DE1232620B - Transistorisierter Verstaerker, insbesondere Vorverstaerker fuer elektromedizinischeGeraete, wie Elektrokardiographen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H03f

Deutsche Kl.: 21 a2-18/08

Nummer: 1232 620

Aktenzeichen: S 99269 VIII a/21 a2

Anmeldetag: 6. September 1965

Auslegetag: 19. Januar 1967

Die Erfindung betrifft einen transistorisierten Verstärker, wobei insbesondere an einen Vorverstärker für elektromedizinische Geräte, wie Elektrokardiographen, gedacht ist. Derartige Verstärker besitzen einen sich über Emitterwiderstände der Eingangstransistoren schließenden Gegenkopplungskreis sowie eine mit den Eingangstransistoren verbundene Anordnung zur Erzeugung einer Eichspannung. Der Eichspannungserzeuger besteht im allgemeinen im wesentlichen aus einer Einrichtung zur Erzeugung einer hochkonstanten Spannung, beispielsweise einem Normalelement, in Verbindung mit einer geeigneten Widerstandsanordnung. An Stelle eines Normalelementes hat man bei elektromedizinischen Geräten auch einen Kondensator verwendet, der auf- und entladen wird. Bei Mehrkanalgeräten wird eine synchrone Eichung der verschiedenen Kanäle durch mittels eines gemeinsamen Oszillators gewonnene Eichsignale durchgeführt.

Es ist beispielsweise bei Elektrokardiographen bekannt, diese Eicheinrichtungen bei Röhrengeräten in die Gitterzuleitungen der ersten Röhrenstufe und bei transistorisierten Geräten in die Basisleitungen der ersten Transistorstufe des Vorverstärkers zu legen. Dabei hat sich gezeigt, daß diese bekannten Schaltungen sehr störanfällig sind. Diese Störanfälligkeit beruht beispielsweise auf statischen Aufladungen, insbesondere bei Verwendung von Schaltern zur Erzeugung von Eichimpulsen. Ferner sind die Kapazitäten gegen Masse schwierig zu beherrschen, die den primären Eichimpuls in Abhängigkeit von dem jeweils an den Eingangsklemmen des Vorverstärkers liegenden Widerstand verfälschen. Im Falle eines Elektrokardiographen handelt es sich dabei um den jeweils untersuchten Patienten, dessen Widerstandswert von dem jeweiligen Zustand der Haut und dem Patienten selbst abhängig ist. Bei Elektrokardiographen steht der Eingang des Vorverstärkers ferner mit dem Ableitungswähler in Verbindung, dessen Widerstandswert sich ebenfalls mit seiner jeweiligen Stellung ändert.

Da für elektromedizinische Geräte eine Eichung während der Untersuchung vorgeschrieben ist und man demgemäß die elektrische Verbindung zwischen dem Patienten und dem Eingang des Vorverstärkers während der Eichung nicht aufheben kann, hat man bei mit Röhren bestückten Vorverstärkern die Eichanordnung in eine Kathodenzuleitung der ersten Röhrenstufe gelegt. Hierdurch ist eine Entkopplung zwischen dem beispielsweise durch den Patienten gegebenen, an die Eingangsklemmen des Vorverstärkers angeschalteten veränderlichen Widerstand einer-Transistorisierter Verstärker, insbesondere
Vorverstärker für elektromedizinische Geräte,
wie Elektrokardiographen

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, München 2, Witteisbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Heinrich Stenger,
Dipl.-Ing. Herbert Wilimzig, Karlsruhe

seits und der Eichanordnung andererseits geschaffen. Diese Schaltungsmaßnahme läßt sich aber nicht ohne weiteres auf transistorisierte Verstärker übertragen, wie sie der Erfindung zugrunde liegen. Dies beruht darauf, daß die Röhre von Hause aus hochohmig ist, während die Hochohmigkeit der Transistoren nur durch eine harte Gegenkopplung des transistorisierten Verstärkers erzielbar ist. Diese Gegenkopplung wird durch in den Emitterkreisen der Eingangstransistoren des Verstärkers angeordnete Widerstände erreicht. Wollte man daher die Analogie zu der Anordnung der Eicheinrichtung in den Kathodenzuleitungen eines Röhrenverstärkers bei transistorisierten Verstärkern die Eicheinrichtung an einen Emitterwiderstand der Eingangsstufe des Verstärkers anschließen, so wäre es erforderlich, die Amplitude der Eichsignale um den Gegenkopplungsfaktor des gegengekoppelten Verstärkers zu erhöhen. Dies ist aber nicht zulässig, vielmehr ist für die Eichsignale eine bestimmte Amplitude vorgeschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen transistorisierten Verstärker anzugeben, bei dem diese Schwierigkeiten bezüglich der Zuführung der Eichspannung behoben sind. Wenn auch der erfindungsgemäße Verstärker in erster Linie im Rahmen von elektromedizimschen Geräten, wie Elektrokardiographen, eingesetzt werden soll, bei denen insbesondere infolge der Änderungen des durch den angeschlossenen Patienten gebildeten Eingangswiderstandes des Vorverstärkers die genannten Schwierigkeiten bei der Eichung auftreten, so ist die Erfindung doch nicht auf Verwendung im Rahmen derartiger Geräte beschränkt. Vielmehr ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Verstärkers immer dann sinnvoll, wenn eine Eichung desselben durchgeführt werden muß und dabei veränderliche Geberwiderstände mit

