CS201703B1

CS201703B1 - Connecting circuit

Info

Publication number: CS201703B1
Application number: CS330378A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Zrubec; Vladimir Rosik
Original assignee: Vladimir Zrubec; Vladimir Rosik
Priority date: 1978-05-22
Filing date: 1978-05-22
Publication date: 1980-11-28

Description

Vynález ea týká elektrického spojovacieho obvodu, ktorý umožňuje vzájomné prepojenie zariadení so symetrickým výstupom elektrického signálu a zariadení s nesymetrickým vstupom. Problém, ktorý vynález rieši, spadá hlavně do odboru zdravotníckej elektroniky a automatizačnej techniky.The present invention relates to an electrical connection circuit that allows the devices with symmetrical output of an electrical signal and devices with unbalanced input to be connected together. The problem solved by the invention falls mainly within the field of medical electronics and automation technology.

V posledných rokoch sa stále naliehavejšie ukazuje potřeba napojit niektoré zdravotnické přístroje a zariadenia na prostriedky automatizačnej techniky. Obvykle ide o napojenie diferenciálnych zosilňovačov bioelektrických signálov, ktoré sú hlavnou súčastou rozličných zdravotnických. prí?trojov, ako napr. elektrokardiografov, elektrokardioskopov, elektroenoefalografov, elektromyografov, at3., na prostriedky hromadného zberu a automatizovaného spracovenia a vyhotovenia údajov. To sú napr. analogové a číslicové magnetofony, výpočtová technika, přenosové a spojovacie prostriedky, at3. Niektoré z horeuvedených prístrojov sú sice vybavené výstupom zosilneného signálu, ale technické charakteristiky týehto výstupov všeobecné nevyhovujú požiadavkám na pripojenie napr. vstupného zosilňovača záznamového magnetofonu, analogo-číslicového prevodníka počítače, dlhého přenosového vedenia a pod. Například v súčasnošti vyrábaný 6-kanálový elektrokaridograf CHIRACARD 600 T Československéj výroby je sice podTa normy ČSN 36 48 10 vybavený výstupom zosilneného signálu, ale ide len o vyvedenie kolektorov tranzistorov posledného stupňa predzosilňovača a představuje vlastně symetrický výstup signálu. Rdzna a počas prevádzky premenlivá jednosměrná napěťová superpozícia na výstupe neumožňuje priame pripojenie napr. analógovo-číslicového prevodníka počítače, 201 703In recent years, the need to connect some medical devices and devices to automation technology has become increasingly urgent. Usually it is a connection of differential amplifiers of bioelectric signals, which are the main part of various medical. of triples such as e.g. electrocardiographs, electrocardioscopes, electroenoephalographs, electromyographs, etc., for mass collection and automated data processing and production. These are eg. analogue and digital tape recorders, computer technology, transmission and communication equipment, etc. Some of the above-mentioned devices are equipped with an amplified signal output, but the technical characteristics of these outputs generally do not meet the connection requirements of e.g. the input amplifier of the recorder, the analog-to-digital converter of the computer, the long transmission line and the like. For example, the currently produced 6-channel electrocaridograph CHIRACARD 600 T of Czechoslovak production is equipped with the output of the amplified signal according to the standard ČSN 36 48 10, but it is only a discharge of the collectors of transistors of the last stage of the amplifier. The variable and unidirectional voltage superposition on the output does not allow direct connection eg. computer-to-analog converter, 201 703

