JP2001318139A

JP2001318139A - 信号伝送回路及びそれを備えた計測装置

Info

Publication number: JP2001318139A
Application number: JP2000132341A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Matsumura; 剛松村; Yutaka Sato; 佐藤　　裕
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2000-05-01
Filing date: 2000-05-01
Publication date: 2001-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】入力される信号に応じて選択的に伝送を阻止
するスイッチ回路を備えた信号伝送回路の内部インピー
ダンスを低減でき、かつオフアイソレーションを向上す
る。【解決手段】入力端２に入力される第1の信号は出力
端６へ伝送し、入力端２に入力される第2の信号は出力
端６への伝送を阻止するスイッチ回路を備え、このスイ
ッチ回路は、互いに逆極性に直列接続されたPN接合を有
する一対の半導体素子Ｄ１，Ｄ２と、入力端に印加され
る信号に基づいて一対の半導体素子Ｄ１，Ｄ２に順バイ
アスと逆バイアスを選択的に印加する制御回路（Ｑ３、
Ｖｐ、Ｖｃ）とを備えてなるものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、信号伝送回路に係
り、特に、入力される信号に応じて選択的に伝送を阻止
するスイッチ回路を備えた信号伝送回路及びそれを備え
た超音波応用計測装置又は電子応用装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明に係る超音波応用計測装置として
は、超音波撮像装置などの超音波診断装置、魚群探知
機、距離計測装置、超音波探傷装置、ソナーなどが知ら
れており、また電子応用装置としてはトランシーバ、ア
ンテナ装置、通信用ハブ、電子交換機などが知られてい
る。

【０００３】超音波応用計測装置は、通常、超音波探触
子あるいはセンサと称される振動子等に駆動信号を送信
して計測対象に超音波を発射し、計測対象から反射して
振動子に入射される超音波を電気信号に変換して計測信
号として受信する。そして、受信した計測信号を用途に
応じて処理し、計測対象の画像を構成したり、距離を求
めたり、所望の情報を得ることが行なわれている。

【０００４】このような超音波応用計測装置は、超音波
振動子に接続された同一の信号線を用いて駆動信号と計
測信号とが送受されることから、同一の信号線に駆動信
号の発生器と計測信号の受信器とが接続される。ところ
が、駆動信号は一般に高い電圧（以下、高電圧とい
う。)であるのに対し、計測信号は微小な電圧（以下、
低電圧という。)であることが多い。例えば、超音波診
断用の探触子の駆動信号は、数100Vpp（全振幅）、数10
kHz以上の交流信号であるのに対し、探触子から出力さ
れる計測信号は100mVpp程度の微小信号である。そのた
め、高電圧の駆動信号が信号線を介して受信器に入力さ
れると、受信器に障害を及ぼすことになる。そこで、受
信器の入力側に計測信号の入力は許容するが、駆動信号
の入力を阻止するスイッチ回路を備えた信号伝送回路が
設けられている。このスイッチ回路は、微小な計測信号
のＳ／Ｎ比を確保するため、駆動信号を−60dB以下のオ
フアイソレーション（オフ時の漏れ電流を阻止する能
力）で遮断することが要求される。

【０００５】従来、このような周波数1〜10MHz、約100V
ppの駆動信号を遮断でき、かつ100mVpp程度の微小な計
測信号を通過させることができるスイッチ回路として、
ダイオード等の半導体素子を用いた回路がいくつか提案
されている。

【０００６】第１の従来例として、逆並列接続した２つ
のダイオードを介して信号伝送路を接地し、その信号伝
送路の一端側に受信器を接続し、他端側に駆動信号発生
器を接続し、駆動信号発生器の接続点とダイオードの接
続点との間に抵抗を接続したスイッチ回路が知られてい
る。これによれば、信号伝送路に電圧の高い駆動信号が
印加されると逆並列ダイオードがオンされ、受信器側の
信号伝送路の電圧がダイオードのオン抵抗に応じた低い
電圧に引き下げられる。その結果、受信器に高電圧の駆
動信号が入力されるのを阻止することができる。一方、
微弱な計測信号はダイオードをオンさせる電圧よりも低
いので、信号伝送路を介して受信器に入力される。

