JPH01160537A - Ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents
Ultrasonic diagnostic apparatusInfo
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- JPH01160537A JPH01160537A JP62317416A JP31741687A JPH01160537A JP H01160537 A JPH01160537 A JP H01160537A JP 62317416 A JP62317416 A JP 62317416A JP 31741687 A JP31741687 A JP 31741687A JP H01160537 A JPH01160537 A JP H01160537A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、超音波を利用して被検体の診断部位について
断層像を得る超音波診断装置に関し、特にビット数の小
さいA/Dコンバータを使用しても取り扱う信号のダイ
ナミックレンジを拡大することができるA/D変換回路
を備えたディジタル方式の整相回路を有する超音波診断
装置に関する。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that uses ultrasonic waves to obtain a tomographic image of a diagnostic region of a subject, and particularly relates to an A/D converter with a small number of bits. The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus having a digital phasing circuit equipped with an A/D conversion circuit that can expand the dynamic range of signals handled even when used.
従来からの遅延線による整相回路を備えた超音波診断装
置は、遅延時間の誤差が大きく、また超音波ビームの送
波方向及び反射エコーの受波方向にバラツキがあり、良
質の断層像を得ることが難しいものであった。これに対
して、従来、アイ・イー・イー・イー、ウルトラソニッ
ク シンポジウム プロシーデインダス2 (1980
年)第22頁から第31頁(IEEE、UltAoni
c SymposiumProceedings2 (
1980) P、 22〜31)に記載されているよう
に、ディジタル方式の整相回路を備えた超音波診断装置
が提案されている。Conventional ultrasonic diagnostic equipment equipped with a phasing circuit using a delay line has a large delay time error, and there are variations in the sending direction of the ultrasound beam and the receiving direction of reflected echoes, making it difficult to obtain high-quality tomographic images. It was difficult to obtain. On the other hand, in the past, IEE, Ultrasonic Symposium Proceedings 2 (1980
) pages 22 to 31 (IEEE, UltAoni
c SymposiumProceedings2 (
1980) P, 22-31), an ultrasonic diagnostic apparatus equipped with a digital phasing circuit has been proposed.
このディジタル方式の整相回路を備えた超音波診断装置
は、第8図に示すように、複数の振動子索子1a、lb
、・・・1nが一列状に配列され超音波を送受波する探
触子2と、上記各振動子素子1a〜1nに所定の遅延時
間を与えて超音波打ち出しの駆動パルスを印加するパル
ス発生器3と、上記探触子2の各振動子素子1a〜1n
で受波したアナログのエコー信号をディジタル信号に変
換するA/Dコンバータ4と、このA/Dコンバータ4
からのディジタル信号を順次記憶する記憶装置としての
複数個のRAM (随時書込み読出しメモリ)5a、5
b、・・・5nと、これらのRAM5a〜5nから読み
出したデータを加算する加算器6と、この加算器6から
の出力信号をD/A変換して断層像を表示する表示装置
7とを有して成る。As shown in FIG.
, . . 1n arranged in a line and transmitting and receiving ultrasonic waves, and a pulse generator that applies a drive pulse for emitting ultrasonic waves by giving a predetermined delay time to each of the transducer elements 1a to 1n. 3 and each transducer element 1a to 1n of the probe 2
An A/D converter 4 that converts the analog echo signal received by the
A plurality of RAMs (random write/read memories) 5a, 5 serve as storage devices that sequentially store digital signals from the
b, . . 5n, an adder 6 that adds the data read out from these RAMs 5a to 5n, and a display device 7 that converts the output signal from the adder 6 into a D/A and displays a tomographic image. consists of
なお、第8図において、符号8は切換スイッチ、符号9
は増幅器、符号10はD/Aコンバータ、符号11はフ
ォーカスメモリ、符号12は制御部である。そして、上
記探触子2で超音波ビームを送波すると共に各振動子素
子1a〜1nで受波したエコー信号をA/Dコンバータ
4でディジタル信号に変換し、これをRAM5a〜5n
に順次記憶し、制御部12及びフォーカスメモリ11に
よりデータのアドレスと読み出しのタイミングを制御し
て所定の遅延を与え、この読み出したデータを加算器6
で加算することにより整相するようになっている。すな
わち、A/Dコンバータ4とRAM5a〜5nと加算器
6とでディジタル方式の整相回路を構成している。In addition, in FIG. 8, reference numeral 8 is a changeover switch, and reference numeral 9 is a changeover switch.
10 is an amplifier, 10 is a D/A converter, 11 is a focus memory, and 12 is a control section. Then, the probe 2 transmits an ultrasonic beam, and the echo signals received by the transducer elements 1a to 1n are converted into digital signals by the A/D converter 4, which are stored in the RAMs 5a to 5n.
The controller 12 and focus memory 11 control the data address and read timing to give a predetermined delay, and the read data is stored in the adder 6.
The phasing is performed by adding . That is, the A/D converter 4, the RAMs 5a to 5n, and the adder 6 constitute a digital phasing circuit.
なお、第8図においては、マルチプレクサ等の切換スイ
ッチ8を用いて探触子2の各振動子素子1a〜1nから
のエコー信号を順次切り換え、A/Dコンバータ4の個
数を一個とした場合について示したが、リアルタイムで
高速のイメージングを行うために並列動作する複数個の
A/Dコンバータ4を設けてもよいことが前記の文献に
記載されている。In addition, in FIG. 8, the echo signals from each transducer element 1a to 1n of the probe 2 are sequentially switched using a changeover switch 8 such as a multiplexer, and the number of A/D converters 4 is one. However, the above-mentioned document describes that a plurality of A/D converters 4 that operate in parallel may be provided in order to perform high-speed imaging in real time.
このようなディジタル方式の整相回路を備えた超音波診
断装置においては、探触子2の各振動子素子1a、lb
、・・・1nのチャンネルごとにそれぞれ一個のA/D
コンバータ4が接続されるようになっている。ここで、
エコー信号のダイナミックレンジは上記A/Dコンバー
タ4のビット数の大小により決まるものであった。従っ
て、取り扱うエコー信号のダイナミックレンジを太きく
しようとすれば、ビット数の大きいA/Dコンバータ4
を必要とするものであった。そして、ビット数の大きい
A/Dコンバータは高価なものとなり、装置を実用化す
る上で障害となるものであった。In an ultrasonic diagnostic apparatus equipped with such a digital phasing circuit, each transducer element 1a, lb of the probe 2
,...one A/D for each 1n channel
Converter 4 is connected. here,
The dynamic range of the echo signal was determined by the number of bits of the A/D converter 4. Therefore, if you want to widen the dynamic range of the echo signal handled, it is necessary to use an A/D converter 4 with a large number of bits.
was necessary. Further, A/D converters with a large number of bits are expensive, which poses an obstacle to putting the device into practical use.
