UA11961U - Analog-to-digital converter for biological signals - Google Patents

Analog-to-digital converter for biological signals Download PDF

Info

Publication number
UA11961U
UA11961U UAU200507021U UAU200507021U UA11961U UA 11961 U UA11961 U UA 11961U UA U200507021 U UAU200507021 U UA U200507021U UA U200507021 U UAU200507021 U UA U200507021U UA 11961 U UA11961 U UA 11961U
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
optical
output
voltage
input
cell
Prior art date
Application number
UAU200507021U
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Volodymyr Prokopovy Kozhemiako
Pylyp Hryhorovych Prudyus
Nataliia Ivanivna Zabolotna
Vita Vitaliivna Dmytruk
Yakub Eshkhak Abu-Shab Mutasim
Original Assignee
Univ Vinnytsia Nat Tech
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Vinnytsia Nat Tech filed Critical Univ Vinnytsia Nat Tech
Priority to UAU200507021U priority Critical patent/UA11961U/en
Publication of UA11961U publication Critical patent/UA11961U/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

The proposed analog-to-digital converter for biological signals contains a pulse counter, a voltage-to-frequency converter, a time interval generator,and a voltage source. The voltage-to-frequency converter contains a switch, a pulse former, and a start circuit and several timing circuits that are connected in parallel. The start circuit contains a resistor and a light-emitting diode, which are connected in series. Each timing circuit contains an optoelectronic coupler with an optical positive feedback. The optical output of the start circuit is coupled with the optical input of the first timing circuit. The optical output of each timing circuit, excluding the last circuit, is coupled with the optical input of the next timing circuit. The optical output of the last timing circuit is coupled with the optical input of the pulse former. The output of the pulse former is connected to the control input of the switch. The first common point of the connection of the start circuit and the timing circuits is connected to the common point of the circuit of the proposed converter, and the second common point is connected to the output of the voltage-to-frequency converter. The input of the time interval generator is connected to the output of the voltage source.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до вимірювальної та біомедичної техніки, а саме до пристроїв перетворення 2 інформації і може бути використана в різних системах автоматичного контролю в універсальних цифрових вимірювальних пристроях і біомедичних системах.The utility model relates to measuring and biomedical engineering, namely to information conversion devices and can be used in various automatic control systems in universal digital measuring devices and biomedical systems.

Відомий оптоелектронний аналого-дифровий перетворювач |(Бакмутский В. Д. Универсальнье цифровье измерительнье приборь! и системь!. Киев, "Техника", 1979, с. 128, рис. 301), що містить дискретний сканістр з рекурентними оптичними зв'язками, джерело напруги, диференціюючу ланку, вимірювальний механізм, блок 70 керування і генератор пилкоподібної напруги.A well-known optoelectronic analog-to-digital converter (Bakmutsky V.D. Universal measuring device! and system!. Kiev, "Tehnika", 1979, p. 128, fig. 301), containing a discrete scanister with recurrent optical connections, a voltage source, a differentiating link, a measuring mechanism, a control unit 70 and a sawtooth voltage generator.

Недоліком такого перетворювача є складність.The disadvantage of such a converter is complexity.

За прототип обраний аналого-дифровий перетворювач |Балакай В. Г. и др. Интегральнье схемь! АЦП и ЦАП. "Знергия", 1978, с. 72, рис. 1.23), що містить лічильник імпульсів, блок перетворення напруги в частоту, генератор часових інтервалів, виходи яких підключені відповідно до лічильного і керуючого входів лічильника, 19 | джерело напруги.An analog-to-digital converter was chosen as the prototype |Balakai V. G. et al. Integrated circuits! ADC and DAC. "Znergy", 1978, p. 72, fig. 1.23), containing a pulse counter, a voltage-to-frequency conversion unit, a time interval generator, the outputs of which are connected to the counter's counter and control inputs, 19 | voltage source.

Недоліком є низька надійність, що обумовлено наявністю ряду прецизійних елементів, метрологічна відмова яких приводить до відмови всього пристрою.The disadvantage is low reliability, due to the presence of a number of precision elements, the metrological failure of which leads to the failure of the entire device.

В основу корисної моделі поставлено задачу створення аналого-дифрового перетворювача для біосигналів, в якому за рахунок введення нових елементів та зв'язків досягається простота конструкції аналого-дифрового перетворювача для біосигналів, що підвищує надійність та точність пристрою, а з метою розширення функціональних можливостей при використанні аналого-дифрових перетворень біосигналів інформація в перетворювачі задається тільки на оптичному рівні, що дозволяє його використовувати в інтегрованому із сенсором чіпі для введення всередину живих тканин з виводом інформації в цифровому виді через волокно на термінал обробки. 29 Поставлена задача досягається тим, що в аналого-дифровому перетворювачі для біосигналів, що містить -о лічильник імпульсів, блок перетворення напруги в частоту і генератор часових інтервалів, виходи яких підключені відповідно до лічильного і керуючого входів лічильника, а також джерело напруги, блок перетворення напруги в частоту містить ключ, формувач імпульсів і паралельно з'єднані запускаючу і часозадаючу комірки, причому запускаюча комірка містить послідовно з'єднані резистор і світловипромінювач, кожна часозадаюча -- комірка виконана у вигляді оптрона з позитивним зворотнім оптичним зв'язком, оптичний вихід запускаючої Ге) комірки підключений до оптичного входу першої часозадаючої комірки, оптичний вихід кожної часозадаючої з'єднаний з оптичним входом кожної наступної часозадаючої комірки, оптичний вихід останньої часозадаючої Ме. комірки підключений до оптичного входу формувача імпульсів, вихід якого з'єднаний з керуючим входом ключа, «-- перша загальна точка запускаючої і часозадаючих комірок з'єднана з загальною шиною, а друга через ключ з'єднана з вхідною шиною блоку перетворювача напруги в частоту, а вхідна шина генератора часових інтервалів. (7 з'єднана з виходом джерела напруги.The basis of a useful model is the task of creating an analog-to-digital converter for biosignals, in which, due to the introduction of new elements and connections, the simplicity of the design of the analog-to-digital converter for biosignals is achieved, which increases the reliability and accuracy of the device, and with the aim of expanding the functionality when using analog-to-digital transformations of biosignals, the information in the converter is set only at the optical level, which allows it to be used in a chip integrated with the sensor for the introduction of living tissues with the output of information in digital form through the fiber to the processing terminal. 29 The task is achieved by the fact that in the analog-to-digital converter for biosignals, which contains a pulse counter, a voltage-to-frequency conversion unit and a time interval generator, the outputs of which are connected to the counter and control inputs of the counter, as well as a voltage source, a conversion unit of voltage to frequency contains a key, a pulse shaper and parallel-connected trigger and timer cells, and the trigger cell contains a resistor and a light emitter connected in series, each timer cell is made in the form of an optocoupler with positive optical feedback, the optical output of the trigger Ge) of the cell is connected to the optical input of the first time-setting cell, the optical output of each time-setting cell is connected to the optical input of each subsequent time-setting cell, the optical output of the last time-setting cell. cell is connected to the optical input of the pulse shaper, the output of which is connected to the control input of the key, "-- the first common point of the triggering and timing cells is connected to the common bus, and the second through the key is connected to the input bus of the voltage-to-frequency converter block , and the input bus of the time interval generator. (7 is connected to the output of the voltage source.

На кресленні представлено структурну електричну схему пристрою.The drawing shows the structural electrical diagram of the device.

Пристрій містить лічильник 1 імпульсів, блок 2 перетворення напруги в частоту, що містить ключ 3, « формувач 4 імпульсів, паралельно з'єднані запускаючу комірку 5 і т часозадаючих комірок 6.4...б4. Запускаюча З 50 комірка 5 складається з послідовно з'єднаних резистора 7 і світловипромінювача 8. Кожна часозадаюча комірка с 64...бт являє собою оптрон, виконаний на послідовно з'єднаних світловипромінювачах 94...У,4 і фотоприймачахThe device contains a pulse counter 1, a voltage-to-frequency conversion unit 2 containing a key 3, a pulse generator 4, parallel-connected triggering cell 5 and t timing cells 6.4...b4. Starting Z 50 cell 5 consists of a series-connected resistor 7 and a light emitter 8. Each timing cell c 64...bt is an optocoupler made of series-connected light emitters 94...U,4 and photodetectors

Із» 104...10,4, зв'язані позитивним оптичним зворотнім зв'язком з оптичного виходу світловипромінювачів 94...У,. на оптичний вхід фотоприймачів 104...10,4. Оптичний вихід світловипромінювача 8 з'єднаний з оптичним входом фотоприймача 10 першої часозадаючої комірки бі. Оптичний вихід світловипромінювачів 94...9,4) Кожної часозадаючої комірки 6.1...бу з'єднаний з оптичним входом фотоприймачів 103...10,, наступної часозадаючої - комірки 61...бт. Оптичний вихід світловипромінювача У, останньої часозадаючої комірки бл з'єднаний з - оптичним входом формувача 4 імпульсів, вихід якого підключений до керуючого входу ключа 3. Всі часозадаючі комірки 6....б/ з'єднані через ключ З з вихідною шиною 11 блоку 2 перетворення напруги в частоту. До керуючого о входу лічильника 1 імпульсів підключений вихід генератора 12 часових інтервалів, який виконаний аналогічноFrom" 104...10.4, connected by positive optical feedback from the optical output of light emitters 94...U,. to the optical input of photodetectors 104...10,4. The optical output of the light emitter 8 is connected to the optical input of the photoreceiver 10 of the first time-setting cell bi. The optical output of light emitters 94...9,4) of each time-setting cell 6.1...bu is connected to the optical input of photoreceptors 103...10,, of the next time-setting cell 61...bt. The optical output of the light emitter U, the last timing cell bl is connected to - the optical input of the pulse generator 4, the output of which is connected to the control input of the key 3. All timing cells 6...b/ are connected through the key C to the output bus 11 of the block 2 voltage to frequency conversion. The output of the generator of 12 time intervals is connected to the control input of pulse counter 1, which is made similarly

Ге»! 20 блоку 2 перетворення напруги в частоту, причому вхідна шина генератора 12 часових інтервалів з'єднана з джерелом 13 напруги. та Пристрій працює наступним чином.Gee! 20 block 2 voltage to frequency conversion, and the input bus of the time interval generator 12 is connected to the voltage source 13. and The device works as follows.

При замиканні ключа З перетворювана напруга ), подається на часозадаючі комірки 64...б4, і запускаючу комірку 5 блока 2 перетворення напруги в частоту. При цьому починає випромінювати світло випромінювач 8 29 запускаючої комікри 5. Після цього спрацьовує перша часозадаюча комірка 6.4, оскільки на її оптичний вхід с поступає випромінювання від запускаючої комірки 5, потім спрацьовує друга часозадаюча комірка б» і т.д.When the key C is closed, the converted voltage ) is supplied to the time-setting cells 64...b4, and the starting cell 5 of block 2 of the voltage-to-frequency conversion. At the same time, the emitter 8 29 of the trigger cell 5 begins to emit light. After that, the first time-setting cell 6.4 is triggered, since radiation from the trigger cell 5 enters its optical input c, then the second time-setting cell b" is triggered, etc.

Час, через який з'явиться оптичний сигнал на вході формувача 4 імпульсів, визначиться кількістю часозадаючих комірок 64... бл і їх часом спрацювання. При спрацюванні останньої часозадаючої комірки б 7 формувач 4 імпульсів формує корткочасовий імпульс, на час дії якого ключ З розмикається і напруга ШО, відключається від 60 цасозадаючих комірок 61... бу, внаслідок чого вони всі гасяться за час та, , причому цей час повинен бути менше тривалості сформованого імпульсуThe time after which the optical signal will appear at the input of the 4 pulse generator will be determined by the number of timing cells 64...bl and their activation time. When the last time-setting cell b 7 is triggered, the pulse generator 4 forms a short-time pulse, during which the key C is opened and the voltage of the SHO is disconnected from the 60 time-setting cells 61... bu, as a result of which they all extinguish during the time ta, , and this time must be less than the duration of the formed pulse

Ттас 2.Ttas 2.

Після завершення дії імпульсу ключ З знову замикається і процес повторюється спочатку. 65 Таким чином, пауза між імпульсами, що формуються формувачем 4 імпульсів, приблизно дорівнює періоду слідування імпульсів, дорівнюєAfter the end of the pulse, the key C is closed again and the process is repeated from the beginning. 65 Thus, the pause between the pulses formed by the 4-pulse generator is approximately equal to the pulse tracking period, equal to

Тем ти, де М - кількість часозадаючих комірок 6....бп в блоці 2 перетворення напруги в частоту; ту 7 час спрацювання часозадаючої комірки 6ч...бул. 5 . У У . . йTem ti, where M is the number of time-setting cells 6...bp in block 2 of voltage-to-frequency conversion; tu 7, the time of operation of the time-setting cell is 6h...bul. 5. In U. . and

Кожна часозадаюча комірка 6-...бу, як генеративний оптрон з фотоприймача і світловипромінювача з позитивним зворотнім оптичним зв'язком, має час спрацювання: 5-2 о, де | - час запуску оптрона по його оптичному входу; ії» - час запуску оптрона по його електричному входу дорівнює ат тб ле - 106Each timing cell 6-...bu, as a generative optocoupler from a photoreceiver and a light emitter with positive feedback optical communication, has a trigger time: 5-2 o, where | - optocoupler startup time on its optical input; ii" - the time of starting the optocoupler on its electrical input is equal to at tb le - 106

Ів) а де 4. - вхідна прикладена напруга.Iv) and where 4. is the input applied voltage.

Позначимо дт.107 через К, оскільки ця величина для даного типу оптронів постійна. Крім того, оскільки 2", то можна прийняти, щоWe denote dt.107 by K, since this value is constant for this type of optocouplers. In addition, since 2", it can be assumed that

Кк, їз т ь т --Kk, ride --

Ша тобто час спрацювання оптрона обернено пропорційний прикладеній напрузі.That is, the operation time of the optocoupler is inversely proportional to the applied voltage.

Звідси виходить, щоIt follows that

Кк. тх 8-06Kk thx 8-06

Ш,Sh,

В цьому випадку період слідування імпульсів з виходу блоку 2 перетворення напруги в частоту і відповідно частота слідування імпульсів ї дорівнюєIn this case, the pulse tracking period from the output of voltage-to-frequency conversion unit 2 and, accordingly, the pulse tracking frequency is equal to

К 1 Ів)K 1 IV)

Ту Мт. М---; Пе шт -- спе плине яИТЯ вTu Mt. M---; Pe sht -- spe plyne yaITYA v

Частота слідування імпульсів на виході генератора 12 часових інтервалів дорівнюєThe frequency of following pulses at the output of the generator is equal to 12 time intervals

Е 1 1 Це п чеE 1 1 This is p che

Та Мт МКAnd Mt MK

Зо о де М - число часозадаючих комірок 6....б.ї генератора 12 часових інтервалів.Where M is the number of time-setting cells of the 6...th generator of 12 time intervals.

Вихідний код лічильника 1 імпульсів, дорівнює кількості лічильних імпульсів, що поступили на лічильний Ге»! вхід лічильника 1 за час То від блоку 2 перетворення напруги в частоту визначається наступним чином:The output code of counter 1 pulses is equal to the number of counter pulses received by the counter Ge"! the input of counter 1 for the time To from unit 2, the conversion of voltage into frequency is determined as follows:

Claims (1)

