DE4446430A1

DE4446430A1 - Drive circuit for piezoelectric ultrasound transducer

Info

Publication number: DE4446430A1
Application number: DE19944446430
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Ing Schaetzle; Erhard Ing Grad Schmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1994-12-23
Filing date: 1994-12-23
Publication date: 1996-06-27
Anticipated expiration: 2014-12-24
Also published as: DE4446430C2

Abstract

The drive circuit controls an ultrasonic transducer (1) using a sinusoidal signal (SS). The circuit has a control input which receives a rectangular signal (RS), and includes a passive network (5). The sinusoidal signal for the ultrasonic transducer appears at the output of the passive network, and the frequency of the sinusoidal signal corresponds to that of the rectangular signal. The drive circuit includes a voltage supply (3), and its control input is the control input of a semiconductor switch (4). The passive network is switched between the voltage supply and the ultrasonic transducer. The passive network is an LC or an RLC network.

Description

Die Erfindung betrifft eine Treiberschaltung zur Ansteuerung eines piezoelektrischen Ultraschallwandlers mit einem Sinus signal, welches ein passives Netzwerk enthält.The invention relates to a driver circuit for control a piezoelectric ultrasonic transducer with a sine signal that contains a passive network.

Bei bekannten Treiberschaltungen wird der Treiberschaltung ein von einem Sinusgenerator stammendes Sinussignal zuge führt, das die Treiberschaltung erforderlichenfalls ver stärkt. Das Netzwerk dient zur elektrischen Anpassung des Ausgangs der Treiberschaltung an den piezoelektrischen Ultra schallwandler. Da die Treiberschaltung also einen Verstärker enthält, ist der zu treibende Aufwand entsprechend hoch. Die ser Aufwand fällt sowohl unter Bauraum- als auch unter Kostengesichtspunkten besonders ins Gewicht, wenn die Trei berschaltung für einen Ultraschallwandler vorgesehen ist, der Ultraschallwandler eine Vielzahl von separat ansteuerbaren piezoelektrischen Ultraschall-Wandlerelementen enthält, z. B. um eine phasenversetzte Ansteuerung der Ultraschall-Wandler elemente zu ermöglichen (phased array) da dann eine hohe An zahl von Treiberschaltungen erforderlich ist. Im Falle von phased arrays kommt hinzu, daß ein ganz erheblicher Aufwand für die erforderlichen einstellbaren Verzögerungsglieder er forderlich ist.In known driver circuits, the driver circuit a sine signal originating from a sine generator leads that ver the driver circuit if necessary strengthens. The network is used for electrical adaptation of the Output of the driver circuit to the piezoelectric ultra sound converter. Because the driver circuit is an amplifier contains, the effort to be driven is correspondingly high. The This effort falls under both installation space and under Cost considerations particularly important when the Trei Circuit is provided for an ultrasonic transducer, the Ultrasonic transducers a variety of separately controllable contains piezoelectric ultrasonic transducer elements, e.g. B. a phase-shifted control of the ultrasonic transducers enable elements (phased array) because then a high number of driver circuits is required. In case of Added to this is phased arrays, which is a very considerable effort for the required adjustable delay elements is required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Treiberschal tung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie bau raumsparend und kostengünstig aufgebaut werden kann und für die Verwendung mit phased arrays besonders geeignet ist.The invention has for its object a driver scarf tion of the type mentioned in such a way that they build space-saving and inexpensive to set up and for use with phased arrays is particularly suitable.