【０００７】しかし、この第１の従来例のスイッチ回路
によれば、受信器に入力される駆動信号の電圧を十分に
低くしようとすると、駆動信号発生器とダイオードとを
結ぶ信号線に挿入する抵抗を大きくする必要があること
から、スイッチ回路のインピーダンスが高くなるという
問題がある。つまり、例えば、超音波診断装置において
は、複数の探触子や振動子を１つの信号線に切り換えて
接続する切り換えスイッチが設けられ、この切り換えス
イッチを介して受信器が接続される。このような回路構
成の場合、切り換えスイッチのオフアイソレーションを
高めること、及び探触子に接続された信号線相互のクロ
ストークを低減させる必要がある。そのためには、受信
器の入力インピーダンスを低くする必要がある。しか
し、第１の従来例のスイッチ回路は、入カインピーダン
スが高いため、切り換えスイッチのオフアイソレーショ
ン及びクロストークを低減することができない。

【０００８】一方、第２の従来例として、受信器と駆動
信号発生器との接続点間に、互いに逆極性に直列接続し
た２つのダイオードを挿入接続し、直列ダイオードの両
側に抵抗を介して正のバイアス電圧（＋Ｖｃ）を印加す
るとともに、直列ダイオードの直列接続点に抵抗を介し
て負のバイアス電圧（−Ｖｃ）を印加する構成のものが
知られている。ここで、Ｖｃの絶対値は駆動電圧のＶpp
（全振幅）よりも十分小さいものとする。このスイッチ
回路によれば、駆動信号が入力されていない状態では、
２つのダイオードに順方向のバイアス電流（定常電流）
が流れて導通状態になっているから、入力される計測信
号は受信器に伝送される。一方、高電圧の駆動信号が入
力されると、ダイオードに逆バイアス電圧が印加される
ので、いずれかのダイオードにより駆動信号が受信器に
入力されるのが阻止される。したがって、スイッチ回路
のインピーダンスは、２つのダイオードのオン抵抗だけ
であるから、受信器の入力インピーダンスを小さくする
ことができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、第２の従来例
のスイッチ回路は、２つのダイオードに順方向の定常電
流が流れているため、スイッチング速度が遅くなるとい
う問題があり、受信器の入力端の電位が＋Ｖ又は−Ｖに
クランプされるおそれがある。その結果、導通していた
ダイオードが逆バイアスされても直ちに非導通になら
ず、スイッチ回路としての動作が妨げられるおそれがあ
る。

【００１０】また、第2の従来例は、ダイオードの整流
特性を用い、実質的に駆動信号の振幅に依存した逆電圧
で駆動信号を遮断する方法であるから、実質的に信号伝
送路に挿入された２つのダイオードのうち、片方のダイ
オードにより駆動信号を遮断していることになる。その
ため、駆動電圧の高周波化及び高電圧化の要請に対し
て、十分なオフアイソレーションを実現できないという
問題がある。

【００１１】また、このような問題は、超音波応用計測
装置に限られるものではなく、要は１つのデバイスを送
信用と受信用に共用する必要から、そのデバイスに接続
された信号線から電圧が異なる２以上の信号が送受され
るような電子応用機器にも共通の問題である。例えば、
トランシーバなどのアンテナ装置は、相対的に高電圧の
送信波と微小電圧の受信波を１つのアンテナを用いて送
受するようにしているから、例えば高電圧の送信波が微
小電圧の受信器に入力するのを阻止する必要がある。

【００１２】本発明は、このような問題点に対処し、入
力される信号に応じて選択的に伝送を阻止するスイッチ
回路を備えた信号伝送回路の内部インピーダンスを低減
でき、かつオフアイソレーションを向上することを課題
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題は、次の手段に
より解決することができる。

