DE1272998B - Amplifier arrangement with parallel and series feedback from the output to the input - Google Patents

Amplifier arrangement with parallel and series feedback from the output to the input

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DE1272998B
DE1272998B DES105029A DES0105029A DE1272998B DE 1272998 B DE1272998 B DE 1272998B DE S105029 A DES105029 A DE S105029A DE S0105029 A DES0105029 A DE S0105029A DE 1272998 B DE1272998 B DE 1272998B
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  • Power Engineering (AREA)
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

H03fH03f

Deutsche KL: 21 a2 -18/05 German KL: 21 a2 - 18/05

Nummer: 1272 998Number: 1272 998

Aktenzeichen: P 12 72 998.5-31 (S 105029)File number: P 12 72 998.5-31 (S 105029)

Anmeldstag: 27. Juli 1966 Registration date: July 27, 1966

Auslegetag: 18. Juli 1968Opening day: July 18, 1968

, Die Erfindung betrifft eine Verstärkeranordnung mit sehr hoher Parallel- und Reihenrückkopplung vom Ausgang auf den Eingang, bei der die Parallelrückkopplung über ein T-Glied und die Reihenrückkopplung über einen Zweipol, der aus einer Parallelschaltung eines ohmschen Widerstandes und einer Reaktanz besteht, erfolgt., The invention relates to an amplifier arrangement with very high parallel and series feedback from Output to the input, in which the parallel feedback via a T-element and the series feedback via a two-pole, which consists of a parallel connection of an ohmic resistor and a There is reactance.

Bei Verstärkern kann man durch eine kombinierte Anwendung von Reihen- und Parallelgegenkopplung jeweils gewünschte Ein- und Ausgangswiderstände der Verstärker erzeugen, die unabhängig von den Eigenschaften der nicht gegengekoppelten Verstärker sind. Auf diese Weise wird Anpassung am Generator und Lastwiderstand erreicht, ohne daß Signalleistung in zusätzlich angeschalteten Anpassungswiderständen verlorengeht. In the case of amplifiers, a combined application of series and parallel negative feedback can be used generate the desired input and output resistances of the amplifier, which are independent of the properties which are not negative feedback amplifiers. In this way, adjustment is made on the generator and Load resistance achieved without signal power being lost in additionally connected matching resistors.

Zur praktischen Durchführung einer derartigen Gegenkopplung werden im allgemeinen Übertrager verwendet. Der Einsatz von Übertragern stößt jedoch vor allem dann auf Widerstand, wenn die Anforderung gestellt wird, einen Verstärker in integrierter Schaltungstechnik aufzubauen, da große Induktivitäten in dieser besonderen Technik nur sehr schwer .verwirklichbar sind.In order to implement such a negative feedback in practice, transformers are generally used used. However, the use of transformers comes up against resistance, especially when the requirement is asked to build an amplifier in integrated circuit technology, since large inductances in this special technology are very difficult to achieve.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verstärkeranordnung zu schaffen, bei der ohne Verwendung von Übertragern die Einstellung eines beliebigen reellen, frequenzunabhängigen Ein- und/oder Ausgangswiderstandes möglich ist. . . ,The object of the invention is to create an amplifier arrangement in which without the use of Transmitter the setting of any real, frequency-independent input and / or output resistance is possible. . . ,

Die Verstärkeranordnung wird gemäß der Erfindung derart τ ausgebildet, daß bei hochohmigem, reellem Abschlußwiderstand am Verstärkerausgang und reellem Widerstandswert des eingangsseitigen Längswiderstandes dek T-Gliedes die in den Gegenkopplungszweigen liegenden Widerstände so bemessen sind, daß das Verhältnis aus Blindanteil des Querzweigwiderstandes des T-Gliedes zur Reaktanz des Zweipols um die Zahl 1 kleiner ist als das Verhältnis aus eingangsseitigem Längszweigwiderstand des T-Gliedes zur Größe des ohmschen Widerstandes des Zweipols.According to the invention, the amplifier arrangement is designed in such a way that with a high-impedance, real terminating resistance at the amplifier output and the real resistance value of the input-side series resistance dek T-element, the resistances in the negative feedback branches are dimensioned so that the ratio of the reactive component of the shunt-branch resistance of the T-element to The reactance of the two-terminal network is smaller by the number 1 than the ratio of the input-side series branch resistance of the T-element to the size of the ohmic resistance of the two-terminal network.

