JPH0777579B2 - 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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JPH0777579B2
JPH0777579B2 JP3141689A JP14168991A JPH0777579B2 JP H0777579 B2 JPH0777579 B2 JP H0777579B2 JP 3141689 A JP3141689 A JP 3141689A JP 14168991 A JP14168991 A JP 14168991A JP H0777579 B2 JPH0777579 B2 JP H0777579B2
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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
PUL1〜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PUL1
〜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P1〜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O
N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PUL
1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Q11〜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Q21〜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〜Q23の横に描いたダイオードD
K11〜DK23及び容量C11〜C23はそれぞれのスイッチト
ランジスタQ21〜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P
O)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Q
22、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ON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Q12、
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Q22、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DS2
2、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C2
2、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DS1
2、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Q12、Q13の寄生容量C
12、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>V
P2、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DK1
2、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、VC23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、DK22、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、SW3…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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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

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