DE2135921A1 - Eigengetriggerte schaltungsanordnung fuer einen messverstaerker - Google Patents

Description

Philips PatentVerwaltung GmbH, 2 Hamburg 1, Steindarnm 9^

Exgongetriggerte Schaltungsanordnung für einen Meßverstärker

Die Erfindung besieht sich auf eine eigengetriggerte Schaltungsanordnung für einen Meßverstärker, insbesondere für einen Bclichtungsauiomaten in Röntgenuntersuchungsanlagcn, mit Mitteln zur Austastung von Störimpulsen, deren Anstiegszeit großer als die größte Anstiegszeit des Nutzsignales ist und durch die das Ausgangsr.ignal des Meßvorstärkers nicht merkbar beeinflußt wird.

Schaltungsanordnungen zur Unterdrückung von Störimpulsen sind bekannt, z.B. aus der US-PS 2 058 296 oder auch aus der Zeltschrift "Alta Frequenza", ^6, August 1967, S. 726 bis 73I. Diese Schaltungsanordnungen beziehen sich jedoch auf sogenannte "frumdgetriggerte" und lösen ganz andere Probleme, als sie nach der Erfindung gelöst werden sollen.

Bei Höntgonuntersuchungsanlagen tritt z.B. das Problem auf, rocht genau die Höntgondosis, welche auf den Röntgenfilm hinter dem Patienten trifft, in Abhängigkeit von zahlreichen Parametern zu messen und bei Erreichung eines vorher eingestellten V/ortes die Röntgenröhre abzuschalten. PIID 1^99 - 2 -

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Derartige Einrichtungen heißen in der Röntgentechnik Belichtungsautomat en.

Diese benötigen ein Eingangssignal, welches eine Ionisationskammer, die im Röntgenstrahlengang angeordnet ist, liefert. Dieses Signal, in der Größenordnung von einigen mV bis Volt, muß_ zuverlässig verarbeitet v/erden. Am Ausgang der Belichtungsautomaten kann ein Impuls erhalten werden, der einen mechanischen oder elektronischen Schalter ansteuert, und damit die Röntgenaufnahme beendet. Nun ist es aber bisher unvermeidlich, bei den bekannten Röntgenröhren bei Verwendung besonders hoher Spannungen Überschläge in der Röhre zu vermeiden, die nur kurzzeitig auftreten, aber in der nachgeordneten Schaltungsanordnung dazu führen, daß diese auf den kurzzeitigen Impuls anspricht und damit einen Ausschaltimpuls zu einem falschen Zeitpunkt liefert.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, mit Hilfe sogenannter eigengetriggerter Schaltungsanordnungen für einen Meßverstärker Maßnahmen vorzusehen, die innerhalb des Meßvarstärkers * eine Störaustastung bewirken, so daß das Ausgangssignal des Verstärkers von nachfolgenden Schaltungsanordnungen einwandfrei weiterverarbeitet werden kann, d.h. mit anderen Worten: Die nachfolgende Schaltungsanordnung oder der nachfolgend angeordnete Schalter merkt nicht, daß eine Störaustastung erfolgte, d.h. andererseits auch, daß die nachfolgende Schaltungsanordnung nicht im Zeitaugenblick des Störimpulses anspricht, also nur dann schaltet, wenn es erwünscht ist.

Ähnliche, doch etwas andere Probleme liegen bei sogenannten "elektrokardiographischen Verstärkern" vor und sind dort auf andere V/eise gelöst, wie in der OS 2 035 ²l-22 gezeigt.

Hier x^erden die ausgekoppelten Störimpulse dem Eingang mit umgekehrter Polarität wieder zugeführt und so das Eingangssignal um den Betrag der Störung vermindert. Das geschieht

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aber nur mit einer endlichen Laufzeit, so daß am Ausgang des Verstärkers ein Störimpuls von der Breite der Laufzeit des Verstärkers plus der Laufzeit der Abtastschaltung erscheint. Bai den relativ langsam ablaufenden Vorgängen beim TCKG-Betrieb ist diese Störung ohne Bedeutung. Bei schnellen Verstärkern macht sie sich dagegen unangenehm bemerkbar.