Durch diese Maßnahmen erreicht man, daß der Eingangswiderstand des Verstärkers reell und frequenzunabhängig und gleich der Größe des ohmschen Widerstandes im Zweipol wird. Dadurch wird die Anpassung an einen beliebigen reellen Generatorwiderstand ermöglicht. These measures ensure that the input resistance of the amplifier is real and independent of frequency and equals the size of the ohmic resistance in the two-terminal network. This will make the Allows adaptation to any real generator resistance.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Verstärkeranordnung auch so ausgebildet sein, daß bei hochohmigem, reellem Abschlußwiderstand am Verstärkereingang und reellem Widerstandswert des ausgangsseitigen Längswiderstandes des T-Gliedes die in den Gegenkopplungszweigen liegenden WiderständeIn a further embodiment of the invention, the amplifier arrangement can also be designed so that with a high-impedance, real terminating resistor at the amplifier input and the real resistance value of the the output-side series resistance of the T-element is the resistances in the negative feedback branches

Verstärkeranordnung mit Parallel-
und Reihenrückkopplung vom Ausgang
auf den EingangAmplifier arrangement with parallel
and series feedback from the output
on the entrance

Anmelder:Applicant:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8000 München 2, Witteisbacherplatz 2Siemens Aktiengesellschaft, Berlin and Munich, 8000 Munich 2, Witteisbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Ing. Hubert Gölz, 8000 MünchenDipl.-Ing. Hubert Gölz, 8000 Munich

so bemessen sind, daß das Verhältnis aus Blindanteil des Querzweigwiderstandes des T-Gliedes zur Reaktanz im Zweipol um die Zahl 1 kleiner ist als dasare dimensioned so that the ratio of the reactive component of the shunt arm resistance of the T-link to the reactance in the two-pole is smaller by the number 1 than that

" ,Verhältnis aus ausgabeseitigem Längszweigwiderstand", Ratio of output-side series branch resistance

ao des T-Gliedes und der Größe des ohmschen Widerstandes im Zweipol.ao of the T-element and the size of the ohmic resistance in two-pole.

Dadurch läßt sich der Ausgangswiderstand des Verstärkers stets reell und frequenzunabhängig machen, wodurch eine gute Anpassung des Verstärkerausgangs an einen, beliebigen reellen Lastwiderstand ermöglicht wird.This means that the output resistance of the amplifier can always be made real and independent of frequency, which enables a good adaptation of the amplifier output to any real load resistance will.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Querzweigwiderstand des T-Gliedes und der ZweipolIn a further embodiment of the invention, the shunt arm resistance of the T-element and the two-pole

■ : aus ohmschen Widerständen bestehen' und der ausgangsseitige Längszweigwiderstand des T-Gliedes ein frequenzabhängiger Widerstand sein. Hierbei erhält man den Vorteil eines reellen Eingangswiderstandes und zugleich einer frequenzabhängigen Verstärkung,■: consist of ohmic resistors' and the output side Series branch resistance of the T-link can be a frequency-dependent resistance. Here receives one has the advantage of a real input resistance and at the same time a frequency-dependent gain,

- wobei jedoch völlige Unabhängigkeit zwischen der Einstellung des reellen frequenzabhängigen Eingangswiderstandes und der Einstellbarkeit der gewünschten frequenzabhängigen Verstärkung gegeben ist. Macht man an Stelle des ausgangsseitigen Längszweigwiderstandes den eingangsseitigen Längszweigwiderstand frequenzabhängig, so wird der Ausgangswiderstand reell bei frequenzabhängiger· Verstärkung, wobei ebenfalls wieder Verstärkungseinstellung und Ausgangswiderstandseinstellung voneinander unabhängig sind.- However, complete independence between the setting of the real frequency-dependent input resistance and the adjustability of the desired frequency-dependent gain is given. Power instead of the series branch resistance on the output side, the series branch resistance on the input side is used frequency-dependent, the output resistance becomes real with frequency-dependent gain, where also again gain setting and output resistance setting are independent of each other.