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Trei berschaltung zur Ansteuerung eines piezoelektrischen Ultra schallwandlers mit einem Sinussignal, welche einen Steuerein gang aufweist, dem im Betrieb ein Rechtecksignal zugeführt ist, und welche ein passives Netzwerk enthält, an dessen Aus gang im Betrieb ein zur Ansteuerung des Ultraschallwandlers dienendes Sinussignal auftritt, dessen Frequenz der des Rechtecksignals entspricht. Der wesentliche Unterschied zu konventionellen Treiberschaltungen besteht also zunächst darin, daß der erfindungsgemäßen Treiberschaltung kein Sinus sondern ein Rechtecksignal zugeführt wird. Dies führt zu einem vereinfachten Aufbau der Treiberschaltung, zumal das passive Netzwerk, an dessen Ausgang das Rechtecksignal mit der Frequenz des Sinussignals auftritt, in ähnlicher Form auch bei herkömmlichen Treiberschaltungen vorhanden ist. Von Vorteil ist auch, daß die Erzeugung von Rechtecksignalen in der Regel einfacher als die Erzeugung von Sinussignalen ist, da die Erzeugung von Rechtecksignalen mit Hilfe digitaler Schaltkreise auf einfachste Weise erfolgen kann. Dies ist insbesondere im Zusammenhang mit phased arrays von Bedeutung, da es dann in vorteilhafter Weise und mit geringem Aufwand möglich ist, von vorne herein auf digitalem Wege in der er forderlichen Weise zueinander phasenversetzte Rechtecksignale zu erzeugen, so daß Verzögerungsglieder nicht erforderlich sind.According to the invention, this object is achieved by a Trei Circuit for driving a piezoelectric ultra sound converter with a sinusoidal signal, which is a control has a square wave supplied during operation and which contains a passive network, at the end of which in operation to control the ultrasonic transducer Serving sine signal occurs, the frequency of which the Square wave signal. The main difference to conventional driver circuits exist initially in that the driver circuit according to the invention has no sine but a square wave signal is supplied. this leads to a simplified structure of the driver circuit, especially since passive network, with the square wave signal at the output the frequency of the sinusoidal signal occurs in a similar form is also present in conventional driver circuits. Of Another advantage is that the generation of square wave signals in is usually easier than generating sinusoidal signals, since the generation of square wave signals using digital Circuits can be done in the simplest way. This is of particular importance in connection with phased arrays, since it is then advantageous and with little effort is possible from the outset in a digital way in which he required square phase signals offset from one another generate so that delay elements are not required are.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Treiberschaltung so aufgebaut, daß sie eine Spannungsversor gung aufweist und daß ihr Steuereingang der Steuereingang ei nes Halbleiterschalters ist, wobei das passive Netzwerk zwi schen die Spannungsversorgung und den Ultraschallwandler ge schaltet ist und der Halbleiterschalter der Serienschaltung zumindest eines Teils des vorzugsweise als LC-Netzwerk ausge führten passiven Netzwerkes und des Ultraschallwandlers parallel geschaltet ist. Es wird also deutlich, daß die Trei berschaltung außer der ohnehin erforderlichen Spannungsver sorgung und dem passiven Netzwerk nur einen Halbleiterschal ter enthält und demnach extrem einfach aufgebaut ist. Als Halbleiterschalter eignet sich wegen seiner für den Schalter betrieb besonders günstigen Eigenschaften insbesondere ein Feldeffekttransistor.According to a preferred embodiment of the invention, the Driver circuit constructed so that it is a voltage supply supply and that their control input the control input egg Nes semiconductor switch, the passive network between power supply and the ultrasonic transducer is switched and the semiconductor switch of the series circuit at least part of the preferably out as an LC network led passive network and the ultrasonic transducer is connected in parallel. So it becomes clear that the Trei Switching except for the voltage switch that is required anyway supply and the passive network only one semiconductor scarf ter contains and is therefore extremely simple. As Semiconductor switch is suitable for the switch because of it operation particularly favorable properties in particular Field effect transistor.

