JP3144796B2 - 切り換えスイッチ及びこれを用いる超音波診断装置 - Google Patents
切り換えスイッチ及びこれを用いる超音波診断装置Info
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- JP3144796B2 JP3144796B2 JP30890890A JP30890890A JP3144796B2 JP 3144796 B2 JP3144796 B2 JP 3144796B2 JP 30890890 A JP30890890 A JP 30890890A JP 30890890 A JP30890890 A JP 30890890A JP 3144796 B2 JP3144796 B2 JP 3144796B2
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- mosfet
- gate
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- Electronic Switches (AREA)
Description
本発明は、超音波診断装置等における振動子を選択す
る高耐圧の切り換えスイッチに係る。
る高耐圧の切り換えスイッチに係る。
従来の超音波診断装置は、アレー状に複数個配列され
た振動子のうち送受信口径を構成する素子群を選択し、
これらの各素子に印加するドライブパルスを相互に所定
時間ずらすことにより所定の位置にフォーカスしたビー
ムを形成し、前記素子群を順次ずらしつつ口径移動する
ことにより前記ビームを走査して１画面を形成するもの
である。従来のスイッチは特開昭56−12846、特開昭57
−153639、等に記載されているようにダイオードのオ
ン、オフをバイアスで制御する構成であった。また、MO
SFETを用いた例を、第９図に示す。高耐圧MOSFETのドレ
イン−ソース間を用いた例である。入力端（ドレイン）
Vxに送波パルス列が印加され、MOSFETのゲートにVth以
上の電圧を印加すると、通過し、Vth以下にすると遮断
される。また、ソースから微弱な受信信号が入力する
が、同様にMOSFETのオン、オフによって制御できる。
た振動子のうち送受信口径を構成する素子群を選択し、
これらの各素子に印加するドライブパルスを相互に所定
時間ずらすことにより所定の位置にフォーカスしたビー
ムを形成し、前記素子群を順次ずらしつつ口径移動する
ことにより前記ビームを走査して１画面を形成するもの
である。従来のスイッチは特開昭56−12846、特開昭57
−153639、等に記載されているようにダイオードのオ
ン、オフをバイアスで制御する構成であった。また、MO
SFETを用いた例を、第９図に示す。高耐圧MOSFETのドレ
イン−ソース間を用いた例である。入力端（ドレイン）
Vxに送波パルス列が印加され、MOSFETのゲートにVth以
上の電圧を印加すると、通過し、Vth以下にすると遮断
される。また、ソースから微弱な受信信号が入力する
が、同様にMOSFETのオン、オフによって制御できる。
上記従来技術は、ダイオードスイッチの場合、バイア
スには超音波振動子を駆動するパルスの波高以上の電位
の切り換えが必要であり切り換え時間が遅い問題があっ
た。MOSFETのスイッチの場合、第９図に示すように波高
VHの送波パルスを印加すると、MOSFETのソース電位はVH
に上昇しゲート電位はゲート、ソース間容量Cgsで、Vb
＋VHとなる。この値は、印加パルスが落ちるまでCgsと
抵抗の時定数で減少する。途中でソースが−VH変化する
ためゲート電位は、Vb以下になる。その繰返しにより、
MOSFETはVgsがVthをきりオフする。抵抗を大きくして特
定数を長くすることで改良は見られるが、切り換え時間
が遅くなる。従って、第９図に示すように多数の送波パ
ルスが通らなくなる問題があった。 本発明は、切り替え時間を遅くせずに多数の送波パル
スを通過できる切り換えスイッチを提供することを目的
とする。
スには超音波振動子を駆動するパルスの波高以上の電位
の切り換えが必要であり切り換え時間が遅い問題があっ
た。MOSFETのスイッチの場合、第９図に示すように波高
VHの送波パルスを印加すると、MOSFETのソース電位はVH
に上昇しゲート電位はゲート、ソース間容量Cgsで、Vb
＋VHとなる。この値は、印加パルスが落ちるまでCgsと
抵抗の時定数で減少する。途中でソースが−VH変化する
ためゲート電位は、Vb以下になる。その繰返しにより、
MOSFETはVgsがVthをきりオフする。抵抗を大きくして特
定数を長くすることで改良は見られるが、切り換え時間
が遅くなる。従って、第９図に示すように多数の送波パ
ルスが通らなくなる問題があった。 本発明は、切り替え時間を遅くせずに多数の送波パル
スを通過できる切り換えスイッチを提供することを目的
とする。
上記目的を達成するために、MOSFETのゲートにオン電
位を供給する側に第１のダイオードを接続し、オフ時に
は、スイッチにより強制接地する構成とした。
位を供給する側に第１のダイオードを接続し、オフ時に
は、スイッチにより強制接地する構成とした。