Wenn man den Querzweigwiderstand des T-Gliedes und die Reaktanz des Zweipols als Kapazitäten ausbildet, erhält man eine Schaltung, die besonders vorteilhaft für integrierte Schaltkreise verwendbar ist, da lediglich Kondensatoren und ohmsche Widerstände in dieser Anordnung verwendet werden müssen. Außerdem läßt sich durch eine derartige Maßnahme ein steigender Verlauf der Verstärkung mit steigenderIf the shunt resistance of the T-link and the reactance of the two-terminal network are formed as capacitances, one obtains a circuit which can be used particularly advantageously for integrated circuits because only capacitors and ohmic resistors have to be used in this arrangement. In addition, a measure of this type allows the gain to increase with increasing

809 570/387809 570/387

Frequenz erzielen. Führt man den Querzweigwider- Fig. 3 zeigt eine ähnliche VerstärkeranordnungAchieve frequency. If the shunt arm resistor is used, FIG. 3 shows a similar amplifier arrangement

stand des T-Gliedes und den Blindwiderstand des wie bei Fig. 2, mit dem Unterschied, daß derstood the T-member and the reactance of the as in Fig. 2, with the difference that the

Zweipols als Induktivitäten aus, so kann mit einer Eingangswiderstand hochohmig und der Ausgangs-Two-pole as inductivities, so with an input resistance high resistance and the output

solchen Schaltung mit steigender Frequenz eine widerstand reell frequenzunabhängig und frei einstell-such a circuit with increasing frequency a real resistance independent of frequency and freely adjustable

Verringerung der Verstärkung erreicht werden. 5 bar ist;Reduction in gain can be achieved. Is 5 bar;

Schaltet man je eine Verstärkerstufe, die auf reellen F i g. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung mit hochfrequenzunabhängigen Eingangswiderstand bemessen ohmigem Abschlußwiderstand, bei der jedoch die ist, mit einer solchen Verstärkerstufe mit reellem Verstärkung mit steigender Frequenz abnimmt; frequenzunabhängigem Ausgangswiderstand über eine F i g. 5 zeigt eine Verstärkeranordnung, wobei eine Entkopplerstufe zusammen, wobei die Entkopplerstufe io Verstärkerstufe mit einstellbarem Eingangswiderstand zweckmäßigerweise eine stark gegengekoppelte Tran- und eine Verstärkerstufe mit einstellbarem Ausgangssistorstufe in Emitterschaltung sein soll, so erhält man widerstand über eine Emitterstufe miteinander gekopeine Verstärkeranordnung, bei der sowohl der Eingangs- pelt sind;If you switch one amplifier stage each, which is set to real F i g. 4 shows a circuit arrangement with radio frequency-independent Input resistance measured ohmic terminating resistance, which is, however, with such an amplifier stage with real gain decreases with increasing frequency; frequency-independent output resistance via a F i g. Figure 5 shows an amplifier arrangement, one Decoupler stage together, the decoupler stage io amplifier stage with adjustable input resistance expediently a strongly counter-coupled tran- and an amplifier stage with an adjustable output transistor stage should be in the emitter circuit, you get resistance via an emitter stage connected to one another Amplifier arrangement in which both the input pelt are;

wie der Ausgangswiderstand reell, frequenzunabhängig Fig. 6 zeigt eine Verstärkeranordnung, bei deras the output resistance is real, independent of frequency. FIG. 6 shows an amplifier arrangement in which

und voneinander unabhängig einstellbar sind. 15 der Querzweigwiderstand 3? des T-Gliedes imaginärand can be set independently of each other. 15 the shunt arm resistance 3? of the T-link imaginary

