DE2154539B2 - Belichtungsautomaten-Schaltung eines Röntgendiagnostikapparates - Google Patents

Description

Elektrometerverstärker nachgescbaltete, auf die Im Ausführungsbeispiel handelt es sich praktisch Welligkeitsfrequenz der an der Röntgenröhre lie- um einen Teil eines elektrischen Belichtungsmessers, genden Hochspannung abgestimmte Bandsperre, Bekannte Meßkammern mit nachgeschalteten Elektro-Schaltungsmittel zur Erzeugung einer zeitlichen io meterverstärkern liefern in Abhängigkeit vom Röhren-Voreilung des vom Elektrometerverstärker gelie- strom, also ab Einschaltung der Röntgenröhre, ein ferten Signals, eine der Bandsperre nachgeschaltete Signal, das etwa sägezahnförmig ansteigend verläuft. Vergleichsschaltung, die ein Ausschaltsignal liefert, Bei Überschreitung eines vorher einstellbaren SoIlsobald das von der Bandsperre durchgelassene Si- wertes wird die Röntgenröhre durch einen Auf nahmegnal einen einstellbaren Schwellwert erreicht hat, 15 Beendigungsschalter abgeschaltet,
eine der Bandsperre nachgeschaltete Störaustast- Die Aufnahmedauer wird praktisch bestimmt von schaltung sowie eine von dem Ausschaltsignal an- einer Bezugsspannung, die in Abhängigkeit vom vergesteuerte Endstufe zur Betätigung eines Auf- wendeten FUm zu wählen ist. Gute Bilder erfordern nahme-Beendigungsschalters aufweist, dadurch eine sehr genaue Abschaltung. Da der Abschalter gekennzeichnet, daß der Bandsperre (6, T) χο auch noch ansprechverzögert schaltet, und zwar auf ein Tiefpaß (S) vorgeschaltet ist, daß die Bandsperre Grund der verwendeten elektronischen und mechaniaus einem als aktive Filterschaltung ausgebüdeten sehen Teile, muß dies die Schaltungsanordnung, die Bandpaß (6), der ein gegenüber seinem Eingangs- zwischen den Elektrometerverstärkern und dem Zeitsignal um 180° in der Phase versetztes Ausgangs- schalter liegt und auf die sich die Erfindung bezieht, signal liefert, und einer Additionsstufe (7) bestsht, 35 ebenfalls berücksichtigen.

deren einer Eingang mit dem Ausgang des Tici- Sämtliche Störungen waren zu berücksichtigen und passes (5) und deren anderer Eingang (8) mit dem derart zu beseitigen, daß die Genauigkeit der Belich-Ausgang des Bandpasses (6) verbunden ist und die tung gegenüber bekannten Einrichtungen verbessert so ausgebildet ist, daß sie zugleich die zeitliche Vor- und eine Fehlschaltung, also zu frühes Ansprechen des eilung und ein Pegelanpassungs-Signal für die 30 Abschalters infolge eines Störimpulses auf Grund eines Störaustastschaltung (9) erzeugt, und daß die Ver- Überschlages in der Röntgenröhre, mit Sicherheit vergleichsschaltung (11) als positiv rückgekoppelte mieden wurde.
Feldeffekttransistor-Differenzstufe ausgebildet ist. Diese Störaustast-Schaltung ist nicht Gegenstand

2. Belichtungsautomaten-Schaltung nach An- der vorliegenden Anmeldung. Die übrigen Teile der spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tief- 35 bekannten Schaltungsanordnung bedurften jedoch paß (5) als aktives Besselfilter zur Unterdrückung ebenfalls erhebliche Änderungen.