【００１４】本発明の信号伝送回路は、入力端に入力さ
れる第1の信号は出力端へ伝送し、入力端に入力される
第2の信号は出力端への伝送を阻止するスイッチ回路を
備え、前記スイッチ回路は、前記入力短と出力端との間
に接続され、互いに逆極性に直列接続されたPN接合を有
する一対の半導体素子と、前記入力端に印加される信号
に基づいて前記一対の半導体素子に順バイアスと逆バイ
アスを選択的に印加する制御回路とを備えてなるものと
する。

【００１５】すなわち、互いに逆極性に直列接続された
PN接合を有する一対の半導体素子によりスイッチ回路を
構成したことから、信号伝送回路の内部インピーダンス
を一対の半導体素子のオン抵抗のみに低減できる。その
結果、例えば、微小電圧の信号を受信する受信器の入力
インピーダンスを小さくすることができ、クロストーク
を抑制できる。また、入力端に印加される信号に基づい
て一対の半導体素子に順バイアスと逆バイアスを選択的
に印加するようにしているから、直列に接続された一対
の半導体素子の双方により阻止すべき信号を遮断するの
で、オフアイソレーションを向上することができる。そ
の結果、受信する微小電圧の信号のＳ／Ｎ比を改善でき
る。

【００１６】ここで、前記制御回路は、一対の半導体素
子に順バイアスを印加するとともに、第2の信号が入力
端に入力されることを示す信号に基づいて、前記一対の
半導体素子に逆バイアスを印加する機能を備えてなるこ
とが好ましい。これにより、確実に第２の信号が出力端
へ伝送されるのを阻止することができる。

【００１７】また、一対の半導体素子としてダイオード
を用いることができるが、バイポーラトランジスタを用
いるのが好ましく、バイポーラトランジスタはＮＰＮ
型、ＰＮＰ型のいずれでもよい。この場合、トランジス
タのコレクタ・ベース間をPN接合として用い、このトラ
ンジスタのエミッタ・ベース間にコンデンサとダイオー
ドと抵抗の少なくとも1つを並列接続することが好まし
い。これによれば、コレクタ・ベース間のオン抵抗を低
減できる。また、ＮＰＮ型、ＰＮＰ型のトランジスタを
複数組み合わせて１つのスイッチ回路を構成してもよ
い。更に、コレクタ・ベース間に順方向電圧を与えるに
あたり、コレクタ端子又はエミッタ端子のいずれを用い
てもよい。

【００１８】また、本発明の信号伝送回路を適用した超
音波応用計測装置は、超音波探触子に接続された信号線
に前記超音波探触子を駆動する駆動信号を出力する駆動
信号発生器と、前記超音波探触子から出力される計測信
号を前記信号線から取り込んで増幅する増幅器と、該増
幅器と前記信号線との間に接続され前記駆動信号が前記
増幅器に入力されるのを阻止するスイッチ回路を備えた
信号伝送回路と、前記増幅器により増幅された計測信号
に基づいて被検体に係る超音波画像を構成するものであ
り、前記スイッチ回路は、互いに逆極性に直列接続され
たPN接合を有する一対の半導体素子と、前記一対の半導
体素子に順バイアスを印加するとともに前記駆動信号発
生器から前記駆動パルスが前記信号線に出力される間は
少なくとも前記一対の半導体素子に逆バイアスを印加す
る制御回路とを備えてなること特徴とする。

【００１９】これにより、超音波探触子や振動子が複数
並べて配設され、それらに駆動信号を順次送信しなが
ら、それらの振動子から計測信号を受信するにあたり、
信号線相互間のクロストークを低減し、かつ計測信号の
Ｓ／Ｎ比を向上することができる。

