DE3116783C2 - Schaltungsanordnung für eine Teilnehmeranschlußschaltung für Fernsprechanlagen - Google Patents

Schaltungsanordnung für eine Teilnehmeranschlußschaltung für Fernsprechanlagen

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DE3116783C2 DE19813116783 DE3116783A DE3116783C2 DE 3116783 C2 DE3116783 C2 DE 3116783C2 DE 19813116783 DE19813116783 DE 19813116783 DE 3116783 A DE3116783 A DE 3116783A DE 3116783 C2 DE3116783 C2 DE 3116783C2
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Abstract

Eine gegen symmetrische und unsymmetrische Störspannungen unempfindliche Teilnehmeranschlußschaltung soll ohne Trennübertrager und Trennkondensatoren auskommen, um in integrierter Schaltungstechnik ausgeführt werden zu können. Außerdem soll möglich sein, einerseits bei langen Anschlußleitungen einen Mindestspeisestrom und andererseits über die Einspeiseschaltung die mit relativ hohem Pegel zu übertragenden Gebührensignale zu liefern. Zu diesem Zweck besteht die Einspeiseschaltung aus zwei den Sprech adern einzeln zugeordneten und von den zugeordneten Sprech adern gleichspannungsgesteuerten Wechselspannungsquellen, die ausgangsseitig über jeweils einen Widerstand mit der zugeordneten Sprechader gekoppelt und derart gleichspannungsgesteuert sind, daß das Gleichspannungspotential der zugeordneten Sprechader dem des Ausgangs der zugeordneten Wechselspannungsquelle entspricht. Ferner ist der Eingang jeder Speisegleichspannungsquelle über ein Hochpaßfilter mit der zugeordneten Sprechader verbunden, wobei der Filterpol am unteren Ende des Sprachfrequenzbandes, aber über den zu erwartenden Störfrequenzen liegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Eine derartige Schaltungsanordnung ist im wesentlichen aus der DE-OS 29 40 025 bekannt. Die dort alt Wechselstromkreise bezeichneten, steuerbaren Speise-Spannungsquellen weisen zwei Eingänge auf, von denen der eine mit der zugeordneten Sprechader und über den Widerstand mit der Bezugsspannungsquelle und der andere mit der anderen Sprechader verbunden ist. Treten gegenphasige Signale wie Sprach- una Rufsigna-Ie an den beiden Eingängen einer Speisespannungsquelle auf. so werden diese mittels der Speisespannungsquelie so kopiert, daß an beiden Enden des Speisewidersiandes die gleichen Wechselspannungspotentiale vorhanden sind. Dadurch wird erreicht, daß die Speisewiderstände keine Dämpfung des Sprechweges verursachen. Gleichphasige Signale wie aus Starkstromnetzen induzierte Störlängsspannungen jedoch beeinflussen die jeweilige Speisespannungsquelle nicht, so daß diese Störspannungen durch die Speisewiderstände belastet und daher gedämpft werden.
Die Bezugssfrjinung kann mit einem Rufsignal überlagert werden, so daß der Speisegleichstrom im Takt des Rufsignals schwankt.
Die steuerbare Speisespannungsquelle kann einen Differenzverstärker aufweisen, dessen erster Eingang über den Widerstand mit der Bezugsspannungsquelle und über einen weiteren Widerstand mit dem einen Eingang der .Speisespannungsquelle und dessen zweiter Eingang über einen weiteren Widerstand mit dem anderen Eingang der Speise3panntntSquelle verbunden ist. Der Ausgang des Differenzverstärkers ist über eine komplementäre. Transistoren ausweisende Gegentaktverstärkerstufe mit dem Speisewiderstand verbunden. Die Kollektoren dieser Transistoren sind dabei mit Abriffen der Amtsbatterie gekoppelt. Mit der Be/ugsspannung wird der Differenzverstärker und die Gegentaktvcrstarkerstufe so eingestellt, daß über einen der Transistoren eine feste Speisespannung an den Speisewiderstand geliefert wird. Die Wechselspannungsverstärkungdes Differenzverstärkers wird mittels einer Gegenkopplung so eingestellt, daß die Speisespannungsquelle bei hohen Eingangswiderständen eine Verstärkung von etwa I besitzt.
