JPH04367655A - 超音波振動子用パルサ回路 - Google Patents

超音波振動子用パルサ回路

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JPH04367655A
JPH04367655A JP3141689A JP14168991A JPH04367655A JP H04367655 A JPH04367655 A JP H04367655A JP 3141689 A JP3141689 A JP 3141689A JP 14168991 A JP14168991 A JP 14168991A JP H04367655 A JPH04367655 A JP H04367655A
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pulser
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ultrasonic transducer
pulser circuit
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Takashi Iba
伊庭 隆
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置等の超
音波振動子を駆動するパルスを生成する回路(パルサ回
路)に関する。
【0002】
【従来の技術】超音波診断装置では、使用モードに応じ
て種々の超音波パルスを使用する。断層像を撮影する場
合には分解能を上げるために波数の少ないパルスを使用
し、ドップラー効果により血流を撮影する場合には比較
的長く継続するパルスを使用することがそれぞれの目的
に叶う。また、種々の目的に応じてパルスの生起周期も
変更される。一方、健康上の理由から人体に投入される
超音波のエネルギには一定の制限があるため、超音波パ
ルスの波数や生起周期を変化させる場合には、このトー
タルエネルギの制約からパルスの振幅も変化させる必要
がある。
【0003】超音波パルスの振幅を変化させるためには
、超音波振動子に加える駆動パルス信号の電圧を変化さ
せる。超音波振動子を駆動するためのパルス信号を生成
する回路(パルサ回路)の駆動電圧を可変にすることは
応答速度の点から困難であるため、従来、超音波振動子
を複数のモードで動作させる(正確には、異なる電圧の
駆動パルスを生成する)場合には、図3(a)に示すよ
うに、それぞれのモードに対応した専用のパルサ回路P
UL1〜PUL3(図3では3個であるが、実際には何
個でもよい)を用意していた。各パルサ回路PUL1〜
PUL3はそれぞれ相異なる電源電圧VP1〜VP3に
接続し、それらを使用モードに応じてスイッチSW1〜
SW3で切り換えて超音波振動子OSCに接続していた
。なお、P1〜P3はパルス信号入力である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】超音波振動子を駆動す
るパルスの電圧は数V〜200V程度と高く、電流も数
A程度であるため、図3(a)のようにパルサ回路PU
L1〜PUL3の出力側に切換スイッチを設けようとす
ると、切換スイッチとしてリレーや高耐圧半導体スイッ
チを使用しなければならない。しかし、超音波パルスの
繰り返し時間は数十〜数百μsecと非常に短いため、
リレーではそのような速度に追従できない。また、高耐
圧半導体スイッチは高価である上、オン抵抗が高いとい
う問題がある。
【0005】このような問題を避けるため、図3(b)
に示すように、パルサ回路PUL1〜PUL3の入力P
1〜P3側に通常の半導体スイッチSW1〜SW3を設
けることが考えられる。しかしこの場合、各パルサ回路
PUL1〜PUL3が出力側(超音波振動子OSC側)
で互いに接続状態になっているため、1つの切換スイッ
チ(例えばSW1とする)がONとなり、対応するパル
サ回路PUL1が動作状態になったとき、他の2つのパ
ルサ回路PUL2,PUL3がパルサ回路PUL1の負
荷となり、駆動パルスの波形がくずれる。本発明はこの
ような課題を解決するために成されたものであり、その
目的とするところは、高価な高耐圧半導体スイッチを使
用することなく、高速であり、しかも正しい波形の駆動
パルスを生成することのできるパルサ回路を提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明では、超音波振動子を駆動するための
パルス信号を生成する単位パルサ回路が複数個並列に接
続されて成るパルサ回路において、(a)各単位パルサ
回路が、高圧側電源と低圧側電源との間に直列接続され
、同一入力信号に対して互いに逆の開閉動作を行なう2
個のスイッチトランジスタを備えており、(b)超音波
