DE2452229C2

DE2452229C2 - Verfahren und schaltungsanordnung zur stoerungsarmen, leitungsgebundenen uebertragung der signale eines senders zu einem empfaenger

Info

Publication number: DE2452229C2
Application number: DE19742452229
Authority: DE
Inventors: Michael Maas
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-11-04
Filing date: 1974-11-04
Publication date: 1976-12-09
Also published as: DE2452229B1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur störungsarmen, leitungsgebundenen Übertragung der Signale eines Senders zu einem Empfänger, bei dem der im Empfänger durch Differenzbildung zwischen zwei Eingangspotentialen die auf dem Leitungsweg vom Sender zum Empfänger eingestreute Störspannung eliminiert

Zur störungsarmen Signalübertragung hat man bisher zwischen jedem Sender und Empfänger jeweils zwei Signalübertragungsleitungen verwendet, in die die Nutzsignale des Senders gegensinnig eingespeist wurden. Durch Differenzbildung zwischen diesen beiden Signalen mittels eines geeigneten Differenzverstärkers im Empfänger konnte die jeweils gleichsinnig in beiden Leitungen eingestreute Störspannung eliminiert werden.

Dieses bekannte Signalübertragungsverfahren erfordert insbesondere bei einer größeren Anzahl von Sendern einen relativ hohen Aufwand an Einzelübertragungsleitukigen sowie für den Fall, daß die Sender nur mit einem einzigen Empfänger verbunden sind, auch einen großen Aufwand an empfangsseitigen, doppelpoligen Abtastschaltern. Die Störspannungsunterdrückung bei den bekannten Verfahren ist außerdem nicht optimal, weil die einzelnen Sender und Empfänger durch eine Masseleitung durchverbunden sein müssen, wodurch sich auf Grund stark differierender Massepotentiale relativ siarke Ausgleichsströme ergeben können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, das/die mit geringerem technischen Aufwand eine optimale Störunterdrückung gewährleistet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die den Empfänger erreichende Störspannung zum jeweiligen Sender zurückgeführt und dort dem Nutzsignal überlagert wird und daß das so gebildete Mischsignal zum Empfänger übertragen und dort durch Differenzbildung mit der empfangsseitigen Störspannung von letzterer befreit wird.

Die Schaltangsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens beinhaltet mindestens einen Sender und mindestens einen Empfänger, die über eine das Nutzsignal übertragende Leitung miteinander verbunden sind und ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger einen den Störspannungspegel repräsentierenden Bezugspotentialpunkt aufweist, daß von diesem Bezugspotentialpunkt eine Bezugsleitung zu einem zusätzlichen Eingang des Senders geführt ist, daß der Sender mit Mitteln zur Bildung des Mischsignals durch Überlagerung aus dem Nutzsignal und dem Bezugspotential versehen ist und daß der Empfänger Mittel zur Abtrennung des Nutzsignals aus dem ihm zugeführten Mischsignal durch in Beziehungsetzen mit dem Bezugspotential aufweist.

Durch die erfindungsgemäße Lösung verringert sich der Schaltungsaufwand insgesamt, da zur Nutzsignalübertragung vom jeweiligen Sender zum Empfänger lediglich nur noch eine Nutzsignalleitung (an Stelle von bisher zwei) erforderlich ist, und eine einzige Bezugsleitung sämtlichen Sendern und Empfängern gemeinsam ist. Der Aufwand an empfangsseitigen Abtastschaltern wird ebenfalls geringer, weil nur noch einpolig geschaltet werden muß. Die gemeinsame Bezugsleitung hat ferner gegenüber einer durchverbundenen Masseleitung den Vorteil, daß keine wesentlichen Ausgleichströme zwischen den einzelnen Gehäusen fließen, d.h. Sender und Empfänger somit die gleiche Bezugsspannung haben.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschieibung

zweier Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen. Es zeigt

Fig. 1 das Prinzipschaltbild einer Leitungsverbindung gemäß der Erfindung zwischen drei Sendern und einem Empfänger,

Fig. 2 eine Alternativschaltung zur Schaltungsanordnung nach der Fig. 1.