An Hand der Ausführungsbeispiele nach den und der Zweipolwiderstand 3s komplex ist. DieOn the basis of the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2, the two-pole resistor 3s is complex. the

F i g. 1 bis 6 wird die Erfindung näher erläutert. Blindwiderstände sollen dabei schaltungsmäßig gleich,F i g. 1 to 6 the invention is explained in more detail. Reactive resistances should be the same in terms of circuitry,

Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer Verstärker- jedoch widerstandsreziprok zueinander dimensioniertFig. 1 shows the basic circuit diagram of an amplifier, but dimensioned reciprocally with respect to one another

anordnung, bei der bei hochohmigem Abschlußwider- sein.arrangement, in the case of high-resistance termination.

stand mit Hufe einer kombinierten Stromspannungs- 20 Setzt man das Stromverhältnis gegenkopplung ein reeller frequenzunabhängiger Eingangswiderstand erzeugt werden kann; · μι = — -> <x>, stand with a combined current voltage 20 If one sets the current ratio negative feedback, a real frequency-independent input resistance can be generated; Μι = - -><x>,

F i g. 2 zeigt eine Verstärkeranordnung, bei der bei Z1 hochohmigem Abschluß durch kombinierte Stromspannungsgegenkopplungen am Ausgang ein reeller 25 was mit einer sehr starken Gegenkopplung gleichfrequenzunabhängiger Widerstand einstellbar ist; die bedeutend ist, so erhält man für den Eingangswider-Verstärkung steigt dabei mit steigender Frequenz an; stand Wb nachstehende Formel:F i g. 2 shows an amplifier arrangement in which at Z 1 a high-impedance termination through combined current-voltage negative feedback at the output, a real 25 which can be set with a very strong negative feedback constant frequency-independent resistance; which is significant, one obtains for the input impedance gain increases with increasing frequency; Wb stood the following formula:

Wjs= 3* IZaFx + S2F1 + S1] (Q2Fa + S1) Wjs = 3 * IZaF x + S 2 F 1 + S 1 ] (Q 2 Fa + S 1 )

[F2 (Z. F1 + S2 F1 + Si) - Za] + Za (S2 F1 + Si)[F 2 (Z. F 1 + S 2 F 1 + Si) - Za] + Z a (S 2 F 1 + Si)

Für den Ausgangswiderstand Wa erhält man eine entsprechende BeziehungA corresponding relationship is obtained for the output resistance Wa

Wa = 3* [S9 F2 + Si F2 + SJ (Si F2 + S2) Wa = 3 * [S 9 F 2 + Si F 2 + SJ (Si F 2 + S 2 )

3* [F1 (Rg F2 + Si F2 + S2) - Rg] + Rg (Si F2 +3 * [F 1 (R g F 2 + Si F 2 + S 2 ) - Rg] + Rg (Si F 2 +

Die Spannungsverstärkung v« wird in einem solchen Für Si = ^i und 82 gleich beliebig erhält man die Falle 40 AbgleichbedingungThe voltage gain v «becomes arbitrary in such a way. For Si = ^ i and 82 one obtains the Case 40 matching condition

3« -3 «-

-U1 - U 1

«l S* ZaF1 + (S2F1 + Sl) Xs Rs «L S * ZaF 1 + (S 2 F 1 + Sl) Xs Rs

Hierbei ist für 45 ffierbei ist vorauSgesetzt, daß Za> S2 + ^- ·Is Hierb egg for 45 ffierbei ahead g ese TZT that Z a> S 2 + ^ - ·

^1 — ι -|_ 5i Für den Eingangswiderstand We erhält man dann^ 1 - ι - | _ 5i The input resistance We is then obtained

.... 3» We^Rs. .... 3 » We ^ Rs.

und furand for

ρ _ -· ι Sa- 5ο Setzt man umgekehrt für 32 — -Ra un(i Si gleichρ _ - · ι Sa- 5ο Conversely, if one sets 32 - -Ra un ( i Si

2 ~~ "·" ο beliebig, so erhält man die Abgleichbedingungen für 2 ~~ "·" ο any, you get the comparison conditions for

den Ausgangswiderstand FF^ gesetzt.the output resistance FF ^ set.

