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Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Rechteckimpulsen und Rechteckimpulsgruppen
hoher Genauigkeit der Parameter, vorzugsweise für elektromedizinische Anwendung
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Rechteckimpulsen,
Rechteckimpulsgruppen, Einzelimpulsen und verzögerten Impulsen mit hoher Genauigkeit
der Parameter, vorzugsweise geeignet für den Einsatz auf dem Gebiet der experimentellen
Medizin und der elektromedizinischen Forschung.
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Die bisher bekannten Schaltungsanordnungen erzeugen die zur Anwendung
auf elektromedizinischem Gebiet benötigten Rechteckimpulse im allgemeinen mit Multivibratoren,
Sperrschwingern oder Sinusgeneratoren mit nachfolgenden Impulsformerstufen.
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Alle auf den genannten Prinzipien beruhenden Schaltungsanordnungen
haben den Nachteil, daß die Impulsbreite nicht größer als 700/o der Impuisfolgezeit
werden kann. Für bestimmte Untersuchungsprobleme ist es jedoch erforderlich, die
Impulsbreite so weit zu dehnen, bis ein Gleichstrom entsteht. Es ist somit Aufgabe
der Erfindung, das Tastverhältnis der erzeugten Impulsfolge kontinuierlich oder
in kleinen Stufen von O bis 1 bzw. vom Nadelimpuls bis zum Gleichstrom einstellbar
zu machen. Weiterhin wird gefordert, daß im Moment des Auslösens der Anordnung die
Vorderflanke des ersten Impulses der anlaufenden Impulsfolge auftritt, wobei die
Impulse einschließlich des ersten Impulses den eingestellten Parametern bezüglich
Form, Amplitude, Impulsfolge und Impulsbreite entsprechen müssen. Die bekannten
Schaltungsanordnungen erfüllen diese Forderungen nicht, da sie beim Auslösen wegen
nicht vermeidbarer Einschwingvorgänge während der Anlaufzeit Impulse mit sich verändernden
Parametern abgeben. Auch die Zuschaltung eines fortlaufenden Impulserzeugers mittels
eines mechanischen oder elektronischen Schalters in den Ausgangskreis ist mit dem
Nachteil behaftet, daß die zeitliche Übereinstimmung von Triggervorgang und Anstiegsflanke
des ersten Impulses nicht sicher gegeben ist.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Schaltungsanordnung
darzustellen, mit der Impulse erzeugt werden können, deren Parameter Breite, Folge,
Flankensteilheit und zeitlicher Einsatz mit hoher Genauigkeit einstellbar und reproduzierbar
sind.
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Das Tastverhältnis der Impulse soll 0 bis 1, d. h. vom Nadelimpuls
bis zum Gleichstrom regelbar sein. Des weiteren soll die Schaltungsanordnung die
Erzeugung von Impulsfolgen, Impulsgruppen, zahlenmäßig vorwählbaren Impulsgruppen,
verzögerten Impulsen und Einzelimpulsen mit der gleichen hohen Genauigkeit gestatten.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein quarzstabilisierter
Pulsgenerator mit einer Fest-
frequenz zur Erzeugung von Rechteckimpulsfolgen mit
einer h-stufigen Zähldekadenkette derart verbunden ist, daß jeweils der Ausgang
der vorhergehenden und der Eingang der nachfolgenden Zähldekade verbunden sind und
die zehn Abfrageausgänge jeder einzelnen Zähldekade an die parallelliegenden Anschlüsse
von zwei Serien dekadischer Schalter angeschlossen sind. Die Mittelabgriffe der
beiden Serienschalter sind jeweils auf ein erstes und ein zweites Und-Tor gelegt.
Der Ausgang des ersten Und-Tores ist sowohl mit dem ersten Eingang eines bistabilen
Multivibrators als auch mit dem ersten Eingang eines ersten Nullstellers, dessen
Ausgang an alle Zähldekaden geschaltet ist, verbunden. Der Ausgang des zweiten Und-Tores
ist mit dem zweiten Eingang des ersten bistabilen Multivibrators verbunden, dessen
Ausgang am ersten Eingang eines dritten Und-Tores liegt und über dieses mit einer
Ausgangsstufe für die Impulse verbunden ist, wobei der zweite Eingang des dritten
Und-Tores mit dem ersten Ausgang eines zweiten bistabilen Multivibrators verschaltet
ist, dessen erster Eingang mit einer Starttaste und dem zweiten Eingang des ersten
Nullstellers verbunden ist. Der zweite Eingang des zweiten bistabilen Multivibrators
ist dagegen auf eine Stoptaste geführt, wobei zur Erzeugung eines Rechteckeinzelimpulses
am Ausgang
für die Rechteckimpulse der Ausgang des zweiten Und-Tores
mit dem zweiten Eingang des zweiten bistabilen Multivibrators über einen geschlossenen
Schalter verbunden ist.