Es kann aber auch vorgesehen sein, daß der Halbleiterschalter ein AND- oder NAND-Glied enthält, von dem ein Eingang mit dem Steuereingang verbunden ist. Dabei kann für größere Leistun gen vorgesehen sein, daß das AND- oder NAND-Glied durch ein NAND- oder AND-Gatter mit nachgeschaltetem Treibertransistor gebildet ist. Bei nicht zu großen Leistungen können das Gat ter und der Treibertransistor Bestandteile eines integrierten Schaltkreises, vorzugsweise auf TTL-Basis sein, so daß der Bauraumbedarf besonders gering ist. Gemäß einer Ausführungs form der Erfindung weist die Treiberschaltung einen Freigabe- Eingang auf, der vorzugsweise mit einem anderen Eingang des AND- oder NAND-Gliedes verbunden ist. Es besteht dann die Möglichkeit, durch Beaufschlagung des Freigabe-Eingangs mit einem geeigneten Signal die Abgabe des Sinussignals zu unter binden, ohne daß die Zufuhr des Rechtecksignals zu dem Steuereingang unterbrochen werden muß.But it can also be provided that the semiconductor switch contains an AND or NAND gate, of which an input with the Control input is connected. It can be used for greater performance gene provided that the AND or NAND gate by a NAND or AND gate with downstream driver transistor is formed. If the power is not too great, the gat ter and the driver transistor components of an integrated Circuit, preferably be based on TTL, so that the Space requirement is particularly low. According to an execution form of the invention, the driver circuit has a release Input, which is preferably connected to another input of the AND or NAND gate is connected. Then there is the Possibility of applying the release input the output of the sinusoidal signal to a suitable signal bind without the supply of the square wave signal to the Control input must be interrupted.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung ist die von der Spannungsversorgung gelieferte Versor gungsspannung einstellbar. Es besteht dann die Möglichkeit, die Amplitude des Sinussignals den jeweiligen Bedürfnissen anzupassen.According to a particularly preferred embodiment of the invention is the supply provided by the power supply supply voltage adjustable. It is then possible to the amplitude of the sinusoidal signal according to the respective needs adapt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:Embodiments of the invention are in the accompanying Drawings shown. Show it:

Fig. 1 als Blockschaltbild einen piezoelektrischen Ultra schallwandler mit einer Ansteuerschaltung, die eine erfindungsgemäße Treiberschaltung enthält, und Fig. 1 shows a block diagram of a piezoelectric ultrasonic transducer with a drive circuit that contains a driver circuit according to the invention, and

Fig. 2 und 3 die Schaltpläne zweier erfindungsgemäßer Trei berschaltungen. Fig. 2 and 3 berschaltungen the schematics of two inventive dri.

In Fig. 1 ist ein mit 1 bezeichneter Ultraschallwandler mit zugehöriger Ansteuerschaltung dargestellt. Die Ansteuerschal tung enthält einen Rechteckgenerator 2 und eine Treiberschal tung, die ihrerseits eine einstellbare Spannungsversorgung 3, einen Halbleiterschalter 4 und ein passives Netzwerk 5 ent hält.In Fig. 1, a designated ultrasonic transducer 1 is illustrated with an associated drive circuit. The control circuit includes a square wave generator 2 and a driver circuit, which in turn contains an adjustable voltage supply 3 , a semiconductor switch 4 and a passive network 5 .

Das Netzwerk 5 ist zwischen die Spannungsversorgung 3 und den Ultraschallwandler 1 geschaltet und derart ausgebildet, daß an seinem mit dem Ultraschallwandler 1 verbundenen Ausgang ein Sinussignal SS auftritt, wenn dem Steuereingang der Treiberschaltung, der durch den Steuereingang des Halbleiterschalters 4 gebildet ist, ein mittels des Rechteckgenerators 2 erzeugtes Rechtecksignal RS zugeführt wird. Die Frequenz des Sinussignals SS entspricht der des Rechtecksignals RS. Die Amplitude des Sinussignals SS ist der von der Spannungsversorgung 3 gelieferten Versorgungsspannung annähernd direkt proportional und kann somit infolge der Einstellbarkeit der von der Spannungsversorgung 3 gelieferten Versorgungsspannung selbst eingestellt werden.The network 5 is connected between the voltage supply 3 and the ultrasound transducer 1 and is designed such that a sine signal SS occurs at its output connected to the ultrasound transducer 1 when the control input of the driver circuit, which is formed by the control input of the semiconductor switch 4 , by means of the Rectangle generator 2 generated square wave signal RS is supplied. The frequency of the sine signal SS corresponds to that of the square wave signal RS. The amplitude of the sinusoidal signal SS is approximately directly proportional to the supply voltage supplied by the voltage supply 3 and can therefore itself be set due to the adjustability of the supply voltage supplied by the voltage supply 3 .