【００２０】同様に、本発明に係る信号伝送回路を、魚
群探知機やソナーなどの超音波応用計測装置、又はトラ
ンシーバ、アンテナ装置、通信用ハブ、電子交換機など
の電子応用装置に適用することにより、信号線相互間の
クロストークを低減し、かつ受信信号のＳ／Ｎ比を向上
することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
いて説明する。図１、図3〜図６に本発明の信号伝送回
路の各実施の形態を示し、図2に図1の実施形態の動作タ
イミングチャートを示し、図７に本発明の超音波撮像装
置の一実施形態を示す。それらの図において、同一符号
を付したものは、同一の機能及び構成を有する部品であ
るが、回路定数は適宜選定するものとする。（第１実施形態）図１は、本発明に係る一実施形態の信
号伝送回路１と、この入力端２に接続される信号線３
と、この信号線３に接続される超音波振動子４及び送波
パルス発生器５と、信号伝送回路１の出力端６にトラン
スＴを介して接続される受信増幅器７とを示している。
信号伝送回路１は、図示のように、互いに逆極性に直列
接続された一対のダイオードＤ１、Ｄ２と、これらのダ
イオードＤ１、Ｄ２に順バイアス電圧と逆バイアス電圧
を印加する制御回路とからなるスイッチ回路を有して形
成されている。つまり、一対のダイオードＤ１、Ｄ２は
互いのカソード同士が接続され低る。そして、ダイオー
ドＤ１のアノードはコンデンサＣ１を介して入力端２に
接続され、他方のダイオードＤ２のアノードはＣ２を介
して出力端６に接続されている。ダイオードＤ１、Ｄ２
のカソードは抵抗Ｒ４、Ｒ３の直列回路を介して定電圧
電源Ｖｐに接続されている。抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の接続
点は、制御用トランジスタＱ３のコレクタ・エミッタ回
路を介して接地されている。この制御用トランジスタＱ
３のベースにはスイッチ制御信号Ｖcntが入力されてい
る。ダイオードD1、D2のアノードにはそれぞれ抵抗Ｒ
１、Ｒ２を介して定電圧電源Ｖｃが接続されている。但
し、Vp≫Vc＞0である。定電圧電源Ｖｐと、定電圧電源
Ｖｃと、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４と、制御用トラン
ジスタＱ３により形成される回路が、ダイオードＤ１、
Ｄ２に順バイアスと逆バイアスを選択的に印加する制御
回路を形成している。

【００２２】このように構成される信号伝送回路の動作
について、図２に示したタイミングチャートを参照して
説明する。基本的な動作は、超音波打ち出しの駆動パル
スを印加する駆動指令Ｖｄ（図２（ｂ））が送波パルス
発生器５に入力されると、送波パルス発生器５から図２
（ｃ）に示す波形の駆動パルスが出力される。この駆動
パルスは信号線３を通って超音波振動子４に印加され
る。この駆動パルスは、例えば１MHz〜１５MHzの高周波
で、数１００Vppの電圧を有する。この駆動パルスが印
加されると超音波振動子４から超音波が計測対象に発射
される。そして、計測対象からの反射波が超音波振動子
４に入力されると、超音波振動子４から微小電圧の計測
信号が信号線３に出力される。この計測信号は、例え
ば、数１００mA程度である。この計測信号は信号伝送回
路１とトランスＴを通って受信増幅器７に入力され、増
幅された計測信号は図示していない信号処理装置に出力
される。このような基本動作において、駆動パルスのよ
うな高電圧の信号が信号伝送回路の入力端２に印加され
るから、その駆動パルスがそのまま信号伝送回路１を通
って受信増幅器７に印加されると、低電圧仕様の受信増
幅器７が損傷を受けることになる。そこで、本実施形態
の信号伝送回路１は、入力端２に印加された駆動パルス
が出力端６に伝送されないように遮断する。

【００２３】ここで、信号伝送回路１の動作について詳
細に説明する。送信パルス発生器５から駆動パルスが出
力されない状態（以下、受信状態という。）のときは、
Ｖcntは図２に示すように高（Ｈ）レベルに保持する。
これにより制御用トランジスタＱ３がオン状態にされ、
ダイオードＤ１、Ｄ２のカソード電位はＶｃよりも十分
低い電圧に引き下げられる。その結果、ダイオードＤ
１、Ｄ２に電源Ｖｃの順バイアスが印加されてオンされ
るから、微小電圧の計測信号が入力端２に入力される
と、コンデンサＣ１、ダイオードＤ１、Ｄ２、コンデン
サＣ２、トランスＴをとおって、受信器７に入力され
る。なお、ダイオードＤ１、Ｄ２は逆阻止回復時間内に
高周波の計測信号の両極性の信号波を通過させるように
なっている。