201 703 „ alebo aspoň podstatné znižuje jeho využitelný dynamický rozsah. Rovnaká situácia vznikne pri připojení vstupného zosilňovača záznamového magnetofonu, napr. TESLA EMM 141. Okrem toho relativné vyaoký výstupný odpor tohto výatupu zapříčiní, že vgčšina připojených zariadení podstatným spčeobom ovplyvní činnost nasledujúcieh elektronických obvodov elektrokardiografu a zhorší technické charakteristiky přístroje. S rovnakými tažkostami aa střetne napr. využitie výstupov u pomalobežného osciloskopu TESLA OPD 280, ktorý sa využívá v zdravotníctve ako elektrokardioskop.201 703 "or at least substantially reduces its usable dynamic range. The same situation arises when you connect the input amplifier of the recorder, eg. TESLA EMM 141. In addition, the relative high output resistance of this outlet will cause most connected devices to substantially affect the operation of the following electronic circuits of the electrocardiograph and to impair the technical characteristics of the device. With the same difficulty aa clashes eg. Utilization of outputs with low-speed oscilloscope TESLA OPD 280, which is used in healthcare as electrocardioscope.

Spoločným nedostatkom uvedených výstupov je, že riešia nanejvýš len niektoré z nasledovných technických požiadaviek, kladený na takýto výstup:The common drawback of these outputs is that they address at most only some of the following technical requirements for such output:

- zmeniť symetrický elektrický signál na signál nesymetrický,- change the symmetrical electrical signal to an unbalanced signal,

- kompenzovat jednosměrná napgťovú superpozíciu na výstupoch rozdielového zosilňovača s jej změnami a zabezpečit dobrú teplotnú stabilizáciu zapojenia,- compensate the unidirectional voltage superposition at the outputs of the differential amplifier with its changes and ensure good thermal stabilization of the wiring,

- napgťovo a výkonovo zosilniť signál,- amplify the signal voltage and power,

- realizovat nízký výstupný odpor zosilňovača v rozsahu 1 až 100 Ohmov,- realize low amplifier output resistance between 1 and 100 Ohms,

- definovat frekvenčnú šířku přenášeného pásma s predpísanou dolnou a hornou medznou frekvenciou v rozsahu rádu 10^ až 10^ Hz,- define the frequency bandwidth of the transmitted band with the prescribed lower and upper cut-off frequencies in the range of the order of 10 ^ to 10 ^ Hz,

Uvedené nevýhody v podstatnej miere odstraňuje vynález.These disadvantages are substantially eliminated by the invention.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že prvý diferenciálny zosilňoveč spojovacieho obvodu má svoj invertujúoi vstup připojený cez prvý vstupný odpor na vstupnú svorku a neinvertujúci vstup cez druhý vstupný odpor na vstupnú svorku, kde na invertujúoi vatup je připojený jeho spgtnovgzobný odpor, prvý zvodový odpor a prvý spgtnovgzobný kondenzátor, pričom druhým koncom je zvodový odpor prvého diferenciálneho zosilňovača spojený so vztažným vodičom, spgtnovgzobný odpor a prvý spgtnovgzobný kondenzátor aú spojené s výstupom prvého diferenoiálneho zosilňovača, kde je cez výstupný odpor připojená výstupná svorka a cez vstupný odpor je připojený invertujúoi vstup druhého diferenciálneho zosilňovača spojovacieho obvodu, pričom invertujúoi vstup druhého diferenciálneho zosilňovača je spojený s jeho výstupom cez druhý spgtnovgzobný kondenzátor a paralelné cez sériovo zapojené dva spgtnovgzobné odpory, kde spoločný bod spgtnovgzobných odporov je spojený so vztažným vodičom cez druhý zvodový odpor a s neinvertujúcim vstupom prvého diferenciálneho zosilňovača cez 3alší spgtnovgzobný odpor, pričom neinvertujúci vstup druhého diferenciálneho zosilňovača je spojený so vztažným vodičom cez třetí zvodový odpor.SUMMARY OF THE INVENTION The first differential circuit amplifier has an inverting input connected through a first input resistor to an input terminal, and a non-inverting input via a second input resistor to an input terminal, wherein its spgtnovgzob resistor, a first leakage resistor and a first leakage resistor are connected. spgtnovg capacitor, the second end being a leakage resistor of the first differential amplifier coupled to the reference conductor, a spgtnovg capacitor and a first spgtnovg capacitor connected to the output of the first differential amplifier, where an output terminal is connected through the output resistor and an invert input is connected through the input input the inverting input of the second differential amplifier is coupled to its output via a second spgtnovg capacitor and parallel via two spgtnovg resistors connected in series, where a common point The resistor is coupled to the reference conductor through the second leakage resistor and to the non-inverting input of the first differential amplifier through the third resistor, the non-inverting input of the second differential amplifier is coupled to the reference conductor through the third leakage resistor.