Bei dem Ultraschallwandler 1 handelt es sich um einen Ultra schallwandler der nur ein einziges piezoelektrisches Ultra schall-Wandlerelement oder eine Anzahl elektrisch parallel geschalteter Ultraschall-Wandlerelemente enthält.The ultrasound transducer 1 is an ultrasound transducer which contains only a single piezoelectric ultrasound transducer element or a number of ultrasound transducer elements connected in parallel.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, handelt es sich bei dem passiven Netzwerk 5 um ein LC-Netzwerk, das die Induktivitä ten L₁ bis L₃ und die Kondensatoren C₁ und C₂ enthält. Der Kondensator C₃ gehört nicht zu dem LC-Netzwerk, sondern dient dazu, Störungen aus der Versorgungsspannung U_B auszufiltern.As can be seen from Fig. 2, the passive network 5 is an LC network which contains the inductances L 1 to L 3 and the capacitors C 1 and C 2. The capacitor C₃ does not belong to the LC network, but serves to filter out interference from the supply voltage U _B.

Der Ultraschallwandler 1 ist mit dem Ausgang des LC-Netzwer kes über ein Koaxialkabel K verbunden, das mittels einer Steckverbindung J_1/2 an die Ansteuerschaltung angeschlossen ist. Der Mittenleiter des Koaxialkabels K ist mit dem einen und der Außenleiter mit dem anderen Anschluß (Elektrode) des Ultraschallwandlers 1 verbunden. Der Außenleiter des Koaxial kabels K liegt auf Masse bzw. einem geeigneten anderen Be zugspotential.The ultrasonic transducer 1 is connected to the output of the LC network via a coaxial cable K which is connected to the control circuit by means of a plug connection J _1/2 . The center conductor of the coaxial cable K is connected to one and the outer conductor to the other connection (electrode) of the ultrasonic transducer 1 . The outer conductor of the coaxial cable K is ground or a suitable other reference potential.

Das LC-Netzwerk weist einen den Ultraschallwandler 1 mit der Spannungsversorgung 3 bzw. der Versorgungsspannung U_B verbin denden Zweig auf, der durch die Spule L₁, den Kondensator C1 und die Spulen L₂ und L₃ gebildet ist und wegen des Konden sators C1 keinen Gleichstrom durchläßt. Dem Ultraschallwand ler 1 und einem Teil dieses Zweiges, nämlich dem Kondensator C₁ und den Spulen L₂ und L₃₁ ist der Halbleiterschalter 4 parallelgeschaltet, der im Falle des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 2 durch einen Transistor Tr mit einem vorgeschla genen AND-Gatter AND mit zwei Eingängen gebildet ist.The LC network has an ultrasound transducer 1 with the voltage supply 3 or the supply voltage U _B connec ting branch, which is formed by the coil L₁, the capacitor C1 and the coils L₂ and L₃ and because of the capacitor C1 does not let direct current pass . The ultrasonic wall ler 1 and part of this branch, namely the capacitor C₁ and the coils L₂ and L₃₁, the semiconductor switch 4 is connected in parallel, which in the case of the exemplary embodiment according to FIG. 2 by a transistor Tr with a proposed AND gate AND with two inputs is formed.

Dem Steuereingang der Treiberschaltung und damit dem Steuer eingang des Halbleiterschalters 4, der durch den einen Ein gang des AND-Gatters AND gebildet ist, wird das mittels des Rechteckgenerators 2 erzeugte Rechtecksignal RS zugeführt. Er ist mit einer entsprechenden Eingangsbuchse J₃ verbunden. Der andere mit EN bezeichnete Eingang des AND-Gatters AND dient als Freigabeeingang, denn nur wenn an diesem ein Signal mit High-Pegel anliegt, kann das Rechtecksignal RS zur Basis des Transistors Tr gelangen und diesen durchschalten.The control input of the driver circuit and thus the control input of the semiconductor switch 4 , which is formed by the one input of the AND gate AND, the square wave signal RS generated by the square wave generator 2 is supplied. It is connected to a corresponding input socket J₃. The other input of the AND gate AND, designated EN, serves as an enable input, because only if a signal with a high level is present there can the square-wave signal RS reach the base of the transistor Tr and switch it on.