In der Fig. 1 sind mit 1, 2 und 2 drei Sender zur leitungsgebundenen Übertragung von Nutzsignalen ^NP Uni ^u"d U_Ni zu einem Empfänger 4 bezeichnet. Jeder Sender 1 bis 3 weist dabei einen als Addierer ausgebildeten Operationsverstärker 5, 6 bzw. 7 auf. Am einen Addiever-Eingang liegt jeweils das zu übertragende Nutzsignal. Die weiteren Addierer-Eingänge sind über Leitungsstücke 8, 9 bzw. 10 an einer auf beliebigem Bezugspotential 11 liegenden und zum Empfänger 4 führenden Bezugsleitung 12 angeschaltet. Das Bezugspotential 11 kann das Wlassepotential des Empfängers 4 sein. Der Bezugspunkt 11 kann jedoch genausogu auf einem zum Massepotential des Empfängers unterschiedlichen Potential liegen, ohne daß sich an der Wirkungsweise der Schaltung etwas ändert. Es muß lediglich dafür gesorgt werden, daß der Potentialwert innerhalb des Verarbeitungsbereiches der jeweiligen senderseitigen Operationsverstärker 5 bis 7 bzw. eines am Eingang des Empfängers 4 angeordneten Differenzverstärkers 13 liegt.

Der empfangsseitige Differenzverstärker 13 ist im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 mit seinem invertierenden Eingang an der Bezugsleitung 12 angeschaltet. Der nicht invertierende Eingang des Differenzverstärkers 13 ist hingegen über einen Abtastschalter 14 wahlweise mit einer der von den senderseitigen Operationsverstärkern 5 bis 7 zum Empfänger 4 führenden Nutzsignalübertragungsleitungen 15, Io bzw. 17 verbindbar.

Beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 wird die auf dem Weg zwischen Sendern und Empfänger eingestreute Störspannung U_s mittels Bezugsleitung 12 vom Empfänger zu dem einzelnen von den Nutzsignalen nicht beaufschlagten Addier-Eingängen der senderseitigen Operationsverstärker 5 bis 7 zurückgeleitet. Auf Grund dieser Rückleitung wird also in jedem Operationsverstärker 5 bis 7 die Störspannung U_s dem jeweiligen Nutzsignal £/_N1 bis U_Ni additiv überlagert. Das (additive) Mischsignal wird dann über die Signalleitungen 15, 16 bzw. 17 durch entsprechende Umschaltung des Schalters 14 dem nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 13 im Empfänger 4 zugeleitet. Durch Subtraktion der Störspannung vom Mischsignal im Differenzverstärker 13 ergibt sich dann das nunmehr störungsfreie Ursprungsnutzsignal U_nt, U_N2, U_N3.

Beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. l,d.h. bei einer Signalübertragungsanordnung mit insgesamt drei Sendern und einem Empfänger, sind insgesamt drei, d.h. also eine der Anzahl der Empfänger entsprechende Zahl von Signalübertragungsleitungen sowie eine einzige Bezugsleitung erforderlich. Die Anzahl der erforderlichen Leitungsverbindungen ist damit gegenüber herkömmlichen Ubertragungsanordnungen bedeutend reduziert. Ferner ist zur empfangsscitigen Selektion der übertragenden Nutzsignale lediglich ein einziger einpoliger Abtastschalter 14 erforderlich. Da sämtliche Spannungen auf ein einziges Potential, nämlich das Bezugspotential (Störpotentiai) der Bezugsleitung 12 bezogen sind, fließen praktisch keine Ausgleichsströme;die Unterdrückung der Störspannung wird hierdurch weiter begünstigt.

Die Fig. 2 zeigt in einer Alternativlösung einen

Sender 18 (eine weitere Anzahl solcher Sender kann entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach der

ίο Fig. 1 hinzugefügt werden), der an Stelle eines als Addierer wirkenden Operationsverstärkers einen Differenzverstärker 19 enthält. Der Differenzverstärker 19 ist dabei in der üblichen Weise mit einem Rückkoppelwiderstand 20 sowie einem Signaleingangswiderstand 21 beschaltet. Das Nutzsignal L'_v wird über den Signaleingangswiderstand 21 dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 19 zugeleitet.

Der Differenzverstärker 19 ist über die Signalleitung 22 mit dem invertierenden Eingang eines empfangsseitjgen Differenzverstärkers 23 verbunden. Dieser empfangsseitige Differenzverstärker 23 weist ebenso wie der Verstärker 19 einen Rückkoppelwiderstand 24 sowie einen Eingangswiderstand 25 auf.