S1 und S2 siöd hierbei die Längswiderstände des im g = j^L _ 1.S 1 and S2 are the series resistances of the im g = j ^ L _ 1.

Parallelrückkopplungsweg liegenden T-Gliedes, und 55 X3 Rs Parallel feedback path lying T-link, and 55 X 3 R s

Sp ist der Querwiderstand, und 3« stellt den Zweipolwiderstand der Reihenrückkopplung dar. Mit μι soll Dabei muß der Generatorwiderstand die Verstärkung der Verstärkungsanordnung ohneSp is the cross resistance, and 3 "represents the two-terminal series feedback. Should μι With The generator resistance must the gain of the amplifier arrangement without

Gegenkopplung bezeichnet sein. Rg ^. Q1 _|_ A.Be referred to as negative feedback. R g ^. Q 1 _ | _ A.

Setzt man für die Impedanz 3p eine reine Reak- 60 F2 If one sets a pure reactance 60 F 2 for the impedance 3p

tanz Xp, für die Impedanz Ss eine Parallelschaltung sein.dance Xp, be a parallel circuit for the impedance Ss.

aus einem Widerstand R8 und einer Reaktanz Xs, so Der Ausgangswiderstand wird dannfrom a resistance R 8 and a reactance X s , so the output resistance is then

erhält manyou get

; ν Wa r* Rs- ; ν Wa r * Rs-

ρ — JA-V, ρ - JA- V ,

j> ,- Y " Da also im einen Fall der Längszweigwiderstand 3 j>, - Y " Since in one case the series branch resistance 3

gg S2 gg S 2

f und im anderen FaU der Längszweigwiderstand des f and in the other FaU the series branch resistance des

R8 4- j X8 T-Gliedes Si den Eingangs- bzw. Ausgangswiderstand R 8 4- j X 8 T-link Si the input or output resistance

nicht mitbestimmt, wohl aber die Verstärkung beeinflußt, können diese Impedanzen dazu verwendet werden, den Verstärkungsfrequenzgang zu verändern.These impedances can be used for this purpose, but not co-determined, but influencing the gain to change the gain frequency response.