Der Transistor Tr und das AND-Gatter AND sind übrigens Be standteile eines integrierten TTL-Schaltkreises, z. B. vom Typ SN 75472.Incidentally, the transistor Tr and the AND gate AND are Be components of an integrated TTL circuit, e.g. B. of the type SN 75472.

Die Bauteile des LC-Netzwerkes sind so dimensioniert, daß das LC-Netzwerk einen auf die Frequenz des Rechtecksignals RS ab gestimmten Resonanzkreis und ein Kompensationsglied für den Blindwiderstand des Ultraschallwandlers und des Koaxialkabels K enthält. Der Resonanzkreis ist durch die Bauteile L₁, C₁, L₂₁ C₂, das Kompensationsglied durch das Bauteil L₃ gebildet. The components of the LC network are dimensioned so that the LC network depending on the frequency of the square-wave signal RS tuned resonant circuit and a compensation element for the Reactive resistance of the ultrasonic transducer and the coaxial cable K contains. The resonant circuit is through the components L₁, C₁, L₂₁ C₂, the compensation element formed by the component L₃.

Solange das Rechtecksignal RS nicht an die Basis des Tran sistors Tr gelangt, fließt weder ein Strom durch den Tran sistor Tr noch durch den Ultraschallwandler.As long as the square wave signal RS is not at the base of the Tran sistor Tr arrives, neither current flows through the Tran sistor Tr still through the ultrasonic transducer.

Gelangt das Rechtecksignal RS an die Basis des Transistors Tr fließt beim ersten Durchschalten des Transistors Tr ein impulsartiger Strom sowohl durch den Transistor Tr als auch durch das LC-Netzwerk und den Ultraschallwandler 1. Da die Kondensatoren und Spulen des LC-Netzwerkes als Energiespei cher wirken, entsteht eine an sich gedämpfte Sinusschwingung, die aber durch das Rechtecksignal immer wieder "angestoßen" wird, da die Verluste ausgeglichen werden. Dem Ultraschall wandler 1 wird also ein Sinussignal SS zugeführt, dessen Fre quenz infolge der beschriebenen Dimensionierung des Resonanz kreises der des Rechtecksignales RS entspricht. Es fließt al so ein sinusförmiger Strom durch den Ultraschallwandler 1 mit der Folge, daß dieser sinusförmige Ultraschallwellen aussen det. Die Frequenzen und damit die periodendauern des Recht ecksignales RS und des Sinussignales SS sind gleich, was in Fig. 2 dadurch veranschaulicht ist, daß die periodendauern beider Signale mit t bezeichnet sind.If the square-wave signal RS reaches the base of the transistor Tr, a pulse-like current flows through the transistor Tr as well as through the LC network and the ultrasound transducer 1 when transistor Tr is first switched on . Since the capacitors and coils of the LC network act as energy storers, a damped sinusoidal oscillation arises, which is however "triggered" again and again by the square-wave signal, since the losses are compensated for. The ultrasonic transducer 1 is therefore fed a sine signal SS, the frequency of which corresponds to that of the square-wave signal RS due to the described dimensioning of the resonance circuit. Al such a sinusoidal current flows through the ultrasonic transducer 1, with the result that this sinusoidal ultrasonic waves det on the outside. The frequencies and thus the period of the right-hand corner signal RS and the sinusoidal signal SS are the same, which is illustrated in FIG. 2 in that the period durations of both signals are denoted by t.

Zweckmäßigerweise entspricht die Frequenz des Rechtecksignals RS und damit auch die Frequenz des Sinussignals SS der Grund resonanzfrequenz des Ultraschallwandlers 1 oder einem unge radzahligen Vielfachen davon, da sich dann infolge Resonanz betriebes ein hoher Wirkungsgrad ergibt.Appropriately, the frequency of the square-wave signal RS and thus also the frequency of the sinusoidal signal SS corresponds to the basic resonance frequency of the ultrasound transducer 1 or an uneven number multiple thereof, since operation results in high efficiency as a result of resonance.