【００２４】一方、駆動指令Ｖｄが送信パルス発生器５
に入力されることによって駆動パルスが信号線３に出力
される際、駆動指令Ｖｄよりも若干早めにＶcntが低
（Ｌ）レベルに制御される。これにより、制御用トラン
ジスタＱ３がオフされ、ダイオードＤ１、Ｄ２のカソー
ドにＶｐが印加されるから、それらのダイオードに逆バ
イアスがかかってオフする。したがって、入力端２に駆
動パルスが印加されても、駆動パルスが受信器７に入力
されるのを阻止することができる。なお、Ｖｐは駆動パ
ルスの電圧Ｖｐｐ（例えば、数１００Ｖ）よりも高い直
流電圧に設定することはいうまでもない。

【００２５】このように、図１の実施形態によれば、互
いに逆極性に直列接続されたダイオードＤ１，Ｄ２によ
りスイッチ回路を構成したことから、信号伝送回路の内
部インピーダンスを一対のダイオードＤ１，Ｄ２のオン
抵抗のみに低減できる。したがって、例えば、従来１Ｋ
Ωであった受信器７の入力インピーダンスを、５０Ω程
度の小さな値に下げることができる。その結果、超音波
振動子４が複数並べて配設されている場合に、それらに
接続された複数の信号線３相互間のクロストークを抑制
できる。また、入力端２に印加される駆動パルスの駆動
信号Ｖｄに基づいて一対のダイオードＤ１，Ｄ２に逆バ
イアスを印加するようにしているから、直列に接続され
た２つのダイオードの双方により駆動パルスを遮断で
き、オフアイソレーションを向上することができる。そ
の結果、受信する微小電圧の信号のＳ／Ｎ比を改善でき
る。

【００２６】図１において、コンデンサＣ１、Ｃ２は、
Ｖｐ、Ｖｃの直流成分が入力端２又は出力端６から外部
に流れ出るのを阻止する働きを有する。したがって、外
部に直流成分を阻止する素子があれば省略できる。ま
た、トランスＴは、受信器７の入力インピーダンスを小
さくしたことに伴う入力保護である。つまり、制御用ト
ランジスタＱ３のスイッチング動作により出力端６の電
位の変動と、これに伴い発生するノイズが低入力インピ
ーダンスの受信器７に入力されるので、このノイズを阻
止するものである。したがって、ノイズが問題にならな
い場合等は、省略できる。また、制御用トランジスタＱ
３に代えて、電界効果型トランジスタＦＥＴを用いるこ
とができる。（第２実施形態）図３は、本発明に係る信号伝送回路の
他の実施形態を示す。図において、超音波振動子４の図
示を省略している。図示のように、本実施形態は、図１
のダイオードＤ１、Ｄ２に代えて、バイポーラトランジ
スタＱ１,Ｑ２を用いたことを特徴とする。つまり、Ｐ
ＮＰ型のトランジスタＱ１、Ｑ２のコレクタ・ベース間
のＰＮ結合をスイッチ素子として用いたものである。つ
まり、コレクタがダイオードのアノードに、ベースがダ
イオードのカソードに対応する。また、トランジスタＱ
１、Ｑ２のエミッタ同士を接続し、さらにエミッタ・ベ
ース間に抵抗Ｒ３とコンデンサＣ３を並列に接続し、そ
れらのエミッタにダイオードＤ３と抵抗Ｒ６を介して定
電圧電源Ｖｃを接続して構成する。

【００２７】このように構成されることから、本実施形
態によれば、図１の実施形態と同様の動作で、入力端２
に駆動パルスが印加されても、駆動パルスが受信器７に
入力されるのを阻止することができる。また、図１の実
施形態と同様に、信号伝送回路１の内部インピーダンス
を低減できるから、受信器７の入力インピーダンスを十
分小さな値に下げることができる結果、複数の信号線３
相互間のクロストークを抑制できる。また、直列に接続
された２つのトランジスタＱ１、Ｑ２の双方により駆動
パルスを遮断できるから、オフアイソレーションを向上
することができ、受信する微小電圧の信号のＳ／Ｎ比を
改善できる。

