JPS6218095B2 - - Google Patents

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JPS6218095B2
JPS6218095B2 JP56159574A JP15957481A JPS6218095B2 JP S6218095 B2 JPS6218095 B2 JP S6218095B2 JP 56159574 A JP56159574 A JP 56159574A JP 15957481 A JP15957481 A JP 15957481A JP S6218095 B2 JPS6218095 B2 JP S6218095B2
Authority
JP
Japan
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value
signal
average value
digital
pass filter
Prior art date
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Expired
Application number
JP56159574A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5795722A (en
Inventor
Yohannesu Hogerando Sutefuanusu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
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Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of JPS5795722A publication Critical patent/JPS5795722A/ja
Publication of JPS6218095B2 publication Critical patent/JPS6218095B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M3/00Conversion of analogue values to or from differential modulation
    • H03M3/02Delta modulation, i.e. one-bit differential modulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アナログ信号をクロツクパルス発生
器のn個のパルスに相当する時間幅をそれぞれ有
する順次のタイムインターバル中サンプルし、各
タイムインターバル毎に該タイムインターバルの
開始時の信号値と終了時の信号値との差に応じた
m(n)個のパルスを出力するデルタ変調器を
具え、一定の平均値を有するアナログ信号をデジ
タル化する装置に関するものである。
この種の装置は例えばECG信号を後続の処理
のためにデジタル化するのに使用できる。ECG
信号は零もしくは電極と患者の皮膚との間に生ず
る(一定の)接触電位に等しい平均値を有する
略々周期的な信号である。デルタ変調器の不精密
がこの信号に誤差信号を加え、後続の処理を妨害
することを確かめた。本発明の目的は有用情報は
そのまま残してこれらの妨害誤差信号を除去する
ことにある。
この目的のために、本発明装置はデルタ変調器
の出力端子をデジタル高域通過フイルタとして構
成した補正回路に接続したことを特徴とする。
本発明は、デルタ変調器により生ずる誤差信号
は連続性でゆつくり増大又は減少する性質を有す
るため、斯る誤差信号は重要でない接触電位以外
に極低周波成分を実際上含まないECG信号から
高域通過フイルタで分離することができるという
事実を確かめ、斯る認識に基づいて為したもので
ある。
本発明装置の好適例では、補正回路をこれに供
給される信号をその信号の漸次平均値だけ減ずる
よう構成する。
図面につき本発明を説明する。
第1図は本発明装置の一例を示し、その入力端
子1からECG信号がデルタ変調器3に供給され
る。デルタ変調器の出力端子は絶縁変成器4を経
て可逆カウンタ5に接続され、このカウンタの出
力端子は更にアダプテイブ型高域通過フイルタ7
に接続され、このフイルタの出力が装置の出力端
子9に供給される。デルタ変調器3とカウンタ5
はクロツク発生器11により制御され、可逆カウ
ンタ5は各クロツクパルス毎にそのカウントをデ
ルタ変調器3からの出力の論理状態によつて決ま
る方向に1づつ進める。出力端子9に発生するデ
ジタル化されたECG信号は後続処理用の演算ユ
ニツト、例えばマイクロプロセツサ13に供給す
ることができる。