MOSFETのゲートが振られた後、第１のダイオードがオ
フしているため逃げ道が遮断されゲート電位が維持され
る。従って、ソースが低電位になってもVbが保持され、
MOSFETは導通状態を維持し、繰返しによっても影響され
ない。MOSFETをオフさせる場合には、スイッチにより接
地することで実現できる。
フしているため逃げ道が遮断されゲート電位が維持され
る。従って、ソースが低電位になってもVbが保持され、
MOSFETは導通状態を維持し、繰返しによっても影響され
ない。MOSFETをオフさせる場合には、スイッチにより接
地することで実現できる。
以下、本発明の実施例を図面により詳細に説明する。 第１図は、本発明の原理図である。MOSFET−M1は双方
向スイッチを構成し、そのゲート電圧を制御するゲート
制御回路３は、オン、オフ信号又は、オン電圧を印加す
るゲート駆動信号１と、ゲート電荷を引き抜くオフ回路
２よりなる。波高電圧VhのパルスがVxに入力した際、M1
のゲート電位Vgは、V1より印加された電位Vbにたいし、
M1のゲート．ソース容量 により瞬時に、Vb＋Vhになる。パルスが下向するまでの
間、従来はこのゲート駆動回路を通って減少する。この
ゲート駆動回路１は、その逃げ道を遮断する構成とする
ものである。オフ回路２は、M1をオフ電位に下げる回路
である。 第２図は本発明の第１の実施例である。端子V1より第
１の抵抗R1を介して第１のダイオードD1のアノードに接
続し該ダイオードのカソードをMOSFETのゲートに接続す
る。該ゲートより第２のスイッチsw.2で接地した構成で
ある。第２のスイッチがオフしているときMOSFETのゲー
ト電位はほぼ端子V1に印加される電位になる。端子V1に
印加するのはDC電源でもオン、オフを制御する信号でも
良い。波高Vhのパルスが多波数印加されると、Vhのとき
MOSFETのゲート電位は、Vh＋Vbとなる。この電位は、第
１のダイオードが逆バイアスでオフとなるため下がら
ず、印加パルスが0Vに落ちたときVbを確保できMOSFETは
オン状態を持続でき多波数が通過できる。 第３図は、オフ回路２にダイオードD2とMOSFET−M2で
構成した例である。V1とV2には逆位相の信号を入力す
る。あるいは、V1は、M1をオンするに充分なDC電源でも
良い。後者の場合、オフ時にM2がオンし電源から電流が
流れる。又、V1,V2と端子が二ついるため、第４図のよ
うにインバータ４をV1とV2の間に挿入することで端子を
減少でき、電流が流れるのを防ぐこともできる。 第３図あるいは第４図でSW2にMOSFETを用いると、Vx
にパルスが印加されるとM1のゲート．ソース容量 とM2の出力容量 で分割されVyはVxより小さくなる。また、オフからオン
になって最初にパルスが印加されたときD2のカソードが
低電位のため を充電する電流が流れる。その結果、D2のカソード電位
は上昇する。一般にMOSFETの容量はドレイン．ソース電
位が高いほど小さくなる。したがって、次のブロックの
パルスが印加されるときの は最初より小さいためVyは、大きくなる。よって、この
構成では、M2の容量は絶対値及びバラツキをできるだけ
小さくしストレー容量も抑える必要が在る。また、M1の を切り替え時間の許す範囲で大きな値のものにし、負荷
効果を低減する必要が在る。第５図はその例で抵抗を介
してD2のカソードをVh電位にすることでM2の容量の影響
を除去したものである。 次に双極パルスのバーストが印加された場合を考える
と、−VhのときVgは−Vh＋VbとなD1が順バイアスされVg
が上昇する。この繰返しでVgsがM1の許容Vgsを超え破壊
する怖れが在る。第６図は、M1のゲート．ソース間にツ
ェナダイオードを挿入して保護したものである。C1を挿
入してあるのは、M1の を大きくするためである。 第７図は、スイッチのオフ時の漏れを小さくするため
に他のスイッチと組み合わせた例である。ここでは、ダ
イオードスイッチとした。V3≦V4の関係としV4が印加電
圧以上であればさらにその効果は増す。12のスイッチ１
は、本発明のスイッチを示す。M1がオフのときD3のカソ
ードが高い電位になりD3は逆バイアスでオフし、ダイオ
ードとMOSFETと二重の効果が得られるものである。V3を
グランドにしR2を共振に関与しない値のコイルにし、R3
を負電位に引くことでVw端のスイッチのオン、オフによ
るDC変動を抑制できる。 第８図は、超音波診断装置への適用例である。送波フ
ォーカスをするタイミング回路10により最大口径数のド
ライバ９に印加され送受分離回路８を通り、切り替えス
イッチ６により選択された圧電振動子７が各位相を持っ
て駆動される。放射された超音波が、被検体より反射し
再び圧電振動子７に受信された微弱な信号が、切り替え
スイッチ６を通り送受分離回路８により信号処理回路11
へと導かれる。この切り替えスイッチに前記スイッチを
使用するものである。 前記sw.2にMOSFETを用いたがこのかぎりではない。
向スイッチを構成し、そのゲート電圧を制御するゲート
制御回路３は、オン、オフ信号又は、オン電圧を印加す
るゲート駆動信号１と、ゲート電荷を引き抜くオフ回路
２よりなる。波高電圧VhのパルスがVxに入力した際、M1