【００２８】なお、エミッタ・ベース間に並列接続した
抵抗Ｒ３はエミッタ・ベース間の耐圧保護のため、コン
デンサＣ３はオフ時の動作安定のため接続したものであ
り、Ｃ１は省略できる。また、抵抗Ｒ３とコンデンサＣ
３をダイオードに代えてもよい。この場合ダイオードの
極性は、ベースからエミッタに向かって順方向に接続す
る。また、エミッタ端子から順バイアスを与えられるの
で、入出力端のオンオフ切り換え時の電位変動を小さく
できる。（第３〜５実施形態）図４に本発明の信号伝送回路の第
3の実施形態を示す。本実施形態は、図３のＰＮＰ型の
トランジスタＱ１、Ｑ２を、ＮＰＮ型のトランジスタＱ
１、Ｑ２に置き換えたものである。これに伴い、低電圧
電源の極性をそれぞれＶｎ、−Ｖｃの負極性に変え、制
御用トランジスタＱ3をＰＮＰ型に代えている。また、
コンデンサＣ1、Ｃ2及びトランスＴを省略している。

【００２９】図3又は図4に示した実施形態では、トラン
ジスタQl、Q2に順方向電圧を与えるにあたり、エミッタ
端子を用いたが、これに代えて図5又は図6に示すよう
に、トランジスタQl、Q2のコレタタ端子から与えるよう
にしてもよい。

【００３０】また、図3〜図５に示した実施形態では、
両トランジスタQl、Q2のベース端子側に高電圧の定電圧
電源Vp又はVnを印加して、両トランジスタに逆バイアス
電圧を与えるようにしている。これに代えて、図6に示
すように、両トランジスタQl、Q2のコレクタ端子側に高
電圧の定電圧電源Ｖｐを印加して、両トランジスタに逆
バイアス電圧を与えてもよい。

【００３１】さらに、上記各実施形態では、2個のトラ
ンジスタを用いて1つのスイッチ回路を構成したが、3個
以上のトランジスタを用いて構成してもよい。また、ト
ランジスタとして、ダーリントン接続されたものを用い
て構成してもよい。（超音波応用計測装置の実施形態）図7に、本発明に係
る信号伝送回路を適用してなる超音波応用計測装置の1
つである超音波診断装置の一実施形態の概念構成図を示
す。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、例えば電子リニ
ア走査型に構成されいる。すなわち、超音波を用いた探
触子１０は切り換えスイッチ１１を介して送受分離回路
１２に接続されている。送受分離回路１２は、送波パル
ス発生器１３から出力される超音波の駆動パルスを、制
御部１４から与えられる指令に基づいて、切り換えスイ
ッチ１１を介して探触子１０に送出する機能を備えてい
る。一方、探触子により受信された超音波の計測信号は
駆動パルスと同じ伝送回路を通って、切り換えスイッチ
１１を介して送受分離回路１２に入力される。送受分離
回路１２に入力された計測信号は、受信増幅器１５に入
力されて増幅される。増幅された受信波は、遅延回路１
６と加算器１７からなる整相回路１８に入力されて処理
される。整相処理された受信波は検波器１９において検
波され、表示装置２０に入力される。

