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DE3430185A1 - Method and device for generating a digital signal - Google Patents

Method and device for generating a digital signal

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Publication number
DE3430185A1
DE3430185A1 DE19843430185 DE3430185A DE3430185A1 DE 3430185 A1 DE3430185 A1 DE 3430185A1 DE 19843430185 DE19843430185 DE 19843430185 DE 3430185 A DE3430185 A DE 3430185A DE 3430185 A1 DE3430185 A1 DE 3430185A1
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DE
Germany
Prior art keywords
signal
time
memory
digital signal
counter
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19843430185
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German (de)
Inventor
Gustav Dipl.-Ing. 8502 Zirndorf Boheim
Andres-Günter Dipl.-Ing. 8520 Fürth Sommer
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE19843430185 priority Critical patent/DE3430185A1/en
Publication of DE3430185A1 publication Critical patent/DE3430185A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/13Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals
    • H03K5/135Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals by the use of time reference signals, e.g. clock signals

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

A circuit which generates a digital signal (S1, S2 or S3) which is cyclic and has accurate timing over a long period of time is needed especially in medical ultrasonics. As a rule, the digital signal changes only at a few times within the cycle time (T). A method is specified in an illustrative embodiment, in which the times within a cycle (T) in which a change in the digital signal is desired are written into a memory section (13a). The desired change in the digital signal is written into another memory section (13b). By means of a time comparison between the time written in and the status of a current clock time counter (21), it is determined whether the output signal (S1, S2, S3) is to be changed. The advantage of the method is that the storage space requirement is much lower than if the associated digital signal value had to be stored for each clock time. <IMAGE>

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines digitalenMethod and device for generating a digital

Signals Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur programmierbaren Erzeugung eines sich periodisch wiederholenden digitalen Signals, insbesondere zum Einsatz in der medizinischen Ultraschalltechnik. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.Signals The invention relates to a method for programmable Generation of a periodically repeating digital signal, in particular for Use in medical ultrasound technology. The invention also relates to a device for carrying out the method.

Bei der Signalverarbeitung in einem digitalen System oder bei der Ansteuerung eines digitalen Schaltkreises steht man häufig vor der Aufgabe, ein digitales Signal über einen großen Zeitraum hinweg zyklisch zu erzeugen, wobei dieses Signal innerhalb des Zyklus zeitgenau, z.B.In signal processing in a digital system or in the Controlling a digital circuit is often faced with the task of a to generate a digital signal cyclically over a large period of time, this Signal within the cycle with exact timing, e.g.

synchron zu einem Taktsignal mit hoher Taktfrequenz sein muß und wobei sich dieses Signal innerhalb der Zykluszeit in der Regel nur selten ändert. Gelegentlich stellt sich auch die Aufgabe, zwei oder mehr solcher Signale, die zeitsynchron zu einem einzigen Taktsignal verlaufen sollen, bereitzustellen. Auch kann sich das Problem ergeben, statt eines digitalen Signals eine entsprechende analoge zeitabhängige Funktion mit vorgegebener Zykluszeit zu erzeugen. Eine solche zeitabhängige Funktion ist beispielsweise das Ansteuersignal für die einzelnen Wandlerelemente eines Ultraschall-Arrays, das zur Bilddarstellung im medizinischen Bereich herangezogen wird.must be synchronous with a clock signal with a high clock frequency and wherein this signal usually changes only rarely within the cycle time. Occasionally There is also the task of sending two or more such signals that are time-synchronized a single clock signal to provide. This can also be Problem arise, instead of a digital signal, a corresponding analog time-dependent signal To generate a function with a specified cycle time. Such a time-dependent function is, for example, the control signal for the individual transducer elements of an ultrasonic array, which is used for image display in the medical field.

Eine bisher gebräuchliche Standardlösung zur Erzeugung einer zeitabhängigen Funktion besteht aus einem Adreßzähler und einem von diesem gesteuerten Signalspeicher.A previously used standard solution for generating a time-dependent Function consists of an address counter and a signal memory controlled by this.

Am Eingang des Adreßzählers liegt das Taktsignal an, und der Ausgang des Adreßzählers ist mit dem Eingang des Signalspeichers verbunden, wobei der Signalspeicher das gewünschte digitale Ausgangssignal oder einen Code dafür abgibt. Für jeden Takt ist im Signalspeicher in vorgegebener Weise ein Speicherplatz belegt, dessen Information (Wert 0 oder 1) den gewünschten Zustand des Signals beim betreffenden Takt innerhalb des Zyklus beinhaltet.The clock signal is present at the input of the address counter and the output of the address counter is connected to the input of the Signal memory connected, wherein the signal memory is the desired digital output signal or a code gives for it. For each clock cycle there is a memory location in the signal memory in a predetermined manner assigned whose information (value 0 or 1) the desired state of the signal at relevant clock included within the cycle.