のゲート電位Vgは、V1より印加された電位Vbにたいし、
M1のゲート．ソース容量 により瞬時に、Vb＋Vhになる。パルスが下向するまでの
間、従来はこのゲート駆動回路を通って減少する。この
ゲート駆動回路１は、その逃げ道を遮断する構成とする
ものである。オフ回路２は、M1をオフ電位に下げる回路
である。 第２図は本発明の第１の実施例である。端子V1より第
１の抵抗R1を介して第１のダイオードD1のアノードに接
続し該ダイオードのカソードをMOSFETのゲートに接続す
る。該ゲートより第２のスイッチsw.2で接地した構成で
ある。第２のスイッチがオフしているときMOSFETのゲー
ト電位はほぼ端子V1に印加される電位になる。端子V1に
印加するのはDC電源でもオン、オフを制御する信号でも
良い。波高Vhのパルスが多波数印加されると、Vhのとき
MOSFETのゲート電位は、Vh＋Vbとなる。この電位は、第
１のダイオードが逆バイアスでオフとなるため下がら
ず、印加パルスが0Vに落ちたときVbを確保できMOSFETは
オン状態を持続でき多波数が通過できる。 第３図は、オフ回路２にダイオードD2とMOSFET−M2で
構成した例である。V1とV2には逆位相の信号を入力す
る。あるいは、V1は、M1をオンするに充分なDC電源でも
良い。後者の場合、オフ時にM2がオンし電源から電流が
流れる。又、V1,V2と端子が二ついるため、第４図のよ
うにインバータ４をV1とV2の間に挿入することで端子を
減少でき、電流が流れるのを防ぐこともできる。 第３図あるいは第４図でSW2にMOSFETを用いると、Vx
にパルスが印加されるとM1のゲート．ソース容量 とM2の出力容量 で分割されVyはVxより小さくなる。また、オフからオン
になって最初にパルスが印加されたときD2のカソードが
低電位のため を充電する電流が流れる。その結果、D2のカソード電位
は上昇する。一般にMOSFETの容量はドレイン．ソース電
位が高いほど小さくなる。したがって、次のブロックの
パルスが印加されるときの は最初より小さいためVyは、大きくなる。よって、この
構成では、M2の容量は絶対値及びバラツキをできるだけ
小さくしストレー容量も抑える必要が在る。また、M1の を切り替え時間の許す範囲で大きな値のものにし、負荷
効果を低減する必要が在る。第５図はその例で抵抗を介
してD2のカソードをVh電位にすることでM2の容量の影響
を除去したものである。 次に双極パルスのバーストが印加された場合を考える
と、−VhのときVgは−Vh＋VbとなD1が順バイアスされVg
が上昇する。この繰返しでVgsがM1の許容Vgsを超え破壊
する怖れが在る。第６図は、M1のゲート．ソース間にツ
ェナダイオードを挿入して保護したものである。C1を挿
入してあるのは、M1の を大きくするためである。 第７図は、スイッチのオフ時の漏れを小さくするため
に他のスイッチと組み合わせた例である。ここでは、ダ
イオードスイッチとした。V3≦V4の関係としV4が印加電
圧以上であればさらにその効果は増す。12のスイッチ１
は、本発明のスイッチを示す。M1がオフのときD3のカソ
ードが高い電位になりD3は逆バイアスでオフし、ダイオ
ードとMOSFETと二重の効果が得られるものである。V3を
グランドにしR2を共振に関与しない値のコイルにし、R3
を負電位に引くことでVw端のスイッチのオン、オフによ
るDC変動を抑制できる。 第８図は、超音波診断装置への適用例である。送波フ
ォーカスをするタイミング回路10により最大口径数のド
ライバ９に印加され送受分離回路８を通り、切り替えス
イッチ６により選択された圧電振動子７が各位相を持っ
て駆動される。放射された超音波が、被検体より反射し
再び圧電振動子７に受信された微弱な信号が、切り替え
スイッチ６を通り送受分離回路８により信号処理回路11
へと導かれる。この切り替えスイッチに前記スイッチを
使用するものである。 前記sw.2にMOSFETを用いたがこのかぎりではない。
本発明によれば、超音波診断装置の素子選択等に良好
なスイッチ特性を実現できる。
なスイッチ特性を実現できる。
第１図は本発明の原理図、第２〜７図は、本発明の実施
例、第８図は超音波診断装置の適用例を示す。第９図は
従来例を示す。 符号の説明 １……ゲート駆動回路、２……オフ回路 ３……ゲート制御回路、12……スイッチ１ ４……インバータ、５……他のスイッチ ６……切り替えスイッチ、７……圧電振動子 ８……送受分離回路、９……ドライバ 10……タイミング発生回路、11……信号処理回路
例、第８図は超音波診断装置の適用例を示す。第９図は
従来例を示す。 符号の説明 １……ゲート駆動回路、２……オフ回路 ３……ゲート制御回路、12……スイッチ１ ４……インバータ、５……他のスイッチ ６……切り替えスイッチ、７……圧電振動子 ８……送受分離回路、９……ドライバ 10……タイミング発生回路、11……信号処理回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高杉 和夫 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−175517（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−62015（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−53733（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03K 17/00 - 17/70