さらに、最近の超音波診断装置においては、断層像のa
察と共に心臓、血管内の血球の反射エコーのドツプラ偏
移周波数を測定して血流速度を計測するいわゆるパルス
ドツプラ血流計測が行われるようになってきたが、この
ような機能を超音波診断装置に与えようとすると、血液
中の血球からのエコー信号は断層像を形成するエコー信
号に比べ非常に微弱なため、全体として取り扱うエコー
信号のダイナミックレンジがさらに広くなるものであっ
た。因に、断層像を形成するエコー信号のダイナミック
レンジは40〜60dBと大きな値であり、さらにこれ
にパルスドツプラ血流計測の機能を与えようとすると、
取り扱うエコー信号のダイナミックレンジは約9C)d
Bに至るまで広いものとなる。一方、超音波診断装置で
用いる超音波は2.0MHzから10MHzの高周波で
あるため、上記ディジタル方式の整相回路で用いるA/
Dコンバータ4は、10ビット以上(より望ましくは1
5ビツト以上)でサンプリングレートが4〜30MHz
の高速度のものが必要となる。このような高速のA/D
コンバータ4で必要な大きなビット数を確保することは
容易ではなく、確保できても非常にに高価なものとなる
ものであった。従って、ディジタル方式の整相回路を備
えた超音波診断装置を実用化するのが困難であった。Furthermore, in recent ultrasound diagnostic equipment, the a
Along with this, so-called pulsed Doppler blood flow measurement, which measures blood flow velocity by measuring the Doppler shift frequency of reflected echoes of blood cells in the heart and blood vessels, has begun to be performed. When trying to apply the echo signals to a human body, the echo signals from blood cells in the blood are much weaker than the echo signals forming a tomographic image, so the dynamic range of the echo signals handled as a whole becomes even wider. Incidentally, the dynamic range of the echo signal that forms the tomographic image is a large value of 40 to 60 dB, and if we try to give it the function of pulse Doppler blood flow measurement,
The dynamic range of the echo signal handled is approximately 9C)d
It is wide up to B. On the other hand, since the ultrasonic waves used in ultrasonic diagnostic equipment have a high frequency of 2.0 MHz to 10 MHz, the A/
The D converter 4 has 10 bits or more (more preferably 1
5 bits or more) and the sampling rate is 4 to 30 MHz.
A high-speed device is required. Such high speed A/D
It is not easy to secure the large number of bits necessary for the converter 4, and even if it could be secured, it would be very expensive. Therefore, it has been difficult to put into practical use an ultrasonic diagnostic apparatus equipped with a digital phasing circuit.
そこで、本発明は、ビット数の小さいA/Dコンバータ
を使用しても取り扱う信号のダイナミックレンジを拡大
することができるA/D変換回路を備えたディジタル方
式の整相回路を有する超音波診断装置を提供することを
目的とする。Therefore, the present invention provides an ultrasonic diagnostic apparatus having a digital phasing circuit equipped with an A/D conversion circuit that can expand the dynamic range of signals handled even when using an A/D converter with a small number of bits. The purpose is to provide
上記の問題点を解決する本発明の手段は、複数の振動子
素子が一列状に配列され超音波を送受波する探触子と、
上記各振動子素子に所定の遅延時間を与えて超音波打ち
出しの暉動パルスを印加するパルス発生器と、上記探触
子の各振動子素子で受波したアナログエコー信号をディ
ジタル信号に変換するA/D変換回路と、とのA/D変
換回路からのディジタル信号を順次記憶する記憶装置と
、この記憶装置から所定の遅延を与えて読み出したデー
タを加算する加算器と、この加算器からの出力信号をD
/A変換して断層像を表示する表示装置とを備えて成る
超音波診断装置において、上記A/D変換回路は、アナ
ログエコー信号のダイナミックレンジを可変する倍率器
と、このダイナミックレンジが可変されたアナログエコ
ー信号をディジタル信号に変換するA/Dコンバータと
、上記倍率器の倍率の大きさに対応してA/Dコンバー
タの出力データを変換するデータ変換器とで構成した超
音波診断装置によってなされる。Means of the present invention for solving the above problems includes a probe in which a plurality of transducer elements are arranged in a line and transmits and receives ultrasonic waves;
A pulse generator that applies a perturbation pulse of ultrasonic wave emission to each transducer element with a predetermined delay time, and converts the analog echo signal received by each transducer element of the probe into a digital signal. an A/D conversion circuit; a storage device that sequentially stores digital signals from the A/D conversion circuit; an adder that adds data read from the storage device with a predetermined delay; The output signal of D
In the ultrasonic diagnostic apparatus, the A/D conversion circuit includes a multiplier that varies the dynamic range of the analog echo signal, and a display device that displays a tomographic image by performing A/A conversion. An ultrasonic diagnostic apparatus consisting of an A/D converter that converts an analog echo signal into a digital signal, and a data converter that converts the output data of the A/D converter in accordance with the magnification of the multiplier. It will be done.
このように構成された超音波診断装置は、A/D変換回
路内の倍率器でアナログエコー信号のダイナミックレン
ジを可変し、A/Dコンバータで上記倍率器からのアナ
ログエコー信号をディジタル信号に変換し、さらにデー
タ変換器で上記倍率器の倍率の大きさに対応して上記A
/bコンバータの出力データを変換することにより、探
触子の各チャンネルからのアナログエコー信号に対し、
信号の大きさにより変換係数が変わるA/Dコンバータ
によってディジタル信号に変換できると共に、上記A/
Dコンバータの出力データを所定の桁数だけシフトして
出力することができる。The ultrasonic diagnostic apparatus configured in this way varies the dynamic range of the analog echo signal with a multiplier in the A/D conversion circuit, and converts the analog echo signal from the multiplier into a digital signal with the A/D converter. Then, the data converter converts the above A according to the magnitude of the magnification of the multiplier.
By converting the output data of the /b converter, for analog echo signals from each channel of the probe,
It can be converted into a digital signal by an A/D converter whose conversion coefficient changes depending on the signal size, and the A/D converter described above can be converted into a digital signal.
The output data of the D converter can be shifted by a predetermined number of digits and output.
いま、上記A/Dコンバータは1例えば10ビツトすな
わち2進10桁のものを二個用いるとして、その作用を
さらに詳しく説明する。その場合の読み取ることができ
る入力信号の大きさと、出力信号の大きさとの関係を示
すと第2図に示すようになる。なお、この第2図の横軸
と縦軸は、それぞれ10進数とdBで表している。第2
図において直線Aは第一のA/Dコンバータを表してお
り、この第一のA/Dコンバータは、10進数で1から
1024までの大きさの信号が入力すると、その入力信
号に対応して10進数で1から1024に相当する2進
数のディジタル信号を出力する。The operation of the A/D converter will now be explained in more detail, assuming that the A/D converter uses two 10-bit, ie, 10 binary digit, A/D converters. The relationship between the magnitude of the readable input signal and the magnitude of the output signal in that case is shown in FIG. Note that the horizontal and vertical axes in FIG. 2 are expressed in decimal numbers and dB, respectively. Second
In the figure, straight line A represents the first A/D converter, and when a signal with a size from 1 to 1024 in decimal notation is input, the first A/D converter It outputs a binary digital signal corresponding to 1 to 1024 in decimal.