Ferner sind im ankommenden Vierdrahtweg liegende Einspeiseschaltungen /ur Einspeisung von Sprachsignalen allgemein bekannt, die mit Verstärkerelementen arbeiten. Dabei sind diese Einspeiseschaltungen von den steuerbaren Speisespannungsquellen in üblicher Wt-ise galvanisch getrennt, und /war entweder mit einem Trennühertrager oder mit Trennkondensatoren. Diese Trennmittel haben einen großen Plaubednrf und stehen in integrierter Technik ausgeführten Lösungen entgegen. Damit eine das Nebensprechen ausschließende Symmetrie erzielt wird, müssen Trennkomlerisatoren zudem enge Kapazitätstolcranzen aufweisen, die über die vorgesehene Lebensdauer der Fernsprechanlage nur schwer einzuhalten sind.
Aus der DFvOS 26 W 005 ist eine Schaltungsanord-
nung für eine elektronische Teilnehmerspeisung für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechnebenstellenanlagen, bekannt, die mit Schletfenstromüberwachung, Rufanschaltung und einer Gabelanordnung für den Obergang von Zwei- auf Vierdrahtbetrieb mit symmetrisch zueinander angeordneten Stromgeneratoren arbeitet. Die Stromgeneratoren sind aus Operationsverstärkern mit zugeordneten Transistoren gebildet, wobei die Operationsverstärker als reine Spannungsfolger verwendet werden, über deren invertierte Eingänge die <<> Modulation des Schleifenstroms derart gesteuert wird, daß sich durch Verstärkung der Modulationsspannung die dynamische Selbstsymmetrierung der Stromgeneratoren erhöht. Ein Schleifensignal steuert bei offener Teilnehmerschleife zurr. Erreichen einer hohen Gabel- π Übergangsdämpfung über einen Transistor den Differenzverstärker derart, da3 keine Wechselspannung an seinen Ausgang gelangt und daß die Gabelanordnung entweder einen reellen Eingangswiderstand und eine komplexe Leitungsnachbildung oder einen komplexen ^o Eingangswiderstand und eine komplexe Leitungsnachbildung aufweist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht iarin, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem solche Trennübertrager oder Trennkondensatoren vermieden sind. Dabei soll es möglich sein, einerseits bei langen Teilnehmeranschlußleitungen einen Mindestspeisestrom und andererseits über die Einspeiseschaltung, die mit relativ hohem Pegel zu übertragenden Gebührensignale zu liefern. Ferner J» sollen dabei auch unsymmetrische Störspannungen gedämpft werden und die Wechselspannungsquellen und die Einspeiseschaltung nicht von der durch den Teilnehmer veranlaßten Impulswahl beeinflußt werden, so daß keine Beeinträchtigung bei der Wahlauswertung J' auftritt.
Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung liegt darin, daß keine Kondensatoren mit hoher 4" Kapazität eingesetzt werden müssen, so daß die Schaltungsanordnung in integrierter Technik ausgeführt werden kann.
Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. -t ·
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels :täher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Schaltungsanordnung für den die Erfindung betreffenden Teil einer Teilnehmeranschlußschaltung. '"
F i g. 2 eine Schaltungsanordnung für die in F i g. 1 als Block gezeigte, gleichspannungsgesteuerte Wechselspannungsquelle und
F i g. 3 eine Schaltungsanordnung für die in F i g. 1 in Blockform dargestellte, steuerbare Speisespannungs- '"' quelle, die Bezugsspannungsquelle und das Hochpaßfilter.
Der in F i g. 1 dargestellte Teil einer in der Vermittlungsstelle liegenden Teilnehmeranschlußschaltung weisi Anschlußleitungsanschlüsse a und b auf. an *>η die die Teilnehmeranschlußleitung und der Fernsprechapparat 7" angeschlossen sind. Wenn der Handapparat des Fernsprechapparats T abgehoben ist, hat die Leitungsschleifc die Impedanz Z 1.