Der Nachteil dieser Standardlösung ist der, daß der Speicherplatzbedarf mit der Länge der Zykluszeit und mit der innerhalb der Zykluszeit befindlichen Anzahl an Taktimpulsen ("Feinunterteilung") zunimmt. Der Signalspeicher ist unter Umständen sehr groß zu dimensionieren, obwohl der in ihm enthaltene Informationsgehalt relativ gering ist. Mit anderen Worten, bei zeitabhängigen Signalen, die eine lange Periodendauer (Zykluszeit) besitzen und/oder eine Feinunterteilung aufweisen, ist bisher ein Signalspeicher hoher Kapazität erforderlich gewesen. Beträgt z.B. die Zykluszeit 1 ms und die Taktfrequenz 1 MHz, so müßte der Signalspeicher 1000 Signalbits beinhalten können. Dabei kann es möglich sein, daß beim gewünschten Signal nur an zwei Stellen relevante Information existiert, d.h. wenn das Signal innerhalb der Zykluszeit nur einmal von 0 auf 1 und dann wieder zurück von 1 auf 0 springt. Sind z.B. drei Signale mit je zwei relevanten Informationen gleichzeitig zu erzeugen, so müßte der Signalspeicher 3 x 1000 = 3000 Signalbits beinhalten können, obwohl nur an insgesamt 6 Stellen relevante Informationen vorliegen.The disadvantage of this standard solution is that it takes up storage space with the length of the cycle time and the number within the cycle time of clock pulses ("fine subdivision") increases. The state RAM may be to be dimensioned very large, although the information content contained in it is relative is low. In other words, with time-dependent signals that have a long period (Cycle time) and / or have a fine subdivision, is until now a signal memory high capacity has been required. If, for example, the cycle time is 1 ms and the clock frequency 1 MHz, the signal memory should be able to contain 1000 signal bits. Here can It may be possible that the desired signal only has relevant information in two places exists, i.e. if the signal changes from 0 to 1 only once within the cycle time and then jumps back from 1 to 0. Are e.g. three signals with two relevant each To generate information at the same time, the signal memory would have to be 3 x 1000 = 3000 Signal bits can contain relevant information, although only in a total of 6 places are present.

Bei einer Vielzahl von Signalen, wie sie z.B. in der medizinischen Ultraschalltechnik benötigt wird, kann also die Standardlösung zu einem hohen Speicherplatzbedarf führen.With a variety of signals, such as those used in medical Ultrasound technology is required, so the standard solution can lead to a high storage requirement to lead.

Der Speicherplatzbedarf steht, wirtschaftlich gesehen, in einer ungünstigen Relation zur gewünschten Information.From an economic point of view, the storage space requirement is unfavorable Relation to the desired information.

Eine Datenverarbeitungseinrichtung für die medizinische Ultraschall-Diagnose ist z.B. aus der US-PS 4.356.731 bekannt.A data processing device for medical ultrasound diagnosis is known, for example, from U.S. Patent 4,356,731.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung anzugeben, bei denen der Speicherplatzbedarf bedeutend reduziert ist.The object of the invention is therefore to provide a method and a device to carry out this, in which the storage space requirement is significantly reduced is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in den Speicher eingeschriebenen Daten die im Verlaufe einer Periode liegenden Zeitpunkte der Änderung des gewünschten Signals oder aber die im Verlaufe einer Periode liegenden Zeitspannen zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Änderungen des gewünschten Signals und die den Zeitpunkten bzw. den Zeitspannen zugeordneten Werte oder Änderungen des gewünschten Signals sind.This object is achieved in that the in the Data written into memory contains the points in time during the course of a period the change in the desired signal or those lying in the course of a period Time spans between two successive changes to the desired signal and the values or changes assigned to the points in time or the time periods of the desired signal.

Nach einer ersten Weiterbildung ist vorgesehen, daß der Zeitpunkt einer Änderung des gewünschten digitalen Signals im Verlaufe der Periode des Signals in den-digitalen Speicher als Programm eingeschrieben wird, daß ebenfalls die dem Zeitpunkt zugeordnete Änderung des gewünschten digitalen Signals oder der Wert selbst in den Speicher eingeschrieben wird, daß danach sukzessive ein Vergleich zwischen dem jeweiligen Zählerstand eines kontinuierlich getakteten Zykluszeitzählers mit den im Speicher eingeschriebenen Zeitpunkten durchgeführt wird, und daß bei jeder Übereinstimmung eine Änderung eines Ausgangssignals erfolgt, das dadurch dem gewünschten digitalen Signal entspricht.According to a first development it is provided that the point in time a change in the desired digital signal over the period of the signal is written into the digital memory as a program that also the dem Change of the desired digital signal assigned to the time or the value itself is written into the memory that then successively a comparison between the respective count of a continuously clocked cycle time counter the times written in the memory is carried out, and that at each Agreement a change of an output signal takes place, which thereby the desired digital signal.