振動子への出力が両スイッチトランジスタの接続点から
取り出されるようになっており、さらに、(c)両スイ
ッチトランジスタと該出力点との間にそれぞれ順方向ダ
イオードを備えていることを特徴とする。
【0007】
【作用】各単位パルサ回路は(1個の超音波振動子につ
ながる)1本の出力線に対して並列に接続されているた
め、ある単位パルサ回路が動作する場合(すなわち、そ
の単位パルサ回路の高圧側又は低圧側のいずれかのスイ
ッチトランジスタがオンとなった時)、その出力線を通
して他の単位パルサ回路の低圧側又は高圧側のスイッチ
トランジスタに電圧が印加されるようになり、そのスイ
ッチトランジスタの寄生容量に充電が行なわれる。しか
し、一旦充電された後は、各スイッチトランジスタと出
力線との間のダイオードが放電に対して逆方向となるた
め、充電された寄生容量の電荷の放電を妨げる。従って
、一旦充電された寄生容量は2回目以降はさらに充電さ
れることがなく、1つの単位パルサ回路が動作する場合
、2パルス目以降は他の単位パルサ回路が負荷とならな
い。
【0008】
【実施例】本発明の一実施例を図1及び図2により説明
する。本実施例のパルサ回路は、超音波診断装置のプロ
ーブを構成する多数の超音波振動子の中の1個の超音波
振動子(図示せず)に対して、駆動パルスPoを出力す
るものである。本パルサ回路は、超音波振動子に対して
並列に接続された3個の単位パルサ回路から構成されて
いる。3個の単位パルサ回路はそれぞれ異なる電圧を有
する電源に接続され、異なるモードの駆動パルスPoを
超音波振動子に対して出力する。なお、単位パルサ回路
の数は2個あるいは4個以上でもかまわない。
【0009】各単位パルサ回路では、高圧の電源VP1
〜VP3と接地(前記の低圧側電源)との間に、ハイサ
イドスイッチトランジスタQ11〜Q13とローサイド
スイッチトランジスタQ21〜Q23が直列に接続され
ている。ハイサイドとローサイドの両スイッチトランジ
スタの間には超音波振動子への出力線Loutが接続さ
れ、これにより、全単位パルサ回路は超音波振動子に対
して並列接続となっている。各スイッチトランジスタQ
11〜Q23と出力線Loutとの間には順方向ダイオ
ードDS11〜DS23が接続されている。
【0010】各単位パルサ回路のハイサイドスイッチト
ランジスタQ11〜Q13とローサイドスイッチトラン
ジスタQ21〜Q23は互いに逆特性のFET(図1の
例ではハイサイドスイッチトランジスタQ11〜Q13
がpチャンネル型、ローサイドスイッチトランジスタQ
21〜Q23がnチャンネル型)を用い、両スイッチト
ランジスタQ11〜Q23のゲートには入力信号P1〜
P3を入力する。各スイッチトランジスタQ21〜Q2
3の横に描いたダイオードDK11〜DK23及び容量
C11〜C23はそれぞれのスイッチトランジスタQ2
1〜Q23の寄生ダイオード及び寄生容量を表わす。入
力信号P1〜P3が無いとき(ゼロ電位のとき)、全て
のスイッチトランジスタQ11〜Q23はOFFとなっ
ている。
【0011】いま、第1のパルサ回路に図2に示すよう
なパルス状の入力信号P1が与えられたとする。最初の
マイナス側のパルスaにより、ハイサイドスイッチトラ
ンジスタQ11がON、ローサイドスイッチトランジス
タQ21がOFFとなるため、出力線Loutの電位(
出力PO)はVP1となる。このとき、電圧VP1が出
力線Loutにより第2パルサ回路のローサイドスイッ
チトランジスタQ22及び第3パルサ回路のローサイド
スイッチトランジスタQ23に印加されるため、両スイ
ッチトランジスタQ22、Q23の寄生容量C22及び
C23が電圧VP1で充電される(図2の4段目)。こ
のため、最初の出力パルスPOの立ち上がりは、図2の
2段目の最初に示すように、少し変形する。
【0012】第1パルサ回路の入力信号P1がプラス側
bに転じると、ハイサイドスイッチトランジスタQ11
がOFF、ローサイドスイッチトランジスタQ21がO
Nとなるため、出力線Loutの電位(出力PO)は0
となる。 このとき、出力線Loutを通って第2パルサ回路及び
第3パルサ回路のハイサイドスイッチトランジスタQ1
2、Q13が接地に接続されるため、各スイッチトラン
ジスタQ12、Q13の寄生容量C12、C13がそれ
ぞれの電源電圧VP2及びVP3により充電される(図
2の3段目)。従って、出力パルスPOの最初の立ち下
がりにおいても、エッジが少し変形する(図2の2段目
)。このとき、先に充電されたスイッチトランジスタQ
22、Q23の寄生容量C22及びC23に充電された
電荷は、各ダイオードDS22、DS23により、放電
されることはない。
【0013】次に第1パルサ回路の入力信号P1がマイ
ナス側cに転じたとき、第2及び第3パルサ回路のロー
サイドスイッチトランジスタQ22、Q23の寄生容量
C22、C23は既に充電されているため、それ以上充