一方、A/D変換回路の倍率器の倍率を例えば1/32
、すなわちほぼ−30dBに設定すると、直線Bで示す
第二のA/Dコンバータは、10進数で32から327
68までの大きさの信号が入力すると、その入力信号に
対応して10進数で1から1024に相当する2進数の
ディジタル信号を出力する。そして、第2図に示す直線
Aと直線Bの関係から、第一のA/Dコンバータ(直i
A)の出力信号が10進数で1024となった点a1で
第二のA/Dコンバータ(直線B)の出力信号上の点b
□に切り換え、その後直線Bに沿って読み取ることによ
り、入力信号が全体として10進数で1から32768
までの範囲にわたって変化するのを、ディジタル信号と
して読み取って出力することができる。すなわち、第2
図に示す例の場合は、全体としてほぼ90dB (15
ビツトに相当)のダイナミックレンジでアナログ信号を
ディジタル信号に変換することができる。ここで、上記
倍率器の倍率は1/32=1/25としたため、A/D
コンバータが2進数で並列に出力されている場合、5ビ
ット上位の桁にシフトすれば入力信号に相当した2進数
のディジタル信号が出力される。On the other hand, the magnification of the multiplier of the A/D conversion circuit is set to 1/32, for example.
, that is, approximately -30 dB, the second A/D converter shown by line B will have a decimal value of 32 to 327.
When a signal with a size up to 68 is input, a binary digital signal corresponding to the decimal numbers 1 to 1024 is output in response to the input signal. From the relationship between straight line A and straight line B shown in FIG.
Point b on the output signal of the second A/D converter (straight line B) at point a1 where the output signal of A) is 1024 in decimal
By switching to □ and then reading along straight line B, the input signal as a whole is 1 to 32768 in decimal.
Changes over this range can be read and output as a digital signal. That is, the second
In the example shown in the figure, the total is approximately 90 dB (15
It is possible to convert an analog signal into a digital signal with a dynamic range of Here, since the magnification of the multiplier is 1/32 = 1/25, the A/D
If the converter outputs binary numbers in parallel, shifting to the upper 5-bit digit will output a binary digital signal corresponding to the input signal.
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
第1図は本発明による超音波診断装置の実施例を示すブ
ロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.
この超音波診断装置は、超音波を利用して被検体の診断
部位について断層像を得るもので、アナログ方式の遅延
回路の特徴を利用し、且つその欠点を補うことができる
ディジタル方式の遅延回路を組み合わせた実施例であり
、第1図に示すように、探触子2と、パルス発生器3と
、アナログ方式の遅延回路13と、A/D変換回路14
と、記憶装置(5a、5b、−5n)と、加算器6と。This ultrasonic diagnostic device uses ultrasonic waves to obtain tomographic images of the diagnostic area of a subject, and uses a digital delay circuit that utilizes the characteristics of analog delay circuits and can compensate for their shortcomings. As shown in FIG. 1, the probe 2, the pulse generator 3, the analog delay circuit 13, and the A/D conversion circuit 14
, a storage device (5a, 5b, -5n), and an adder 6.
表示装置7とを備えて成る。and a display device 7.
上記探触子2は被検体の診断部位に向けて超音波を送受
波するもので、小さい短冊状にに形成された複数の振動
子素子1a、lb、・・・1nが一列状に配列されてい
る。パルス発生器3は、上記探触子2の各振動子素子1
a〜1nに所定の遅延時間を与えて超音波打ち出しの駆
動パルスを印加するもので、超音波ビームの送波方向を
制御するために後述の制御部12によって各振動子素子
1a。The probe 2 transmits and receives ultrasonic waves toward the diagnostic site of the subject, and has a plurality of transducer elements 1a, lb, . . . 1n formed in small strip shapes arranged in a line. ing. The pulse generator 3 is connected to each transducer element 1 of the probe 2.
A driving pulse for ultrasonic wave launch is applied by giving a predetermined delay time to a to 1n, and a control unit 12 (to be described later) controls each transducer element 1a to control the transmission direction of the ultrasonic beam.
1b、・・・1nを励振するタイミングが制御できるよ
うになっている。It is possible to control the timing of exciting 1b, . . . 1n.
アナログ方式の遅延回路13は、上記探触子2の各振動
子素子1a、lb、・・・1nで受波した被検体の診断
部位からのエコー信号に対して所定の遅延時間を与える
もので、増幅器15と、遅延回路16と、電圧/電流変
換器17と、クロスポイントスイッチ18と、定電流信
号源19と、タップ付遅延線20とから成る。上記増幅
器15は、探触子2の各振動子素子1a、lb、・・・
1nがらのエコー信号を増幅するためのもので、制御部
12からの制御信号に従い時間と共にその利得を大きく
して、被検体の深部で弱くなるエコー信号を補償するよ
うになっている。遅延回路16は、タップ付遅延線とア
ナログスイッチとから成り、ここでは上記増幅器15が
らのエコー信号に小さい遅延時間で遅延を与えるように
なっている。例えば上記タップ付遅延線の各タップ間の
遅延時間をT□とし、そのタップ数をN□とすると、T
1なる分解能で遅延時間が設定でき、最大遅延時間は(
N1−1)T□となる。電圧/電流変換器17は、上記
遅延回路16からのエコー信号電圧を定電流信号源に変
換するものである。クロスポイントスイッチ18は、n
□チャンネルの入力信号線とmエチャンネルの出力信号
線を図示のように交差するようにし、その交点にそれぞ
れアナログスイッチを配設したものであり、これらのア
ナログスイッチの開閉は、制御部12により制御される
ようになっている。定電流信号源19は、入力インピー
ダンスが低いものとされており、後続のタップ付遅延線
20のタップにできるだけ高インピーダンスの信号源で
接続し、遅延線の性能の劣化を防止すると共に、クロス
ポイントスイッチ18の挿入損失と周波数特性の劣化を
防止するものである。The analog delay circuit 13 provides a predetermined delay time to the echo signals received by the transducer elements 1a, lb, . . . 1n of the probe 2 from the diagnostic site of the subject. , an amplifier 15, a delay circuit 16, a voltage/current converter 17, a cross point switch 18, a constant current signal source 19, and a tapped delay line 20. The amplifier 15 includes each transducer element 1a, lb, . . . of the probe 2.
This is for amplifying the echo signal from the 1n, and the gain is increased over time according to the control signal from the control unit 12 to compensate for the echo signal becoming weaker in the deep part of the subject. The delay circuit 16 consists of a tapped delay line and an analog switch, and is designed to delay the echo signal from the amplifier 15 with a small delay time. For example, if the delay time between each tap of the tapped delay line is T□, and the number of taps is N□, then T
The delay time can be set with a resolution of 1, and the maximum delay time is (
N1-1) T□. The voltage/current converter 17 converts the echo signal voltage from the delay circuit 16 into a constant current signal source. The cross point switch 18 is n
□ The input signal line of the channel and the output signal line of the m channel are made to intersect as shown in the figure, and analog switches are provided at each intersection point, and the opening and closing of these analog switches is controlled by the control unit 12. It's about to be controlled. The constant current signal source 19 has a low input impedance, and is connected to the tap of the subsequent tapped delay line 20 with a signal source as high as possible in impedance to prevent deterioration of the performance of the delay line and to avoid cross points. This prevents insertion loss of the switch 18 and deterioration of frequency characteristics.
また、それと共に上記定電流信号源19に接続され導か
れる信号が加算される作用を有している。Additionally, it also has the effect of adding the signals connected and guided to the constant current signal source 19.
タップ付遅延線20は、上記遅延回路16より大きい遅
延を与えるもので、例えば、各タップ間の遅延時間をT
2とし、そのタップ数をN2とすると、T2なる分解能
で遅延時間が設定でき、最大遅延時間は(Nz 1)
Tzとなる。ここで、各タップ間の遅延時間T2は、上
記遅延回路16の最大遅延時間(N1−1)T□より小
さくとっである。The tapped delay line 20 provides a larger delay than the delay circuit 16, and for example, the delay time between each tap is T.
