DE2060502A1

DE2060502A1 - Schaltungsanordnung zur Unterdrueckung von Stoerfrequenzen

Info

Publication number: DE2060502A1
Application number: DE19702060502
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl-Ing Schaeffler
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1970-11-23
Filing date: 1970-12-09
Publication date: 1972-05-31
Also published as: CH524290A

Description

Schaltungsanordnung zur UnterdrUckung von Störfrequenzen Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Unterdruckung von Störfrequenzen, Auf dem Gebiet der Nachrichtenverarbeitung tritt häufig das Problem auf, dass Nutzsignale, die einer Weiterverarbeitungseinrichtung zugeführt werden sollen, von Störsig nalen Uberlagert sind. Derartige Störungen können die Aus.
wertung der Nutzsignale erschweren oder gar unmöglich machen. Sehr oft handelt es sich bei den Störsignalen um periodische Signale konstanter Frequenz.
Als Beispiel ftir das Auftreten periodischer Störsignale sei hier die Erfassung und Darstellung eines Ele1ktrokardiogramms genannt. Die auszuwertenden Aktionsspannungen werden Uber zwei Elektroden, die am Körper der zu untersuchenden Person befestigt sind, abgenommen und Uber Kabel einem Verstärker zugeführt und anschliessend auf einem Sichtgerät oder Schreiber dargestellt. Die Aktionsspannungen haben einen sehr niedrigen Pegel und können deshalb leicht durch Störsignale Uberlagert werden. Körperelektroden und Kabel sind Störfeldern ausgesetzt, die beispielsweise von den Leitungen des Wechselstromnetzes herrühren. Durch die Einwirkung des Störfeldes wird das Nutzsignal verfälscht oder sogar unbrauchbar.
In der Praxis versucht man die Lage der Versuchsperson und die der Elektrodenkabel so zu treffen, dass eine möglichst symmetrische Anordnung entsteht und die Störspannungen sich gegenseitig kompensieren. Diese Massnahmen sind Jedoch umständlich und fUhren in stark gestörten Räumen nicht zum gewttnschten Erfolg.
Zur UnterdrUckung von Störsignalen, deren Frequenz bekannt ist, wurde nun vorgeschlagen, innerhalb des Verstärkers Filteranordnungen vorzusehen, welche die Störsignale ausblenden - sogenannte Sperrfilter. Solche Sperrfilter bestehen beispielsweise aus parallel geschalteten Hoch- und Tiefp&ssen (Elektronik 1970, Heft 5, S.149...
152). Der Nachteil der bisher fUr diesen Zweck ten Filteranordnungen liegt jedoch darin, dass diese nicht nur die Störsignale, sondern ein mehr oder weniger breites Frequenzband unzulässig stark dämpfen. Hierdurch tritt eine Verzerrung des Nutzsignals auf, die beispielsweise gerade in der Elektrokardiographie nicht hingenommen werden kann.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Mängel bekannter Filteranordnungen zu beheben und eine Schaltungsanord nung zur Unterdruckung von Störfrequenzen anzugeben, die eine vorgegebene Störfrequenz innerhalb eines schmalen Bandes stark unterdrUckt, alle Frequenzen ausserhalb dieses Bandes jedoch praktisch unverändert durchlässt.
Die vorgenannte Aufgabe lässt sich erfindungsgemäss dadurch lösen, dass ein erster als Bandpassfilter beschalteter Operationsverstärker eingangsseitig mit einem zweiten als invertierender Verstärker geschalteten Operationsverstärker parallel geschaltet ist, wobei die Ausgänge beider Operationsverstärker Uber einen Widerstand miteinander verbunden sind.
Besondere AusfUhrungsarten der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung ergeben sich aus dem in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispiel in Verbindung mit dessen Beschreibung.
Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausfuhrungsform einer Schaltungsanordnung zur Unterdrückung von Störfrequenzen, deren Aufbau und Wirkungsweise nachstehend beschrieben werden.