Der nicht invertierende Eingang des Differenzverstärkers 23 ist über die Rückleitung 26 mit Spannungsteiler 27, 28 auf den nicht invertierenden Eingang des senderseitigen Differenzverstärkers 19 rückgekoppelt. Als Bezugspotential dient im vorliegenden Fall das Massepotential des Senders bzw. das Massepotential des Empfängers. Ferner weisen sämtliche ohmschen Beschaltungswiderstände denselben Widerstandswert, vorzugsweise 10 kOhm, auf. Beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 wird das über die Rückleitung 26 zum Sender rückgekoppelte Störungssignal U_s dem Nutzsignal U_n gegensir.nig überlagert. Auf der Signalleitung 22 wird damit das Mischsignal — U_n + U_s, bezogen auf das jeweilige Massepotential, übertragen. Durch Inversion dieses Mischsignals am invertierenden Eingang des empfangsseitigen Differenzverstärkers 23 und additive Überlagerung des Störsignals ergibt sich am empfangsseitige η Ausgang das Nutzsignal £/_v.

Die Schaltungsanordnung nach der Fig. 2 zeichnet sich durch besonders geringen technischen Aufwand aus.

Die Schaltungsanordnungen nach den Fig. 1 und 2 lassen sich bevorzugt zur drahtgebundenen Übertragung von bei der Patientenüberwachung gewonnenen physiologischen Meßsignalen zu einem gemeinsamen Empfänger verwenden. Die Sender können dabei z.B. Bestandteil von sogenannten Bedside (BS)-Gcräten sein, die im Krankenzimmer unmittelbar neben dem jeweiligen Patienten angeordnet sind. Der Empfänger 4 kann dann z.B. auch Bestandteil einer Datenverarbeitungsanlage sein, die in einem entfernten Raum angeordnet ist und zur Verarbeitung der übertragenen physiologischen Meßwerte dient.

Die störungsarme,leitungsgebundene Übertragung physiologischer Meßwertsignale ist jedoch lediglich eine von vielen Anwendungsmöglichkeiten, die sich insgesamt in der Signalübertragungstechnik ergeben und die alle mit unter die Erfindung fallen sollen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur störungsarmen, leitungsgebundenen Übertragung der Signale eines Senders zu einem Empfänger, bei dem im Empfänger durch Differenzbildung zwischen zwei Eingangspotentialen die auf dem Leitungsweg vom Sender zum Empfänger eingestreute Störspannung eliminiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die den Empfänger (4) erreichende Störspannung

(U_x) zum jeweiligen Sender (1,2,3) zurückgeführt und dort dem Nutzsignal (U_{n r} U_s,₂, U_N}) überlagert wird und daß das so gebildete Mischsignal zum Empfänger übertragen und dort durch Differenzbildung mit der empfängerseitigen Störspannung von letzterer befreit wird (Fig. 1).

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit mindestens einem Sender und mindestens einem Empfänger, die über eine das Nutzsignal übertragende Leitung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (4) einen die Stöpspannung (U_s) repräsentierenden Bezugspotentialpunkt (11) aufweist, daß von diesem Bezugspotentialpunkt eine Bezugsleitung (12) zu einem zusätzlichen Eingang des Senders (1,2, 3) geführt ist, daß der Sender mit Operationsverstärkern (5,

6, 7) zur Bildung des Mischsignals durch Überlagerung aus dem Nutzsignal (U_Ni, U_N2, U_N}) und der Störspannung (IZ₅) versehen ist und daß der Empfänger einen Differenzverstärker (13) zur Abtrennung des Nutzsignals aus dem ihm zugeführten Mischsignal durch Subtraktion der Störspannung aufweist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Operationsverstärker (5, 6, 7) als Addierer ausgebildet und die Nutzspannung sowie das Bezugspotential an je einen Addierer-Eingang gelegt sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (18) einen Differenzverstärker (19) für das Nutzsignal und das rückgekoppelte Bezugspotential aufweist, der vorzugsweise das Nutzsignal invertiert (Fig. 2).

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger einen Differenzverstärker (23) aufweist, der vorzugsweise das Mischsignal invertiert.

6. Schaltungsanordnung nach einem der An-Sprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Bezugspotential das Massepotential des Empfängers dient.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsleitung an einen mit der Empfängermasse nicht verbundenen Bezugspotentialpunkt angeschlossen ist.