2 and the number of taps is N2, the delay time can be set with a resolution of T2, and the maximum delay time is (Nz 1)
It becomes Tz. Here, the delay time T2 between each tap is set smaller than the maximum delay time (N1-1)T□ of the delay circuit 16.
A/D変換回路14は、上記アナログ方式の遅延回路1
3から出力されるアナログ信号をディジタル信号に変換
するものである。記憶装置は、上記A/D変換回路14
から出力されるディジタル信号を順次記憶するもので、
例えば複数個のRAM5a、5b、・・・5nから成る
。そして、上記RAM5a〜5nに記憶されたデータは
、制御部12から出力されるクロック信号の任意の周期
で読み出すことにより所定の遅延時間で遅延が与えられ
る。例えば、上記RAM5a〜5nの読み出しのクロッ
ク信号の周期をT、とし、任意の自然数をN、とすると
、N、T、時間後に各RAM5a。The A/D conversion circuit 14 is the analog delay circuit 1
This converts the analog signal output from 3 into a digital signal. The storage device is the A/D conversion circuit 14
It sequentially stores digital signals output from
For example, it consists of a plurality of RAMs 5a, 5b, . . . 5n. The data stored in the RAMs 5a to 5n is read out at an arbitrary cycle of the clock signal output from the control section 12, thereby being delayed by a predetermined delay time. For example, if the cycle of the clock signal for reading the RAMs 5a to 5n is T, and an arbitrary natural number is N, then each RAM 5a is read after N, T hours.
5b、・・・5nのデータを読み出すことにより、N、
13時間の遅延を与えることができる。なお、このRA
M 5 a〜5nの読出し制御による遅延は。By reading the data of 5b,...5n, N,
A 13 hour delay can be provided. Furthermore, this RA
The delay due to read control of M 5 a to 5n is as follows.
上記タップ付遅延線20より大きい遅延を与えるもので
ある。加算器6は、上記RAM5a〜5nから読み出し
たデータを加算するもので、これによりデータが整相さ
れる。そして、上記A/D変換回路14とRA M 5
a〜5nと加算器6とでディジタル方式の整相回路を
構成している。This provides a delay greater than that of the tapped delay line 20 described above. The adder 6 adds the data read from the RAMs 5a to 5n, thereby phasing the data. Then, the A/D conversion circuit 14 and the RAM 5
A to 5n and the adder 6 constitute a digital phasing circuit.
表示装置7は、上記加算器6から出力された信号を検波
器21で検波したものをD/A変換して断層像を表示す
るもので、その内部にD/Aコンバータを有している。The display device 7 displays a tomographic image by D/A converting the signal output from the adder 6 detected by the detector 21, and has a D/A converter therein.
なお、第1図において、符号12は上記の各構成要素を
制御する制御部である。また、第1図においては、探触
子2とA/D変換回路14との間にアナログ方式の遅延
回路13を設けたものとして示したが、本発明はこれに
限らず、上記アナログ方式の遅延回路13は設けずに、
RAM5a〜5nからの読み出し時にすべての遅延を与
えるようにしてもよい。In FIG. 1, reference numeral 12 is a control section that controls each of the above-mentioned components. Further, although FIG. 1 shows an example in which an analog type delay circuit 13 is provided between the probe 2 and the A/D conversion circuit 14, the present invention is not limited to this. Without providing the delay circuit 13,
All delays may be applied when reading from RAMs 5a to 5n.
ここで、本発明においては、上記A/D変換回路14が
、第3図に示すように、倍率器22と、二個のA/Dコ
ンバータ23a、23bと、データ変換器24とで構成
されている。上記倍率器22は、第1図に示すアナログ
方式の遅延回路13から出力されたアナログ信号のダイ
ナミックレンジを可変するもので、その倍率は例えば1
/2′(ただしkは整数)とされ、減衰器としての機能
を有している。そして、この倍率器22により、後述の
二個のA/Dコンバータ23a、23bへの入力信号の
レベルを異なるものとするようになっている。なお、上
記倍率器22は、減衰器に限らず、一定の利得の増幅器
としてもよい。A/Dコンバータ23a、23bは、上
記倍率器22の存在によってダイナミックレンジが可変
されたアナログ信号を2進数のディジタル信号に変換す
るもので、・両者ともmビットのものとされると共に、
第一のA/Dコンバータ23aと第二のA/Dコンバー
タ23bとが並列に設けられ、かつ第二のA/Dコンバ
ータ23bの前段に上記倍率器22が挿入されている。In the present invention, the A/D conversion circuit 14 includes a multiplier 22, two A/D converters 23a and 23b, and a data converter 24, as shown in FIG. ing. The multiplier 22 is used to vary the dynamic range of the analog signal output from the analog delay circuit 13 shown in FIG.
/2' (k is an integer), and functions as an attenuator. This multiplier 22 is used to make the levels of input signals to two A/D converters 23a and 23b, which will be described later, different. Note that the multiplier 22 is not limited to an attenuator, but may be an amplifier with a constant gain. The A/D converters 23a and 23b convert an analog signal whose dynamic range has been varied by the presence of the multiplier 22 into a binary digital signal, and both are of m bits.
A first A/D converter 23a and a second A/D converter 23b are provided in parallel, and the multiplier 22 is inserted before the second A/D converter 23b.
データ変換器24は、上記倍率器22の倍率の大きさに
対応して二個のA/Dコンバータ23a、23bの出力
データを変換するものである。なお、第3図において、
符号25は第一のA/Dコンバータ23aからの出力デ
ータを入力して内蔵の基準値(第一のA/Dコンバータ
23aのビット数と等しい値)と比較し、データ変換器
24に対して第一のA/Dコンバータ23aと第二のA
/Dコンバータ23bの切換信号を送出する比較器であ
る。The data converter 24 converts the output data of the two A/D converters 23a and 23b in accordance with the magnitude of the magnification of the multiplier 22. In addition, in Figure 3,
Reference numeral 25 inputs the output data from the first A/D converter 23a, compares it with a built-in reference value (a value equal to the number of bits of the first A/D converter 23a), and sends it to the data converter 24. The first A/D converter 23a and the second A/D converter 23a
This is a comparator that sends out a switching signal for the /D converter 23b.
次に、このように構成されたA/D変換回路14の動作
について説明する。まず、アナログ方式の遅延回路13
からのアナ口、グ信号は、第一のA/Dコンバータ23
aにはそのまま入力し、第二のA/Dコンバータ23b
には倍率器22で信号のダイナミックレンジが可変され
て入力する。これにより、第−及び第二のA/Dコンバ
ータ23a、23bへの入力信号のレベルが異なったも
のとされる。すなわち、第二のA/Dコンバータ23b
には、上記倍率器22によりアナログ信号が1/2 に
減衰して入力される。次に、このようなアナログ入力信
号は、第一のA/Dコンバータ23a及び第二のA/D
コンバータ23bによりそれぞれ2進数のディジタル信
号に変換して出力される。ここで、上記第一のA/Dコ
ンバータ23aへのアナログ入力信号が小さく、該第−
のA/Dコンバータ23aからの出力データの桁数が小
さい場合は、比較器25はその内蔵の基準値と比較し、
上記第一のA/Dコンバータ23aから出力データを取
り込むようにデータ変換器24を制御する。従って、第
一のA/Dコンバータ23aからの出力データの桁数が
オーバフローするまでは、該第−のA/Dコンバータ2
3aの出力データがデータ変換器24を介してRAM5
a〜5nに出力される。以上、第一のA/Dコンバータ
23aの信号を比較器25内蔵の基準値と比較する動作
を述べたが、第二のA/Dコンバータ23bの信号でも
って同じ動作を行うような変形も考えられる。Next, the operation of the A/D conversion circuit 14 configured as described above will be explained. First, analog delay circuit 13
The analog and digital signals from the first A/D converter 23
Input it as is to a, and input it to the second A/D converter 23b.
