DE3431027C2

DE3431027C2 - Output stage for zero line symmetrical signals

Info

Publication number: DE3431027C2
Application number: DE19843431027
Authority: DE
Inventors: Günther Dipl.-Ing. DDR 1406 Hohen Neuendorf Flieger; Beate Dipl.-Ing. Neudert
Original assignee: Transformatoren und Roentgenwerk GmbH
Current assignee: Transformatoren und Roentgenwerk GmbH
Priority date: 1984-01-03
Filing date: 1984-08-23
Publication date: 1986-02-20
Also published as: DD223590B1; DE3431027A1; DD223590A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstärkerschaltung, die speziell für elektromedizinische Zwecke geeignet ist. Das Ziel besteht in der Verbesserung der technischen Parameter des Übertragungsverhaltens der gesamten Endstufe. Es besteht die Aufgabe, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit der nulliniensymmetrische Signale eines Generators verstärkt werden können, wobei der Ausgang stromkonstant und kurzschlußfest sein soll. Die Aufgabe wird gelöst, indem die Signale durch eine Gleichrichterschaltung in positive und negative Anteile, die zu einem Optokoppler gelangen, getrennt werden. In einer Gegentakttransistorschaltung mit jeweils separaten Stromquellen und gemeinsamen Arbeitswiderstand erfolgt eine getrennte Verstärkung der Anteile und Zusammensetzung im Arbeitswiderstand. Durch Einschaltung von Reihenwiderständen wird Kurzschlußfestigkeit erreicht. Anwendungsgebiet ist die Verstärkertechnik, vorzugsweise für die Verwendung als Endstufenverstärker für Reizstromgeräte.The invention relates to an amplifier circuit which is particularly suitable for electromedical purposes. The aim is to improve the technical parameters of the transmission behavior of the entire output stage. The object is to create a circuit arrangement with which zero line symmetrical signals of a generator can be amplified, whereby the output should be current-constant and short-circuit-proof. The object is achieved in that the signals are separated into positive and negative components by a rectifier circuit, which are then passed to an optocoupler. In a push-pull transistor circuit, each with separate current sources and a common working resistor, the components and composition in the working resistor are amplified separately. Short-circuit resistance is achieved by connecting series resistors. The area of application is amplifier technology, preferably for use as a final stage amplifier for electrical stimulation devices.

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Endverstärker zur Leistungsverstärkung von nulliniensymmetrischen Signalen, die in einem entsprechenden Generator erzeugt werden. Die Endstufe ist für die Anwendung in einem Reizstromgerät vorgesehen.The invention relates to a power amplifier for the power amplification of zero line symmetrical Signals that are generated in a corresponding generator. The output stage is for use in a stimulation current device provided.

Es sind Ausgangsstufen für nulliniensymmetrische Signale mit Ausgangsübertragern bekannt, die von Gegentaktschaltungen versorgt werden. Diese Ausgangsstufen haben den Nachteil, daß die Impulsübertragung nur für solche Signale formgetreu erfolgt, deren Frequenzbestandteile niedrig sind. Dieses macht sich besonders bei der Leistungsverstärkung von Rechteckimpulsen störend bemerkbar. Der Materialeinsatz und die Masse ist ebenfalls zu hoch und damit von Nachteil. Es sind weiterhin Leistungsverstärker, die in komplementärer Schaltungstechnik ausgeführt sind, bekannt (Tietze, Schenk: »Halbleiter-Schaltungstechnik«, Berlin, Heidelberg, New York: Springer 1971, 308 ff.). So kann eine nulliniensymmetrische Signalverstärkung mit einem im Gegentakt -B-Betrieb arbeitenden Leistungsverstärker erzeugt werden. Die komplementären Transistoren sind bei nulliniensymmetrischer Ansteuerung jeweils abwechseln je eine halbe Periode leitend. Die Ausgangsspannung entspricht etwa der Eingangsspannung und ändert sich bei Normalbelastung nicht. Der Verstärker hat also eine constant-voltage-Charakteristik. Bei einer Anwendung für die Zwecke der medizinischen Reizstromtechnik ist jedoch Stromkonstanz bei sich ändernden Belastungsfällen durch unterschiedliche Patientenwiderstände und ein kurzschlußfester Ausgang erforderlich. Bekannte stromkonstante Schaltungen sind jedoch recht aufwendig.There are known output stages for zero line symmetrical signals with output transformers, which are of push-pull circuits are supplied. These output stages have the disadvantage that the impulse transmission takes place true to form only for signals whose frequency components are low. This makes it special noticeable disturbing in the power amplification of square-wave pulses. The use of materials and the mass is also too high and therefore a disadvantage. There are still power amplifiers that are in complementary Circuit technology are executed, known (Tietze, Schenk: "Semiconductor circuit technology", Berlin, Heidelberg, New York: Springer 1971, 308 ff.). A signal amplification with zero line symmetry can be achieved with a power amplifiers operating in push-pull -B mode are generated. The complementary transistors are alternately conductive for half a period in the case of zero line symmetrical control. the The output voltage corresponds approximately to the input voltage and does not change under normal load. Of the The amplifier therefore has a constant voltage characteristic. When used for medical purposes Stimulation current technology, however, is current constancy in the case of changing load cases due to different ones Patient resistances and a short-circuit proof output required. Known constant current circuits are, however, quite complex.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für eine Endstufe zur Verstärkung und Abgabe von nulliniensymmetrischen Signalen unter Verwendung des Gegentaktprinzipes zu schaffen. Dabei soll die Endstufe bis zu einem definierten Lastwiderstand stromkonstante Ausgangssignale liefern und kurzschlußfest sein. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Erfindungsanspruch angegebenen Merkmalen gelöst.The invention is based on the object of a circuit arrangement for an output stage for amplification and providing zero line symmetric signals using the push-pull principle. The output stage should deliver constant current output signals up to a defined load resistance and be short-circuit proof. The object is according to the invention in accordance with those specified in the claim of the invention Features solved.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung näher erläutert. Inder Zeichnung zeigtThe invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment and a drawing. Indians drawing shows

Fig. 1 ein Schaltbild,Fig. 1 is a circuit diagram,

F i g. 2 Impulsdiagramme.F i g. 2 pulse diagrams.

In der Fig. 1 ist ein Generator 1 für die Erzeugung von nulliniensymmetrischen Signalen und ein externer Widerstand 2 für die Regelung deren Amplitude dargestellt. F i g. 2a zeigt den Signalverlauf. Gleichzeitig beinhaltet der Generator 1 eine Gleichrichterschaltung, die den Signalverlauf in einzelne positive und negative Komponenten aufteilt. Diese sind an den beiden Ausgängen abnehmbar und ihr Signalverlauf ist aus F i g. 2b und 2c ersichtlich. Durch Verwendung von in der F i g. 1 nicht dargestellten Operationsverstärkern zur Ansteuerung der beiden Photodioden von zwei Optokopplern 3 und 4 wird erreicht daß der sonst durch die Schwellspannung der Photodioden hervorgerufene Sprung der Ausgangssignalwerte beim Nulldurchgang vermieden wird. Die Optokoppler, deren Aufgabe es ist, eine zusätzliche galvanische Trennung bei Verwendung als Endstufe bei den Elektrostimulatoren zu bewirken, steuern jeweils einen Leistungstransistor 4 oder 5 an. Diese besitzen getrennte, voneinander unabhängige Stromquellen 7, 8 zur Betriebsspannungsversorgung an die auch die Optokoppler 3 und 4 mit angeschlossen sind. Ein Luftwiderstand 9, der z. B. durch den Körperwiderstand des Patienten gebildet wird, ist so mit den Leistungstransistoren 5 und 6 und den zugehörigen Stromquellen 7 und 8 über Schutzwiderstände 10 verbunden, daß der Strom l\ des einen Leistungstransistors 5 entgegengesetzt dem Strom /2 des anderen Leistungstransistors 6 durch den Lastwiderstand 9 fließt. Der Strom I\ und /2 durch die beiden Leistungstransistoren 5 und 6 ist in Fig. 2d und 2e gezeigt. Durch diese Zusammenschaltung werden die im Generator 1 erzeugten Signale nach getrennter Verstärkung wieder zu der in Fig. 2f dargestellten Form zusammengesetzt. Mit Hilfe der Emitterwiderstände die als Schutzwiderstand 10 dienen, arbeitet die Endstufe mit ihren Leistungstransistoren 5; 6 als kurzschlüßfeste Konstantstromquelle.1 shows a generator 1 for generating zero line symmetrical signals and an external resistor 2 for regulating their amplitude. F i g. 2a shows the signal curve. At the same time, the generator 1 contains a rectifier circuit which divides the signal curve into individual positive and negative components. These can be removed from the two outputs and their signal profile is shown in FIG. 2b and 2c can be seen. By using in FIG. 1 operational amplifiers (not shown) for controlling the two photodiodes of two optocouplers 3 and 4 ensure that the jump in the output signal values at the zero crossing which is otherwise caused by the threshold voltage of the photodiodes is avoided. The optocouplers, the task of which is to provide additional electrical isolation when used as an output stage in the electrostimulators, each control a power transistor 4 or 5. These have separate, mutually independent power sources 7, 8 for the operating voltage supply to which the optocouplers 3 and 4 are also connected. An air resistance 9, the z. B. is formed by the body resistance of the patient, is so connected to the power transistors 5 and 6 and the associated power sources 7 and 8 via protective resistors 10 that the current l \ of a power transistor 5 opposite to the current / 2 of the other power transistor 6 through the Load resistor 9 flows. The current I \ and / 2 through the two power transistors 5 and 6 is shown in FIGS. 2d and 2e. As a result of this interconnection, the signals generated in the generator 1 are reassembled into the form shown in FIG. 2f after separate amplification. With the help of the emitter resistors that serve as protective resistor 10, the output stage works with its power transistors 5; 6 as a short-circuit proof constant current source.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Output stage for zero line symmetrical signals that are generated in a generator and after amplification on a common working resistor (9) in the load circuit of the push-pull working Output stage are present, characterized in that the generator (1) has a rectifier connection for the division of the zero line symmetrical signals into positive and negative parts follows, these shares are each connected to an optocoupler (3; 4), which are in push-pull with the two controllable power transistors (5; 6) are connected, which in turn each have a seDaraten Current source (7; 8) are connected so that the current of the power transistors through the load resistor (9) flows in push-pull and a protective resistor in each of their working circuits (10) is connected in series.

2. Output stage according to claim 1, characterized in that in front of the luminous diodes of the optocoupler (3; 4) operational amplifiers are connected.

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