Eine steuerbare Speisespanmingsqiielle Q1 ist mit b' ihrem Ausgang B über einen Speisewiderstand IVl an die Ader ;i angescnlossen. Die Speisesp.innungsqiielle Q 1 stellt an ihrem Ausgang ßeiii festes Speiscpotetilial zur Verfugung, das aus der Batterie Uder Vermittlungsstelle aufgrund der Steuerung an einem Eingang S abgeleitet wird. Der Steuereingang S der Speisespannungsquelle Q 1 ist über einen Entkopplungswiderstand W2 mit einer Bezugsspannungsquelle UR verbunden. Dieser Steuereingang ist auch über ein Hochpaßfilter F mit der Ader a gekoppelt. Das Hochpaßfilter F hai einen Filterpol (Grenzfrequenz), der am unteren Ende des Sprachfrequenzbandes, aber noch über den zu erwartenden Störfrequenzen liegt Die Hauptstörungen treten durch Beeinflussung der Teilnehmeranschlußleitung durch Starkstromnetze auf, und zwar durch das Bahnnetz mit einer Frequenz von Xb2Ii Hz und durch das öffentliche Lichtnetz mit einer Frequenz von 50 Hz. Der Filterpol liegt zweckmäßigerweise bei einer Frequenz von 300 Hz.
Die Zweidrahtleitung a, b wird zur Vermittlungsstelle hin in zwei Zweige aufgegabelt, und zwar in einen abgehenden Vierdrahtzweig, der hier mitsamt der elektronischen Gabelschaltung nicht gezeigt ist, und in einen ankommenden Vierdrahtzwe'f, dessen Eingang E über eine gleichspannungsgesteuerte Wechselspannungsquelle QI und über eine Leitungsnachbildimpedanz Z 2 mit der Ader a verbunden ist. Die Gleichspannungssteuerung dieser Wechselspai:iungsquelle erfolgt mit einem ÄC-Glied WX W4. C.
In symmetrischer Weise sind den beschriebenen Organen entsprechende Organe für die Ader b vorgesehen, deren Bezugszeichen mit einem Strich versehen sind. Der Vierdrahteingang E ist über einen Inverter /, der das ankommende Signal um 180° dreht, mit der Wechselspannungsquelle QT verbunden. Die Leitungsnachbildimpedanzen Z2 und Z2' haben vorzugsweise jeweils den halben Wert der Impedanz Zl. Die Speisewiderstände Wl und WΓ können vorzugsweise jeweils einen Wert von 150 Ohm haben, während die Entkopplungswiderstände W2, W2' jeweils einen Wert von etwa lOOkOhm aufweisen können. Die Widerstände der KC-Glieder sind hochohmig ausgebildet.
Im folgenden wird die Wirkungsweise der Schalturjjsanordnung beschrieben, wobei zunächst auf die Gleichstromarbeitsweise eingegangen wird. Mittels der Bezugsspannungsquelle UR wird das Speisepotential am Ausgang B der Speisespannungsqueiie Q1 so eingestellt, daß bei der längsten ζλ erwartenden Teilnehmeranschlußleitung noch ein minimal zulässiger Speisestrom fließt. Beispielsweise muß bei einem maximalen Schleifenwiderstand von 2240 Ohm noch ein Speisestrom von 17,5 mA fließen. Das bedeutet, daß die Leitungsschleife mit 40 V gespeist werden muß. wobei dann an einem Speisewiderstand W1 von 150 Ohm eine Spannung von etwa 2.5 V abfällt. Mit der Bezugsspannungsquelle UR wird am Ausgang Sein Speisepotential von -52.5 V eingestellt, und mit der Bezugsspannungsquelle UR'zm Ausgang ß'wird ein Speisepotential von -7.5V eingestellt. Langsame Änderungen des Leitungsspeisepotentials von - 50 V haben über das Hochpaßfilter F keinen Einfluß auf den Steuereingang 5. da solche niederfrequenten Änderungen vom Hochpaßfilter nicht durchgelassen werden.