Hlavnou přednostou popísaného spojovacieho obvodu je v tom, že komplexně rieši základné technické problémy spojenia, ako sú transformácia symetrického signálu ne signál nesymetrický, kompenzácia jednosmernej napgtovej superpozície na výstupoch spolu s jej prevádzkovými změnami, napgtové a výkonové zoailnenie signálu, realizácia nízkého výstupného odporu v rozsahu 1 až 100 Ohmov, definovanie šířky přenášeného pásma s predpísanou dolnou a hornou medznou frekvenciou v rozsahu rádu 10 až 10^ Hz. Výhoda je tiež v tom, že potřebné hodnoty?, pasivných obvodových prvkov je možné pre požadované hodnoty uvedených perametrov presne vypočítat a tak v širokom rozsahu optimálně prispůsobit symetrický výstup prakticky všetkých rozdielovýoh zosilňovačov používaných v zdravotnickéj technike k najrozličnejším nesymetrickým vstupom zariadení mereeej a automatizačnej techniky.The main advantage of the described circuit is that it comprehensively solves the basic technical problems of the connection, such as the transformation of symmetric signal to non-symmetric signal, compensation of DC voltage superposition on outputs together with its operational changes, voltage and power amplification of signal, realization of low output resistance 1 to 100 Ohms, defining the transmission bandwidth with prescribed lower and upper cut-off frequencies in the range of the order of 10 to 10 µHz. The advantage is also that the required values of the passive circuit elements can be accurately calculated for the desired values of said perameters, and thus a wide range of optimally match the symmetrical output of virtually all differential amplifiers used in medical technology to the most diverse unbalanced inputs of measurement and automation equipment.

Spojovací obvod pozostáva z dvoch diferenciálnych zosilfiovačov Ul a U2. kde diferenciálny zosilňovač U1 je připojený odpormi Rl a R2 ns vstupné svorky A a B. Výstup diferenciálneho zoailňovača Ul je jednou vetvou připojený cez odpor Rg k výstupnéj svorke. C, druhou vetvou je cez odpor R6 připojený na invertujúci vstup druhého diferenciálneho zosilňovača U2 a treťou vetvou je cez paralelná kombináciu odporu R3 a kondenzátora Cl připojený na invertujúci vstup zoailňovača Ul. Invertujúci vstup zosilňovača U1 je cez odpor R4 připojený k referenčnému vodičů O. Výstup zosilňovača U2 je jednou vetvou připojený cez kondenzátor C2 k invertujúcemu vstupu zosilňovača U2 a druhou vetvou cez sériovú kombináciu odporov R8 a B7 k invertujúcemu vstupu zosilňovača U2* Společný bod sériovéj kombinácie odporov R7 a R8.je jednou vetvou spojený cez odpor R9 s referenčným vodičom 0 a druhou vetvou spojený cez odpor R10 s neinvertujúcim vetupom zosilňovača Ul. Neinvertujúci vstup zosilňovača U2 je spojený s referenčným vodičom O cez odpor Rll.The connecting circuit consists of two differential amplifiers U1 and U2. wherein the differential amplifier U1 is connected by resistors R1 and R2 ns to the input terminals A and B. The output of the differential amplifier U1 is connected via a single resistor Rg to the output terminal. C, the second strand is connected via an R6 resistor to the inverting input of the second differential amplifier U2, and the third strand is connected to an inverting input of the amplifier U1 via a parallel combination of resistor R3 and capacitor C1. The inverting input of amplifier U1 is connected via a resistor R4 to the reference wires O. The amplifier output U2 is connected via a capacitor C2 to the inverting input of amplifier U2 and the other through the series of resistors R8 and B7 to the inverting input of amplifier U2. R7 and R8 are connected via a resistor R9 to a reference wire 0 and the other via a resistor R10 to a non-inverting amplifier U1 input. The non-inverting input of amplifier U2 is coupled to the reference wire O through a resistor R1.