Bei der Lösung der oben genannten Aufgabe im Sinne der Erfindung war es nicht nur erforderlich, eine Störaustastung an sich zu bewirken, sondern auch gleichzeitig Maßnahmen zu treffen, um den durch die Schaltungsanordnung bedingten und durch den Störimpuls angeregten Ausschwingvorgang mit in die Störaustastung einzuboziehen, d,h. die Austastung iib:.-i- einen Zeitraum zu erstrecken, in dem derartig störende Signale mit ihren Folgeaignalen auftreten.

Diese Aufgabe v/ird nach der Erfindung bei einer eigengotriggerton Schaltungsanordnung für einen i-'eßver stärker our eingong.-; genannten Art dadurch gelöst, daß die Hriitel au.·; ο in cm Differ m;:ierglleä mit na enge· scha It et υπι mohrstufinen Soho.lt·- vcjrstärker, einem BC-G]:i ed zur Jmpu3 sverKiirgci-r.nf.; U"';-'"- einer Endstufe zum Abtrennen oder Γ u.rr, schließen der /■,usgöniiEr-tufcn clon HeßverstärkerR bestellen. Dabei kann dnc Di fferonrJ cr·- glied aus einer Kapazität mit nachgcüjchaltäter Transir-torbneinstufe bestehen.

Mit dieser Schaltungsanordnung nach dei' Erfindung ist os nuni:i-;hr erstmalig möglicli, in voll-elektronischen Belichtungsautomat en für ?iö3it[;enuntersuchungi?anJagen ein Abschalten rt.-r Ilöntgenro'ln'ojTspannunrj, an;5/:olo*st duiⁿcli den Übr;i'.^c3j]ag in dvjr Röntgenröhre und den dadurch -.-ntiotohenden Impuls, :-uverlässig und .'sicher zu verineideji.

Audi [JGi sogu?im:nter "knlter Höbre", die in diesem Zustand nehr leicht b-i höheren Spann\r.'ßen :;u Ί"1)'⁵]Τ5α]ϊ1;ϊ(ί3η i'ührt, !,'!.r-lft <M

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Schaltung, und der Arzt bekommt aufgrund des nunmehr sicher arbeitenden Bellchtungsautomaten Röntgenaufnahmen in der gewünschten Schwärzung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 die Hochspannung einer Röntgenröhre in Abhängigkeit von der Zeit,

Fig. 2 das Eingangssignal an der Störaustastschaltungsanordnung,

Fig. 3 das Ausgangssignal der Störaustastung bei Kurzschließen der nachfolgenden Ausgangsstufe der Meßverstärker,

Fig. 4 das gleiche Signal wie nach Fig. 3 für den Fall des Abtrennens der nachfolgenden Stufen des Meßverstärkers,

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Belichtungsautomaten für Röntgenuntersuchungsanlagen im Prinzip,

Fig. 6 die Schaltungsanordnung in einer beispielsweisen Ausführungsform nach der Erfindung.

In der Fig. 1 sind auf der Ordinate die Spannung U und auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen. Die gezeigte Kennlinie ist der Verlauf der etwas wellenförmigen Gleichspannung, wie z.B. bei 1 gezeigt, und der bei 2 gezeigte Nadelimpuls resultiert aus einem Überschlag in der Röhre, der also äußerst kurz ist und z.B. Bruchteile einer Halbwelle, d.h. kleiner 3ms ist. ,

In der nachfolgenden Schaltungsanordnung wird zur Messung der Belichtungszeit neben anderem Umsetzen des Signals eine Differention und Integration durchgeführt und schließlich ein Signal "erhalten, das als U₁ über der Zeit^ t in der Fig. aufgetragen ist. Die Spannung U₁ steigt langsam an, und zum Zeitpunkt des Auftretens eines Störsignals wird ein Signal 3 erhalten, das auch noch Nachlaufschwingungen 4 aufweist. Diese sollen nun, wie in der Fig. 3 gezeigt, zu einem Signal verar-

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beltet werden, das hier mit U_? bezeichnet wird und über der Zeit aufgetragen den in dieser Fig. bezeichneten Verlauf zeigt. Die Austastlücke istnit 5 bezeichnet.