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Zur fortlaufenden Erzeugung von Rechteckimpulsfolgegruppen ist der
quarzstabilisierte Pulsgenerator zusätzlich mit dem ersten Eingang eines vierten
Und-Tores, dessen zweiter Eingang an dem Ausgang eines dritten bistabilen Multivibrators
liegt, verbunden.
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Der Ausgang eines vierten Und-Tores ist derart auf eine m-stufige
Zähldekadenkette gelegt, daß jeweils der Ausgang der vorhergehenden und der Eingang
der nachfolgenden Stufe verbunden sind, und die zehn Abfrageausgänge jeder einzelnen
Zähldekade an die parallelliegenden Anschlüsse von zwei weiteren Serien dekadischer
Schalter angeschlossen sind. Die Mittelabgriffe der beiden Serienschalter sind jeweils
auf die Eingänge eines fünften und eines sechsten Und-Tores gelegt, wobei der Ausgang
des fünften Und-Tores über einen geschlossenen Schalter auf den zweiten Eingang
und der Ausgang des sechsten Und-Tores über einen geschlossenen Schalter auf den
ersten Eingang des zweiten bistabilen Multivibrators geführt ist. Dessen erster
Ausgang ist mit dem ersten Eingang des fünften Und-Tores und dem ersten Eingang
des zweiten Nullstellers und der zweite Ausgang mit dem ersten Eingang des sechsten
Und-Tores und dem zweiten Eingang des zweiten Nullstellers, dessen Ausgang mit den
Zähldekaden verbunden ist, geführt. Dabei sind außerdem die ersten und zweiten Eingänge
der zweiten und dritten bistabilen Multivibratoren miteinander verbunden.
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Zur Zählung und zur Vorwahl einer bestimmten Anzahl von Rechteckimpulsfolgegruppen
ist weiterhin der Eingang einer weiteren Zähldekadenkette mit dem zweiten Ausgang
des zweiten bistabilen Multivibrators verbunden. Die Abfrageausgänge jeder einzelnen
Zähldekade sind an die Anschlüsse von dekadischen Schaltern angeschlossen, deren
Mittelabgriffe auf den verschiedenen gleichwertigen Eingängen eines siebenten Und-Tores
liegen, dessen Ausgang an den zweiten Eingang des dritten bistabilen Multivibrators
gehen, wobei die Starttaste mit dem Eingang des dritten Nullstellers verbunden ist
und der Ausgang dieses Nullstellers auf die Zähldekaden geführt ist.
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Weiterhin wird zur Erzeugung einer zeitlichen Verzögerung zwischen
Start und Erscheinen des ersten Rechteckimpulses am Ausgang für die Impulse die
Verbindung zwischen der Starttaste und dem ersten Eingang des zweiten bistabilen
Multivibrators mittels eines Schalters aufgehoben, wobei jedoch bei allen Rechteckimpulsarten,
wie Rechteckeinzelimpuls, Rechteckdauerimpuls, Rechteckimpulsgruppen, gezählten
Rechteckimpulsgruppen eine Verbindung zwischen dem Ausgang des sechsten Und-Tores
und dem ersten Eingang des zweiten bistabilen Multivibrators bestehen muß.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 die Gesamtschaltung, F i g.
2 die Schaltung für »Einzelimpuls«, F i g. 3 die Schaltung für »Impulsfolge((, F
i g. 4 die Schaltung für »Impulsfolgegruppen«, F i g. 5 die Schaltung für »gezählte
Impulsfolgegruppen«, F i g. 6 die Schaltung für ))verzögerte Impulses folgen«.
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Zur Erzeugung von Gleichstrom werden an der ersten und auch an der
zweiten Serie der dekadischen Schalter gleiche Werte eingestellt, d. h. Impulsfolge
gleich Impulsbreite, so daß am Ausgang naturgemäß keine Impulse, sondern nach Betätigung
der Starttaste Gleichstrom entsteht.
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Ein quarzstabilisierter Pulsgenerator G, der vorzugsweise rechteckige
Impulse mit hoher Genauigkeit bezüglich der Impulsfolge abgibt, ist mit dem Eingang
der Zähldekade D1 einer Zähldekadenkette D1 bis D5 verbunden. Der Ausgang der Zähldekade
D1 führt zum Eingang der Zähldekade D2. Das gilt sinngemäß für die Ein- und Ausgänge
der weiteren Dekaden. Die zehn den Zahlen 0 bis 9 entsprechenden Abfrageausgänge
der Zähldekaden werden auf die jeweils zehn Eingänge der dekadischen Schalter S1
bis 55 und S6 bis S10 geführt. Der Anschluß 0, 1, 2 bis 9 des Schalters S1 liegt
parallel zum jeweiligen Anschluß 0, 1, 2 bis 9 des Schalters S6. Das gleiche gilt
ebenfalls für die Schalter Sps und S7, S3 und S8, 84 und Sg sowie S5 und S1O.