Für einen Ultraschallwandler 1 mit einem Innenwiderstand von 400 Ω ergeben sich für eine Periodendauer des Rechteck signals von t = 440 ns unter Berücksichtigung der Parallelkapazität des Koaxialkabels K (Länge ≈ 200 cm und Wellenwider stand ≈110 Ω) und des Ultraschallschwingers mit insgesamt 340 pF folgende Bauteilwerte:For an ultrasonic transducer 1 with an internal resistance of 400 Ω, the following results for a period of the rectangular signal of t = 440 ns, taking into account the parallel capacitance of the coaxial cable K (length ≈ 200 cm and wave resistance ≈110 Ω) and the ultrasonic transducer with a total of 340 pF Component values:

C₁ = 680 pF
C₂ = 1 nF
C₃ = 22 nF
L₁= 6,8 µH
L₂ = 4,7 µH
L₃ = 10 µH.C₁ = 680 pF
C₂ = 1 nF
C₃ = 22 nF
L₁ = 6.8 µH
L₂ = 4.7 µH
L₃ = 10 µH.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen zunächst dadurch, daß als Halbleiter schalter ein Feldeffekttransistor FET mit vorgeschaltetem Widerstands-Netzwerk R₂, R₃ zur Unterdrückung von Schwingun gen vorgesehen ist. Das Gate des Feldeffekttransistors (FET) ist mit dem Steuereingang verbunden. Der Widerstand R₃ wirkt auch als pull-down Widerstand, der den Feldeffekttransistor FET bei offener Buchse J₃ im nicht leitenden Zustand hält. Der Widerstand R₃ kann aber auch entfallen, wenn der Feld effekttransistor FET in geeigneter Weise in die Schaltung eingebaut ist.The embodiment of FIG. 3 differs from the previously described first in that a field effect transistor FET with an upstream resistor network R₂, R₃ for suppressing vibrations is provided as a semiconductor switch. The gate of the field effect transistor (FET) is connected to the control input. The resistor R₃ also acts as a pull-down resistor, which holds the field effect transistor FET when the socket J₃ is open in the non-conductive state. The resistor R₃ can also be omitted if the field effect transistor FET is installed in a suitable manner in the circuit.

Ein weiterer Unterschied zu dem zuvor beschriebenen Ausfüh rungsbeispiel besteht darin, daß das passive Netzwerk 5 als RCL-Netzwerk mit den Komponenten C₄, C₅, L₄, L₅ und R₁ ausge führt ist.Another difference to the exemplary embodiment described above is that the passive network 5 leads out as an RCL network with the components C₄, C₅, L₄, L₅ and R₁.

Trotz dieser Unterschiede besteht hinsichtlich des Funktions prinzips kein Unterschied zu dem zuvor beschriebenen Ausfüh rungsbeispiel.Despite these differences, there is functionality principle no difference to the previously described version example.

Für die Schaltung gemäß Fig. 3 ergeben sich für einen Ultra schallwandler mit einem Innenwiderstand von 50 Ω für eine Periodendauer des Rechtecksignals von t = 545 ns unter Be rücksichtigung einer Parallelkapazität des Ultraschallschwin gers 1 von 3,3 nF und der Kapazität des Koaxialkabels K (Länge 70 cm, Wellenwiderstand 50 Ω) folgende Bauteilwerte:For the circuit shown in FIG. 3 obtained for an ultrasound transducer with an internal resistance of 50 Ω for a period duration of the rectangular signal of t = 545 ns under Be consideration of a parallel capacitance of the Ultraschallschwin gers 1 of 3.3 nF, and the capacitance of the coaxial cable K ( Length 70 cm, wave impedance 50 Ω) following component values:

C₃ = 0,47 µF
C₄ = 2,2 nF
C₅ = 330 pF
L₄= 4,2 µH
L₅ = 0,85 µH
R₁ = 10 Ω
R₂ = 50 Ω
R₃ = 50 Ω.C₃ = 0.47 µF
C₄ = 2.2 nF
C₅ = 330 pF
L₄ = 4.2 µH
L₅ = 0.85 µH
R₁ = 10 Ω
R₂ = 50 Ω
R₃ = 50 Ω.