Pig_o 4 zeigt das gleiche Signal U_pt über der Zeit t mit einer anderen Abtastlücke 6 für den Fall des Abtrennens der nachfolgenden Stufen des Meßverstärkers.

Fig. 5 zeigt schließlich ein Blockschaltbild eines Belichtungsautomaten. Die Heßst'ellen, also sogenannte lonisationsmeßkammern, sind mit 7 ^un^ 8 bezeichnet und im zu messenden Strahlengang einer Röntgenröhre angeordnet. Ein Kammerwähler schaltet automatisch die einzelnen Kammern an den Meßverstärker. Von diesem Kammerwähler 9 gelangt das Signal zunächst an einen Tiefpaß 10, dessen Grenzfrequenz so gewählt ist, daß die steilste Amplitude, die z.B. 1 ms betragen kann, des Kammersignals noch unverfälscht hindurchgelassen wird. Alle höheren Störfrequenzen werden abgeschnitten. Danach gelangt das Ausgangssignal vom Tiefpaß auf den Eingang eines Bandpasses 11 und einer Mischstufe .mit Vorhalt 12. Der Vorhalt kann z.B. 5 ms betragen. Der Bandpaß 11 ist auf die jeweilige Welligkeitsfrequenz der Hochspannung eingestellt, also z.B. 100, 120, ^00 oder auch 36O Hz, Nur diese eingestellten Frequenzen können den Bandpaß passieren und verlassen ihn mit einer Phasenverschiebung von I8o°. Dann werden sie in der Mischstufe zum gemessenen Signal hinzuaddiert. Infolge der Phasenverschiebung addieren sich die Spannungen dieser Frequenzen am Eingang der Mischstufe zu Null.

über einen noch in der Mischstufe 12 am Ausgang eingebauten Widerstand gelangt das Signal schließlich in einen Vergleicher IjJ. Hier wird das Signal mit einer Schwärzungsspannung, die an die ·? Klemme 14 angelegt ist und meistens mit U_Rpf bezeichnet ist, ₍ verglichen. Wird die Signalspannung größer als die Schwärzungsspannung, erscheint am Ausgang des Vergleichers 13 ein positiver Spannungssprung. Die Endstufe 15 formt diesen Spannungssprung

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schließlich in einen Ausschaltimpuls um, der dann in Richtung des.Pfeiles l6 an einen Zeitschalter gelegt wird«

Trotz aller Vorsichtsmaßnahmen gelangen vornehmlich durch Einkopplung auf die Summenpunktleitungen der einzelnen Verstärker noch sehr viele Störimpulse an den Eingang das Vergleichers IJ, so daß am Ausgang dieses Gerätes auch Spannungssprünge im Signal auftreten, die den Zeitschalter zum Ansprechen bringen»

Durch die Erfindung werden nun diese unangenehmen Störimpulse mit Hilfe einer Störausschalttastung unschädlich gemacht-, und zwar in der Störaus ta st schaltungsanordnung .17.» wie in Fig· 5 gezeigt. Dabei kann für die Dauer des Störimpulses mit Hilfe dieser Störäustastschaltungsanordnung I? der Eingang des Vergleichers 1J5 entweder kurzgeschlossen oder auch abgetrennt werden, so daß die Störimpulse eine z.B. im Vergleicher IJ eingebaute Triggerstufe nicht mehr schalten können.