【００３２】なお、探触子１０は、例えば短冊状に形成
された複数（ｎ個）の振動子素子１０_１〜１０n が吸音
材の上に隣接して配列され超音波を送受波するようにな
っている。この探触子１０内の各振動子素子１０_１〜１
０nには、切り換えスイッチ１１により選択し、かつ所
定の遅延時間を与えながら、送波パルス発生器１３から
超音波打ち出しの駆動パルスが印加されるようになって
いる。それら複数の振動子１０_１〜１０nから出力され
る計測信号は、切り換えスイッチ１１により切り換えら
れて、予め定められた送受分離回路１２に入力される。
ここで、例えば、切り換えスイッチ１１は、5つに分け
られた振動子素子群を一方の端から順次選択して、それ
ぞれ次段の送受分離回路１２に接続するようになってい
る。つまり、5つの振動子素子群を順次切り換えて並進
させるようになっている。したがって、送受分離回路１
２は5個設けられている。この切り換え制御は、制御部
１４から与えられる指令に基づいて行なわれる。送受分
離回路１２は、送波パルス発生器１３から出力される駆
動パルスを探触子１０に出力するか、探触子１０から出
力される計測信号を受信増幅器１５に送出するかの分離
を行なうものである。受信増幅器15に入力されて増幅さ
れた計測信号は、遅延回路16においてそれぞれ所定の時
間遅延されて位相が揃えられる。位相の揃った計測信号
は加算器１７において加算される。加算器17から出力さ
れる整相された計測信号は検波器19において検波処理さ
れて表示装置２０に送られ、表示装置２０に備えられた
画像処理手段により画像を構成して表示画面に表示する
ようになっている。

【００３３】本実施形態の送受分離回路１２として、図
1、図3〜6に示した信号伝送回路の１つが適用される。
これにより、計測信号を通過させる信号伝送回路のイン
ピーダンスを小さくでき、探触子や振動子の多チャンネ
ル化に対応して消費電力の増加を最小限に抑えることが
できる。また、駆動パルスを受信増幅器１５に入力させ
ないようにする遮断時のオフアイソレーションを向上さ
せることができる。その結果、本実施形態の超音波診断
装置においては、計測信号のＳ／Ｎ比を向上することが
でき、これにより超音波診断の信頼性を高めるととも
に、装置の低コスト化を実現することができる。

【００３４】なお、本発明の信号伝送回路は、超音波診
断装置の送受分離回路１２に適用が限られるものではな
く、特定の交流信号の伝送を阻止する必要がある様々の
装置に適用できることはいうまでもない。このような装
置としては、例えば、魚群探知機、ソナー、距離計測装
置、探傷装置などの超音波応用計測装置の他、トランシ
ーバ、アンテナ装置、通信用ハブ、電子交換機などの電
子応用装置がある。

【００３５】すなわち、超音波応用計測装置においては
超音波発信素子と受信素子を共用し、送信波と受信波を
送受している。また、電子応用装置においては、アンテ
ナ、通信デバイス、又は信号伝送路などを、送信波と受
信波で共用するものが知られている。しかし、送信波と
受信波は信号電圧が相対的に大きく異なることから、送
信波と受信波を1つの信号送受素子を用いて送受する装
置においては、高電圧の送信波が低電圧の受信波系回路
に入力されないように、分離あるいは伝送を阻止する必
要がある。本発明の信号伝送回路は、そのような信号送
受素子に接続し、送信波と受信波とを分離するのに好適
である。

【００３６】つまり、信号送受素子に接続された信号線
に交流の高電圧信号を出力する送信器と、前記信号送受
素子から前記信号線に出力される交流の低電圧信号を取
り込んで受信する受信器と、該受信器と前記信号線との
間に接続され前記高電圧信号が前記受信器に入力される
のを阻止するスイッチ回路を備えた信号伝送回路と、前
記受信器により受信された低電圧信号を処理して予め定
めた情報を得る電子応用装置において、前記スイッチ回
路は、互いに逆極性に直列接続されたPN接合を有する一
対の半導体素子を前記受信器と前記信号線との間に接続
してなり、前記一対の半導体素子に順バイアスを印加す
るとともに前記信号発生器から前記高電圧信号が前記信
号線に出力される間は少なくとも前記一対の半導体素子
に逆バイアスを印加する制御回路を設けてなること特徴
とする電子応用装置。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、入力され
る信号に応じて選択的に伝送を阻止するスイッチ回路を
備えた信号伝送回路の内部インピーダンスを低減でき、
かつオフアイソレーションを向上するという課題を達成
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の信号伝送回路に係る第１実施形態の回
路図である。