Der Eingang E der Schaltungsanordnung ist einerseits mit dem nichtinvertierenden Eingang eines ersten Operationsverstärkers 1, andererseits über einen Widerstand 2 mit dem invertierenden Eingang eines zweiten Operationsverstärkers 3 verbunden. Der nichtinvertierende Eingang dieses verstärkers ist an Masse geschaltet. Der zwischen invertierenden Eingang und Ausgang geschaltete Widerstand 4 dient in bekannter Weise als Gegenkopplungswiderstand.
Zwischen dem invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers 1 und dessen Ausgang liegt ein Doppel-T-RC-Glied. Dieses Glied besteht aus der Parallelschaltung eines Hochpasses und eines Tiefpasses. Die Kondensatoren 5, 6 bilden zusammen mit dem Widerstand 7 den Hochpass, die Widerstände 8, 9, letzterer ist einstellbar, zusammen mit dem Kondensator 10 den Tiefpass. Der so beschaltete Operationsverstärker 1 wirkt in bekannter Weise als Bandpassfilter (bzgl. Dimensionierung aktiver Filter vgl. Elektronik 1970, Heft 10, S. 329...334). Mit Hilfe des einstellbaren Widerstandes 9 lässt sich die eine Grenzfrequenz des Bandpassfilters in gewissen Grenzen einstellen. Der Ausgang des ersten Operationsverstärkers 1 ist mit dem Ausgang des zweiten Operationsverstärkers 3 über einen weiteren einstellbaren Widerstand 11 verbunden. Das Ausgangssignal der Schaltungsanordnung wird zwischen dem Schleifer des genannten Widerstandes 11 und Masse abgegriffen.
Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Schaltungsanordnung geht aus folgendem hervor: Angenommen, das Eingangssignal am Eingang E bestehe nur aus einem Störsignal (z.B. Störfrequenz 50 Hz). Dieses Signal wird innerhalb eines sehr schmalen Bandes durch das Bandpassfilter, bestehend aus dem Operationsverstärker 1 und dem Doppel-T-RC.Glied, durchgelassen und erscheint, verstärkt um den Verstärkungsfaktor des Filters, am Ausgang des ersten Operationsverstärkers 1. Bei entsprechender Dimensionierung der Widerstände 2 und 4 entsteht ein Signal gleicher Amplitude, Jedoch um 1800 phasenverschoben, am Ausgang des zweiten Operationsverstärkers 3. Beide Signale kompensieren sich Uber den Widerstand 11 vollkommen, so dass am Ausgang A.kein Signal entsteht. Ein Nutzsignal, dessen Frequenz ausserhalb des schmalen, durch das Bandpassfilter definierten Frequenzbandes liegt, wird durch das Bandpassfilter unterdrUckt, liefert also kein Signal am Ausgang des ersten Operations.
verstärkers 1. Dagegen erscheint am Ausgang des zweiten Operationsverstärkers nach wie vor das durch diesen ver.
stärkte Nutzsignal und kann am Ausgang A abgenommen werden. Mit Hilfe des einstellbaren Widerstandes 11 kann ein exakter Amplitudenabgleich fllr das Störsignal vorgenommen werden, während der einstellbare Widerstand 9 zum Phasenabgleich dient.
Die Erfindung ist selbstverständlich auf das in der Zeichnung dargestellte nicht beschränkt. So kann beispielsweise die Addition der Signale an den Ausgängen der beiden Operationsverstärker durch einen separaten Rechenverstärker vorgenommen werden, wie es aus der Analog-Rechentechnik bekannt ist. Auch können die das Doppel-T-RC-Glied bildenden Hoch- und Tiefpässe durch RL- bzw. LC-Glieder ersetzt werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Schaltungsanordnung zur Unterdrückung von Störfrequenzen, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster als Bandpassfilter beschalteter Operationsverstärker (1) eingangsseitig mit einem zweiten als invertierendem Verstärker geschalteten Operationsverstärker (3) parallel geschaltet ist, und dass die Ausgänge beider Operationsverstärker (1,3) über ein Rechenglied (11) miteinander verbunden -sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rechenglied ein einstellbarer Widerstand (11) ist, an dessen Schleifer die Ausgangsspannung der Schaltungsanordnung abgegriffen werden kann.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass der als Bandpassfilter beschaltete Operationsverstärker (1) in seinem Gegenkopplungszweig ein Doppel-T-RC-Glied (5,6,7, 8,9,10) aufweist.

L e e r s e i t e