The dynamic range of the signal is varied by a multiplier 22 and then input. As a result, the levels of the input signals to the first and second A/D converters 23a and 23b are made different. That is, the second A/D converter 23b
In this case, the analog signal is attenuated to 1/2 by the multiplier 22 and inputted. Next, such an analog input signal is sent to the first A/D converter 23a and the second A/D converter 23a.
The converter 23b converts them into binary digital signals and outputs them. Here, the analog input signal to the first A/D converter 23a is small, and the analog input signal to the first A/D converter 23a is small.
If the number of digits of the output data from the A/D converter 23a is small, the comparator 25 compares it with its built-in reference value,
The data converter 24 is controlled to take in output data from the first A/D converter 23a. Therefore, until the number of digits of the output data from the first A/D converter 23a overflows, the second A/D converter 23a
3a is sent to the RAM 5 via the data converter 24.
It is output to a to 5n. Above, we have described the operation of comparing the signal of the first A/D converter 23a with the reference value built into the comparator 25, but we can also consider a modification in which the same operation is performed using the signal of the second A/D converter 23b. It will be done.
次に、第一のA/Dコンバータ23aへのアナログ入力
信号が逐次大きくなり、該第−のA/Dコンバータ23
aからの出力データの桁数が大きくなリオーバフローす
ると、比較器25はその内蔵の基準値と比較して上記第
一のA/Dコンバータ23aの出力データの桁数がオー
バフローしたことを検出し、データ変換器24に対して
第一のA/Dコンバータ23aから第二のA/Dコンバ
ータ23bに切り換える切換信号を送出する。これによ
り、上記データ変換器24は、第二のA/Dコンバータ
23bからの出力データを取り込み、該第二のA/Dコ
ンバータ23bの出力データをRAM5a〜5nに出力
する。このとき、上記第二のA/Dコンバータ23bに
は、倍率器22によりアナログ信号が1/2 に減衰し
て入力されているので、この第二のA/Dコンバータ2
3bからの出力ディジタル信号は、上記データ変換器2
4の内部で上位の桁へにビット(k桁)だけシフトして
出力される。従って、このデータ変換器24からの出力
データの全体としては(k 十m )ビットのディジタ
ル信号が出力されることとなる。Next, the analog input signal to the first A/D converter 23a increases successively, and the analog input signal to the first A/D converter 23a increases.
When the number of digits of the output data from the first A/D converter 23a overflows, the comparator 25 compares it with its built-in reference value and detects that the number of digits of the output data of the first A/D converter 23a has overflowed. , sends a switching signal to the data converter 24 to switch from the first A/D converter 23a to the second A/D converter 23b. Thereby, the data converter 24 takes in the output data from the second A/D converter 23b, and outputs the output data from the second A/D converter 23b to the RAMs 5a to 5n. At this time, the analog signal is attenuated to 1/2 by the multiplier 22 and is input to the second A/D converter 23b.
The output digital signal from 3b is sent to the data converter 2
4 is shifted by bits (k digits) to higher digits and output. Therefore, the total output data from the data converter 24 is a (k 10m )-bit digital signal.
ここで、第3図に示す倍率器22においてに=5としそ
の倍率を1/25とし、第−及び第二のA/Dコンバー
タ23a、23bにおいてm=10としそのビット数を
10ビツトとしたときの上記第−及び第二のA/Dコン
バータ23a、23bからデータ変換器24への入力デ
ータと出力データとの関係を示すと、第4図に示すよう
になる。Here, in the multiplier 22 shown in Fig. 3, m = 5 and the magnification is 1/25, and in the first and second A/D converters 23a and 23b, m = 10 and the number of bits is 10 bits. The relationship between the input data and output data from the first and second A/D converters 23a and 23b to the data converter 24 at this time is shown in FIG.
すなわち、10ビツトのA/Dコンバータを二個(23
a、23b)使用することにより、全体として15ビツ
トのダイナミックレンジを有するA/D変換回路14が
実現される。そして、この関係は前述した第2図の関係
と全く同様である。なお、上記のような機能を有するデ
ータ変換器24は1例えばゲート回路の組み合わせ或い
はゲート回路とシフトレジスタとの組み合おせ等で容易
に実現できる。In other words, two 10-bit A/D converters (23
a, 23b), an A/D conversion circuit 14 having an overall dynamic range of 15 bits is realized. This relationship is exactly the same as the relationship shown in FIG. 2 described above. Note that the data converter 24 having the above-mentioned functions can be easily realized by, for example, a combination of gate circuits or a combination of a gate circuit and a shift register.
なお、第3図においては、A/Dコンバータを二個(2
3a、23b)並列に設けた例を示したが1本発明はこ
れに限らず、三個以上を並列に設けてもよい1例えば、
A/Dコンバータを三個並列に設けた場合について第2
図に示すと同様のグラフを書くと、第5図に示すように
なる。図において、直線Aは第一のA/Dコンバータを
表しており、直線Bは第二のA/Dコンバータを表して
おり、直線Cは第三のA/Dコンバータを表している。In addition, in Fig. 3, two A/D converters (2
3a, 23b) Although an example is shown in which they are provided in parallel, the present invention is not limited to this, and three or more may be provided in parallel.For example,
Part 2 regarding the case where three A/D converters are installed in parallel.
If a graph similar to the one shown in the figure is drawn, it will be as shown in FIG. In the figure, straight line A represents the first A/D converter, straight line B represents the second A/D converter, and straight line C represents the third A/D converter.
ここで、第2図において、縦軸はA/Dコンバータの出
力信号レベルを示したものであるが、これはそのA/D
コンバータの量子化雑音によるS/Nと等しい。従って
、第一のA/Dコンバータ(直線A)から第二のA/D
コンバータ(直線B)に切り換える場合は、第2図に示
すように、直線A上の点a1から直線B上の点b1へ動
作点が移動するときに、S/Nが一旦低下しその後再び
上昇することとなる。これに対して、第5図に直線Cで
示すように、倍率が1732より小さい倍率器が接続さ
れた第三の△/Dコンバータをさらに追加すると、第一
のA/Dコンバータ(直線A)から第三のA/Dコンバ
ータ(直線C)に切り換え、さらに第三のA/Dコンバ
ータ(直線C)から第二のA/Dコンバータ(直線B)
に切り換える場合、直線A上の点a工から直線C上の点
C工へ動作点が移動し、次に、直線C上の点c2から直
線B上の点bヨヘ動作点が移動することとなる。Here, in FIG. 2, the vertical axis shows the output signal level of the A/D converter, which is
It is equal to the S/N due to converter quantization noise. Therefore, from the first A/D converter (line A) to the second A/D converter
When switching to a converter (straight line B), as shown in Figure 2, when the operating point moves from point a1 on straight line A to point b1 on straight line B, the S/N drops once and then rises again. I will do it. On the other hand, if a third Δ/D converter connected to a multiplier with a magnification smaller than 1732 is further added, as shown by straight line C in FIG. to the third A/D converter (straight line C), and then from the third A/D converter (straight line C) to the second A/D converter (straight line B)
When switching to , the operating point moves from point a on straight line A to point C on straight line C, and then the operating point moves from point c2 on straight line C to point b on straight line B. Become.