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dem Eingang verbunden bleiben müssen. Erfindungs- stärker zur Eichung desselben ab. An die Klemmen g gemäß werden die obengenannten Schwierigkeiten und h schließlich ist die Spannungsquelle für die dadurch vermieden, daß in der Emitterleitung minde- Spannungsversorgung des Verstärkers angeschaltet, stens eines der Eingangstransistoren ein weiterer deren Aufbau im Rahmen der Erfindung ebenso wie Widerstand außerhalb des Gegenkopplungskreises 5 derjenige der übrigen Schaltungsteile des Elektroliegend angeordnet ist, dessen Widerstandswert klein kardiographen nicht interessiert,
gegenüber demjenigen der im Gegenkopplungskreis Es handelt sich in diesem Ausführungsbeispiel um liegenden Emitterwiderstände ist und an den die einen dreistufigen gegengekoppelten Verstärker mit Anordnung zur Erzeugung der Eichspannung ange- komplementären Transistoren. Die erste Verstärkerschlossen ist. ίο stufe, d. h. die Eingangsstufe, enthält die Transisto-

Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen ren Tl und T 2, die weiteren Verstärkerstufen die Verstärkers besteht also darin, daß die Eichspannung Transistoren Γ3 und Γ4 bzw. TS und T6. DieTrannicht einfach an einer vom Verstärkereingang ent- sistoren sind miteinander und mit zur Einstellung koppelten Stelle eingegeben wird, sondern daß in der ihrer Arbeitspunkte dienenden ohmschen Wider-Emitterleitung ein zusätzlicher Widerstand so ange- 15 ständen in an sich bekannter Weise in Gegentaktordnet wird, daß er außerhalb des sich über andere schaltung zusammengeschaltet. Wesentlich für die Emitterwiderstände schließenden Gegenkopplungs- Erfindung ist die Tatsache, daß die beiden Hälften kreises des Verstärkers liegt. Dadurch wird erreicht, der Gegentaktschaltung stark gegengekoppelt sind, daß die Gegenkopplung zwar für sämtliche Stör- Die Gegenkopplungskreise verlaufen von den beiden signale, d. h. für alle Ströme gegen Masse, voll wirk- 20 Transistoren Γ 5 und Γ 6 der Ausgangsstufe des Vorsam ist, daß jedoch die Eichströme nicht der Wir- Verstärkers über die EmitterwiderständeR3 und A4 kung der Gegenkopplung unterliegen. Der zusätzliche in den Emitterkreisen der Transistoren Π und Γ2 Widerstand zur Einspeisung der Eichsignale muß der Eingangsstufe des Vorverstärkers. Würde man klein gegen die übrigen Emitterwiderstände der be- daher die Eichsignale beispielsweise dem Emittertreffenden Transistorstufe sein, d. h. so klein, daß er 25 widerstand R 4 zuführen, so würden die Eichsignale praktisch keine Arbeitspunktverschiebung der Tran- als Störsignale behandelt und demgemäß gegensistoren bewirkt. gekoppelt werden. Daher ist in die Emitterleitung

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung des Transistors T 2 der zusätzliche Widerstand R S sieht vor, daß der weitere Widerstand zwischen die eingefügt, der mit den Klemmen e und / zum AnEmitterelektrode des jeweiligen Transistors und den 30 Schluß der Eichspannungsquelle, bestehend aus den im Gegenkopplungskreis liegenden Emitterwider- Elementen Z, Ri und R2, verbunden ist. Der Widerstand dieses Transistors geschaltet ist. Handelt es stand RS liegt außerhalb des Stromkreises der sich um einen mehrstufigen transistorisierten Verstär- Gegenkopplung, der sich über den Widerstand R4 ker, so liegt der weitere Widerstand außerhalb des schließt. Damit ist sichergestellt, daß lediglich die sich über alle Stufen erstreckenden Gegenkopplungs- 35 irgendwo im Bereich des Vorverstärkers etwa aufkreises. Man wird nämlich mit Vorteil eine Gegen- tretenden Störspannungen durch die Gegenkopplung kopplung über alles vorsehen, um die in irgendeiner über alles weitgehend beseitigt werden, während die Stufe des mehrstufigen Transistorverstärkers auf- Eichsignale am Widerstand R 5 infolge der Lage tretenden Störsignale durch die Gegenkopplung zu dieses Widerstandes außerhalb des Gegenkopplungsunterdrücken. 40 kreises ungedämpft wirksam werden.