Nach einer zweiten Weiterbildung ist vorgesehen, daß sukzessive die Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Änderungen des gewünschten digitalen Signals in einen digitalen Speicher als Programm eingeschrieben wird, daß ebenfalls die der jeweiligen Zeitspanne zugeordnete Änderung des gewünschten digitalen Signals oder der Wert selbst in den Speicher eingeschrieben wird, daß danach durch einen kontinuierlich getakteten Taktzähler jeweils die Zeitspanne gemessen wird, und daß nach Ablauf dieser Zeitspanne eine Änderung eines Ausgangssignals erfolgt, das dadurch dem gewünschten Signal entspricht.According to a second development it is provided that the successive Time span between two successive changes to the desired digital Signal is written into a digital memory as a program that also the change in the desired digital signal associated with the respective time period or the value itself is written into the memory that afterwards by a continuously clocked cycle counter each time the period is measured is, and that after this period of time a change in an output signal takes place, which thereby corresponds to the desired signal.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der ersten Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, daß ein Vergleicher, ein Adreßzähler, der Speicher und der Taktzähler operativ miteinander verbunden sind.A device for carrying out the method according to the first development is characterized by the fact that a comparator, an address counter, the memory and the cycle counters are operatively linked to each other.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der zweiten Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, daß ein Differenzzeitzähler mit dem Speicher und einem Adreßzähler operativ verbunden ist.An apparatus for carrying out the method according to the second Further development is characterized in that a differential time counter with the memory and an address counter is operatively connected.

Vorteil des genannten Verfahrens ist, daß im Speicher jeweils nur der Wert oder die Änderung des Signals und der Zeitpunkt dieser Änderung oder die Zeitspanne zwischen Änderungen eingeschrieben sind. Im Speicher befinden sich also, jedem Zeitpunkt bzw. jeder Zeitspanne zugeordnet, entweder das jeweils neue Signal nach diesem Zeitpunkt bzw. nach Ablauf der Zeitspanne oder der Unterschied zwischen dem neuen und dem alten Signal. Es müssen also nicht für jeden Takt innerhalb des Zyklus Speicherplätze belegt werden, sondern nur dann, wenn mit dem jeweiligen Takt auch eine Änderung des Signals verbunden ist. Der Speicherplatzbedarf ist hier also eng an die Menge relevanter Informationen im digitalen Signal gekoppelt. Bei wenig Informationsinhalt des Signals reduziert sich mit diesem Verfahren der Speicheraufwand beträchtlich. Außerdem läßt sich das Signal innerhalb der Zykluszeit einfach verschieben. Dazu braucht lediglich der Zeitpunkt bzw. die Zeitspanne geändert zu werden.The advantage of the method mentioned is that in each case only the value or change of the signal and the time of this change or the Period of time between changes are inscribed. In the memory there are assigned to each point in time or each time span, either the new signal in each case after this point in time or after the expiry of the period or the difference between the new and the old signal. So it does not have to be for every measure within the Cycle memory locations are occupied, but only if with the respective cycle also a change in the signal is associated. So the space requirement is here closely linked to the amount of relevant information in the digital signal. With little The information content of the signal is reduced with this method, the memory expenditure considerably. In addition, the signal can easily be shifted within the cycle time. For this purpose, only the point in time or the period of time needs to be changed.

Das geschilderte Verfahren läßt sich also mit besonderem Vorteil bei der Erzeugung eines Signals mit zeit- kritischen Flanken einsetzen, wobei pro Zykluszeit wenig Information vorliegt.The described method can therefore be used with particular advantage the generation of a signal with time insert critical edges, little information is available per cycle time.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Es zeigen: Fig. 1 den typischen zeitlichen Verlauf einer Anzahl von gewünschten digitalen Signalen, Fig. 2 eine den Signalen zugeordnete Tabelle, Fig. 3 das Prinzipbild einer bekannten Standardlösung zur Erzeugung eines periodischen Signals, Fig. 4 das Prinzipschaltbild einer bevorzugten ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 5 das Prinzipschaltbild einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens.Further refinements and advantages of the invention emerge from the drawings in conjunction with the subclaims. They show: Fig. 1 the typical Temporal progression of a number of desired digital signals, FIG. 2 a Table assigned to the signals, FIG. 3 shows the principle diagram of a known standard solution for generating a periodic signal, FIG. 4 shows the basic circuit diagram of a preferred one first embodiment of the method according to the invention and FIG. 5 shows the basic circuit diagram a second preferred embodiment of the method according to the invention.