第2図はデルタ変調器の一実施例の詳細回路図
を示す。この変調器は入力端子1からアナログ
ECG信号を受信する第1入力端子15と、基準
電圧を受信する第2入力端子17を具える。第1
入力端子15は第1増幅器19(例えば利得10
を有する)を経て比較器21の第1入力端子20
に接続し、第2入力端子17は第2増幅器23を
経てコンデンサ25の一方の電極に接続し、この
コンデンサの他方の電極を比較器21の第2入力
端子26に接続する。
比較器21の出力端子は双安定素子27のD―
入力端子に接続し、そのC―入力端子はクロツク
発生器11(第1図)に接続する。双安定素子2
7の出力端子Qの出力により電子スイツチ31を
制御すると共にこの出力端子Qをデルタ変調器の
出力端子33にも接続する。電子スイツチ31は
2個のスイツチング素子35及び37を具え、前
者は比較器21に接続されたコンデンサ25の電
極を正の電流源39又は負の電流源41にそれぞ
れ接続することができ、後者はこれと同時にコン
デンサ25の他方の電極を負の電流源43又は正
の電流源45にそれぞれ接続することができる。
しかし、両スイツチ35及び37はクロツクパル
ス間のインターバル中は中立の開回路状態にな
る。
この回路の動作は次の通りである。比較器21
の第1入力端子20における増幅されたECG信
号の瞬時値がその第2入力端子26の電圧より大
きいときは、比較器の出力は論理値1になり、従
つて双安定素子27のD―入力端子も論理値1に
なる。この結果、クロツク発生器11からの次の
パルスが双安定素子27のC―出力端子に現われ
るときにそのQ出力も論理値1になるため、スイ
ツチ31が図示の位置にセツトされる。従つて、
クロツク発生器11により決まる時間tの短期間
の間コンデンサ25が電流源39に接続され、こ
れからコンデンサ25に電流IHが供給されるた
め、コンデンサ25はIHtの電荷量だけ充電さ
れ、その結果コンデンサ21の第2入力端子26
の電圧が第1入力端子20に近づく。同時にコン
デンサ25の他方の電極が負の電流源43に接続
され、I′Htの電荷量を放電して基準電圧が電流源
39により供給される電荷IHtにより妨害され
ないようにする。
比較器21の第1入力端子20の電圧が第2入
力端子26の電圧より低いときは論理値0が双安
定素子27のD―入力端子に発生し、クロツクパ
ルス発生器の次のクロツクパルスに応答して双安
定素子27のQ出力が論理値0になつてスイツチ
31が他方の位置にセツトされるため、コンデン
サ25が時間tの期間中負の電流源41に接続さ
れてIL・tの電荷量を放電する。このとき補償
のため正の電流源45がコンデンサ25の他方の
電極にI′L・tの電荷を供給する。
以上から明らかなように、比較器21の2個の
入力端子20及び26の電圧はクロツク発生器1
1の複数周期後に等しくなる。そしてECG信号
が増大する場合は複数個の論理値1が出力端子3
3に供給され、減少する場合は複数個の論理値0
が供給される。これがためECG信号の値は出力
端子に発生する論理値1及び0の列から任意の瞬
時に再現することができる。
しかし、実際には上述の理論は近似的にのみ正
しいものであることを確かめた。これは、2個の
電流源39及び41は正確に同一でないため及び
比較器21の入力端子26は有限の入力インピー
ダンスを有するためにコンデンサ25から小電流
Bがリークするためである。従つて、コンデン
サ25がクロツク発生器11の複数周期に亘つて
充電され、次いで同数の周期に亘つて放電された
ときは、比較器21の第2入力端子26の電圧は
もとの値に戻らない。逆に言えば、初めに所定値
まで増大し次いで再びもとの値に減少する入力信
号は出力端子33に異なる数の論理値1と0を発
生する。これはデジタル化された信号において該
信号に重畳する刻々増大又は減少する電圧として
現われる。
この点を計算を用いて以下に説明する。上述の
比較器へのリーク電流はIBとし、電流源39及
び41は正確に同一でなくて、 IH=I+δI (1) IL=I−δI (2) であるものとする。
スイツチ31の図示の位置ではコンデンサ25
への電流は Iu=IH−IB=I+δI−IB=I−ΔI (3) に等しい。ここで、 IB−δI=ΔI (4) スイツチ31の他方の位置では、コンデンサ25
の電流は Id=IL+IB=I−δI+IB=I+ΔI (5) に等しい。
(3)及び(5)から明らかなように、充電及び放電処
理は等しくない電流Iu及びId(それぞれ理想電
流源IよりΔIだけ小さい及び大きい)で書き表
わされる。
uがスイツチオン中の周期数nu及びIdがス
イツチオン中の周期数ndを所定数のクロツク周
期中カウントすると(nuは出力端子33におけ
る論理値1の数、ndは論理値0の数で、n=nu
+nd)、コンデンサ25の電圧ΔVは ΔV=nu−nd・Id =(nu−nd)・I+(nu+nd)・ΔI (6) nu+nd=nで一定であるから、 ΔV=(nu−nd)・I+C (7) ここで、 C=n・ΔI (8) 比較器21の第1入力端子20の信号がn個のク
ロツク周期の時間長を有する所定のタイムインタ
ーバル中にΔSだけ増大するものとすれば、コン
デンサ25の電圧増大ΔVはΔSに等しいため、 ΔS=(nu−nd)・I+C (9) となり、これから (nu−nd)=ΔS−C/I (10) となる。
入力端子15に供給される信号の平均値が一定
である場合、長期間に亘るΔSの平均値は0にな
るはずである。しかし、上式(10)から値nu−nd
刻々と増大又は減少することがわかる。このこと
は、出力端子33に発生するパルス列は入力端子
15の信号を刻々と増大又は減少する信号が合成
された信号を表わすことを意味する。これがた
め、可逆カウンタ5(第1図)の出力値は平均値
が連続的に増大する。高域通過フイルタ7はその
平均値を一定値に減少して、入力端子1に供給さ
れたアナログ信号を正確に表わすデジタル信号が
出力端子9に得られるように作用する。
第3図は高域通過フイルタ7の一実施例を示
す。このフイルタは可逆カウンタ5からの信号S
(t)を受信する入力端子47を具える。この入
力端子は第1加算器49の正の入力端子に接続
し、この加算器の出力端子を装置の出力端子9に
接続すると共にα≪1の係数を乗算する減衰器5
1に接続する。この減衰器の出力端子を第2加算
器53の第1正入力端子に接続し、この加算器の
出力端子を遅延ΔTを生ずる遅延素子55に接続
する。この遅延素子の出力端子を第1加算器49
の負入力端子に接続すると共に第2加算器53の
第2正入力端子に接続する。
この回路の動作は次の通りである。瞬時T+Δ
Tにおいてデジタル信号S(T+ΔT)が入力端
子47に現われる。この信号は第1加算器49に
おいて、変化信号S(t)の瞬時Tにおける漸次
平均値である信号(T)だけ減算される。同時
に減衰器51において信号S(T+ΔT)−
(T)に係数αが乗算され、得られた信号α{S
(T+ΔT)−(T)}に第2加算器53におい
て(T)が加算される。斯くして得られた信号
(T)+α{S(T+ΔT)−(T)}は遅延
素子55でΔTだけ遅延される。これがため、瞬
時T+ΔTにおいて遅延素子から出る信号は瞬時
Tに遅延素子に到来した信号であり、 (T−ΔT)α{S(T)−(T+ΔT)} =(1−α)(T+ΔT)+αS(T) =(T) に等しい。
これは、瞬時Tにおける漸次平均値は瞬時T−
ΔTにおける“旧”漸次平均値と瞬時Tにおける
信号S(t)の瞬時値の合成であるためである
(ここで、両成分には和が1になる重み係数を乗
算する必要がある)。
零の平均値を有する信号の漸次平均値は略々零
に等しいが、時間とともに直線的に増大する信号
の漸次平均値はこの信号の瞬時値から一定値を引
いた値に等しい。これがため、入力端子47の信
号S(t)が零の平均値を有する変化信号と直線
的に増大する信号の合成から成る場合には、出力
端子9の信号S(t)−S(t−ΔT)は一定の
平均値を有する変化信号に等しいものとなる。
上述の例では高域通過フイルタを2個の加算器
と1個の減衰器と1個の遅延素子をもつて構成し
たが、信号に実行すべきこれらの演算処理は適当
にプログラムした演算装置、例えばマイクロプロ
セツサ13により実行させることもできること明
らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の一例のブロツク回路図、
第2図は第1図に示す回路に用いるデルタ変調器
の一実施例の回路図、第3図は第1図の回路に用
いるアダプテイブ型高域通過フイルタの一実施例
の回路図である。 1…入力端子、3…デルタ変調器、4…絶縁変
成器、5…可逆カウンタ、7…高域通過フイル
タ、9…出力端子、11…クロツクパルス発生
器、13…マイクロプロセツサ、19,23…増
幅器、21…比較器、25…充放電コンデンサ、
27…双安定素子、31…スイツチ、35,37
…スイツチ素子、39,41,43,45…電流
源、49…第1加算器、51…減衰器、53…第
2加算器、55…遅延素子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 アナログ信号をクロツクパルス発生器のn個
    のクロツクパルスに相当する時間幅をそれぞれ有
    する順次のタイムインターバル(ΔT)の間サン
    プルし、各タイムインターバル毎に該タイムイン
    ターバルの開始時(T)における信号の値と終了
    時(T+ΔT)における信号の値との差に応じた
    m個(mn)のパルスを出力するデルタ変調器
    を具え、一定の平均値を有するアナログ信号をデ