Claims (3)
- 【請求項１】MOSFETのゲート電圧を制御してスイッチン
グする切り換えスイッチにおいて、第１のダイオードの
カソード、及び第２のダイオードのアノードが前記MOSF
ETのゲートに接続され、前記第１のダイオードのアノー
ドが抵抗を介して電源に接続され、前記第２のダイオー
ドのカソードがスイッチング素子を介して接地され、前
記スイッチング素子のオン、オフにより前記MOSFETのオ
ン、オフを制御することを特徴とする切り換えスイッ
チ。 - 【請求項２】超音波を送受信する複数の圧電振動子と、
超音波の送受信を分離する送受分離回路と、超音波を送
受信する前記圧電振動子を選択する素子選択回路と、前
記圧電振動子により受信された信号を処理する信号処理
回路とを具備する超音波診断装置において、前記複数の
圧電振動子の各々に前記素子選択回路が接続され、前記
前記素子選択回路は、第１のダイオードのカソード、及
び第２のダイオードのアノードがMOSFETのゲートに接続
され、前記第１のダイオードのアノードが抵抗を介して
前記MOSFETをオン、オフする信号を入力する入力源に接
続され、前記第２のダイオードのカソードがスイッチン
グ素子を介して接地されて構成され、前記スイッチング
素子のオン、オフにより前記MOSFETのオン、オフが制御
されることを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項３】超音波を送受信する複数の圧電振動子と、
当音波の送受信を分離する送受分離回路と、超音波を送
受信する前記圧電振動子を選択する素子選択回路と、前
記圧電振動子により受信された信号を処理する信号処理
回路とを具備する超音波診断装置において、前記複数の
圧電振動子の各々に前記素子選択回路が接続され、前記
前記素子選択回路は、第１のダイオードのカソード、及
び第２のダイオードのアノードがMOSFETのゲートに接続
され、前記第１のダイオードのアノードが抵抗を介して
前記MOSFETをオン、オフする信号を入力する入力源に接
続され、前記第２のダイオードのカソードがスイッチン
グ素子を介して接地されて構成され、前記スイッチング
素子のオン、オフを前記MOSFETをオン、オフする前記信
号のインバート信号により行ない、前記MOSFETのオン、
オフを制御することを特徴とする超音波診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30890890A JP3144796B2 (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | 切り換えスイッチ及びこれを用いる超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30890890A JP3144796B2 (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | 切り換えスイッチ及びこれを用いる超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04181811A JPH04181811A (ja) | 1992-06-29 |
| JP3144796B2 true JP3144796B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=17986726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30890890A Expired - Fee Related JP3144796B2 (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | 切り換えスイッチ及びこれを用いる超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3144796B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10331804A1 (de) * | 2003-06-30 | 2005-02-03 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Elektronischer Schalter |
-
1990
- 1990-11-16 JP JP30890890A patent/JP3144796B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04181811A (ja) | 1992-06-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |