JP2017123893A - Transmission circuit for ultrasonic wave - Google Patents

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晋一郎 梅村
晋 吉澤
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晋 吉澤
勇人 神保
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勇人 神保
玉野 聡
Satoshi Tamano
聡 玉野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transmission circuit for an ultrasonic wave which suppresses excessive potential.SOLUTION: A transmission circuit 100 outputs a transmission signal with its amplitude changed step-wise. A plurality of output circuits (11P, 12P, 11N, 12N) controls a plurality of output timings of charges mutually different that correspond to the step-wise amplitude. The transmission circuit 100 is provided with a plurality of suppression circuits (21P, 22P, 21N, 22N) corresponding to the respective plurality of output circuits. The respective suppression circuits form a path of charges suppressing excessive potential of the output circuits between the respective output circuits corresponding to the suppression circuits and power supplies corresponding to the output circuits. Thus, the excessive potential beyond a target value of the potential can be suppressed each potential.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、超音波の送信回路に関し、特に、階段状に振幅を変化させた送信信号を出力する送信回路に関する。   The present invention relates to an ultrasonic transmission circuit, and more particularly to a transmission circuit that outputs a transmission signal whose amplitude is changed stepwise.

超音波を送波する装置、例えば超音波診断装置や超音波治療装置は、超音波の送信回路を備えており、従来から、様々な超音波の送信回路が提案されている。   An apparatus for transmitting an ultrasonic wave, for example, an ultrasonic diagnostic apparatus or an ultrasonic therapy apparatus, includes an ultrasonic transmission circuit. Conventionally, various ultrasonic transmission circuits have been proposed.

例えば、特許文献1には、PチャネルMOSFET(MOS型FET)とNチャネルMOSFETの組を備え、上凸と下凸の両極性の電圧出力パルスを出力して超音波の振動子を駆動する送信回路が記載されている。   For example, Patent Document 1 includes a pair of a P-channel MOSFET (MOS-type FET) and an N-channel MOSFET, and transmits a voltage output pulse having both upward and downward convex polarity to drive an ultrasonic transducer. A circuit is described.

また、PチャネルMOSFETとNチャネルMOSFETの組を複数接続することにより、階段状に振幅を変化させた波形を形成することができる。例えば非特許文献1には、PチャネルMOSFETとNチャネルMOSFETの組を2つ接続することにより、階段状に振幅を変化させた送信信号を出力する送信回路が提案されている。非特許文献1に記載された送信回路は、HIFU(High-Intensity Focused Ultrasound)の送信に利用することができる。   Further, by connecting a plurality of pairs of P-channel MOSFETs and N-channel MOSFETs, it is possible to form a waveform whose amplitude is changed stepwise. For example, Non-Patent Document 1 proposes a transmission circuit that outputs a transmission signal whose amplitude is changed stepwise by connecting two pairs of a P-channel MOSFET and an N-channel MOSFET. The transmission circuit described in Non-Patent Document 1 can be used for transmission of HIFU (High-Intensity Focused Ultrasound).

特許第4946572号公報Japanese Patent No. 4946572

Keisuke Takada, Jumpei Okada, Kotaro Nakamura, Shin Yoshizawa, and Shin-ichiro Uemura,「High Voltage Staircase Drive Circuit for Triggered High-Intensity Focused Ultrasound Treatment」, Japanese Journal of Applied Physics 51 (2012) 07GF23Keisuke Takada, Jumpei Okada, Kotaro Nakamura, Shin Yoshizawa, and Shin-ichiro Uemura, `` High Voltage Staircase Drive Circuit for Triggered High-Intensity Focused Ultrasound Treatment '', Japanese Journal of Applied Physics 51 (2012) 07GF23

MOSFETなどを利用したスイッチング回路により階段状に振幅を変化させた波形を形成すると、例えば非特許文献1の図3(Fig.3)に説明されるように、例えば振幅となる電位の変化タイミングにおいてスパイク状の過剰電位が発生する。過剰電位は、送信信号の波形を崩してしまい、さらに、スイッチング回路を構成するMOSFETの温度上昇やアバランシェ破壊などの原因にもなる。   When a waveform whose amplitude is changed stepwise is formed by a switching circuit using a MOSFET or the like, for example, as described in FIG. 3 (FIG. 3) of Non-Patent Document 1, for example, at a change timing of a potential that becomes an amplitude. A spike-like excess potential is generated. The excessive potential destroys the waveform of the transmission signal, and further causes a rise in temperature of the MOSFET constituting the switching circuit and avalanche breakdown.

本発明は、このような背景事情に鑑みて成されたものであり、その目的は、過剰電位を抑制する超音波の送信回路を提供することにある。   The present invention has been made in view of such background circumstances, and an object thereof is to provide an ultrasonic transmission circuit that suppresses an excessive potential.

上記目的にかなう好適な超音波の送信回路は、階段状に振幅を変化させた送信信号を出力する超音波の送信回路であって、前記階段状の振幅に対応した互いに異なる複数の電位の出力タイミングを制御する出力制御部と、前記出力制御部から出力される各電位ごとに当該各電位の目標値を超える過剰電位を抑制する電位抑制部と、を有することを特徴とする。   An ultrasonic transmission circuit suitable for the above-described object is an ultrasonic transmission circuit that outputs a transmission signal whose amplitude is changed stepwise, and outputs a plurality of different potentials corresponding to the stepwise amplitude. An output control unit that controls timing and a potential suppression unit that suppresses an excess potential that exceeds a target value of each potential for each potential output from the output control unit.

上記構成によれば、階段状の振幅に対応した互いに異なる複数の電位について各電位ごとに過剰電位を抑制することができる。これにより、階段状に振幅を変化させた送信信号の波形が整えられる。また、例えば、MOSFETなどを利用したスイッチング回路により階段状に振幅を変化させた送信信号を形成する場合に、スイッチング回路を構成するMOSFETの温度上昇やアバランシェ破壊などを抑制することができる。   According to the above configuration, it is possible to suppress the excess potential for each potential for a plurality of different potentials corresponding to the stepped amplitude. Thereby, the waveform of the transmission signal whose amplitude is changed stepwise is arranged. Further, for example, when a transmission signal whose amplitude is changed stepwise is formed by a switching circuit using a MOSFET or the like, it is possible to suppress a temperature rise or avalanche breakdown of the MOSFET constituting the switching circuit.

ちなみに、上記送信回路は、超音波画像による診断に適した一般的な超音波診断装置の送信回路として利用することができ、また、一般的な超音波診断装置よりも強力な治療用超音波、例えば強力集束超音波(HIFU:High Intensity Focused Ultrasound)を送波する超音波治療装置や超音波治療システムの送信回路としても好適である。超音波診断装置、超音波治療装置、超音波治療システムなどを含む超音波医用装置に上記送信回路を利用すれば、正弦波に近い送信信号の波形により負荷である振動素子の温度上昇を抑制できる。その結果として、例えば、送信のためのエネルギー効率が向上し、振動素子に投入される送信エネルギー量が増加する。   Incidentally, the transmission circuit can be used as a transmission circuit of a general ultrasonic diagnostic apparatus suitable for diagnosis by an ultrasonic image, and more powerful therapeutic ultrasonic waves than a general ultrasonic diagnostic apparatus, For example, it is also suitable as a transmission circuit of an ultrasonic therapy apparatus or an ultrasonic therapy system that transmits high intensity focused ultrasound (HIFU). If the transmission circuit is used in an ultrasonic medical apparatus including an ultrasonic diagnostic apparatus, an ultrasonic therapy apparatus, an ultrasonic therapy system, etc., the temperature rise of the vibration element as a load can be suppressed by the waveform of the transmission signal close to a sine wave. . As a result, for example, the energy efficiency for transmission is improved, and the amount of transmission energy input to the vibration element is increased.

望ましい具体例において、前記出力制御部は、電源から得られる前記複数の電位の出力タイミングを制御し、前記電位抑制部は、前記出力制御部と前記電源との間に前記過剰電位を抑制する電荷の経路を形成して当該過剰電位を抑制する、ことを特徴とする。   In a preferred embodiment, the output control unit controls the output timing of the plurality of potentials obtained from a power source, and the potential suppression unit is a charge that suppresses the excess potential between the output control unit and the power source. And the excess potential is suppressed.

望ましい具体例において、前記出力制御部は、N個(Nは自然数)の正電位とN個の負電位からなる互いに異なる2N個の電位に対応した2N個の出力回路を備え、前記電位抑制部は、2N個の出力回路の各々に対応した2N個の抑制回路を備え、前記各出力回路は、当該各出力回路に対応した前記各電位の出力タイミングを制御し、前記各抑制回路は、当該各抑制回路に対応した前記各出力回路から出力される前記各電位の前記過剰電位を抑制する、ことを特徴とする。   In a preferred embodiment, the output control unit includes 2N output circuits corresponding to 2N different potentials composed of N (N is a natural number) positive potentials and N negative potentials, and the potential suppression unit Comprises 2N suppression circuits corresponding to each of the 2N output circuits, each output circuit controls the output timing of each potential corresponding to each output circuit, and each suppression circuit includes The excess potential of each potential output from each output circuit corresponding to each suppression circuit is suppressed.

望ましい具体例において、前記各出力回路は、当該各出力回路に対応した電源から得られる前記各電位の出力タイミングを制御し、前記各抑制回路は、当該各抑制回路に対応した前記各出力回路と当該各出力回路に対応した前記電源との間に当該各出力回路の前記過剰電位を抑制する電荷の経路を形成する、ことを特徴とする。   In a preferred embodiment, each output circuit controls the output timing of each potential obtained from a power supply corresponding to each output circuit, and each suppression circuit includes each output circuit corresponding to each suppression circuit. A charge path that suppresses the excess potential of each output circuit is formed between the power supply corresponding to each output circuit.

また、上記送信回路を有する好適な超音波医用装置は、電源間において貫通電流の経路を形成する前記各出力回路と前記各抑制回路が同時に導通状態とならないように、前記2N個の出力回路と前記2N個の抑制回路の動作タイミングを制御する制御部をさらに有する、ことを特徴とする。   In addition, a preferable ultrasonic medical apparatus having the transmission circuit includes the 2N output circuits so that the output circuits that form a through current path between power supplies and the suppression circuits are not in a conductive state at the same time. It further has a control part which controls the operation timing of the 2N suppression circuits.

本発明により、過剰電位を抑制する超音波の送信回路が提供される。例えば、本発明の好適な態様によれば、階段状の振幅に対応した互いに異なる複数の電位について各電位ごとに過剰電位を抑制することができる。   According to the present invention, an ultrasonic transmission circuit for suppressing an excessive potential is provided. For example, according to a preferred aspect of the present invention, an excess potential can be suppressed for each potential with respect to a plurality of different potentials corresponding to stepped amplitudes.

本発明の実施において好適な超音波の送信回路の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an ultrasonic transmission circuit suitable for implementing the present invention. FIG. 図1の送信回路が備える正電位側回路の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the positive electric potential side circuit with which the transmission circuit of FIG. 1 is provided. 図1の送信回路が備える接地回路の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the ground circuit with which the transmission circuit of FIG. 1 is provided. 図1の送信回路が備える負電位側回路の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the negative potential side circuit with which the transmission circuit of FIG. 1 is provided. 図1の送信回路の動作の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of operation | movement of the transmission circuit of FIG. 過剰電位の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of an excess potential. 抑制回路を利用しない送信信号の比較例を示す図である。It is a figure which shows the comparative example of the transmission signal which does not utilize a suppression circuit. 抑制回路を利用した送信信号の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the transmission signal using a suppression circuit. 送信回路の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a transmission circuit. 図9の送信回路100が備える正電位側回路の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the positive electric potential side circuit with which the transmission circuit 100 of FIG. 9 is provided. 図9の送信回路100が備える負電位側回路の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the negative potential side circuit with which the transmission circuit 100 of FIG. 9 is provided. 送信電源の段数Nと消費電力の関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the stage number N of a transmission power supply, and power consumption.

図1は、本発明の実施において好適な超音波の送信回路の全体構成図である。図1に示す超音波の送信回路100は、4つの出力回路と4つの抑制回路と2つの接地回路を備えている。送信回路100は、互いに異なる複数の電位を発生する電源に接続され、その電源から得られる各電位を利用して、階段状に振幅を変化させた超音波の送信信号を出力する。送信回路100は、出力端子OPから送信信号を出力して超音波の振動素子30を駆動する。なお、振動素子30が複数個ある場合には送信回路100も複数個とされ、例えば、1つの送信回路100により1つの振動素子30が駆動される。   FIG. 1 is an overall configuration diagram of an ultrasonic transmission circuit suitable for implementing the present invention. The ultrasonic transmission circuit 100 shown in FIG. 1 includes four output circuits, four suppression circuits, and two ground circuits. The transmission circuit 100 is connected to a power source that generates a plurality of different potentials, and uses each potential obtained from the power source to output an ultrasonic transmission signal whose amplitude is changed stepwise. The transmission circuit 100 outputs a transmission signal from the output terminal OP to drive the ultrasonic vibration element 30. When there are a plurality of vibration elements 30, the number of transmission circuits 100 is also plural. For example, one vibration element 30 is driven by one transmission circuit 100.

図2は、送信回路100(図1)が備える正電位側回路の具体例を示す図である。図2には、出力回路12Pと抑制回路22Nと出力回路11Pと抑制回路21Nの具体的な回路構成例が図示されている。   FIG. 2 is a diagram illustrating a specific example of a positive potential side circuit included in the transmission circuit 100 (FIG. 1). FIG. 2 illustrates a specific circuit configuration example of the output circuit 12P, the suppression circuit 22N, the output circuit 11P, and the suppression circuit 21N.

出力回路12Pは、電源から得られる第2正電位を出力端子OP(図1)へ出力するタイミングを制御する。電源は目標値+HV2の第2正電位を発生し、出力タイミングは入力端子12Pから入力される信号に応じて制御される。出力回路12Pは、PチャネルMOS型FET(PMOS)と出力分離用のダイオードDとPMOSのゲート保護用に設けられるツェナーダイオード(ZD)と抵抗Rを備えている。   The output circuit 12P controls the timing at which the second positive potential obtained from the power supply is output to the output terminal OP (FIG. 1). The power supply generates a second positive potential of the target value + HV2, and the output timing is controlled according to a signal input from the input terminal 12P. The output circuit 12P includes a P-channel MOS FET (PMOS), an output separation diode D, a Zener diode (ZD) provided for protecting the gate of the PMOS, and a resistor R.

出力回路12PのPMOSは、入力端子12Pから入力される信号に応じて制御され、ソースドレイン間のオン状態(導通)とオフ状態(非導通)を変化させる。出力回路12PのPMOSは、例えば、入力端子12Pから入力される信号の電位が+HV2の場合にオフ状態となり、+HV2−Vgsの場合にオン状態となる。なお、Vgsは、出力回路12PのPMOSのゲートソース間電位である。   The PMOS of the output circuit 12P is controlled according to a signal input from the input terminal 12P, and changes between an on state (conduction) and an off state (nonconduction) between the source and drain. For example, the PMOS of the output circuit 12P is turned off when the potential of the signal inputted from the input terminal 12P is + HV2, and turned on when + HV2-Vgs. Vgs is the gate-source potential of the PMOS of the output circuit 12P.

そして、出力回路12PのPMOSのソースドレイン間がオン状態の時に、目標値+HV2の第2正電位を発生する電源から、PMOSとダイオードDを介して、出力端子OPに電荷が供給される。これにより、出力端子OPが第2正電位となり、振動素子30(図1)に第2正電位が印加される。   Then, when the source and drain of the PMOS of the output circuit 12P is in the ON state, electric charges are supplied to the output terminal OP via the PMOS and the diode D from the power source that generates the second positive potential of the target value + HV2. As a result, the output terminal OP becomes the second positive potential, and the second positive potential is applied to the vibration element 30 (FIG. 1).

抑制回路22Nは、出力回路12Pから出力される第2正電位の目標値+HV2を超える過剰電位(後に詳述)を抑制する。抑制回路22Nは、NチャネルMOS型FET(NMOS)と出力分離用のダイオードDとNMOSのゲート保護用に設けられるツェナーダイオード(ZD)と抵抗Rを備えている。   The suppression circuit 22N suppresses an excessive potential (described in detail later) exceeding the target value + HV2 of the second positive potential output from the output circuit 12P. The suppression circuit 22N includes an N-channel MOS type FET (NMOS), an output separation diode D, a Zener diode (ZD) provided for NMOS gate protection, and a resistor R.

抑制回路22NのNMOSは、入力端子22Nから入力される信号に応じて制御され、ソースドレイン間のオン状態(導通)とオフ状態(非導通)を変化させる。抑制回路22NのNMOSは、例えば、入力端子22Nから入力される信号の電位が+HV2+Vgsの場合にオン状態となり、+HV2の場合にオフ状態となる。なお、Vgsは、抑制回路22NのNMOSのゲートソース間電位である。   The NMOS of the suppression circuit 22N is controlled according to a signal input from the input terminal 22N, and changes between an on state (conduction) and an off state (nonconduction) between the source and drain. For example, the NMOS of the suppression circuit 22N is turned on when the potential of the signal input from the input terminal 22N is + HV2 + Vgs, and is turned off when the potential is + HV2. Vgs is an NMOS gate-source potential of the suppression circuit 22N.

そして、抑制回路22NのNMOSのソースドレイン間がオン状態の時に、出力回路12Pから出力端子OP(図1)に出力される過剰電位を引き起こす電荷が、抑制回路22NのダイオードDとNMOSを介して、目標値+HV2の第2正電位を発生する電源に引き込まれる。これにより、出力回路12Pから出力される第2正電位が目標値である+HV2を維持するように制御される。   When the source and drain of the NMOS of the suppression circuit 22N are in the ON state, the charge that causes an excessive potential output from the output circuit 12P to the output terminal OP (FIG. 1) is transmitted via the diode D and the NMOS of the suppression circuit 22N. Then, it is drawn into the power source that generates the second positive potential of the target value + HV2. As a result, the second positive potential output from the output circuit 12P is controlled to maintain the target value + HV2.

出力回路11Pは、電源から得られる第1正電位を出力端子OP(図1)へ出力するタイミングを制御する。電源は目標値+HV1の第1正電位を発生し、出力タイミングは入力端子11Pから入力される信号に応じて制御される。出力回路11Pは、出力回路12Pと同じ回路構成を備えており、出力回路11PのPMOSは、入力端子11Pから入力される信号に応じて制御され、ソースドレイン間のオン状態(導通)とオフ状態(非導通)を変化させる。出力回路11PのPMOSは、例えば、入力端子11Pから入力される信号の電位が+HV1の場合にオフ状態となり、+HV1−Vgsの場合にオン状態となる。なお、Vgsは、出力回路11PのPMOSのゲートソース間電位である。   The output circuit 11P controls the timing at which the first positive potential obtained from the power supply is output to the output terminal OP (FIG. 1). The power supply generates a first positive potential of the target value + HV1, and the output timing is controlled according to a signal input from the input terminal 11P. The output circuit 11P has the same circuit configuration as that of the output circuit 12P, and the PMOS of the output circuit 11P is controlled according to a signal input from the input terminal 11P, and an on state (conduction) and an off state between the source and drain are controlled. (Non-conduction) is changed. For example, the PMOS of the output circuit 11P is turned off when the potential of the signal input from the input terminal 11P is + HV1, and turned on when + HV1-Vgs. Vgs is the gate-source potential of the PMOS of the output circuit 11P.

そして、出力回路11PのPMOSのソースドレイン間がオン状態の時に、目標値+HV1の第1正電位を発生する電源から、PMOSとダイオードDを介して、出力端子OPに電荷が供給される。これにより、出力端子OPが第1正電位となり、振動素子30(図1)に第1正電位が印加される。   Then, when the source and drain of the PMOS of the output circuit 11P are in the ON state, electric charges are supplied to the output terminal OP from the power source that generates the first positive potential of the target value + HV1 through the PMOS and the diode D. As a result, the output terminal OP becomes the first positive potential, and the first positive potential is applied to the vibration element 30 (FIG. 1).

抑制回路21Nは、出力回路11Pから出力される第1正電位の目標値+HV1を超える過剰電位(後に詳述)を抑制する。抑制回路21Nは、抑制回路22Nと同じ回路構成を備えており、入力端子21Nから入力される信号に応じて制御されソースドレイン間のオン状態(導通)とオフ状態(非導通)を変化させる。抑制回路21NのNMOSは、例えば、入力端子21Nから入力される信号の電位が+HV1+Vgsの場合にオン状態となり、+HV1の場合にオフ状態となる。なお、Vgsは、抑制回路21NのNMOSのゲートソース間電位である。   The suppression circuit 21N suppresses an excessive potential (described in detail later) that exceeds the target value + HV1 of the first positive potential output from the output circuit 11P. The suppression circuit 21N has the same circuit configuration as the suppression circuit 22N, is controlled according to a signal input from the input terminal 21N, and changes an on state (conduction) and an off state (nonconduction) between the source and drain. For example, the NMOS of the suppression circuit 21N is turned on when the potential of the signal input from the input terminal 21N is + HV1 + Vgs, and is turned off when + HV1. Vgs is the gate-source potential of the NMOS of the suppression circuit 21N.