«- «- Формула винаходу Аналого-дифровий перетворювач для біосигналів, що містить лічильник імпульсів, блок перетворення « напруги в частоту і генератор часових інтервалів, виходи яких підключені відповідно до лічильного і Керувального входів лічильника, а також джерело напруги, який відрізняється тим, що блок перетворення з с напруги в частоту містить ключ, формувач імпульсів і паралельно з'єднані запускальну і часозадавальну комірки, причому запускальна комірка містить послідовно з'єднані резистор і світловипромінювач, кожна ч . . К-4 . и?» часозадавальна комірка виконана у вигляді оптрона з позитивним зворотним оптичним зв'язком, оптичний вихід запускальної комірки підключений до оптичного входу першої часозадавальної комірки, оптичний вихід кожної часозадавальної комірки з'єднаний з оптичним входом кожної наступної часозадавальної комірки, оптичний вихід - останньої часозадавальної комірки підключений до оптичного входу формувача імпульсів, вихід якого з'єднаний з керувальним входом ключа, перша загальна точка запускальної і часозадавальних комірок з'єднана з - й загальною шиною, а друга через ключ з'єднана з вхідною шиною блока перетворювача напруги в частоту, а Ге) вхідна шина генератора часових інтервалів з'єднана з виходом джерела напруги. (е)) -М бо б5"- "- The formula of the invention is an analog-to-digital converter for biosignals, which contains a pulse counter, a voltage-to-frequency conversion unit and a time interval generator, the outputs of which are connected to the counting and control inputs of the counter, as well as a voltage source, which differs in that the conversion unit from voltage to frequency contains a key, a pulse generator and parallel-connected trigger and timer cells, and the trigger cell contains a series-connected resistor and a light emitter, each h . . K-4. and?" the timing cell is made in the form of an optocoupler with positive optical feedback, the optical output of the trigger cell is connected to the optical input of the first timing cell, the optical output of each timing cell is connected to the optical input of each subsequent timing cell, the optical output of the last timing cell is connected to optical input of the pulse shaper, the output of which is connected to the control input of the key, the first common point of the trigger and time-setting cells is connected to the common bus, and the second through the key is connected to the input bus of the voltage-to-frequency converter block, and Ge) the input bus of the time interval generator is connected to the output of the voltage source. (e)) -M bo b5
UAU200507021U 2005-07-15 2005-07-15 Analog-to-digital converter for biological signals UA11961U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU200507021U UA11961U (en) 2005-07-15 2005-07-15 Analog-to-digital converter for biological signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU200507021U UA11961U (en) 2005-07-15 2005-07-15 Analog-to-digital converter for biological signals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA11961U true UA11961U (en) 2006-01-16

Family

ID=37454886

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAU200507021U UA11961U (en) 2005-07-15 2005-07-15 Analog-to-digital converter for biological signals

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA11961U (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
UA11961U (en) Analog-to-digital converter for biological signals
US10528010B2 (en) Range finding device
US8101902B2 (en) Light grid having photoreceivers and programmable logic unit
SU1046929A1 (en) A-d converter
RU140746U1 (en) ALARM DEVICE UNDER PERMISSION CONTROL
RU2289200C2 (en) Converter of analog signals into time-modulated pulse pattern
SU1269268A2 (en) Voltage-to-number converter
SU930144A1 (en) Device for digital measuring of slowly changing process frequency
RU2476988C1 (en) Method of converting analogue signals to time-modulated pulse sequence and apparatus for realising said method
RU146741U1 (en) DEVICE FOR REMOTE MEASUREMENT OF ELECTRIC VALUE
SU1169169A1 (en) Voltage-to-time interval convertr
SU1515366A1 (en) A-d converter
SU415639A1 (en)
SU1427565A1 (en) Device for monitoring a-d converters
SU731574A1 (en) Pulse-width modulator
RU46113U1 (en) FIBER OPTICAL RECIRCULATION MEASURING PULSE DURATION
SU1244794A1 (en) Time interval-to-digital code converter
SU1548782A1 (en) Device for comparison of codes
SU1105830A1 (en) Device for measuring non-linearity of ramp voltage
SU568181A1 (en) Unitary code to phase-manipulated signal converter
SU1591069A1 (en) Indicating device
SU884105A1 (en) Time interval converter
SU917337A1 (en) Logarithmic voltage-to-code converter
SU594580A1 (en) Arrangement for conversion of pulse trains
RU1772780C (en) Device for digital measuring of time interval