Im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen wird zwar je weils nur die Ansteuerung eines Ultraschallwandlers 1 be schrieben, der ein einziges Ultraschall-Wandlerelement bzw. mehrere elektrisch parallel geschaltete Ultraschall-Wandler elemente enthält. Wegen ihrer Einfachheit und ihres geringen Bauraumbedarfs ist die erfindungsgemäße Treiberschaltung aber auch insbesondere für solche Ultraschallwandler geeignet, die eine Vielzahl von Ultraschall-Wandlerelementen enthalten, die unabhängig voneinander und phasenversetzt angesteuert werden (phased array). In diesem Zusammenhang ist von Bedeutung, daß die Erzeugung von in der zur Ansteuerung eines phased array erforderlichen Weise phasenversetzten Rechtecksignalen auf digitalem Wege problemlos möglich ist.In connection with the exemplary embodiments, only the actuation of an ultrasound transducer 1 is described because it contains a single ultrasound transducer element or a plurality of ultrasound transducer elements connected in parallel. Because of its simplicity and its small space requirement, the driver circuit according to the invention is also particularly suitable for those ultrasound transducers which contain a large number of ultrasound transducer elements which are controlled independently of one another and out of phase (phased array). In this context, it is important that the generation of phase-shifted square-wave signals in the manner required for controlling a phased array is possible without problems using digital means.

Claims

1. Driver circuit for controlling a piezoelectric ultrasonic transducer ( 1 ) with a sinusoidal signal (SS), which has a control input to which a rectangular signal (RS) is fed during operation, and which contains a passive network ( 5 ) at its output during operation the sine signal (SS) used to control the ultrasonic transducer ( 1 ) occurs, the frequency of which corresponds to that of the square-wave signal (RS).

2. Driver circuit according to claim 1, which has a voltage supply ( 3 ) and whose control input is the control input of a semiconductor switch ( 4 ), the passive network ( 5 ) being connected between the voltage supply ( 3 ) and the ultrasonic transducer ( 1 ) and the semiconductor switch ( 4 ) of the series circuit of at least part of the passive network ( 5 ) and the ultrasonic transducer ( 1 ) is connected in parallel.

3. Driver circuit according to claim 1 or 2, the passive network ( 5 ) is an LC network or an RCL network.

4. Driver circuit according to claim 3, the LC network or RCL network of which takes into account the impedance of the ultrasonic transducer ( 1 ) to the frequency of the square wave signal (RS) tuned resonant circuit and a compensation element for the reactance of the ultrasonic transducer ( 1 ).

5. Driver circuit according to claim 4, the LC network between the voltage supply ( 5 ) and the semiconductor switch ter ( 4 ) switched inductance (L₁; L₄).

6. Driver circuit according to one of claims 1 to 5, in which the frequency of the square-wave signal (RS) corresponds to the resonance frequency of the ultrasonic transducer ( 1 ) or an odd multiple thereof.

7. Driver circuit according to one of claims 1 to 6, which contains a field effect transistor (FET) as a semiconductor switch ( 5 ).

8. Driver circuit according to one of claims 1 to 6, the Semiconductor switch contains an AND or NAND gate, of which an input is connected to the control input.

9. Driver circuit according to claim 8, the AND or NAND Gated by a NAND gate or AND gate (AND) with trailing switched driver transistor (Tr) is formed.

10. Driver circuit according to claim 8, wherein the gate (AND) and the driver transistor (Tr) components of an inte based circuit, preferably based on TTL.

11. Driver circuit according to one of claims 8 to 10, wel che has a release input (EN), which preferably with connected to another input of the AND or NAND gate is.

12. Driver circuit according to one of claims 1 to 11, in which the supply voltage supplied by the voltage supply (U _B ) is adjustable.