Bei einem im Gegentakt geschalteten Verstärker Der weitere Vorteil des erfindungsgemäßen tranwird man in der Emitterleitung nur eines der beiden sistorisierten Verstärkers ist darin zu sehen, daß eine Eingangstransistoren des Verstärkers den weiteren Entkopplung zwischen dem weiteren Widerstand und mit der Einrichtung zur Erzeugung der Eichspannung dem mit dem Eingang des Vorverstärkers in Ververbundenen Widerstand anordnen. 45 bindung stehenden Patienten sichergestellt ist Diese

Es sei an dieser Stelle bemerkt, daß der Aufbau Entkopplung besorgen die Transistoren Ti und Ί2,

der Einrichtung zur Erzeugung der Eichsignale an die mit ihren Basis-Emitter-Strecken zwischen dem

sich für die Anwendung der Erfindung unerheblich ist. Patienten einerseits und dem zur Zuführung der

Das zuletzt beschriebene Ausführungsbeispiel der Eichspannung dienenden zusätzlichen Widerstand R 5

Erfindung, d. h. ein gegengekoppelter Verstärker in 50 andererseits liegen.

Gegentaktschaltung mit einem zusätzlichen Wider- Mit der Erfindung ist ein transistorisierter Verstand zum Einspeisen der Eichsignale im Emitterkreis stärker geschaffen, der insbesondere bei elektromedider Eingangsstufe des Verstärkers, ist in der Figur zinischen Geräten insofern Bedeutung hat, als bei dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel handelt diesen eine Eichung während der Messung, d. h. bei es sich um den Vorverstärker eines Elektrokardio- 55 angeschaltetem Patienten, erfolgen muß und demgraphen. An die Eingangsklemmen α und b des Vor- gemäß Maßnahmen zu treffen sind, durch die die Verstärkers ist über einen nicht dargestellten Ab- sich ändernden Widerstandsverhältnisse am Eingang leitungswähler und das Patientenkabel, gegebenen- des Verstärkers und die unvermeidbaren Schaltfalls unter Zwischenfügung geeigneter Hochfrequenz- kapazitäten hinsichtlich einer Auswirkung auf das Siebe, der Patient angeschlossen. Die Ausgangs- 60 Ergebnis der Eichung unwirksam gemacht werden, klemmen c und d des Vorverstärkers führen über Diese günstigen Eigenschaften werden mit geringstweitere Verstärkerstufen und Koppelelemente zum möglichem Aufwand, nämlich lediglich durch Ein-Schreibwerk des Elektrokardiographen. An die Klem- fügen eines zusätzlichen Widerstandes in die Emittermen e und / ist der Eichspannungserzeuger ange- leitung eines Transistors der Eingangsstufe des Verschlossen, der in diesem Ausführungsbeispiel die 65 stärkers, erzielt.

ZenerdiodeZ sowie WiderständeR1 und R2 ent- Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verstär-

hält. Diese Spannungsquelle gibt also Spannungs- kers ist, um dies nochmals zu betonen, nicht aui

impulse einer vorgegebenen Amplitude an den Ver- elektromedizinische Geräte beschränkt, sondern kann

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immer dann mit Vorteil erfolgen, wenn die Eichung eines transistorisierten Verstärkers vorgenommen werden soll, während an seinen Eingang ein veränderlicher Widerstand angeschaltet ist. Patentansprüche:

1. Transistorisierter Verstärker, insbesondere Vorverstärker für elektromedizinische Geräte, wie Elektrokardiographen, mit einem sich über Emitterwiderstände der Eingangstransistoren schließenden Gegenkopplungskreis und einer mit den Eingangstransistoren verbundenen Anordnung zur Erzeugung einer Eichspannung, dadurch gekennzeichnet, daß in der Emitterleitung mindestens eines der Eingangstransistoren ein weiterer Widerstand außerhalb des Gegenkopplungskreises liegend angeordnet ist, dessen Widerstandswert klein gegenüber demjenigen der im Gegenkopplungskreis liegenden Emitterwiderstände ist und an den die Anordnung zur Erzeugung der Eichspannung angeschlossen ist.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Widerstand zwischen die Emitterelektrode des Transistors und den im Gegenkopplungskreis liegenden Emitterwiderstand dieses Transistors geschaltet ist.

3. Verstärker nach Anspruch 1 oder 2 in mehrstufiger Ausführung, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Widerstand außerhalb des sich über alle Stufen erstreckenden Gegenkopplungskreises liegt.

4. Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in Gegentaktschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß in der Emitterleitung nur eines der beiden Eingangstransistoren der weitere, mit der Einrichtung zur Erzeugung der Eichspannung verbundene Widerstand angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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