このときは、上記の点C□及びす、は比較的高い出力信
号レベルに維持されるので、第2図の場合に比してS/
Nの低下を抑えて全体としてS/Nを向上することがで
きる。このことから、並列に設けるA/Dコンバータの
数を増加させる程、入力信号レベルが大きくなる過程で
A/Dコンバータを順次切り換えるときの一時的なS/
Hの低下を改善することができる。ただし、A/Dコン
バータを増やすとコスト高となるので、実用化に当たっ
ては得られる性能とコストとのバランスを考えて対処す
るのがよい。At this time, since the above points C□ and S are maintained at a relatively high output signal level, S/
It is possible to suppress the decrease in N and improve the S/N as a whole. From this, as the number of A/D converters installed in parallel increases, the temporary S/D
The decrease in H can be improved. However, increasing the number of A/D converters increases the cost, so it is better to consider the balance between the performance obtained and the cost when putting it into practical use.
第6図はA/D変換回路14の第二の実施例を示すブロ
ック図である。この実施例によるA/D変換回路14は
、サンプルホールド回路26と、二個の分圧器27a、
2’7bと、二個のA/Dコンバータ2ka、2kbと
、データ変換器29とで構成されている。上記サンプル
ホールド回路26は、第1図に示すアナログ方式の遅延
回路13から出力されたアナログ信号を入力してサンプ
リングし、その値を一定時間だけ保持するものである。FIG. 6 is a block diagram showing a second embodiment of the A/D conversion circuit 14. The A/D conversion circuit 14 according to this embodiment includes a sample hold circuit 26, two voltage dividers 27a,
2'7b, two A/D converters 2ka and 2kb, and a data converter 29. The sample and hold circuit 26 inputs and samples the analog signal output from the analog delay circuit 13 shown in FIG. 1, and holds the value for a certain period of time.
分圧器27a、27bは、第3図に示す倍率器22の作
用をなすものであり、上記サンプルホールド回路26か
ら出力されたアナログ信号のダイナミックレンジを可変
するようになっており、第一の分圧器27aは分圧比(
1/2’、ただしjは一定の整数)が固定とされ、第二
の分圧器27bは分圧比(1/2ゝ、ただしkは整数)
が可変とされている。なお、上記第二の分圧器27bの
分圧比1/23に関し、その整数には後述の制御器30
からの制御信号によって変化されるようになっている。The voltage dividers 27a and 27b function as the multiplier 22 shown in FIG. The pressure gauge 27a has a partial pressure ratio (
1/2', where j is a constant integer) is fixed, and the second voltage divider 27b has a dividing pressure ratio (1/2', where k is an integer).
is said to be variable. Regarding the voltage division ratio of 1/23 of the second voltage divider 27b, the integer is determined by the controller 30, which will be described later.
It is designed to be changed by a control signal from.
従って、上記二個の分圧器27a。Therefore, the two voltage dividers 27a.
27bにより、後述の二個のA/Dコンバータ2ka、
2kbへの入力信号のレベルを異なるものとすることが
できる。A/Dコンバータ2ka。27b, two A/D converters 2ka, which will be described later,
The levels of the input signals to the 2kb can be different. A/D converter 2ka.
2kbは、上記分圧器27a、27bによってダイナミ
ックレンジが可変されたアナログ信号を2進数のディジ
タル信号に変換するもので、第一のA/Dコンバータ2
kaはmビットのものとされ、第二のA/Dコンバータ
2kbはnビットのものとされている。そして、第一の
A/Dコンバータ2kaの前段に第一の分圧器27aが
挿入されると共に、第二のA/Dコンバータ2kbの前
段に第二の分圧器27bが挿入されている。データ変換
器29は、上記分圧器27a、27bの分圧比に対応し
て二個のA/Dコンバータ2ka、2kbの出力データ
を変換するもので、図においては、第二の分圧器27b
の分圧比の設定値1/2Kにより第二のA/Dコンバー
タ2kbの出力データをシフトする桁数を変えるように
なっている。なお、第6図において、符号30は上記の
各構成要素を制御する制御器である。2 kb converts the analog signal whose dynamic range has been varied by the voltage dividers 27a and 27b into a binary digital signal, and the first A/D converter 2
ka is assumed to be of m bits, and the second A/D converter 2kb is assumed to be of n bits. A first voltage divider 27a is inserted before the first A/D converter 2ka, and a second voltage divider 27b is inserted before the second A/D converter 2kb. The data converter 29 converts the output data of the two A/D converters 2ka and 2kb in accordance with the voltage division ratio of the voltage dividers 27a and 27b, and in the figure, the second voltage divider 27b
The number of digits to which the output data of the second A/D converter 2kb is shifted is changed by the set value 1/2K of the voltage division ratio. Note that in FIG. 6, reference numeral 30 is a controller that controls each of the above-mentioned components.
次に、このように構成された第二の実施例によるA/D
変換回路14の動作について、第7図に示すフローチャ
ートを参照して説明する。まず、アナログ方式の遅延回
路13からのアナログ信号は、サンプルホールド回路2
6に入力する。すると、このサンプルホールド回路26
は、上記アナログ入力信号をサンプリングすると共に、
その値を一定時間だけ保持する(ステップ■)。次に、
上記サンプルホールド回路26からの出力信号は、第一
の分圧器27aに入力し、その固定の分圧比1/2iで
第一のA/Dコンバータ2kaのビット数に対応した所
定のダイナミックレンジとされる。次に、上記第一の分
圧器27aからの出力信号は、第一のA/Dコンバータ
2kaに入力する。Next, the A/D according to the second embodiment configured in this way
The operation of the conversion circuit 14 will be explained with reference to the flowchart shown in FIG. First, the analog signal from the analog delay circuit 13 is sent to the sample hold circuit 2.
Enter 6. Then, this sample hold circuit 26
samples the above analog input signal and
The value is held for a certain period of time (step ■). next,
The output signal from the sample and hold circuit 26 is input to the first voltage divider 27a, and is set to a predetermined dynamic range corresponding to the number of bits of the first A/D converter 2ka at a fixed voltage division ratio of 1/2i. Ru. Next, the output signal from the first voltage divider 27a is input to the first A/D converter 2ka.
そして、この第一のA/Dコンバータ2kaでアナログ
入力信号をA/D変換する(ステップ■)。Then, the analog input signal is A/D converted by this first A/D converter 2ka (step 2).
次に、上記第一のA/Dコンバータ2kaから出力され
た出力データは、制御器30へ入力する。Next, the output data output from the first A/D converter 2ka is input to the controller 30.