    ジタル化する装置において、前記デルタ変調器の
    出力端子をデジタル高域通過フイルタを含む補正
    回路に接続し、前記補正回路はこれに供給される
    信号を該信号の漸次平均値だけ減ずるよう構成
    し、この目的のために前記デルタ変調器の出力端
    子を、クロツクパルスを受信し前記デルタ変調器
    からの出力パルスが該クロツクパルスの発生中に
    存在するかしいなかに応じて該クロツクパルスを
    一方向又は反対方向にカウントする可逆カウンタ
    を経て前記補正回路に接続し、前記各タイムイン
    ターバル(ΔT)の終了時に前記カウンタに存在
    するトータルカウントを前記デジタル高域通過フ
    イルタにデジタル入力値S(T+ΔT)として供
    給するようにし、且つ前記デジタル高域通過フイ
    ルタは、前記デジタル入力値S(T+ΔT)から
    漸次平均値(T)を減算して差値{S(T+Δ
    T)−(T)}を形成する第1加算手段と、前記
    差値に一定の重み係数α(0<α≪1)を乗算す
    る乗算手段と、重み付けされた差値α{S(T+
    ΔT)−(T)}を前記漸次平均値(T)に加
    算して更新された漸次平均値(T+ΔT)=(1
    −α)(T)+αS(T+ΔT)を形成する第
    2加算手段と、前記更新された漸次平均値を次の
    インターバル(ΔT)の終了時まで蓄積する蓄積
    手段とで構成し、前記差値{S(T+ΔT)−
    (T)}が前記デジタル高域通過フイルタのデジタ
    ル出力値を形成しサンプルされたアナログ信号の
    デジタル値を表わすよう構成したことを特徴とす
    るアナログ信号デジタル化装置。 2 特許請求の範囲第1項記載の装置において、
    該装置は患者から導出されたECG信号をデジタ
    ル化するようにしたことを特徴とするアナログ信
    号デジタル化装置。
JP56159574A 1980-10-08 1981-10-08 Analog signal digitizing device Granted JPS5795722A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8005549A NL8005549A (nl) 1980-10-08 1980-10-08 Inrichting voor het in digitale vorm brengen van een analoog signaal.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5795722A JPS5795722A (en) 1982-06-14
JPS6218095B2 true JPS6218095B2 (ja) 1987-04-21

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ID=19835989

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP56159574A Granted JPS5795722A (en) 1980-10-08 1981-10-08 Analog signal digitizing device

Country Status (8)

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JP (1) JPS5795722A (ja)
CA (1) CA1182923A (ja)
DE (1) DE3139800C2 (ja)
FR (1) FR2491700A1 (ja)
GB (1) GB2085683B (ja)
IT (1) IT1194099B (ja)
NL (1) NL8005549A (ja)
SE (1) SE451523B (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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NL8005549A (nl) 1982-05-03
GB2085683A (en) 1982-04-28
FR2491700A1 (fr) 1982-04-09
SE8105853L (sv) 1982-04-09
CA1182923A (en) 1985-02-19
GB2085683B (en) 1984-08-08
IT1194099B (it) 1988-09-14
DE3139800A1 (de) 1982-06-24
IT8124334A0 (it) 1981-10-05
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