Symetrický napgťový signál ee privádza na vstupné svorky A a B diferenciálneho zosilňovača Ul. Z jeho výstupu se odoberá zosilnené nesymetrické napgtie na výstupnú svorku C cez ochranný odpor Rg. Hornú medznú frekvenciu přenosového pásma určuje časová konátantaThe symmetrical voltage signal ee is applied to the input terminals A and B of the differential amplifier U1. From its output, amplified unbalanced voltage is taken to the output terminal C through a protective resistor Rg. The upper cut-off frequency of the transmission band is determined by the time constant

R3 . Cl a dolnú medznú frekvenciu určuje frekvenčně závislá negativna spgtná vgzba, do ktorej okruhu je zaradený diferenciálny zosilňovač U2. Ten zosilňuje len signály ležiace pod kmitočtovým pásmom spojovacieho obvodu. V prenášanom pásme jeho zisk klesá k nule.R3. Cl and the lower cut-off frequency are determined by the frequency-dependent negative spgtb to which circuit the differential amplifier U2 is incorporated. This amplifies only the signals lying below the frequency band of the coupling circuit. In the transmitted band, its profit drops to zero.

V tejto frekvenčněj oblasti zostáva preto spgtnovgzbová slučka rozpojená a přenosové vlastnosti spojovacieho obvodu určuje prakticky len zosilňovač Ul, ktorého zosilnenie je dané pomerom odporov R3 a Rl. Vo vlastnom prenosovom pásme diferenciálneho zosilňovača U2, ktorého horný medzný kmitočet určuje časová konštanta = R7 . C2, efektívne zvgčšená v pomere odporov R8/R9, zisk vplyvom účinnej spgtnej vgzby spojovacieho obvodu klesá. Jednosměrná zložka a najnižšie frekvencie signálu privádzaného na vstupné svorky A a 8 diferenciálneho zosilňovača Ul sú preto na výstupnéj svorke C potlačené. Vel’kosť tohto potlačenia je daná zosilnením spgtnovgzobnej sTučky, ktoré sa reguluje odpormi R4, R10 a R2. Odpor R2 súčasne zabezpečuje aj symetriu vstupu. Velmi nízku hodnotu dolnej medznej frekvencie napr. 1 . 1O^-^ Hz spojovacieho obvodu přitom možno dosiahnuť pri relativné malej kapacitě kondenzátora C2 přibližné 1 . 10“^ F. Na obnovenie napgťovej symetrie zosilňovača U2, porušenéj zbytkovými prúdmi jeho vstupov, slúži odpor Rll.In this frequency domain, therefore, the spgtg loop is disconnected and the transmission properties of the switching circuit are determined only by the amplifier U1, the amplification of which is given by the ratio of resistances R3 and R1. In the transmission band of the differential amplifier U2, whose upper cut-off frequency is determined by the time constant = R7. C2, effectively increased in the ratio of resistances R8 / R9, the gain due to the effective spgtz of the coupling circuit decreases. Therefore, the unidirectional component and the lowest frequencies of the signal applied to the input terminals A and 8 of the differential amplifier U1 are suppressed at the output terminal C. The magnitude of this suppression is given by the amplification of the spherical loop, which is regulated by resistors R4, R10 and R2. At the same time, the resistor R2 also provides input symmetry. A very low lower cutoff frequency e.g. 1. 1O ^- ^ Hz while the coupling circuit can be achieved with a relatively small capacity of the capacitor C2 of approximately the first The resistor R1 is used to restore the voltage symmetry of the amplifier U2 disrupted by the residual currents of its inputs.