そして、この制御器30は、上記第一のA/Dコンバー
タ2kaからのmビットの出力データのディジタル値を
読む(ステップ■)。次に、制御器30は、上記第一の
A/Dコンバータ2kaの出力データのディジタル値に
より、第二のA/Dコンバータ2kbへのアナログの入
力信号レベルがフルレンジとなるように第二の分圧器2
7bの分圧比1/2Kを設定する(ステップ■)。すな
わち、上記制御器30は、第二の分圧器27bの分圧比
を定める値kを制御して、第二のA/Dコンバータ2k
bの入力信号レベルを制御する。次に、前記サンプルホ
ールド回路26から第二の分圧器27bに入力したアナ
ログ信号は、上記のように設定された分圧比1/2′で
第二のA/Dコンバータ2kbのビット数に対応した所
定のダイナミックレンジとされる。次に、上記第二の分
圧器27bからの出力信号は、第二のA/Dコンバータ
2kbに入力する。そして、この第二のA/Dコンバー
タ2kbでアナログ入力信号をA/D変換する(ステッ
プ■)。ここで、上記第一のA/Dコンバータ2kaと
第二のA/Dコンバータ2kbの最下位の桁で1ビツト
が立つ入力信号の電圧は同じものとする。そして、第二
の分圧器27bの分圧比1/2′においてに=oとした
場合は、第一のA/Dコンバータ2kaの最下位の桁が
1になると、第二のA/Dコンバータ2kbはオーバフ
ローすることとなる。Then, the controller 30 reads the digital value of the m-bit output data from the first A/D converter 2ka (step 2). Next, the controller 30 uses the digital value of the output data of the first A/D converter 2ka to control the second A/D converter 2ka so that the analog input signal level to the second A/D converter 2kb reaches the full range. Pressure vessel 2
Set the partial pressure ratio of 7b to 1/2K (step ■). That is, the controller 30 controls the value k that determines the voltage division ratio of the second voltage divider 27b, so that the second A/D converter 2k
control the input signal level of b. Next, the analog signal inputted from the sample hold circuit 26 to the second voltage divider 27b corresponds to the number of bits of the second A/D converter 2kb at the voltage division ratio 1/2' set as above. A predetermined dynamic range is set. Next, the output signal from the second voltage divider 27b is input to the second A/D converter 2kb. Then, the analog input signal is A/D converted by this second 2 kb A/D converter (step 2). Here, it is assumed that the input signal voltages of the first A/D converter 2ka and the second A/D converter 2kb, in which 1 bit is set at the least significant digit, are the same. When the voltage division ratio 1/2' of the second voltage divider 27b is set to =o, when the lowest digit of the first A/D converter 2ka becomes 1, the second A/D converter 2kb will overflow.
次に、上記第二のA/Dコンバータ2kbからデータ変
換器29に入力したnビットの出力データを上位の桁へ
に桁だけシフトすると共に、前記サンプルホールド回路
26をリセットする(ステップ■)。このときの制御は
、制御器30からそれぞれデータ変換器29及びサンプ
ルホールド回路26へ送出される制御信号によって行わ
れる。Next, the n-bit output data inputted from the second A/D converter 2kb to the data converter 29 is shifted to the higher order digits, and the sample and hold circuit 26 is reset (step 2). Control at this time is performed by control signals sent from the controller 30 to the data converter 29 and sample hold circuit 26, respectively.
このような動作により、上記データ変換器29がらの出
力データの全体としては(m+n)ビットのディジタル
信号が出力されることとなる。すなわち、mビットのA
/Dコンバータ2kaとnビットのA/Dコンバータ2
kbとを使用することにより、全体として(m + n
)ビットのダイナミックレンジを有するA/D変換回
路14が実現される。そして、この実施例の場合は、第
3図の実施例において第2図に示すように第一のA/D
コンバータ(直線A)から第二のA/Dコンバータ(直
線B)に切り換える際にS/Nが一旦低下することがあ
ったが、このようなS/Nの低下を改善することができ
る。Through such an operation, the data converter 29 outputs a (m+n) bit digital signal as a whole. That is, m bits of A
/D converter 2ka and n-bit A/D converter 2
By using kb and (m + n
An A/D conversion circuit 14 having a dynamic range of ) bits is realized. In this embodiment, as shown in FIG. 2 in the embodiment of FIG. 3, the first A/D
Although the S/N sometimes drops once when switching from the converter (line A) to the second A/D converter (line B), such a drop in S/N can be improved.
なお、第6図においては1分圧器27a、27bの分圧
比を2のべき来会の1として示したが、本発明はこれに
限らず、分圧比を1/Q(ただしQは任意の数)として
任意の数値としても、データ変換器29において桁のシ
フトと共に有効数値を例えばROM (読出し専用メモ
リ)を用いて任意の倍率の変換を実行することにより、
上記と同様の効果を上げることができる。In addition, in FIG. 6, the partial pressure ratio of the 1 voltage dividers 27a and 27b is shown as 1 which is the power of 2, but the present invention is not limited to this. ), the data converter 29 shifts the digits and converts the effective value to an arbitrary magnification using, for example, a ROM (read-only memory).
The same effect as above can be achieved.
また、第6図においては、二個のA/Dコンバータ2k
a、2kbを用いた構成として示したが、本発明はこれ
に限らず、例えば第一の分圧器27aと第一のA/Dコ
ンバータ2kaとの動作を、第二の分圧器27bと第二
のA/Dコンバータ2kbとによって行わせることによ
り、−個のA/Dコンバータ2kbのみで同じ機能を発
揮させることができる。すなわち、第二の分圧器27b
は、最初はに=jとしてその分圧比1/2Kを設定し、
サンプルホールド回路26からの入力アナログ信号を第
二のA/Dコンバータ2kbでディジタル信号に変換す
る6その後、制御器30により上記第二のA/Dコンバ
ータ2kbへの入力信号レベルがフルレンジとなるよう
に、第二の分圧器27゛bの分圧比1/いを設定するた
めに上記の値kを制御するようにすればよい。In addition, in FIG. 6, two A/D converters 2k
a, 2 kb, but the present invention is not limited to this. For example, the operation of the first voltage divider 27a and the first A/D converter 2ka is By performing this function using 2 kb of A/D converters, the same function can be achieved with only 2 kb of A/D converters. That is, the second voltage divider 27b
Initially, set the partial pressure ratio 1/2K as = j,
The input analog signal from the sample and hold circuit 26 is converted into a digital signal by the second A/D converter 2kb.6 After that, the controller 30 sets the level of the input signal to the second A/D converter 2kb to the full range. Then, the above value k may be controlled in order to set the voltage division ratio of the second voltage divider 27'b to 1/2.
本発明は以上のように構成されたので、A/D変換回路
14を1倍率器22と、A/Dコンバータ23a、23
bと、データ変換器24とで構成したことにより、ビッ
ト数の小さいA/Dコンバータを使用しても取り扱う信
号のダイナミックレンジを拡大することができる。従っ
て、現在実用化されているA/Dコンバータを使用して
、取り扱うエコー信号のダイナミックレンジを大きくす
ることができ、装置の実用化を容易とすることができる
。また、最近の超音波診断装置におけるパルスドツプラ
血流計測においても、本発明によれば、小さいビット数
のA/Dコンバータによって取り扱う信号のダイナミッ
クレンジを拡大することができるので、高速のA/Dコ
ンバータで必要な大きなビット数のA/D変換回路14
を確保するのが比較的容易となる。従って、本発明によ
れば、ディジタル方式の整相回路を偏えた超音波診断装
置を、コスト高を抑えて実用化することができる。Since the present invention is configured as described above, the A/D conversion circuit 14 is replaced by the 1 multiplier 22 and the A/D converters 23a, 23.