von über 500 Hz liegenden Störsignalen ausgebil- Bekannt ist zunächst, im Eingang der bekannten

det ist. Schaltungsanordnung als Bandsperre einen LC-Rei-

3. Belichtungsautomaten-Schaltung nach An- henschwingkreis zu verwenden, der also praktisch spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive 40 parallel zum Arbeitswiderstand der Endröhre des ent-Filterschaltung durch eine drei Operationsverstär- sprechenden Kammerverstärktrs liegt. Um bei den ker (B₂, B₃, B₄) aufweisende analoge Rechenschal- abzustimmenden Frequenzen von 100, 120, 300 und tung zur Simulation einer Schwingkreisschaltung 360 Hz überhaupt eine gewisse Resonanz zu erhalten, gebildet ist und für je eine Resonanzfrequenz je nur mußten hohe Kreisgüten gefordert werden. Dies führte ein Einstellglied (A₁, bis A₁₅) aufweist. 45 in der Praxis zu Induktivitäten von z. B. 2 H und

darüber. Die jeweils angeschalteten Kotidensatoren mußten sehr genau sein, d. h., sie durften nur sehr

geringe Toleranzen aufweisen. Weiterhin wurde eine

hohe Langzeitkonstanz gefordert. Alles dies führte zu

50 sehr aufwendigen Bauteilen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Belichtungsauto- Die bekannte Vergleichsstufe, angeschaltet hinter maten-Schaltung eines Röntgendiagnostikapparates, der LC-Bandsperre, brachte nun wieder andere Schwiedie eine Meßkammer mit nachgeschaltetem Elektro- rigkeiten. Zunächst kamen auch durch diese die Störmeterverstärker, eine dem Elektrometerverstärker impulse ungehindert durch, aber die Verwendung einer nachgeschaltete, auf die Welligkeitsfrequenz der an der 55 kapazitiven Ankopplung einer Transistorstufe führte Röntgenröhre liegenden Hochspannung abgestimmte wegen des erforderlichen Eingangs-Basisstromes zu Bandsperre, Schaltungsmittel zu- Erzeugung einer zeit- Verfälschungen bei Langzeitaufnahmen. Dieser Nachlichen Voreilung des vom Elektrometerverstärker ge- teil war insofern unangenehmer, weil er oft gar nicht, lieferten Signals, eine der Bandsperre nachgeschaltete vielfach auch zu spät, bemerkt wurde.
Vergleichsschaltung, die ein Ausschaltsignal liefert, 60 Die Aufgabe der Erfindung bestand also darin, eine sobald das von der Bandsperre durchgelassene Signal Schaltungsanordnung anzugeben, die bei vertretbarem einen einstellbaren Schwellwert erreicht hat, eine der Aufwand die gezeigten Mängel und Nachteile ver-Bandsperre nachgeschaltetc Störaustastschaltung so- meidet, die also eine einfache und scharfe Resonanzwie eine von dem Ausschaltsignal angesteuerte End- abstimmung, völlige Unterdrücke der infolge der Überstufe zur Betätigung eines Aufnahme-Beendigungs- 65 schlage in der Röhre auftretenden Störimpulse und schalters aufweist. damit Vermeidung einer zu frühen Abschaltung bei Derartige Schaltungsanordnungen sind unter an- gleichzeitiger Unterdrückung anderer Störungen siderem aus von der Anmislderin selbst vertriebenen chert.

Bei einer Schaltung der eingangs genannten Art F i g. 2 die Ausführung der Schaltungsanordnung wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch gelöst, mit den wichtigsten Einzelteilen,
daß der Bandsperre ein Tiefpaß vorgeschaltet ist, daß F i g. 1 zeigt im Blockschaltbild zwei Kammern 1 die Bandsperre aus einem als aktive Filterschaltung und 2 von mehreren lonisationsmeßkammern, die im ausgebildeten Bandpaß, der ein gegenüber seinem Fin- 5 zu messenden Strahlengang einer Röntgenröhre angangssignal um 180° in der Phase versetztes Ausgangs- geordnet sind. Diesen Kammern 1 und 2 nachgeschalsignai liefert, und einer Additionsstufe besteht, deren tete Elektrometerverstärker werden über einen Kameiner Eingang mit dem Ausgang des Tiefpasses und merwähler3, der sich automatisch an die einzelnen deren anderer Eingang mit dem Ausgang de» Band- Kammern 1 und 2 anschaltet, mit der erfindungsgemäß passes verbunden ist und die so ausgebildet ist, daß *o ausgebildeten Schaltungsanordnung verbunden. In sie zugLich die zeitliche Voreilung und ein Pegel- diese gelangt also das Eingangssignal an einem anpassungs-Signal für die Störaustastschaltung erzeugt, Schaltpunkt 4 und verläuft in Richtung der eingezeich- und daß die Vergleichsschaltung als positiv rückgekop- neten Pfeile. Zunächst passiert das Eingangssignal pelte Feldeffekitransistordifferenzstufe ausgebildet ist. einen Tiefpaß 5, dessen Grenzfrequenz so gewählt ist,

Dabei kann in Weiterbildung der Erfindung der 15 daß die steilste Amplitude, die z. B. Ims betragen kann,

Tiefpaß als aktives Besselfilter zur Unterdrückung von des Kammersignals noch unverfälscht hindurchgelas-

über 500 Hz liegenden Störsignalen ausgebildet sein. sen wird. Alle höheren Störfrequenzen werden ab-

Ferner kann die aktive Filterschaltung durch eine geschnitten. Danach gelangt das Tiefpaß-Ausgangsdrei Operationsverstärker aufweisende analoge Re- signal sowohl an den Eingang eines Bandpasses 6 als chenschaltung zur Simulation einer Schwingkreis- 20 auch einer Additionsirufe 7, die eine automatische schaltung gebildet sein und für je eine Resonanz- Offsetkorrektur vornimmt und die obengenannte Vorfrequenz je nur ein Einstellglied aufweisen, eilung liefert, die bis zu 3 ms betragen kann. Der

Außerdem kann die Additionsstufe derart ausgebil- Bandpaß 6 ist auf die jeweilige Welligkeitsfrequenz der

det sein, daß das aus der Filterschaltung kommende Hochspannung eingestellt, also z. B. auf 100 oder

und um 180° verschobene Welligkeitssignal zwecks 25 300 Hz für 50 Hz-Netze oder 120 bzw. 360 Hz für

Elimiiüerung der Welligkeit dem Eingangssignal hin- 60 Hz-Netze.

zuaddiert wird, daß weiterhin eine Offsetkorrektur Nur diese eingestellten Frequenzen können den

durch Ausnutzung der Gleichtaktunterdrückung er- Bandpaß 6 passieren und verlassen ihn mit einer

folgt und daß die zeitliche Voreilung durch ein .RC- Phasenverschiebung von 180° am Schaltungspunkt 8.

Glied in einer Rückkopplungsleitung erzeugt wird. 30 Dann werden sie in der Additionsstufe 7 zum gemesse-

Die Einschaltung des Tiefpasses, der nur Frequen- nen Signal hinzuaddiert, so daß die Welligkeit auf dem

zen bis etwa 500 Hz hindurchläßt, schafft eine bessere Eingangssignal eliminiert wird. Das Signal läuft dann

Störunterdrückung gegen die Störungen, die durch die weiter über die Störaustast-Schaltung 9 zum Schal-

Verbindungrkabel usw. eingekoppelt werden. Die tungspunkt 10 und über diesen unmittelbar zu einer

Grenzfrequenz dieses Tiefpasses ist jedoch derart ge- 35 Vergleichsstufe 11, in die auch vom Schaltuagspunkt

wählt, daß steile Sägezahnimpulse von z. B. 10 V/ms 12 her die Bezugsspannung, also die entsprechend der

unverfälscht hindurchgelassen werden, während alle jeweiligen Filmempfindlichkeit wählbare sogenannte

höheren Störfrequenzen abgeschnitten und damit am Schwärzungsspannung, eingegeben wird.

Eintritt in die Schaltungsanordnung gehindert werden. Von der Vergleichsstufe 11 gelangt das Signal

Der Ersatz der LC-Bandsperre durch aktiv» Filter- 40 schließlich über den Schaltungspunkt 13 in eine Thy-

schaltung bringt nicht nur eine Verbesserung der Re- ristorendstufe 14 und erscheint beim Schaltungspunkt

sonanzschärfe, sondern außerdem wird die Einstellung 15 als Ausgangssignal.

vereinfacht, weil nur noch vier einfach einzustellende Nähere Einzelheiten der Schaltung werden an Hand

Einstellglieder für vier Frequenzen vorhanden sind. der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 beschrieben.

Die Additionsstufe erhält das Eingangssignal und 45 Zunächst müssen, wie oben bereits ausgeführt, die

das um 180° phasenverschobene »Bandsperren«-Aus- Störungen unschädlich gemacht werden, die als un-

gangssignal, wodurch die Welligkeit eliminiert wird erwünschte Einkopplungen in die Meßleitungen ge-

und liefert gleichzeitig die wegen der Ausschaltver- langen und die sich hinsichtlich ihrer Frequenz und

zögerung des Zeitschalters notwendige zeitliche Vor- auch Amplitude deutlich von dem durch Röhrendurch-

eilung. 50 schlage erzeugten Störimpuls unterscheiden.

Der automatische sogenannte Offsetabgleich schafft Im Schdtungspunkt 4 (vgl. F i g. 1) gelangt das

eine Pegelanpassung für die Störschutzschaltung. Die Eingangssignal auf einen Tiefpaß, bestehend aus einem

Störschutzschaltung unterdrückt die durch die Über- Operationsverstärker B₁, den Widerständen R₁ bis R₃

schlage in der Röntgenröhre auftretenden Nadel- und den Kapazitäten C₁, C₂. Dieser Verstärker ist

impulse einschließlich der Nachschwingungen und 55 durch die Widerstände und Kapazitäten so beschaltet,

hindert die Störsignale daran, in die Vergleichs- daß er die Charakteristik eines Bessolfilters aufweist,

stufe und damit in die Endstufe einzutreten. Am Ausgang 16 des Tiefpasses liegt jetzt das in-

Die Vergleichsstufe, nach der Erfindung als FET- vertierte Eingangssignal vor, welches von hochfre-

Differenzstufe ausgebildet, weist einen nur minimalen quenten Störungen befreit ist. Dieses Signal wird ein

Eingangsstrom (<100 ρA) auf, womit Verfälschungen 60 mal einem Tiefpaß, bestehend aus den Operationsver-

von Langzeitaufnahmen vermieden werden. stärkern .B₂, B₃, B_x, den Widerständen .R₄ bis A₁₅ und

Die Thyristorendstufe ist lediglich geringfügig ab- den Kapazitäten C₄ und C₈, und einmal einer Summiergeändert und nicht Gegenstand dieser Erfindung. stufe zugeführt.

Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist in Der Bandpaß stellt eine analoge Rechenschaltung

der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher 65 dar, welche die normale Schwingkreisgleichung simu-

beschrieben. Es zeigt liert. Diese Schaltung hat den Vorteil, daß für die Em-

F i g. 1 ein Blockschaltbild der Schaltungsanord- stellung der Resonanzfrequenz nur ein einziges Poten-

nung, tiometer benötigt wird.

Das ausgefilterte Ausgangssignal verläßt den Bandpaß am Schaltungspunkt 8 mit einer Phasenverschiebung von 180° und wird dem Originalsignal in einer Additionsstufe, bestehend aus B₆, B_e, B₇, R₁₈ bis i?₃₀, C_n, C₁J, hinzuaddiert. Diese Additionsstufe ist mit einer automatischen Offsetkorrektur-Schaltung (R₂₀ bis R₂₃, C₁₁ und Schi) und einem jRC-Glied (C₁₂, R₂₃) in der Rückführung versehen, welche die benötigte Voreilung von beispielsweise 3 ms liefert.

Die Offsetkorrektur-Schaltung arbeitet wie folgt: Zwischen den Röntgenaufnahmen ist Schi geschlossen. Damit liegt an den beiden Steuer-Eingängen des Operationsverstärkers die gleiche Eingangsspannung. Infolge der hohen Gleichtaktunterdrückung des Verstärkers bleibt der Ausgang bei wechselndem Eingangssignal und geschlossenem Kontakt (Schi) auf annähernd Null. Während der Röntgenaufnahme wird ScA 2 geöffnet, und der Spannungswert wird in C₁₁ gespeichert. Eine Änderung des Eingangssignals wirkt jetzt nur auf die Eingänge Ui₈, R₁₉ und steuert den ao Verstärker aus.

Das Ausgangssignal wird über R₃₃, der eigentlichen Vergleichsstufe, bestehend aus den aktiven Elementen B₉, B₁₀, B₁₆, B_u, zugeführt. Eventuell vorhandene Störspitzen werden über C₁₄ durch eine Störaustastschaltung erfaßt. Diese besteht aus den Bauelementen Die Umschaltflanke wird über Ci₉, R_M differenziert, steuert B₁₇ auf und führt damit zur Zündung des Thyristors G₇. Dieser entlädt C₂₂ und liefert somit über T₁ an den Ausgang 15 einen Ausschaltimpuls.

Eine beispielsweise durchgerechnete Schaltungsanordnung nach F i g. 2 bestand aus den nachfolgend mit ihren Werten bzw. Typen angegebenen Schaltungselementen :

B₈, A₁, A

Ι3> ·

bis R₆. und C₁₅, C₂₅. Der

Strom über C₁₅ beträgt / = C₅ · -£ und ruft an
einen Spannungsabfall der Größe

du

— C₁₆ · A₅₂ · ——
d/

35

hervor. Überschreitet diese Spannung die Schwellspannung von B₁₂, so wird B₁Z leitend. Infolgedessen werden ebenfalls B₁₃ und B_n leitend. B_u schließt den Eingang der Vergleichstufe für die Dauer der Störung kurz. Nach Abklingen der Störung bleibt B_lt noch etwa 1 ms infolge der Zeitkonstanten R_M · C₂₅ leitend, um noch eventuelle Ausschwingvorgänge erfassen zu können und um diese ebenfalls vom Eingang der Vergleichsstufe fernzuhalten.

In der Vergleichsstufe wird eine Sollspannung (ί/soii), welche über R_i9 und R_t2 zugeführt wird, mit der Istspannung aus der Additionsstufe (Punkt 10) verglichen. Dieser Vergleichsstufe besteht aus einer Feldeffektdifferenzeingangsstufe und zwei Transistorstufen 2?„, B₁₆, welche eine positive Rückkopplung bewirken. B_u wirkt als Konstantstromsystem für die Eingangsstufe. Für den Fall E/ist < U_BOn ist der Spannungsabfall an R_3S kleiner als die Ansprechspannung des Transistors B₉. Für den Fall Ui_Bt = U_BOu wird B₉ und damit B₁₆ leitend. Dadurch wird die Sollspannung um den Faktor des Widerstandsverhältnisses

60

R,

•41

vermindert, was gleichbedeutend mit einer positiven Rückkopplung ist und zu einem schnellen Umkippen der Stufe führt. C₁₈, C₂₇ und C₁₉ sind noch zusätzliche Entstörkondensatoren.

R1 =	27 ΚΩ	Rn =	39 K Ω
Rt =	27 K Ω	*88 =	4,7 K Ω
R3 =	18ΚΩ	R* =	560 Ω
R, =	12 ΚΩ	Ras =	4,7 K Ω
R6 =	82 K Ω	-R8. =	33 Ω
R, =	18 K Ω	U87 =	4,7 K Ω
R7 =	4ΚΩ	RiB =	47 ΚΩ
R* =	12 ΚΩ	Rn =	47 ΚΩ
R9 =	12 ΚΩ	Ri0 =	22 K Ω
Al0 =	8ΚΩ	Λ« =	2,7 M Ω
R11 =	5,6 K Ω	*42 =	27 ΚΩ
*12 =	5ΚΩ	Ri3 =	15ΚΩ
Rl3 =	5ΚΩ	Ru =	330 Ω
Ru =	2ΚΩ	R* =	1ΜΩ
Rn =	2ΚΩ	*« =	4ΚΩ
Rlt =	20 ΚΩ	Ri, =	22 ΚΩ
Ji17 =	100 Ω	Λ4β =	33 Ω
^18 =	18 K Ω	Ri9 =	1ΚΩ
Ri9 =	20 K Ω	-A50 =	220 Ω
R», =	18 K Ω	*Η =	27 ΚΩ
R21 =	27 ΚΩ	-A52 =	1ΚΩ
*22 =	27 K Ω	*58 =	4,7 K Ω
*23 =	100 K Ω	Rn =	10 ΚΩ
R21 =	150 K Ω	*5„ =	22 ΚΩ
*25 =	150 K Ω	*57 =	12 ΚΩ
Ru =	27 K Ω	^68 =	4,7 K Ω
A27 =	27 ΚΩ	^6» =	2,7 K Ω
A28 =	2ΚΩ	Rt0 —	10 ΚΩ
R29 =	5,6 K Ω	Rn =	2,7 K Ω
R30 =	33 K Ω	*Β2 =	100 Ω
R31 =	1ΚΩ
C1 =	15 nF	C16 =	1OnF
C2 =	15 nF	C17 =	ΙμΡ
C8 =	0,I1IF	C18 =	InF
C4 =	0,47 μΡ	C1,=	1OnF
Q =	0,1 μΡ	C20 =	InF
ce =	0,1 μΡ	C21 =	ΙμΡ
C7 =	0,1 μΡ	C22 =	0,68 μΡ
C8 =	0,1 μΡ	C28 =	47 μΡ
C9 =	47 μΡ	C24 =	100 μΡ
C10 =	47 μΡ	C25 =	47 nF
C11 =	ΙμΡ	C28 =	ΙμΡ
C12 =	0,3 μΡ	C27 =	ΙμΈ
C14 =	0,1 μΡ	C28 =	0,1 μΡ
C15 =	22 nF

	= TBA 221	M/	7	B9 = BC157	2 154 539	8	ΒΑΧ 13	G7	= BT 1ΟΟΑ 300R
	= TBA 221	B10 = U 235		BZX75IC6V8	G8	= ΒΑΧ 12
Bi	= TBA 221	Bn = BC147	G1 =	ΒΑΧ 13	G,	= ΒΑΧ 12
B*	= TBA 221	Blt = BC147	G, =	ΒΑΧ 13	Gi0	= BZX79C5V6
B3	= U 235	B13 = BC157	G3 =	ΒΑΧ 13	Gn	= ΒΑΧ 13
Bt	= TBA 221	,B11 = BC 147	5 G4 =	ΒΑΧ 12	G„	= ΒΑΧ 13
B6	= BC 147	B1S = BC147	G5 =
B6	= BC 157	Bia = BC 147	G6 =
B1
Bc
	Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Röntgendiagnostikapparaten bekannt, die durch diese Patentansprüche: Erfindung verbessert werden. Dabei war eines der Hauptprobleme die Störaustastung. Aber auch die

1. Belichtungsautomaten-Schaltung eines Rönt- ersten Stufen obengenannter Schaltungsanordnung gendiagnostikapparates, die eine Meßkammer mit 5 enthalten wichtige Verbesserungen, wie nachfolgend nachgeschaltetem Elektrometerverstärker, eine dem beschriebes wird.