Eine beispielsweise Ausführungsform für eine Störaustastschaltungsanordnung 17 ist in der Fig. 6 gezeigt. Die Störaustastung hat die Aufgabe, die auftretenden positiven Spannungsspitzen, die einen wesentlich steileren Spannungsanstieg als das steilste Nützsignal aufweisen, wie in Pig. gezeigt, zu unterdrücken. Dazu gelangt das Signal in Richtung des Pfeiles l8 in die Schaltungsanordnung. Ein Spannungsanstieg am Schaltungspunkt I9 bewirkt einen Verschiebungs-

dU strom über den Kondensator 20 von der Größe I - C . -^- . Dieser Strom bewirkt am Widerstand 21 eine Spannung der Größe U_R = R₂₀ . C ^ . Übersteigt diese Spannung die Schwel!spannung der Basis-Emitter-Diode des Transistors 22, so wird dieser leitend und öffnet damit ebenfalls den Transistor 22. Der Transistor 23 öffnet den Transistor 24,und dieser Transistor 24 schließt den Ausgangspunkt 25 gegen dia Spannung ζ·Β· -5*6 V kurz und verhindert somit ein Ansprechen des nach-

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geschalteten Vergleichers l'ß, denn der Pfeil 2β ist gleichbedeutend mit Pfeil 26 in Fig. 5· Das Ausgangssignal an Punkt 27 der Schaltungsanordnung nach Fig. 5 hat dann eine Kurvenform, wie in Fig. j5 gezeigt. Der Widerstand j3 verhindert eine Rückwirkung des Schalttransistors 24 auf den Eingang (Punkt 19) der Störaustastung. Er dient der' Entkopplung von Eingang und Ausgang der Schutzschaltungen.

Die Störimpulse weisen durchschnittlich eine Breite von 0,5 bis 1 ms auf« Infolge der erforderlichen kleinen Kapazität des Kondensators 20 würden nur die Vorderflanken das Störimpulses

ausgetastet werden. Um dieses ,jedoch zu verhindern, ist ein Kondensator 28 angeordnet, der wie folgt wirkt:

Nachdem der Transistor 22 wieder gesperrt hat, speichert der Kondensator 28 noch eine bestimmte Zeit die Spannung und entlädt sich schließlich über die beiden Widerstände 29 und j50. Ist dann die Spannung am Kondensator 28 auf einem bestimmten Wert, z.B. 0,7 V, abgesunken, sperrt der Transistor 24 und gibt erst dann den Eingang zum Vergleicher Ij5 wieder frei. Dadurch wird die Austastzeit um 0,5 ms verlängert und diese reicht zur Erfassung aller Nachfolgeimpulse, die hinter dem Störimpuls liegen und oben in Fig. 2 mit 4 bezeichnet sind, aus.

Der Widerstand Jl liefert einen konstanten Vorstrorn in den Emitter des Transistors J52. Dadurch wird erreicht, daß auch Störimpulse, die in der Größenordnung der Basis-Emitter-Schwellspannung des Transistors ;52 liegen, noch sicher von der Austastung erfaßt werden.

Der Widerstand j4 dient dazu, den Transistor 25 sicher zu sperren, da sonst die Gefahr besteht, daß infolge der Leckströme des Transistors 22 der Transistor 2^ öffnet.

Patentansprüche: 209 8 8 kl 11.5 k

Claims (2)

1. Π. J Eigengetriggerte Schaltungsanordnung für einen Meßverstärker, insbesondere für einen Belichtunp-jsautomaten in Röntgenuntorsuchungsanlagen, mit Mitteln zur Austastung von Störimpulsen, deren Anstiegszeit größer als die größte Austastung des Nutzsignales ist und durch die das Ausgangssignal des Meßverstärkers nicht merkbar beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus einem Differenzierglied mit nachgeschaltetem mehrstufigen Schaltverstärker, einem RC-Glied zur Impulsverlängerung und einer Endstufe zum Abtrennen oder Kurzschließen der Ausgangsstufen des Meßverstärkers bestehen.
2. 2. Eigengetriggerte Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzierglied aus einer Kapazität mit nachgeschalteter Transistorbasisstufe besteht.

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