Figur 1 zeigt drei periodische digitale Signalverläufe S1, 52, S3, wie sie in einem der hier betrachteten digitalen Systeme typisch sind. So kann z.B. der Signalverlauf S1 bei einem Ultraschall-Array mit 40 Ultraschallwandlern oder Wandlerantennen 40 mal zeitversetzt in einem medizinischen Untersuchungsgerät mit Bilddarstellung anfallen. Der Signalverlauf S1 beinhaltet lediglich zwei relevante Informationen innerhalb einer Perioden-oder Zykluszeit T. So springt das Signal S1 einmal von 0 auf 1 oder von L auf H und einige Takte später wieder zurück von 1 auf 0 bzw. von H auf L. Dasselbe gilt für den Signalverlauf 52. Hier liegt die relevante Information jedoch zeitlich später. Der Signalverlauf 53 hat ebenfalls nur zwei relevante Informationen: Es ist dies der Sprung von 1 auf 0 nach ca. 1/4 der Zykluszeit T und der Sprung zurück von 0 auf 1 nach ca. 2/3 der Zykluszeit T. Die Zykluszeit T ist dabei diejenige Zeit, nach welcher sich die Signalverläufe S1, S2, 53 wiederholen. Sie kann z.B. auf dem Ultraschallgebiet einen Wert von etwa 1 ms besitzen. Der Zykluszeit T ist ein Taktsignal C unterlegt, dessen Taktfrequenz dann im Beispiel etwa 1 MHz betragen könnte. Dies ist im letzten Zeitdiagramm von Fig. 1 durch 1024 kleine Rechteckimpulse angedeutet. Gegenüber den anderen Diagrammen ist das letzte Zeitdiagramm in Figur 1 also gespreizt dargestellt.Figure 1 shows three periodic digital signal curves S1, 52, S3, as they are typical in one of the digital systems considered here. E.g. the signal curve S1 for an ultrasonic array with 40 ultrasonic transducers or Transducer antennas 40 times with a time delay in a medical examination device Image display. The signal curve S1 contains only two relevant ones Information within a period or cycle time T. The signal jumps S1 once from 0 to 1 or from L to H and a few bars later back from 1 to 0 or from H to L. The same applies to signal curve 52. This is where the relevant information, however, later. The waveform 53 also has only two relevant pieces of information: it is this is the jump from 1 to 0 after approx. 1/4 of the cycle time T and the jump back from 0 to 1 after approx. 2/3 the cycle time T. The cycle time T is the time after which the Repeat signal curves S1, S2, 53. For example, it can be used in the field of ultrasound Have a value of about 1 ms. The cycle time T is a clock signal C, whose Clock frequency could then be around 1 MHz in the example. This is in the last timing diagram of Fig. 1 indicated by 1024 small square pulses. Compared to the other charts the last time diagram in Figure 1 is thus shown spread.

Das vorletzte Diagramm von Fig. 1 enthält den Zeitverlauf der einzelnen Informationen, und zwar ausgedrückt durch die zugeordnete Takt-Nummer innerhalb der Zykluszeit T.The penultimate diagram of Fig. 1 contains the time course of the individual Information expressed by the assigned measure number within the cycle time T.

In der Tabelle von Fig. 2 ist der Informationsgehalt der Signalverläufe S1, S2, S3 noch einmal in Abhängigkeit von der Zeit t, die hier durch die Takt-Nummer innerhalb der Zykluszeit T ausgedrückt ist, dargestellt. Es ist z.B.The table of FIG. 2 shows the information content of the signal profiles S1, S2, S3 again depending on the time t, which is indicated here by the cycle number is expressed within the cycle time T is shown. It is e.g.

erkennbar, daß innerhalb der Taktimpulse 50 bis 98 das Signal S1 ein H-Signal, das Signal S2 ein L-Signal und das Signal S3 ein H-Signal ist. Bei gewissen Anwendungsfällen wird das Signal S1 nicht insgesamt (98 - 50) = 48 Takte, sondern z.B. nur 1, 2 oder 3 Takte lang sein. Aus Gründen einer besseren Übersicht wurde aber der weit höher liegende Wert von 48 Takten in Fig. 1 und 2 gewählt.It can be seen that the signal S1 is within the clock pulses 50 to 98 H-signal, the signal S2 is an L-signal and the signal S3 is an H-signal. With certain Applications, the signal S1 is not a total of (98-50) = 48 clocks, but E.g. only 1, 2 or 3 bars long. For the sake of clarity, but the much higher value of 48 clocks in FIGS. 1 and 2 was chosen.

Diese Signalverläufe S1, S2, S3 können nach Figur 2 als eine Folge von Wörtern 101, 001, 000, 001, 011 und 001 aufgefaßt werden.These signal profiles S1, S2, S3 can be seen in FIG. 2 as a result words 101, 001, 000, 001, 011 and 001.

Figur 3 zeigt eine bisherige Standardlösung, mit welcher die Signalverläufe S1, S2, S3 aus Figur 1 realisiert werden können. Ein Taktgeber 7 arbeitet dabei auf einen Adreßzähler 9 mit (nach dem Beispiel der Fig. 1 z.B.Figure 3 shows a previous standard solution with which the signal curves S1, S2, S3 from Figure 1 can be realized. A clock 7 works to an address counter 9 with (according to the example of Fig. 1 e.g.

1024) Adressen, die bei jedem Takt des Taktsignals C um 1 weitergeschaltet werden. Ausgangsseitig ist der Adreßzähler 9 mit einem Signalspeicher 11 verbunden, in welchem zu jeder Adresse (von 0 bis 1023) die dazugehörigen Werte der Signalverläufe S1, S2, S3 gespeichert sind. Die Speichermöglichkeit ist durch einen Pfeil 12 angedeutet. Am Ausgang des Signalspeichers 11 liegt dann die gewünschte Signalfolge S1, S2, S3 an. Bei der genannten Zykluszeit von 1 ms und einem Takt von 1 MHz müßte der Signalspeicher 11 demnach für die 3 Signale S1, S2, S3 3 x 1024 = 3072 Signalbits beinhalten können, d.h. jeweils ein Signalbit pro Takt für den Signalverlauf S1, 52 und S3. Dieses bedeutet also 3072 erforderliche Speicherplätze, obwohl insgesamt gesehen nur an sechs relevanten Stellen (Takt 50, 98, 250, 650, 900, 948) Information vorhanden ist. Bei umfangreichen Signalverarbeitungs- oder Signalerzeugungssystemen ist der Speicheraufwand im Vergleich zur beinhalteten Information so groß, daß die Wirtschaftlichkeit dieser Standardlösung in Frage steht.1024) Addresses that are incremented by 1 with each cycle of the clock signal C will. On the output side, the address counter 9 is connected to a signal memory 11, in which for each address (from 0 to 1023) the associated values of the signal curves S1, S2, S3 are stored. The storage option is indicated by an arrow 12. The desired signal sequence S1, S2, S3 on. With the mentioned cycle time of 1 ms and a clock rate of 1 MHz, the Signal memory 11 accordingly for the 3 signals S1, S2, S3 3 x 1024 = 3072 signal bits can contain, i.e. one signal bit per cycle for the signal course S1, 52 and S3. So this means 3072 required storage spaces, although a total of seen only at six relevant points (bars 50, 98, 250, 650, 900, 948) information is available. With extensive signal processing or signal generation systems the amount of memory required is so large compared to the information it contains that the The profitability of this standard solution is in question.

