DE2334320C3 - Modulatorteil für Phonokardiographen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Modulatorteil für Phonokardiographen für das Aufnehmen von Herztonsignalen aus einem Mikrophon (vgl. auch rororo-Tcch- 6c niklexikon. Feinwerktechnik, Bd. 4, Stichwort »Phonokardiograph«).

In der Phonokardiographie werden Herztöne im Frequenzintervall von 20 bis KM)O Hz registriert. Aus diagnostischen Gründen ist es notwendig, die eir./elnen Frequenzbänder von 35,70, 140, 250 und 400 Hz getrennt zu registrieren. Da eine elektromechanische Registrierung gewöhnlich die Registrierung von Frcquenzkomponenten oberhalb 140 Hz nicht erlaubt, müssen die Modulationsprinzipien der Registrierung so gestaltet werden, daß die Trägerfrequenz in dem 'übertragenen Band des Registriergeräts liegt. Bei der Diagnose wird die positive und negative Hüllkurve der Herztonsignale registriert, und deshalb verwendet man für die Modulation des Systems die Amplitudenmodulation mit unterdrückten) Träger.

Gegenwärtig verwendet man praktisch für den gegebenen Zweck sowohl Ringmodulatoren als auch Transistormodulatoren. Diese Anordnungen sind verhältnismäßig sperrig. Übertrager oder Transformatoren müssen gegen äußere Magnetfelder abgeschirmt werden, damit in dem übertragenen Signal keine unerwünschten .Komponentenerscheinen. Weitere wesentliche Nachteile sind ein kleiner dynamischer Bereich, eine kleine Linearität, ein kleiner Hingangswiderstand. eine Wärmeabhängigkeit und ein bedeutender Pegel von Störsignalen. Außerdem kann ein solcher Modulator mit Rücksicht auf die eingebauten Übertrager einmal als ein idealer Schalter arbeiten. Die Modulatoren mit Feldeffekttransistoren sind mehrfach teurer als die Diodenmodulatoren, wobei sie ihre wesentliche Eigenschaft, nämlich die Möglichkeit der Verarbeitung von Signalen auf einem relativ niedrigen Pegel (größenordnungsmäßig \on Millivolt), verlieren. Vom Standpunkt der Linearität ist es notwendig, bei den Feldeffekttransistoren mehr als zwei aktive Bauelemente zu verwenden. Der große Nachteil liegt auch in ihrer Wärmeinstabilität, die den dynamischen Bereich und den Abstand von den Störsignalen verringert. Bei Verwendung von integrierten Schaltungen ist die Situation ähnlich wie bei der Verwendung von diskreten Bauelementen, d.h. Transistoren.

Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung ist es, ein Modulatorteil für Phonokardiographen zu schaffen, der insbesondere störanfällig und kostengünstig bei raumsparendem Aufbau ist.

Es ist zweckmäßig, daß die Verbindung des Eingangs des abgeglichenen Modulators mit dem Ausgang des symmetrischen Signaldetektors mit einer direkten Kopplung durchgeführt ist, wobei an einen der Pole des symmetrischen Eingangs Paare von Dioden derselben Polarität angeschaltet sind, von denen eine Diode in Abhängigkeit von der Polarität des Ausgangs des symmetrischen Signaldetektors an einen der Ausgänge des symmetrischen Signaidetektors und die zweite Diode an den anderen Ausgang des symmetrischen Signaldetektors angeschlossen ist. Als abgeglichener Modulator kann ein Kreismodulator verwendet werden, an dessen beide Mittelpunkte der Brückenzweig zwei Abgleichkapazitäten angeschaltet sind und in einem von dessen inneren Zweigen ein Potentiometer liegt. Als der abgeglichene Modulator kann auch ein Kreuzmodulator verwendet werden.

Der erfindungsgemäße Modulatorteil für Phonokardiographen hat als Vorteile, daß er keinen Übertrager enthält und als ein elektronischer Umschalter zuverlässig arbeitet sowie mit Zeit und Temperatur seine Parameter nicht ändert. Diese Schaltungsanordnung hat außerdem für die Übertragung des Herztonsignals einen großen dynamischen Bereich bei gleichzeitig großem Abstand der Störfrequenzen vom Nutzsignal. Schließlich ist er einfach im Aufbau und in der Fertigung, widerstandsfähig gegen äußere Magnetfelder, sparsam im Energieverbrauch und mit einem Ausgang niedriger Impedanz versehen.

Die Schaltungsanordnung des Modulatorteils für Phonokardiographen wird an Hand der Zeichnung naher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der prinzipiellen. Arbeitsweise von, Phonokardiographe-..

Fig. 2 die prinzipielle Schaltung-anordnung eines bekannten Ringmodulators,

Fig. 3 das ganze Schaltbild mit einem Krcisniodulator,

Fig. 4 di: Schaltung eines Kreuzmodulators.