電されることはなく、第2、第3パルサ回路は第1パル
サ回路の負荷とならない。また、このとき、先に充電さ
れた第2及び第3パルサ回路のハイサイドスイッチトラ
ンジスタQ12、Q13の寄生容量C12、C13は、
ダイオードDS12、DS13により放電が阻止され、
充電電荷はそのまま保持される。従って、次に第1パル
サ回路の入力信号がプラス側dに転じたとき、第2及び
第3パルサ回路のハイサイドスイッチトランジスタのQ
12、Q13の寄生容量C12、C13は同様に充電さ
れることがなく、第1パルサ回路の負荷とならない。す
なわち、入力パルスP1の2波目以降は第2及び第3パ
ルサ回路のスイッチトランジスタが第1パルサ回路の負
荷とならず、出力信号POは正しい形で出力されるよう
になる(図2の2段目)。
【0014】なお、第1パルサ回路の電源電圧が第2及
び第3パルサ回路の電源電圧よりも高い場合(VP1>
VP2、VP3)であっても、第2及び第3パルサ回路
のハイサイドスイッチトランジスタQ12、Q13はそ
れぞれと出力線Loutとの間のダイオード及び寄生ダ
イオードDK12、DK13により逆電圧から保護され
る。
【0015】
【発明の効果】本発明に係る超音波振動子のパルサ回路
では、一旦、動作状態にあるパルサ回路以外のパルサ回
路のスイッチトランジスタの寄生容量が充電された後は
、各スイッチトランジスタと出力点との間にダイオード
が接続されているため、その放電が防止される。このた
め、非動作状態のパルサ回路のスイッチトランジスタは
それ以上充電されることがなく、動作状態にあるパルサ
回路から出力されるパルス信号の2パルス目以降は波形
がくずれることがない。また、切換スイッチを入力側(
低電圧側)に設けるものであるため、高価な高耐圧半導
体スイッチを用いる必要がなく、しかもリレーよりもず
っと高速のパルス出力を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明の一実施例である超音波診断装置の
パルサ回路の回路図。
【図2】  実施例のパルサ回路の入力パルスP1、出
力パルスPO、及び寄生容量C12、C13、C22、
C23の両端の電圧VC12、VC13、VC22、V
C23の変化を示すグラフ。
【図3】  1個の超音波振動子に対して複数のパルサ
回路が接続される場合の接続の例を示す回路図。
【符号の説明】
VP1、VP2、VP3…電源電圧 Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23…ス
イッチトランジスタ C11、C12、C13、C21、C22、C23…寄
生容量DK11、DK12、DK13、DK21、DK
22、DK23…寄生ダイオード DS11、DS12、DS13、DS21、DS22、
DS23…放電防止ダイオード P1、P2、P3…入力パルス信号 Lout…出力線 PO…出力(超音波振動子駆動)パルス信号PUL1、
PUL2、PUL3…パルサ回路SW1、SW2、SW
3…パルサ回路切換スイッチOSC…超音波振動子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  超音波振動子を駆動するためのパルス
    信号を生成する単位パルサ回路が複数個並列に接続され
    て成るパルサ回路において、各単位パルサ回路が、高圧
    側電源と低圧側電源との間に直列接続され、同一入力信
    号に対して互いに逆の開閉動作を行なう2個のスイッチ
    トランジスタを備えており、超音波振動子への出力が両
    スイッチトランジスタの接続点から取り出されるように
    なっており、さらに、両スイッチトランジスタと該出力
    点との間にそれぞれ順方向ダイオードを備えていること
    を特徴とする超音波振動子用パルサ回路。
JP3141689A 1991-06-13 1991-06-13 超音波振動子用パルサ回路 Expired - Fee Related JPH0777579B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008272471A (ja) * 2007-04-26 2008-11-13 General Electric Co <Ge> マルチレベル送信機を備える再構成可能なアレイ
JP2011004998A (ja) * 2009-06-26 2011-01-13 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc 超音波振動子駆動回路及び超音波診断装置
JP5377498B2 (ja) * 2009-03-12 2013-12-25 パナソニック株式会社 超音波診断装置

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