By configuring the data converter 24 and the data converter 24, the dynamic range of the signal handled can be expanded even if an A/D converter with a small number of bits is used. Therefore, by using A/D converters that are currently in practical use, it is possible to increase the dynamic range of the echo signals handled, and it is possible to easily put the device into practical use. Furthermore, even in pulsed Doppler blood flow measurement in recent ultrasonic diagnostic equipment, according to the present invention, the dynamic range of signals handled by an A/D converter with a small number of bits can be expanded, so a high-speed A/D converter A/D conversion circuit 14 with a large number of bits required for
It is relatively easy to ensure that Therefore, according to the present invention, it is possible to put into practical use an ultrasonic diagnostic apparatus with a biased digital phasing circuit while suppressing high costs.
第1図は本発明による超音波診断装置の実施例を示すブ
ロック図、第2図は本発明の原理を示すもので二個のA
/Dコンバータに対する入力信号の大きさと出力信号の
大きさとの関係を示すグラフ、第3図は本発明に係るA
/D変換回路の第一の実施例を示すブロック図、第4図
は上記第一の実施例によるA/D変換回路の動作を示す
説明図、第5図は上記第一の実施例によるA/D変換回
路の変形例における三個のA/Dコンバータに対する入
力信号の大きさと出力信号の大きさとの関係を示すグラ
フ、第6図はA/D変換回路の第二の実施例を示すブロ
ック図、第7図は上記第二の実施例によるA/D変換回
路の動作を示すフローチャート、第8図は従来のディジ
タル方式の整相回路を備えた超音波診断装置を示すブロ
ック図である。
1a〜1n・・・振動子素子、 2・・・探触子、 3
・・・パルス発生器、 5a〜5n・・・RAM (記
憶装置)、 6・・・加算器、 7・・・表示装置、
12・・・制御部、 13・・・アナログ方式の遅延
回路、 14・・・A/D変換回路、 21・・・検
波器、 22・・・倍率器、 23a、2ka・・・第
一のA/Dコンバータ、 23b、2kb・・・第二
のA/Dコンバータ、 24.29・・・データ変換器
、 25・・・比較器、 26・・・サンプルホールド
回路、 27a・・・第一の分圧器、 27b・・・
第二の分圧器、 30・・・制御器。Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, and Fig. 2 shows the principle of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the magnitude of the input signal and the magnitude of the output signal for the /D converter.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the operation of the A/D conversion circuit according to the first embodiment, and FIG. 5 is a block diagram showing the first embodiment of the A/D conversion circuit. A graph showing the relationship between the magnitude of the input signal and the magnitude of the output signal for three A/D converters in a modified example of the A/D conversion circuit, and FIG. 6 is a block diagram showing the second embodiment of the A/D conversion circuit. 7 is a flowchart showing the operation of the A/D conversion circuit according to the second embodiment, and FIG. 8 is a block diagram showing an ultrasonic diagnostic apparatus equipped with a conventional digital phasing circuit. 1a to 1n... Vibrator element, 2... Probe, 3
...Pulse generator, 5a-5n...RAM (storage device), 6...Adder, 7...Display device,
12... Control unit, 13... Analog delay circuit, 14... A/D conversion circuit, 21... Detector, 22... Multiplier, 23a, 2ka... First A/D converter, 23b, 2kb...Second A/D converter, 24.29...Data converter, 25...Comparator, 26...Sample hold circuit, 27a...First voltage divider, 27b...
Second voltage divider, 30...controller.
Claims (3)
受波する探触子と、上記各振動子素子に所定の遅延時間
を与えて超音波打ち出しの駆動パルスを印加するパルス
発生器と、上記探触子の各振動子素子で受波したアナロ
グエコー信号をディジタル信号に変換するA/D変換回
路と、このA/D変換回路からのディジタル信号を順次
記憶する記憶装置と、この記憶装置から所定の遅延を与
えて読み出したデータを加算する加算器と、この加算器
からの出力信号をD/A変換して断層像を表示する表示
装置とを備えて成る超音波診断装置において、上記A/
D変換回路は、アナログエコー信号のダイナミックレン
ジを可変する倍率器と、このダイナミックレンジが可変
されたアナログエコー信号をディジタル信号に変換する
A/Dコンバータと、上記倍率器の倍率の大きさに対応
してA/Dコンバータの出力データを変換するデータ変
換器とで構成したことを特徴とする超音波診断装置。(1) A probe in which a plurality of transducer elements are arranged in a line and transmits and receives ultrasonic waves, and a pulse generator that applies a drive pulse for emitting ultrasonic waves by giving a predetermined delay time to each of the transducer elements. an A/D conversion circuit that converts analog echo signals received by each transducer element of the probe into digital signals; a storage device that sequentially stores digital signals from the A/D conversion circuit; In an ultrasonic diagnostic apparatus comprising an adder that adds data read out from a storage device with a predetermined delay, and a display device that converts the output signal from the adder from D/A to display a tomographic image. , above A/
The D conversion circuit includes a multiplier that varies the dynamic range of the analog echo signal, an A/D converter that converts the analog echo signal whose dynamic range has been varied into a digital signal, and a multiplier that corresponds to the magnification of the multiplier. and a data converter that converts output data of an A/D converter.
(ただしkは整数)であり、A/Dコンバータは2進数
のディジタル数に変換するものであり、データ変換器は
上記A/Dコンバータの出力データをk桁だけシフトし
て出力するものであることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の超音波診断装置。(2) The magnification of the multiplier of the above A/D conversion circuit is 1/2^k
(where k is an integer), the A/D converter converts it into a binary digital number, and the data converter shifts the output data of the A/D converter by k digits and outputs it. An ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, characterized in that:
のA/Dコンバータを並列に備えて成ることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項または第2項記載の超音波診断
装置。(3) The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1 or 2, wherein the A/D conversion circuit comprises a plurality of A/D converters having different conversion coefficients in parallel. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62317416A JP2630408B2 (en) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | Ultrasound diagnostic equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62317416A JP2630408B2 (en) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | Ultrasound diagnostic equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01160537A true JPH01160537A (en) | 1989-06-23 |
| JP2630408B2 JP2630408B2 (en) | 1997-07-16 |
Family
ID=18087990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62317416A Expired - Fee Related JP2630408B2 (en) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | Ultrasound diagnostic equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2630408B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2432062B (en) * | 2005-11-04 | 2011-01-05 | Ge Inspection Technologies Lp | Digital log amplifier for ultrasonic testing |
| US8035071B2 (en) | 2007-05-09 | 2011-10-11 | Hitachi High-Technologies Corporation | Contamination-inspecting apparatus and detection circuit |
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| JPS61131667U (en) * | 1985-02-05 | 1986-08-16 |
-
1987
- 1987-12-17 JP JP62317416A patent/JP2630408B2/en not_active Expired - Fee Related
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| US8035071B2 (en) | 2007-05-09 | 2011-10-11 | Hitachi High-Technologies Corporation | Contamination-inspecting apparatus and detection circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2630408B2 (en) | 1997-07-16 |
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