Herztöne, die nach Hg. 1 durch ein Mikrophon M aufgenommen und duieh einen Vorverstärker i'Z verstärkt werden, werden ein/einen Oberfrequenzbandfiltern Finsbesondere mit Frequenzen von 30 bis umgekehrten Enden verbunden sind. Λη die Teilpunkte der Brückenzweige sind weiter Abgleichkondensatoren C₁. C\. C"_i5 C₄ angeschlossen. Zwischen die Brückenpunkte c. d sind Abgleichpotentiometer F₁, /', eingelegt.

Der erfindungsgemäße Modulatorteil in Fig. 3 arbeitet wie folgt: Ein freischwingender Multivibrator .VAi erzeugt ein Signal mit ungefähr Rechtcckverlaui und einer Wiederholungsfrequ'inz, die das Zweifache ίο der dem Modulator M(J zugeführten 1 rcquenz beträgt. Die Frequenz des Multivibrators liegt vorzugsweise im Bereich von 140 bis 200 Hz. Weil der abgeglichene Modulator MO eine symmetrische Folge von Rechtecken erfordert, wird das Signal des Multivibra-

240 Hz zugeführt. Die betreffenden Frequenzkom- 15 tors .SAf Differenziergliedern Dc₁, Dc, zugeführt, wo ponenten von 120 bis 240 I Iz außerhalb des Über- Impulse entstehen, die dann den Betrieb eines Kippkreises/CO steuern. Der Kippkreis/\O kippt mit dem halben Wender Frequenz des Multivibrators SM um.

Der Kippkreis KO ist so aufgebaut, daß ein symmetri-

Ausgängen einzelner Modulatoren MO im Übertra- 20 scher Ausgang vorhanden ist. Zinn Steuern des Mogungsband des Registriergeräts ZP bereits anliegt. dulators MO ist ein Rechtecksignal verwendet: das

hat den Voiicil. daß in dem Modulator ständig zwei

tragungsbands des verwendeten Registriergeräts sind mit dem unterdrückten Träger so amp'itudenmodufiert. daß das resultierende iViociulations^iiznal an de»

Die Trägermodulationskomponente des Signals wird nach Fig. 2 dem Eingangeines Übertragers 7V₁ zugeführt, wobei die Mndulationsspannung U_m„_t der Diagonale einer durch die Sekundärwicklung des as Übertragers Tr_x und durch die Primärwicklung eines Übertragers Tr₂ gebildeten Brücke zugeführt wird. Das resultierende Ausgangssignal mit dem unterdrückten Träger entsteht an der Sekundärwicklung des Übertragers 7V_:.

In der Fig. 3 ist ein abgeglichener Modulator AiO
veranschaulicht. Dieser Modulator besitzt einen symmetrischen Eingang ct. h für den Träger, einen symmetrischen Eingang c, d für das modulierende Signal
und weiter einen unsymmetrischen Ausgang e, von 35
dem ein modulierter Träger abgenommen wird. Der
Modulator MO hat eine Brückenform, deren einem
Paar von gegenüberliegenden Punkten a, b der Träger
oder ein Signal in Rechteckform und deren übrigerim
Paar von Punkten c\ d das symmetrische, modulie- 40 das Signal an einem Ausgang 12 frequenzmaßig um-

definierte Zustände in den 1 lalbperioden sich wiederholen: Entweder sind die Dioden D₁. D. leitend und die Dioden D₁. D₄ gesperrt oder umgekehrt. Die Dioden ändern dabei nicht ihren Arbeitspunkt innerhalb einer Halbpcriode so, daß die nichtlineare Verzerrung und auch die Kombinationsfreqnenzen des Modulators MO tief unter der erlaubten Grenze lägen. Im Modulator MO wiederholen sich also zwei Zustände. wobei in einer Halbperiode ein Paar der Dioden leitend ist. das den einen Eingang des abgeglichenen Modulators MO mit dem Ausgang verbindet, und in der weiteren Halbperiode das zweite Paar der Dioden leitend ist. das den zweiten Eingang des Modulators mit dessen Ausgang verbindet. Der Modulator MO arbeitet also als ein elektronischer Schalter. An den Ausgang c des verwendeten Modulators MC) kann man einen Ausgangskondensator C_w anschließen, der

formt. Abgleichkondensatoren C₁.,. C₁., verbessern den Gesamtabstand der unerwünschten Komponenten.