Das Potential der Ader a wird über die Widerstände M'3und H74dem Eingang der Wechseispannungsquelle Q 2 zugeleitet, wobei Sprachfrequenzen durch den Kondensator C ausgefiltert werden, so daß nur langsame Änderungen wie Speisepotentialänderungen an den Eingang E gelangen. Damit wird die Wechselspannungsquelle Q2 so eingestellt, daß an ihrem
Ausgang A das gleiche Gleichpotential wie an der Ader a auftritt. Damit kann kein Gleichstrom über die Impedanz Z2 fließen.
!n gleicher Weise erfolgt eine Speisepotentialeinstellung auf der Ader b. Am Ausgang B' der Speisespan- '· nungsquelle QY tritt ein Speisepotential von — 7,5 V auf, während an der Ader b das Leitungsspeisepotential — 10 V anliegt, das auch am Ausgang A' der Wechselspannungsquelle QI' auftritt. Daher fließt auch über die Impedanz Z2' kein Gleichstrom. Der i" Speisestromkreis und der ankommende Vierdrahtwechselstromkreis sind also gleichstromentkoppelt.
Da langsame Änderungen des Leilungsspeisepotentials keinen Einfluß auf den Steuereingang der entsprechenden Speiscspannungsquelle haben, bildet ι "> der Ausgangsinnenwiderstand der Wechselspannungsquelle für diese Änderungen einen Kurzschluß. Die Störspannungen, die auch unsymmetrisch sein können, werden also durch die relativ niederohmigen Speisewiderstände Wl, WY belastet und damit stark -'" gedämpft. Auch die Auswertbarkeit der Wahlimpulse (Impulswahl des Teilnehmers mit Unterbrechungen der Leitungsschleife) wird durch die Schaltungsanordnung nicht negativ beeinflußt. Impulsverzerrungen treten nicht auf. Die Wahlauswerteschaltungen sind an die i'< Adern a. b angeschlossen und hier nicht gezeigt.
Die Wechselstromarbeitsweise ist folgende. Vom Teilnehmer ankommende Sprachsignale werden über die Filter F, F'den Steuereingängen S, S'zugeleitet und mittels der Speisestromquellen Qi, QY auf die i" Ausgänge B. B' kopien, so daß an den Punkten ;). B einerseits und an den Punkten b. 5'andererseits jeweils gleiche Wechselstrompotentiale anstehen und kein Wechselstrom über die Speisewiderstände Wl, Wl' fließen kann. Damit bilden die Speisestromkreise hohe r> Wechselstromwiderstände, so daß die Sprachsignale durch diese Speisestromkreise nicht gedämpft werden. Das am ankommenden Vierdrahteingang E eintreffende Sprachsignal wird mittels der Wechselspannungsquelle Q 2 verstärkt und auf die Ader a gegeben; es wird 4(1 auch phasenverschoben und mittels der Wechselspannungsquelle Ql verstärkt und auf die Ader bgegeben. Besonders wichtig ist in diesem Zusammenhang, daß auf diesem Wege auch das Gebührensignal mit relativ hohem Pegel übertragen wird. Bei der Übertragung des 4) Gebührensignals, das üblicherweise eine Frequenz von 16 kHz aufweist, wird ein hoher Aussteuerbereich der Wechselspannungsquellen Q 2, Q2' benötigt. Dieser hohe Aussteuerbereich ist insbesondere dadurch gesichert, daß am Ausgang .4 das gleiche Gleichspannungs- "l0 potential wie auf der Ader a und am Ausgang A'das gleiche Gleichspannungspotential wie auf der Ader b auftritt, so daß eine Erhöhung des Aussteuerbereichs um die an den Speisewiderständen Wl, Wl' auftretenden Spannungsabfälle gewonnen ist. Das Gebührensignal " wird ebenfalls nicht durch die Speisestromkreise (Q 1, Q1') gedämpft
In F i g. 2 ist eine Schaltungsanordnung für die in F i g. 1 gezeigte, gleichspannungsgesteuerte Wechselspannungsquelle Q 2 angegeben. Dabei sind zusätzlich w> die Glieder Z2, W3, W4 und C in derselben Konfiguration wie in F i g. I gezeigt Der ankommende Vierdrahteingang E ist einerseits mit dem Widerstand W4 und andererseits mit dem positiven Eingang eines Operationsverstärkers V1 verbunden, dessen negativer *" Eingang an den Punkt A angeschlossen ist Der Ausgang dieses Operationsverstärkers ist einerseits über einen Widerstand Wl mit dem Punkt A und andererseits mit den Basen eines npn-Transistors 71 und eines pnp-Transistors T2 verbunden. Mit diesen Transistoren ist eine Gegentaktstufe in Emitterfolger-Konfiguration gebildet. Der Emitter des Transistors Tl ist über einen Widerstand WS mit dem Punkt A verbunden, der auch über einen Widerstand W6 mit dem Emitter des Transistors T2 verbunden ist. Dem Kollektor des Transistors 71 wird das Gleichspannungspotential
U/2 zugeführt, während der Kollektor des Transistors T2 ein Gleichspannungspotential - U erhält. Der Operationsverstärker VI wird von der Ader a her über das hochohmige KC-Glied W3, W4, C so eingestellt, daß am Punkt A das gleiche Gleichspannungspotential wie auf der Ader a herrscht. Die am Widerstand Wl abfallende Wechselspannung wird mittels derTransitoren 7~1, T2 verstärk! und über den Punkt A und die Leitungsnachbildimpedanz Z2 auf die Ader a gegeben. Der Ausgangsinnenwiderstand der Gegentaktstufe ist sehr klein, so daß als Leitungsabschluß nur Z2 + Z2' gesehen wird.
Die Wechselspannungsquelle Q2' ist ähnlich ausgebildet. Dem entsprechenden Transistor Π wird dort am Kollektor anstelle des Potentials - U/2 das Potential O zugeführt, während dem entsprechenden Transistor 72 am Kollektor anstelle des Potentials — U das Potential
- U/2 zugeführt wird.
In Fig. 3 ist eine Schaltungsanordnung für die in F i g. 1 gezeigte Speisespannungsquelle Q 1, die Bezugsspannungsquelle UR und das Hochpaßfilter F gezeigt. Die Speisespannungsquelle Q1 besteht aus einem Operationsverstärker V2 und einer mit einem pnp-Transistor 74 und einem npn-Transistor 73 gebildeten Gegentaktstufe in einer Konfiguration, wie sie der Fig. 2 entspricht. Hierzu gehören die Emitterwiderstände WS, W9 und der Basiswiderstand WlO. Die Bezugsspannungsquelle UR ist durch einen aus Widerständen W13 und W14 bestehenden Spannungsteiler, dem die Potentiale — U und — U/2 zugefühf i werden, und einen Widerstand W12 gebildet, der den Abgriff des Spannungsteilers mit dem Steuereingang 5 der Speisespannungsquelle, dem positiven Eingang des Operationsverstärkers V2, verbindet. Das Hochpaßfilter F ist als einfach mitgekoppeltes Filter 2. Ordnung ausgebildet und enthält einen Operationsverstärker K 3, zwei Kondensatoren Ci, C2 und einen Widerstand WIl. Dabei ist die Ader a mit dem positiven Eingang des Operationsverstärkers V3 verbunden, dessen Ausgang mit seinem negativen Eingang und über die Reihenschaltung der Kondensatoren Cl, C2 mit dem Steuereingang 5 verbunden ist. Der gemeinsame Verbindungspunkt dieser Kondensatoren ist übe" den Widerstand WIl mit dem Punkt ß gekoppelt.
Am Steuereingang 5 wird dem Operationsverstärker V2 eine Bezugsspannung zugeführt, die derart bemessen ist, daß die Gegentaktstufe 73, 74 an den Punkt B ein festes Gleichspannungspotential liefert (-52,5V). Die über einer Frequenz von 300 Hz liegenden Wechselspannungssignale gelangen über das Filter V3, C1, C2, W11 auf den Steuereingang S und steuern den Operationsverstärker V2 und die Gegentaktstufe 73, 74 derart, daß am Punkt B das gleiche Wechselspannungspotential wie auf der Ader a auftritt
Die für die Ader b vorgesehenen Organe Q Y, UR' und F' sind in entsprechender Weise wie in F i g. 3 ausgebildet Anstelle des Potentials - Uli tritt jedoch wieder das Potential O, und anstelle des Potentials — U tritt das Potential - U/Z
Wie aus den Schaltungsanordnungen zu erkennen ist.
werden keine Kondensatoren hoher Kapazität verwendet: auch engtolerierte Bauteile werden wegen der hohen Gegenkopplung der Operationsverstärker nicht benötigt. Daher lassen sich die Schaltiingsanordnungen leicht in integrierter Technik ausführen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Schaltungsanordnung für eine Teilnehmeranschlußschaltung mit zwei je einer Sprechader zugeordneten, steuerbaren Speisespannungsquellen, die jeweils einen Eingang, der mit der zugeordneten Sprechader und über einen Widerstand mit einer Bezugsspannungsquelle verbunden ist, und einen Ausgang aufweisen, der über einen jeweils zugeordneten Speisewiderstand mit der zugeordneten Sprechader verbunden ist, und mit einer im ankommenden Vierdrahtweg angeordneten, Verstärkerelemente aufweisenden Einspeiseschaltung, für Fernsprechanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeiseschaltung aus zwei den Sprechadern (a. b) einzeln zugeordneten und von den zugeordneten Sprechadern gleichspannungsgesteuerten Wechselspannungsquellen (Q 2, Q 2') besteht, die ausgangsseitig über jeweils einen Widerstand (Z 2, Z 2') mit der zugeordneten Sprechader gekoppelt und derart gleichspannungsgesteuert sind, daß das Gleichspannungspotential der zugeordneten Sprechader (z. B. a) dem des Ausgangs (A) der zugeordneten Wechselspannungsquelle (Q 2) entspricht, und daß der Eingang (S. S') jeder Speisegleichspannungs-^uelle (Qi. Q V) über ein Flochpaßfilter (F. F') mit der zugeordneten Sprechader (a. b) verbunden ist. wobei der Filterpol am unteren Ende des Sprachfrequenzbandes, aber über den zu erwartenden Störfrequenzen (16.6 Hz. 50 Hz) liegt.
2. Schaltungsanordnung n?-h Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannungsquelle (Q 2, Q 2') aus einem Oper ation verstärker ( VI) und einer diesem nachgeschalteten Gegentaktstufe (Ti. T2) in Emitterfolger-Konfiguration besteht und daß die zugeordnete Sprechader (α) über ein Sprachfrequenzen ausfilterndes WC-Glied (VV3. W4. C) mit dem positiven Eingang (E) des Operationsverstärkers verbunden ist. an dem auch das Signal des ankommenden Vierdrahtzweiges eingespeist wird.
J. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannungsquelle (Q 1. Qi') aus einem Operationsverstärker (V 2) und einer diesem nachgeschalteten Gegentakt· stufe (Tl. T4) in Emitterfolger-Konfiguration besteht.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß das Hochpaßfilier (F. F) mit einem Operationsverstärker (V J), zwei Kondensatoren (Cl. C2) und einem Widerstand (VVIl) gebildet ist. wobei der Operationsverstärker mit seinem positiven Eingang an die entsprechende Sprechailer (a) und mit seinem Ausgang an seinen negativen Eingang und über die Reihenschaltung der Kondensatoren (Cl. Cl) an den Steuereingang (S) der Speisespannungsquelle angeschlossen und der gemeinsame Verbindungspunkt dieser Kondensatoren über den Widerstand (WII) mit dem Ausgang (ßjdef Speisespannungsquelle verbunden ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die IJe/ugsspannungsquelle (UR) durch einen an die FJetriebsspannungsquelle j_;/, -f//2) angeschlossenen Spannungsteiler aus zwei Widerständen (WI), Wl-I) und durch eitlen Widerstand (W 12) gebildet ist, der zwischen dem Abgriff des Spannungsteilers und dem Sleuerein-
gang (S)der Speiscspannungsquelle liegt.
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