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verstärkeranordnung mit sehr hoher Parallel- und Reihenrückkopplung vom Ausgang auf den Eingang, bei der die Parallelrückkopplung über ein T-Glied und die Reihenrückkopplung über einen Zweipol, der aus einer Parallelschaltung eines ohmschen Widerstandes und einer Reaktanz besteht, erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß bei hochohmigem, reellem Abschlußwiderstand (Ζ«) am Verstärkerausgang und reellem Widerstandswert des eingangsseitigen Längswiderstandes (3i) des T-Gliedes die in den Gegenkopplungszweigen liegenden Widerstände so bemessen sind, daß das Verhältnis aus Blindanteil des Querzweigwiderstandes (3p) des T-Gliedes zur Reaktanz (X8) des Zweipols um die Zahl 1 kleiner ist als das Verhältnis aus eingangsseitigem Längszweigwiderstand (Q1) des T-Gliedes zur Größe des ohmschen Widerstandes (R8) des Zweipols.1. Amplifier arrangement with very high parallel and series feedback from the output to the input, in which the parallel feedback takes place via a T-element and the series feedback via a two-pole, which consists of a parallel connection of an ohmic resistor and a reactance, characterized in that With a high-resistance, real terminating resistor (Ζ «) at the amplifier output and the real resistance value of the input-side series resistance (3i) of the T-element, the resistances in the negative feedback branches are dimensioned in such a way that the ratio of the reactive component of the shunt-branch resistance (3p) of the T-element to the reactance (X 8 ) of the two-pole is smaller by the number 1 than the ratio of the input-side series branch resistance (Q 1 ) of the T-element to the size of the ohmic resistance (R 8 ) of the two-pole. 2. Verstärkeranordnung mit sehr hoher Parallel- und Reihenrückkopplung vom Ausgang auf den Eingang, bei der die Parallelrückkopplung über ein T-Glied und die Reihenrückkopplung über einen Zweipol, der aus einer Parallelschaltung eines ohmschen Widerstandes und einer Reaktanz besteht, erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß bei hochohmigem, reellem Abschlußwiderstand (Rg) am Verstärkereingang und reellem Widerstandswert des ausgangsseitigen Längswiderstandes (Q2) des T-Gliedes die in den Gegenkopplungszweigen liegenden Widerstände so bemessen sind, daß das Verhältnis aus Blindanteil des Querzweigwiderstandes (2p) des T-Gliedes zur Reaktanz (X8) des Zweipols um die Zahl 1 kleiner ist als das Verhältnis aus ausgangsseitigem Längswiderstand (Q2) des T-Gliedes zur Größe des ohmschen Widerstandes (R8) des Zweipols.2. Amplifier arrangement with a very high parallel and series feedback from the output to the input, in which the parallel feedback takes place via a T-element and the series feedback via a two-pole, which consists of a parallel connection of an ohmic resistor and a reactance, characterized in that In the case of a high-resistance, real terminating resistor (R g ) at the amplifier input and the real resistance value of the series resistance (Q 2 ) on the output side of the T-element, the resistances in the negative feedback branches are dimensioned in such a way that the ratio of the reactive component of the shunt-branch resistance (2p) of the T-element to Reactance (X 8 ) of the two-terminal network is smaller by the number 1 than the ratio of the output-side series resistance (Q 2 ) of the T-element to the size of the ohmic resistance (R 8 ) of the two-terminal network. 3. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querzweigwiderstand des T-Gliedes und der Zweipol aus ohmschen Widerständen bestehen und der ausgangsseitige Längszweigwiderstand des T-Gliedes ein frequenzabhängiger Widerstand ist.3. Amplifier arrangement according to claim 1, characterized in that the shunt arm resistance of the T-element and the two-terminal network consist of ohmic resistors and the output side Series branch resistance of the T-link is a frequency-dependent resistance. 4. Verstärkeranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querzweigwiderstand des T-Gliedes und der Zweipol aus ohmschen Widerständen bestehen und der eingangsseitige Längszweigwiderstand des T-Gliedes ein frequenzabhängiger Widerstand ist.4. Amplifier arrangement according to claim 2, characterized in that the shunt arm resistance of the T-element and the two-terminal network consist of ohmic resistors and the input side Series branch resistance of the T-link is a frequency-dependent resistance. 5. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querzweigwiderstand des T-Gliedes und die Reaktanz des Zweipols Kapazitäten sind.5. Amplifier arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the shunt arm resistance of the T-member and the reactance of the two-terminal network are capacitances. 6. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querzweigwiderstand des T-Gliedes und die Reaktanz des Zweipols Induktivitäten sind.6. Amplifier arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the shunt arm resistance of the T-member and the reactance of the dipole are inductances. 7. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie über eine Entkopplerstufe mit einer Verstärkeranordnung nach Anspruch 2 verbunden ist.7. Amplifier arrangement according to claim 1, characterized in that it has a decoupling stage is connected to an amplifier arrangement according to claim 2. 8. Verstärkeranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplerstufe eine stark gegengekoppelte Transistorstufe in Emitterschaltung ist.8. Amplifier arrangement according to claim 7, characterized in that the decoupling stage is a strongly negative feedback transistor stage is in common emitter circuit. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings 809 570/387 7.68 © Bundesdruckerei Berlin809 570/387 7.68 © Bundesdruckerei Berlin
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3972002A (en) * 1974-12-30 1976-07-27 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Dual feedback amplifier

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US3972002A (en) * 1974-12-30 1976-07-27 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Dual feedback amplifier

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