Das Modulationssignal wird in folgender Weise verarbeitet: Das verstärkte und frequenzumgesetzte Herztonsignal kommt auf ein Symmetrierglied 50. das an seine Ausgänge 13,14 ein symmetrisches Signal liefert. An diese Ausgänge ist ein Zweivveg-Gleich-

. - —, _σ— _ ___ richter oder Detektor DE angeschlossen, der durch

Zweigen, in denen die linearen Impedanzen mit den 50 Dioden D_s, D₇ und D,„ D_h mit Ausgängen 9. 10 genichtlinearen Impedanzen verbunden worden, sind bildet ist, auf die Filterkondensatoren C_K, C₁ folgen, durch die linearen Impedanzen Z₅. Z,„ Z₇. Z_h am ge- an welchen eine dem augenblicklichen Pegel der Hüllmeinsamen Ausgangspunkt e des Modulators auge- kurve des I lerztonsignals proportionale Gleichspanschlosscn. Die Paare von Impedanzen Z<. Z,,oder Z₇. nung erscheint. An einem Kondensator - z.B. C_K Z₈ können Teil eines Potentiometers /'. sein, mit dem 55 ist diese Spannung positiv und an einem anderen Kon-

rende Signal zugeführt wird. Jeder Zweig dieser Brücke besieht aus zwei Impedanzen, von denen immer eine linear - Z₁. Z,. Z₁. Z₄ - und die zweite nichtlinear - O₁. D₂, O„ D₄ - ist. vorzugsweise in Form einer Diode. Die linearen Impedanzen sind an einem Paar der gegenüberliegenden Punkte a, b angeschaltet, und die nichtlinearen Impedanzen sind immer am restlichen Paar der gegenüberliegenden Punkte c, d angeschlossen. Die Punkte von allen vier

der Modulator abgeglichen wird.

Eine Schaltungsanordnung des abgeglichenen .Modulators MO (gemäß tschechische Patentschrift 137880) ist in Fig. 4 gezeigt. Der abgeglichene Modulator MO ist mit einem symmetrischen Eingang a, b für den Träger, einem symmetrischen Eingang c d für das modulierte Signal und mit einem unsymmetrischen Ausgang e versehen. Der Modulator AfO hat die Form einer Brücke, wobei jeder Zweig der Brücke in zwei lineare Impedanzen Z₁, Z₆; Z₂, Z₇; Z,, Z_x und Z₄, Z₅ unterteilt ist. An den Teilpunkt sind wechselseitig gepoltc Dioden angeschlossen, die durch ihre densator - z.B C, - dann negativ. Am Ausgang des abgeglichenen Modulators XiO erscheint dann das Rechtecksignal, dessen Modulationshüllkurve dem augenblicklichen Wert des Pegels des Herztonsignals oroportional ist.

Eine entsprechende Funktion mit ähnlichen Eigenschaften kann man mit dem früher beschriebenen Kreuzmodulator gemäß Fig. 4 erreichen, der an dem bezeichneten Ausgang des Gleichrichters DE und des

Kippkreises KO in den gekennzeichneten Punkten 5.

6, 7 und 8 angeschlossen ist Dei Modulator ist

einem Ausgang 11 versehen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Mociuiaumeii für Phonokardiogiaphen, in dem das aufgenommene Herztonsignal aus einem Mikrophon nach Verstärkung gleichgerichtet wird und das gleichgerichtete Signal auf den Träger bei gleichzeitiger totaler Unterdrückung des eigenen Trägers aufmoduliert wird, mit einem Ausgang, an den eine Registriereinrichtung angeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang (1) eines ire-ischwingenden Multivibrators

(SM) ein Eingang (2) eines Kippkreises (KO) und an einen symmetrischen Ausgang (3,4) des Kippkreises (KO) ein symmetrischer Eingang (5, 6) dnes abgeglichenen Modulators (MO) für den Träger angeschaltet ist, während an den symmetrischen Eingang (7, 8) des abgeglichenen Modulators (MO) für das Modulationssignal Ausgänge (9,10) eines symmetrischen Signaldetektors (DE) angeschaltet sind und an den unsymmetrischen Ausgang (11) des abgeglichenen Modulators (MO) ein Ausgangskondensator (Q,) angeschaltet ist. der mit der Ausgangsimpedanz des Modulators ein Tiefpaßfilter bildet.

2. Modulatorteil für Phonokardiographen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Eingangs (7,8) des abgeglichenen Modulators (MO) mit dem Ausgang des symmetrischen Signaldetektors (DE) mit einer direkten Kopplung durchgeführt ist, wobei an einen der Pole des symmetrischen Eingangs (7, 8) Paare von Dioden (D₁. D, und D₂, D₄) derselben Polarität angeschaltet sind, von denen eine Diode in Abhängigkeit von dei Polarität de:· Ausgangs (9, 10) des symmetrischen Signaldetektors (DE) an einen der Ausgänge des symmetrischen Signaidetektors ( DE) und die zweite Diode an den anderen Ausgang des symmetrischen Signaidetektors (DE) angeschlossen ist.

3. Modulatorteil für Phonokardiographen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeglichene Modulator (MO) ein Kreismodulator ist, an dessen zwei Mittelpunkten der Brückenzweige zwei Abgleichkondensatoren (C₁,,. C_v2) geschaltet sind und in einen von dessen inneren Zweigen ein Potentiometer (/^₁) geschaltet ist (Fig. 3).

4. Modulatorteil für Phonokardiographen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeglichene Modulator (MO) ein Kreuzmodulator ist (Fig. 4).