45 der Stromquelle 3 angeschlossen. Diese Stromquelle erzeugt: an der Schiene
28 - eile stabile temperaturkompensierte Spannung, welche unmittelbar an die Basis
des Referenztransistors 11 des Schwellenwertde sektsors angelegt wird und für die
in der Zeichnung dargestellte Schaltung ca. 1,25 bis 1,3fj V beträgt; an der Schiene
40 - eine SpaTinun;, welche die Spannung an der Schiene 28 um den Spannungsabfallwert
an dem Emitterübergang des Transistors übertrifft; an den Schienen 44 und 45 - Vorspannungen
bezüglich der gemeinsamen Schiene (-B) und der Plusschiene (+E) für die entsprechend
mit Transistoren vcm npn-Typ sowie vom pnp-TyS bestückten Stromo'ue11engeneratoren.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung besteht in folgendem.
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Wenn an den Eingangs-Außenansohluß 27 Signale ankommen, deren Pegelstand
den Spannungsschwellenwert nicht übersteigt, befindet sich der Unterscheidungstransistor
10 sn geschlossenem und der Referenztmnsistor 11 in geöffnetem 7ustand. Dabei sind
die Transistoren 1 , 14 und 15 des Leitungsverstärkers stromlos
und
die Spannung an dessen Belastungswiderständen 29 und 30 ist gleich Null. Der Eingangstransistor
5 der Schaltungsanordnung zum Erzeugen der Signale für das Aufnahmepegel--Selbstregelungssystem
und der Eingangstransistor 16 der Zeitabschnitt-Formierungseinrichtung sind gesperrt.
Der Referenztransistor 18 befindet sich in leitendem Zustand, weil an dessen Eingang
die Spannung angelegt ist, welche beim Durch fließen des Kollektorstroms des Transistors
21 an dem Widerstand 38 erzeugt wird. Die Größe dieser Spannung wird durch tie zwischen
der mittels Schiene 40 an die Basis des Transistors 21 zugeführten Spannung und
der Spannung an dem Basis-Emitter-Übergang dieses Transistors bestchende Differenz
die mit dem Verhältnis des Widerstandswertes des Widerstands 38 zu dem Gesamtwiderstandswert
der Widerstände 41 und 43 in dem Emitterstromkreis des Transistors 21 multipliziert
wird, bestimmt wird. Das erwähnte Verhältnis stellt das Widerstandsverhältnis 7wischen
dem Kollektor- und den Emitterstromkreis dar.
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Da die Spannung an der Schiene 40 die temperaturkompensierte ReSe
en,zspannung an der Schiene 28 um dIe Spannunsab fallgröße an dem Emitterübergang
übertrifft, so ist die an-dem Eingang des Referenztransistors 18 vorhandene Spannung
ebenfalls temperaturkompensiert. An der Basis des Signaltransistors 17, wie auci
an dem mit dieser Basis gekoppelten zweiten Kollektor des 7erlagerungstransistors
19 und dem mit der erwähnten Basis gekoppelten Kondensator 37 ist unter solchen
Bedinungen eine Spannung vorhanden, welche lurch den Begrenzllngstransistor 20 von
der Basis des Refereuztransistors 18 überS
leitet wird und durch
welche der Transistor 19 in dem aktiven '2etri.ebsbereich gehalten wird. Der Signaltransistor
17 ist dabei gesperrt.
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Die Transistor<-n 22 und 23 des Leistungsverstärkers der Seitabschnitt-Formit
rungseinllichtung, wie auch der Ausgangstransistor 9 der Schaltungsanordnung zum
Erzeugen der Sig nale für das Aufnahmepegel-Selbstregelungssystem sind gesperrt
und die externen Belastungsstromkreise der Zeitabschnitt--Formierungseinrichtung
und der Schaltungsanornnung zum Erzeugen der Signale sind somit geöffnet.
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Wenn an den Eingangs-Außenanschluß 27 ein Signal gelangt, dessen
Amplitude der vorgegebenen Ansprechschwelle entspricht, öffnet sich der Unterscheidungstransistor
10. Durch den dabei in dem Kollektorstronkreis erzeugten Stromimpuls werden die
Transistoren 13, 14 und 15 des Leitungsverstärkers erregt der Stromimpuls E;eZbst
wird durch diesen Verst-arker verstärkt und an die Widerstände 29 und 30 angelegt,
so iaß die Eingaugstransistoren 5 und 16 der beiden Formierungseinrichtungen geöffnet
werden. Durch den geöffneten Transistor 5 gelangt der Stromimpuls an den Ausgangstransistor
9 und weiter in dem Stromkreis der steuerbaren Bauelemente des Aufnahmepegel--Se1bstregelungsystems.
Der Eingangstransistc'r 16 der Zeitab Setnitt-Formierungseinrichtung gewährleistet
das Aufladen des.
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externen Zeitvorgabekondensators 37 bis auf eine Spannung, welche
der Spannun£;sabfallgröße an den Widerständen 29 und 30 gleich ist, one daß dabei
die Spannung an dem Emitterübergang des Transfstors 18 miteinberechnet wird. Die
Auiladezeitkonstante wird im wesentlichen durch der, Tiderstandswert
des
internen Widerstandes 36 beziehungsweise, bei Bedarf, durch den Widerstandswert
des zusätzlichen externen Widerstandes bedingt, welcher zwischen den Außenanschlüssen
34 und 35 zwischengeschaltet wird. Wenn die an dem Kondensator 37 vor-, handene
Spannungsgröße die an der Basis des Referenztransistors 18 vorhandene Spannungsgröße
erreicht, öffnen sich der ,i.gnaltransistor 17 und die Transistoren 22 und 23 des
Leistmgsverstärkzrs, wobei die letzteren den Stromkreis des externen Spitzenanzeigers
schließen.
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Zur Beschleunigung des Umschaltverlaufes der Schaltung in den leitenden
Zustand dient der Forcierungstransistor 21, welcher durch den durch die Stromeinwirkung
des sich öffnenden Transistors 22 herbeigeführten Spannungsabfall an'dem Widerstand
43 teilweise gesperrt wird. Es kommt dabei zu einiger Senkung der Referenzspannungsgröße
an dem Widerstand 38, wodurch ein heftigeres Schließen des Transistor3 18 und, demzufolge,
fnen des tignaltransistors 17 bewirkt wird. Die Dauer des geöffneten Zustards der
Transistoren 17, 22 und 23 wird durch den Zeitraum becingt, während dessen das Signal
in dem Aufnahmekanal den Nfnnpegel übersteigt, und nach dessen Herabsetzung bis
zum Nenrwert durch den Zeitraum, während dessen die Spannung an dem Zeitvorgabekondeflsator
37 bis zum Wert herabgesetzt wird, der dem Spannungsabfall an dem Widerstand 38
gleich ist. Die Entladung des Kondensators 37 kommt durch stabilen Strom des zweiten
Kollektors des Verlagerungstransistors 19 zustande. Beim Sperren der Transistoren
17, 22 und 23 kommt es zur Steigerung der Leitfähigkeit des Forcierungstransistors
21 und somit zur Beschleunigung des Umschaltvorgangs
der Transistoren.
In einem solchen Fall kommt also ebenfalls eine forcierte Zurückstellung der Zeitabschnitt-Formierungseinrichtung
und das Leistungsverstärkers zustande.