In Fig. 4 ist mit dem Bezugszeichen 13 ein Signalspeicher bezeichnet, der in zwei Teilspeicher 13a und 13b unterteilt ist. In den ersten Teilspeicher 13a werden alle Zeitpunkte innerhalb einer Periode oder Zykluszeit T eingeschrieben, bei denen sich eine Änderung der Signalverläufe S1, S2, S3 ergibt. Im gezeichneten Beispiel nach Figur 1 sind das sechs Zeitpunkte, nämlich bei den Takten 50, 98, 250, 650, 900 und 948. In den zweiten Teilspeicher 13b werden die zu den Zeitpunkten, die im Teilspeicher 13a eingeschrieben werden, zugehörigen Signalwerte der Signalverläufe S1, S2, S3 eingeschrieben. Im Beispiel der Figur 1 wäre das zum Zeitpunkt des Taktes 50 die Signalfolge 101, zum Taktzeitpunkt 98 die Signalfolge 001, zum Taktzeitpunkt 250 die Signalfolge 000, zum Taktzeitpunkt 650 die Signalfolge 001, zum Taktzeitpunkt 900 die Signalfolge 011 und zum Taktzeitpunkt 948 die Signalfolge 001. Diese Signalwerte sind in der letzten Spalte von Fig. 2 von 1 bis 6 durchnumeriert. Der Speicheraufwand des Signalspeichers 13 beläuft sich damit pro Signaländerung auf 3 x 1 bit für die drei Signale S1, 52, S3 plus 10 bit zum Einschreiben des Zeitpunkts der Signaländerung in den Teilspeicher 13a. Es sind dieses also 13 bit pro Signaländerung. Beim gezeigten Beispiel mit sechs Signaländerungen ergeben sich demnach 78-bit.In Fig. 4, the reference numeral 13 denotes a signal memory, which is divided into two partial memories 13a and 13b. In the first partial memory 13a all times within a period or cycle time T are written, in which there is a change in the signal curves S1, S2, S3. Im drawn Example according to Figure 1 are six points in time, namely at clocks 50, 98, 250, 650, 900 and 948. In the second partial memory 13b are the times which are written in the partial memory 13a, associated signal values of the signal curves S1, S2, S3 inscribed. In the example in FIG. 1, this would be at the time of the cycle 50 the signal sequence 101, at the cycle time 98 the signal sequence 001, at the cycle time 250 the signal sequence 000, at the cycle time 650 the signal sequence 001, at the cycle time 900 the signal sequence 011 and at clock time 948 the signal sequence 001. These signal values are numbered from 1 to 6 in the last column of FIG. The memory overhead of the signal memory 13 thus amounts to 3 x 1 bit for each signal change three signals S1, 52, S3 plus 10 bits for writing in the time of the signal change into the partial memory 13a. So this is 13 bits per signal change. When shown Example with six signal changes result in 78-bit.

Demgegenüber steht der wesentlich höhere Speicheraufwand von 3072 bit gemäß der bekannten Standardlösung nach Figur 3.On the other hand, there is the significantly higher memory requirement of 3072 bit according to the known standard solution according to FIG. 3.

Der Ausgang des Teilspeichers 13a ist an den ersten Eingang 15 eines digitalen Vergleichers 17 gelegt. An den zweiten Eingang 19 des Vergleichers 17 ist ein Zykluszeitzähler 21 angeschlossen. Der Zykluszeitzähler 21 ist vom Taktgeber 7 mit dem Taktsignal C beaufschlagt und zählt jeweils einen Zyklus von 0 bis 1023, schaltet dann auf 0 und beginnt wieder einen Zyklus von 0 bis 1023 zu zählen. Der Vergleicher 17 vergleicht den aktuellen Zählerstand (Wert 0 bis 1023) des Zykluszeitzählers 21 mit dem an seinem ersten Eingang 15 anstehenden Zeitpunkt, ausgedrückt durch einen der gewünschten Taktzeitpunkte 50, 98, 250, 650, 900 und 948. Stimmen beide Werte überein, so wird ein Freigabesignal 23 sowohl an ein Register 25 als auch an einen Adreßzähler 27 gegeben.The output of the partial memory 13a is connected to the first input 15 of a digital comparator 17 placed. To the second input 19 of the comparator 17 a cycle time counter 21 is connected. The cycle time counter 21 is from the clock 7 receives the clock signal C and counts one cycle from 0 to 1023, then switches to 0 and starts counting a cycle from 0 to 1023 again. Of the Comparator 17 compares the current count (value 0 to 1023) of the cycle time counter 21 with the time pending at its first input 15, expressed by one of the desired cycle times 50, 98, 250, 650, 900 and 948. Are both correct Values match, an enable signal 23 is sent to both a register 25 and given to an address counter 27.

Prinzipiell ist das Register 25 entbehrlich, und zwar dann, wenn die Signale der Teilspeicher 13a und 13b um einen Speicherplatz gegeneinander versetzt gespeichert sind. Die Signale S1, S2, S3 würden dann am Ausgang des Teilspeichers 13b direkt abgegriffen.In principle, the register 25 can be dispensed with if the Signals of the partial memories 13a and 13b offset from one another by one memory location are stored. The signals S1, S2, S3 would then be at the output of the partial memory 13b tapped directly.

Der Adreßzähler 27 ist mit dem Signalspeicher 13 verbunden. Bei Weiterzählen um eine Adresse legt der Signalspeicher 13 die Information der nächsten Adresse an seine Ausgänge. An den beiden Ausgängen der Teilspeicher 13a, 13b liegen also sowohl der Taktzeitpunkt der nächsten Änderung eines Signals als auch das nach dieser nächsten Änderung gewünschte Signal. Sobald das Freigabesignal 23 auf das Register 25 einwirkt, öffnet das Register 25 seinen Eingang 29 und läßt die Signaldaten vom Ausgang des Teilspeichers 13b in das Register 25 ein. Am Ausgang 31 des Registers 25 ergibt sich somit die Signalfolge S1, S2, S3, wie sie als gewünschte Signalfolge in den Signalspeicher 13 als Programm eingeschrieben wurde.The address counter 27 is connected to the signal memory 13. When counting on The signal memory 13 places the information of the next address by one address to its outputs. So are at the two outputs of the partial memory 13a, 13b both the clock time of the next change in a signal and that after this next change required signal. As soon as the release signal 23 on the register 25 acts, the register 25 opens its input 29 and lets the signal data from The output of the partial memory 13b enters the register 25. At output 31 of the register 25 thus results in the signal sequence S1, S2, S3, as it is the desired signal sequence was written into the signal memory 13 as a program.

Mit diesem Verfahren kann nicht nur der Speicherplatzbedarf erheblich gesenkt werden, sondern es ist auch möglich, auf einfache Weise ein vorgegebenes Signal zeitlich zu verschieben. Dies geschieht z.B. einfach dadurch, daß der Zeitpunkt der Signaländerung im Teilspeicher 13a geändert wird. Zur Verschiebung der Zeitfolge ist ein Programmiereingang 33 vorgesehen, der z.B. mit einem (nicht gezeigten) Mikroprozessor verbunden ist. Zur Veränderung der Kurvenform ist ein weiterer Programmiereingang 35 am Teilspeicher 13b vorgesehen, der ebenfalls unter Kontrolle eines Mikroprozessors stehen kann. Der Signalspeicher 13 kann insbesondere ein RAM sein.With this method, not only can the storage space requirements be considerable be lowered, but it is also possible to easily set a predetermined one To shift the signal in time. This happens, for example, simply by the fact that the time the signal change in the partial memory 13a is changed. To shift the time sequence a programming input 33 is provided, for example connected to a microprocessor (not shown) connected is. Another programming input is used to change the shape of the curve 35 is provided on the partial memory 13b, which is also under the control of a microprocessor can stand. The signal memory 13 can in particular be a RAM.

Figur 5 zeigt eine Variante, bei der sich ebenfalls eine Reduzierung des Speicherplatzbedarfs ergibt. Der Signalspeicher 13 besteht dabei wieder aus zwei Teilspeichern 13a, 13b. In den Teilspeicher 13a werden als gewünschte Werte die Zeitspannen eingeschrieben, die jeweils zwi- schen zwei Signaländerungen liegen. Am Beispiel der Figur 1 wären dieses die Taktzeitspannen (98 - 50) = 48 Takte, 152 Takte, 400 Takte, 350 Takte, 48 Takte und 126 Takte.FIG. 5 shows a variant in which there is also a reduction the storage space requirement. The signal memory 13 again consists of two partial memories 13a, 13b. In the partial memory 13a as desired values inscribed the periods of time between between two signal changes lie. Using the example of FIG. 1, this would be the cycle time spans (98-50) = 48 Bars, 152 bars, 400 bars, 350 bars, 48 bars and 126 bars.

In den Teilspeicher 13b werden als gewünschte Werte die Signale eingeschrieben, wie sie in der jeweiligen Zeitspanne sein sollen. Der Ausgang des Teilspeichers 13a ist mit dem Eingang 41 eines Differenzzeitzählers 43 verbunden. Der Differenzzeitzähler 43 übernimmt den Wert der Zeitspanne, die an seinem Eingang 41 anliegt, falls ein Freigabesignal 53 vorliegt. Ein Freigabesignal 53 liegt dabei immer dann vor, wenn der Differenzzeitzähler 43 den Wert Null annimmt. Der Differenzzeitzähler 43 ist dabei so ausgelegt, daß er bei jedem Takt um 1 herunterzählt. Er zählt also die vom Teilspeicher 13a eingeschriebene Zeitspanne nach und nach auf den Wert Null zurück und erfüllt so, wie der Vergleicher 15 in Fig. 4, eine Vergleichsfunktion. Dann erfolgt das Freigabesignal 53, welches wiederum auf den Adreßzähler 27 und auf das Register 25 wirkt. Der Adreßzähler 27 zählt bei Anliegen des Freigabesignals 53 um eine Adresse weiter, wodurch an den Ausgängen der Teilspeicher 13a bzw. 13b die nächste Zeitspanne sowie der zugehörige Signalwert angelegt wird.The signals are written into the partial memory 13b as desired values, how they should be in the respective time span. The output of the partial memory 13a is connected to the input 41 of a time difference counter 43. The difference time counter 43 takes over the value of the period of time that is present at its input 41, if a Release signal 53 is present. A release signal 53 is always present when the difference time counter 43 assumes the value zero. The difference time counter 43 is designed so that it counts down by 1 with every measure. So he counts them the period of time written in by the partial memory 13a gradually to the value zero and, like the comparator 15 in FIG. 4, fulfills a comparison function. Then the release signal 53 occurs, which in turn is sent to the address counter 27 and acts on register 25. The address counter 27 counts when the enable signal is present 53 by one address, whereby at the outputs of the partial memories 13a and 13b the next time span and the associated signal value are applied.

Das Register 25 übernimmt bei Ansteuerung durch das Freigabesignal 53 den an seinem Eingang 29 bereits anliegenden Signalwert. Der bereits anliegende Signalwert ist dabei derjenigen Werte, der bei Erscheinen des vorhergehenden Freigabesignals 53 an den Ausgang des Teilspeichers 13b gelegt wurde. Am Ausgang des Registers 25 ergeben sich die Signalverläufe S1, S2, S3 gleichzeitig.The register 25 takes over when activated by the release signal 53 the signal value already present at its input 29. The one already attached The signal value is that value when the previous release signal appeared 53 was applied to the output of the partial memory 13b. At the output of register 25 the signal curves S1, S2, S3 result simultaneously.

Auch bei dieser Variante ergibt sich der Vorteil, daß der Speicherplatzbedarf gering ist. Auch hier kann ein vorgegebenes Signal S1, S2 oder S3 auf einfache Weise innerhalb des Taktzyklus T verschoben werden. Programmiereingänge 33 und 35 lassen auch hier wieder eine freie Programmierung der gewünschten Signalverläufe zu.This variant also has the advantage that the storage space requirement is low. Here, too, a predetermined signal S1, S2 or S3 can be generated in a simple manner be shifted within the clock cycle T. Leave programming inputs 33 and 35 Here too, free programming of the desired signal curves is possible.

Es soll noch erwähnt werden, daß dem Register 25 ein Digital-Analog-Wandler (nicht gezeigt) nachgeschaltet werden kann, wenn die Signalverläufe S1, S2, S3 gemeinsam als eine Folge von Binärwörtern, die jeweils aus drei Binärstellen zusammengesetzt sind (nach Fig. 2 z.B. 101 001, 000, 001, etc.), betrachtet werden. Auch soll hervorgehoben werden, daß z.B. das Signal S1 dazu verwendet werden kann, einen Sendeimpulserzeuger zu triggern, der ein oder mehrere Ultraschall-Elemente ansteuern. Das Signal S1 kann auch, nach erforderlicher Verstärkung, direkt zur Ansteuerung des Ultraschall-Elements verwendet werden. Auch ist es möglich, eins der Signale S1, S2, S3 oder eine Kombination dieser Signale S1, S2, S3 zur Steuerung anderer Funktionen eines Ultraschallgeräts zu verwenden, z.B. zum Steuern des Bildspeichers, zur Einstellung der Empfangsfokussierung, etc.It should also be mentioned that the register 25 is a digital-to-analog converter (not shown) can be connected downstream if the signal curves S1, S2, S3 together as a sequence of binary words, each composed of three binary digits (e.g. 101 001, 000, 001, etc. according to Fig. 2). Also should be highlighted be that, for example, the signal S1 can be used to generate a transmit pulse generator to trigger that control one or more ultrasonic elements. The signal S1 can also, after the required amplification, directly control the ultrasonic element be used. It is also possible to use one of the signals S1, S2, S3 or a combination these signals S1, S2, S3 to control other functions of an ultrasound device to be used, e.g. to control the image memory, to adjust the receiving focus, Etc.

5 Figuren 9 Patentansprüche - Leerseite -5 Figures 9 claims - blank page -

Claims (9)

Patentansprüche P Verfahren zur programmierbaren Erzeugung eines sich periodisch wiederholenden digitalen Signals (S1, S2 oder S3), insbesondere zum Einsatz in der medizinischen Ultraschalltechnik, wobei dem gewünschten Signal entsprechende Daten, die als Programm in einen digitalen Speicher (13) eingeschrieben sind, zur Bildung des sich periodisch wiederholenden digitalen Signals herangezogen werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die in den Speicher (13) eingeschriebenen Daten a) die im Verlaufe einer Periode (T) liegenden Zeitpunkte der Änderung des gewünschten Signals oder aber die im Verlaufe einer Periode (T) liegenden Zeitspannen zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Änderungen des gewünschten Signals und b) die den Zeitpunkten bzw. den Zeitspannen zugeordneten Werte oder Änderungen des gewünschten Signals sind.Claims P A method for the programmable generation of a self periodically repeating digital signal (S1, S2 or S3), especially for use in medical ultrasound technology, whereby the desired signal is appropriate Data that are written as a program in a digital memory (13) for Formation of the periodically repeating digital signal are used, d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the written into the memory (13) Data a) the points in time of the change in the course of a period (T) desired signal or the time spans in the course of a period (T) between two successive changes to the desired signal and b) the values or changes of the desired signal. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Zeitpunkt einer Änderung des gewünschten digitalen Signals im Verlaufe der Periode (T) des Signals in den digitalen Speicher (13) als Programm eingeschrieben wird, daß ebenfalls die dem Zeitpunkt zugeordnete Änderung des gewünschten digitalen Signals oder der Wert selbst in den Speicher (13) eingeschrieben wird, daß danach sukzessive ein Vergleich zwischen dem jeweiligen Zählerstand eines kontinuierlich getakteten Zykluszeitzählers (21) mit den im Speicher (13) eingeschriebenen Zeitpunkten durchgeführt wird, und daß bei jeder Übereinstimmung eine Änderung eines Ausgangssignals erfolgt, das dadurch dem gewünschten digitalen Signal (S1, S2 oder S3) entspricht (Fig. 4).2. The method according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the point in time of a change in the desired digital signal in the course of the period (T) of the signal is written in the digital memory (13) as a program is that also the change associated with the point in time of the desired digital Signal or the value itself is written into the memory (13) that afterwards successively a comparison between the respective counter reading of a continuous clocked cycle time counter (21) with the in memory (13) enrolled Times is carried out, and that with each match a change is made Output signal, which is then converted to the desired digital signal (S1, S2 or S3) corresponds to (Fig. 4). 3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß sukzessive die Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Änderungen des gewünschten digitalen Signals in einen digitalen Speicher (13) als Programm eingeschrieben wird, daß ebenfalls die der jeweiligen Zeitspanne zugeordnete Änderung des gewünschten digitalen Signals oder der Wert selbst in den Speicher (13) eingeschrieben wird, daß danach durch einen kontinuierlich getakteten Taktzähler (43) jeweils die Zeitspanne gemessen wird, und daß nach Ablauf dieser Zeitspanne eine Anderung eines Ausgangssignals erfolgt, das dadurch dem gewünschten Signal (S1, S2, S3) entspricht (Fig. 5).3. The method of claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that successive time span between two successive changes the desired digital signal in a digital memory (13) as a program is written that also the change associated with the respective time period of the desired digital signal or the value itself is written into the memory (13) is that then by a continuously clocked clock counter (43) each the Period of time is measured, and that after this period of time there is a change in a Output signal takes place, which thereby corresponds to the desired signal (S1, S2, S3) (Fig. 5). 4. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Entsprechung zwischen dem aktuellen Zählerstand und dem gespeicherten Zeitpunkt eine zahlenmäßige Übereinstimmung zwischen dem Zählerstand und dem numerisch festgelegten Wert des Zeitpunkts ist.4. The method according to claim 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the correspondence between the current count and the stored one Time there is a numerical correspondence between the counter reading and the numerical one specified value of the point in time. 5. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Zeitspanne nach Herunterzählen des Taktzählers (41) bei dem Wert Null gegeben ist, wo der Taktzähler (43) ein Freigabesignal (53) erzeugt.5. The method of claim 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the period of time after counting down the clock counter (41) at the value Zero is given where the clock counter (43) generates an enable signal (53). 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t daß ein Vergleicher (15), ein Adreßzähler (27), der Speicher (13) und der Zykluszeitzähler (21) operativ untereinander verbunden sind (Fig. 4).6. Apparatus for performing the method according to claim 2, d a u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that a comparator (15), an address counter (27), the memory (13) and the cycle time counter (21) are operatively connected to one another are (Fig. 4). 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß ein Differenzzeitzähler (43) mit dem Speicher (13) und einem Adreßzähler (27) operativ verbunden ist (Fig. 5).7. Apparatus for performing the method according to claim 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t that a difference time counter (43) with the memory (13) and an address counter (27) is operatively connected (Fig. 5). 8. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Speicher (13) ein RAM ist.8. Apparatus according to claim 5, 6 or 7, d a d u r c h g e k e n It should be noted that the memory (13) is a RAM. 9. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r.c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zykluszeitzähler (21) periodisch zurücksetzbar ist (Fig. 4).9. The method according to claim 2 or 3, d a d u r.c h g e k e n n z e i c h n e t that the cycle time counter (21) can be reset periodically (FIG. 4).
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EP0961408A1 (en) * 1998-05-28 1999-12-01 General Electric Company Digital programmable clock generator
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