Claims

3 The connection circuit consists of two differential amplifiers U1 and U2. wherein the differential amplifier U1 is connected by resistors R1 and R2 to the input terminals A and B. The output of the differential amplifier U1 is connected via a resistor Rg to the output terminal with one branch. C, the second branch is connected via an R6 resistor to the inverting input of the second differential amplifier U2 and is connected to the inverting input of the amplifier U1 via a parallel combination of resistor R3 and capacitor C1. The inverting input of the amplifier U1 is connected via the resistor R4 to the reference conductors O. The output of the amplifier U2 is one branch connected overconductor C2 to the inverting input of the amplifier U2 and the second branch via the serial combination of the resistors R8 and B7 to the inverting input of the amplifier U2 * Common point of the serial combination of R7 and R8. is one branch connected via a resistor R9 with a reference conductor 0 and a second branch connected via a resistor R10 with a non-inverting input of the amplifier U1. The non-inverting input of amplifier U2 is coupled to reference conductor 0 via resistor R11. The symmetric voltage signal is applied to the input terminals A and B of the differential amplifier U1. From its output, the unbalanced unbalanced voltage is taken to the Ccez output terminal R5. The upper boundary frequency of the transmission band is determined by the time constituent R3. Cl and the lower cut-off frequency are determined by the frequency-dependent negative waveform into which the differential amplifier U2 is included. This amplifies only the signals lying below the frequency band of the connecting circuit. In the transmitted band, its gain decreases to zero. Therefore, in this frequency domain, the spgtnovgzink loop remains open and only the amplifier U1, whose amplification is given by the ratio of resistors R3 and R1, determines the transmission properties of the coupling circuit. In the actual transmission band of the differential amplifier U2, which the upper limit frequency determines the time constant = R7. C2, effective in the R8 / R9 resistance ratio, decreases as a result of the effective coupling bond of the coupling circuit. The single-directional component and the lowest frequencies of the signal supplied to the input terminals A and B of the differential amplifier U1 are therefore suppressed on the output terminal C. The magnitude of this suppression is due to the amplification of the spgtnoveguous loop, which is regulated by the resistances R4, R10 and R2. At the same time, resistor R2 also provides input symmetry. Very low lower cutoff frequency. 1. The 10-1 Hz connection circuit can be achieved with a relatively small capacitor capacitor C2 of approximately 1. To restore the voltage symmetry of the U2 amplifier violated by the residual currents of its inputs, the resistor R11 serves. BACKGROUND OF THE INVENTION A connection circuit for interconnecting the outputs of an electrical device with a symmetrical electrical output signal to an input of a non-symmetric input device, characterized in that the first differential amplifier (U1) has its inverting input coupled through the first input resistor (R1) the input terminal (A) and the non-inverting input through the second input resistor (R2) to the input terminal (B), where its inverting input is connected to its spgt-new resistor (R3), the first leakage resistor (R4) and the first spgtnovegs capacitor (Cl) wherein the second end is the lead resistance (R4) of the first differential amplifier (U1) coupled to the reference conductor (0), the spgtnovegistor resistor (R3) and the first spgtbond capacitor (C1) coupled to the output of the first differential amplifier (U1), where via the output resistor (R5) 4 201 703 is connected to the output terminal (C) and the inverting differential input is connected via the input resistor (R6) of the connecting circuit, while inverting the input of the second differential amplifier (U2) is coupled to its output via a second sponge-type capacitor (C2) and parallel via series-connected two retro-resistive resistors (R7, R8), the point of the resistive resistors (R7) R8 is coupled to a reference conductor (0) via a second conductor resistor (R9) and a non-inverting input of a first differential amplifier Sa (U1) via an additional sp & resistor (R110), wherein the non-inverting input of the second differential resistor (U2) is coupled to a reference through a third leakage resistor (R11). 1 drawing