【図２】図１の動作を説明するためのタイミングチャー
トである。

【図３】本発明の信号伝送回路に係る第２実施形態の回
路図である。

【図４】本発明の信号伝送回路に係る第３実施形態の回
路図である。

【図５】本発明の信号伝送回路に係る第４実施形態の回
路図である。

【図６】本発明の信号伝送回路に係る第５実施形態の回
路図である。

【図７】本発明の超音波応用計測装置に係る一実施形態
の概念構成図である。

【符号の説明】

１信号伝送回路２入力端３信号線４超音波振動子５送信パルス発生器６出力端７受信器

フロントページの続きＦターム(参考） 2G047 BA03 BC07 DA02 EA04 EA09 EA11 EA16 GB02 GB17 GF01 GF24 4C301 AA02 EE04 EE10 EE12 EE17 HH11 JA13 JA18 5J050 AA07 BB24 CC16 DD01 DD04 EE24 5J083 AA02 AB01 AB17 AB18 AC18 AC30 AC40 BA01 BC01 BC13 BD03 CA12 CC07 CC10 EB02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力端に入力される第1の信号は出力端
へ伝送し、入力端に入力される第2の信号は出力端への
伝送を阻止するスイッチ回路を備えた信号伝送回路であ
って、前記スイッチ回路は、互いに逆極性に直列接続さ
れたPN接合を有する一対の半導体素子を前記入力端と出
力端との間に接続してなり、前記入力端に印加される信
号に基づいて前記一対の半導体素子に順バイアスと逆バ
イアスを選択的に印加する制御回路を設けてなる信号伝
送回路。
【請求項２】前記制御回路は、前記一対の半導体素子
に順バイアスを印加するとともに、第2の信号が入力端
に入力されることを示す信号に基づいて、前記一対の半
導体素子に逆バイアスを印加する機能を備えてなること
を特徴とする請求項1に記載の信号伝送回路。
【請求項３】前記半導体素子は、バイポーラトランジ
スタであり、該トランジスタのコレクタ・ベース間を前
記PN接合とし、該トランジスタのエミッタ・ベース間に
コンデンサとダイオードと抵抗の少なくとも1つを並列
接続してなることを特徴とする請求項1又は2に記載の信
号伝送回路。
【請求項４】超音波探触子に接続された信号線に前記
超音波探触子を駆動する駆動信号を出力する駆動信号発
生器と、前記超音波探触子から出力される計測信号を前
記信号線から取り込んで受信する受信器と、該受信器と
前記信号線との間に接続され前記駆動信号が前記受信器
に入力されるのを阻止するスイッチ回路を備えた信号伝
送回路と、前記受信器により受信処理された計測信号に
基づいて予め定めた計測情報を得る超音波応用計測装置
において、前記スイッチ回路は、互いに逆極性に直列接
続されたPN接合を有する一対の半導体素子を前記受信器
と前記信号線との間に接続してなり、前記一対の半導体
素子に順バイアスを印加するとともに前記駆動信号発生
器から前記駆動信号が前記信号線に出力される間は少な
くとも前記一対の半導体素子に逆バイアスを印加する制
御回路を設けてなること特徴とする超音波応用計測装
置。
【請求項５】信号送受素子に接続された信号線に交流
の高電圧信号を出力する送信器と、前記信号送受素子か
ら前記信号線に出力される交流の低電圧信号を取り込ん
で受信する受信器と、該受信器と前記信号線との間に接
続され前記高電圧信号が前記受信器に入力されるのを阻
止するスイッチ回路を備えた信号伝送回路と、前記受信
器により受信された低電圧信号を処理して予め定めた情
報を得る電子応用装置において、前記スイッチ回路は、
互いに逆極性に直列接続されたPN接合を有する一対の半
導体素子を前記受信器と前記信号線との間に接続してな
り、前記一対の半導体素子に順バイアスを印加するとと
もに前記信号発生器から前記高電圧信号が前記信号線に
出力される間は少なくとも前記一対の半導体素子に逆バ
イアスを印加する制御回路を設けてなること特徴とする
電子応用装置。
【請求項６】請求項１乃至３のいずれかに記載の信号
伝送回路を備えてなる魚群探知機、ソナー、電子交換
機、トランシーバ、アンテナ装置、電子機器又は超音波
応用計測装置。