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Die Mittelabgriffe der Schalter S1 bis S5 werden mit den Eingängen
des Und-Tores T1, die Mittelabgriffe der Schalter S6 bis Sis mit den Eingängen des
Und-Tores T2 verbunden. Der Ausgang des Und-Tores T1 führt auf den Eingang I des
bistabilen Multivibrators M1 und auf den Eingang I des Nullstellers N1, der Ausgang
des Und-Tores T2 auf den Eingang II des bistabilen Multivibrators M1, dessen Ausgang
auf den Eingang I des Und-Tores T3 gelegt ist. Der Ausgang des Und-Tores T3 liegt
auf dem Eingang der Ausgangsstufe A.
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Der bistabile Multivibrator M2 ist über seinen Ausgang I mit dem
Eingang II des Und-Tores T3, einem Eingang des Und-Tores T5 und dem Eingang I des
NullstellersN2 verbunden. Der Ausgang II des bistabilen Multivibrators M2 führt
zum Eingang II des Nullstellers N2, zu einem Eingang des Und-Tores T6 und zum Eingang
der Zähldekade Dll. Der Eingang I des bistabilen Multivibrators M2 ist mit dem Eingang
II des Nullstellers N1, mit dem Ausgang des Und-Tores T6 über den Schalter S20,
mit der Starttaste über den Schalter S23 und dem Eingang I des bistabilen Multivibrators
M3 sowie dem Eingang des Nullstellers N3, dessen Ausgang auf die Zähldekade Dll
führt, verbunden. Der Eingang II des bistabilen Multivibrators M2 hat eine Verbindung
zur Stoptaste, zum Ausgang des Und-Tores T5 über den Schalter S21, zum Ausgang des
Und-Tores T2 über den Schalter Soll, zum Eingang II des bistabilen Multivibrators
M3 und zum Mittelabgriff des Schalters S22, dessen zehn Eingänge auf die Abfrageausgänge
0 bis 9 der Zähldekade Dll geführt sind. Das Und-Tor T4 liegt mit seinem Eingang
I am Ausgang des quarzstabilisierten Generators G, mit seinem Eingang II am Ausgang
des bistabilen Multivibrators M3. Der Ausgang des Und-Tores T4 führt zum Eingang
der Zähldekadenkette, die aus den in Serie geschalteten Zähldekaden D6 bis Dlo besteht,
deren Nullstellereingänge mit dem Ausgang des Nullstellers N2 verbunden sind. Die
jeweils zehn Abfrageausgänge der Zahlen 0 bis 9 an den Zähldekaden D7 bis Dlo sind
mit den Eingängen der dekadischen Schalter S12 bis Sis verbunden. Der Anschluß 0,
1, 2 bis 9 des Schalters S12 liegt wiederum parallel zum Anschluß 0, 1, 2 bis 9
des Schalters S16 Das gleiche gilt für die Schalter S13 und Ski', S14 und S18 sowie
S15 und Sl9. Die Zähldekade D6 dient nur der Untersetzung 10: 1.
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Die in den Blockschaltbildern F i g. 1 bis 6 näher erläuterten Schaltungsanordnungen
gestatten bei Verwendung
eines 10-kHz-Pulsgenerators G die Erzeugung
folgender Impuls arten und Impulsparameter am Ausgang A: 1. Einzelimpuls (F i g.
2) Impulsbreite t = 0,1 bis 9999 ms in Schritten von 0,1 ms.
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2. Impulsfolge (F i g. 3) Impulsbreite wie unter 1. Impulsfolge T
=- 0,1 bis 9999 ms in Schritten von 0,1 ms.
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3. Impulsfolgegruppen (F i g. 4) Impulsbreite wie unter 1. Impulsfolge
wie unter 2.
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Gruppendauer b = 1 mit 9999 ms in Schritten von 1 ms.
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Gruppenpaused = 1 bis 9999 ms in Schritten von 1 ms.
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4. Gezählte Impulse bzw. gezählte Impulsfolgegruppen (F i g. 5) Impulsbreite
wie unter 1. Impulsfolge wie unter 2.
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Impulsfolgegruppen wie unter 3.
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Anzahl der Impulse bzw. Gruppen 1 bis 9.
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5. Gleichstrom Impulsbreite größer als Impulsfolgezeit einstellen.
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6. Verzögerter Impuls bzw. Impulsfolge bzw. Impulsfolgegruppen (F
i g. 6) Verzögerungszeit wie unter 3. Gruppenpause d einstellen.