そして、抑制回路21NのNMOSのソースドレイン間がオン状態の時に、出力回路11Pから出力端子OP(図1)に出力される過剰電位を引き起こす電荷が、抑制回路21NのダイオードDとNMOSを介して、目標値+HV1の第1正電位を発生する電源に引き込まれる。これにより、出力回路11Pから出力される第1正電位が目標値である+HV1を維持するように制御される。   Then, when the source-drain of the NMOS of the suppression circuit 21N is in the ON state, the charge that causes an excessive potential output from the output circuit 11P to the output terminal OP (FIG. 1) is transmitted via the diode D and the NMOS of the suppression circuit 21N. Then, it is drawn into the power source that generates the first positive potential of the target value + HV1. Accordingly, the first positive potential output from the output circuit 11P is controlled to maintain the target value + HV1.

図3は、送信回路100(図1)が備える接地回路の具体例を示す図である。図3には2つの接地回路GP,GNの具体的な回路構成例が図示されている。2つの接地回路GP,GNは、例えば、送信回路100(図1)から送信信号を出力しない非送信時に送信回路100の出力端子OPの電位を0V(ゼロボルト)に固定化(安定化)する。また、2つの接地回路GP,GNにより、不要な送信信号を低減し望ましくは除去することができる。   FIG. 3 is a diagram illustrating a specific example of a ground circuit included in the transmission circuit 100 (FIG. 1). FIG. 3 shows a specific circuit configuration example of the two ground circuits GP and GN. The two ground circuits GP and GN, for example, fix (stabilize) the potential of the output terminal OP of the transmission circuit 100 to 0 V (zero volt) when no transmission signal is output from the transmission circuit 100 (FIG. 1). Also, unnecessary transmission signals can be reduced and preferably removed by the two ground circuits GP and GN.

接地回路GPは、PチャネルMOS型FET(PMOS)と出力分離用のダイオードDとPMOSのゲート保護用に設けられるツェナーダイオード(ZD)と抵抗Rを備えている。接地回路GPのPMOSは、入力端子GPから入力される信号に応じて制御され、ソースドレイン間のオン状態(導通)とオフ状態(非導通)を変化させる。接地回路GPのPMOSは、例えば、入力端子GPから入力される信号の電位がGND(接地)の場合にオフ状態となり、GND−Vgsの場合にオン状態となる。なお、Vgsは接地回路GPのPMOSのゲートソース間電位である。   The ground circuit GP includes a P-channel MOS FET (PMOS), an output separating diode D, a Zener diode (ZD) provided for protecting the gate of the PMOS, and a resistor R. The PMOS of the ground circuit GP is controlled according to a signal input from the input terminal GP, and changes between an on state (conduction) and an off state (non-conduction) between the source and drain. For example, the PMOS of the ground circuit GP is turned off when the potential of the signal input from the input terminal GP is GND (grounded), and turned on when the potential of the ground circuit GP is GND-Vgs. Vgs is the gate-source potential of the PMOS of the ground circuit GP.

そして、接地回路GPのPMOSのソースドレイン間がオン状態の時に、接地(GND)からPMOSとダイオードDを介して出力端子OPに電荷が供給される。これにより、出力端子OPが負電位にならないように制御される。   Then, when the source and drain of the PMOS of the ground circuit GP is in an ON state, electric charges are supplied from the ground (GND) to the output terminal OP via the PMOS and the diode D. As a result, the output terminal OP is controlled so as not to have a negative potential.

一方、接地回路GNは、NチャネルMOS型FET(NMOS)と出力分離用のダイオードDとNMOSのゲート保護用に設けられるツェナーダイオード(ZD)と抵抗Rを備えている。接地回路GNのNMOSは、入力端子GNから入力される信号に応じて制御され、ソースドレイン間のオン状態(導通)とオフ状態(非導通)を変化させる。接地回路GNのNMOSは、例えば、入力端子GNから入力される信号の電位がGND+Vgsの場合にオン状態となり、GNDの場合にオフ状態となる。なお、Vgsは、接地回路GNのNMOSのゲートソース間電位である。   On the other hand, the ground circuit GN includes an N channel MOS type FET (NMOS), an output separating diode D, a Zener diode (ZD) provided for NMOS gate protection, and a resistor R. The NMOS of the ground circuit GN is controlled according to a signal input from the input terminal GN, and changes between an on state (conduction) and an off state (non-conduction) between the source and drain. For example, the NMOS of the ground circuit GN is turned on when the potential of the signal input from the input terminal GN is GND + Vgs, and is turned off when GND. Vgs is an NMOS gate-source potential of the ground circuit GN.

そして、接地回路GNのNMOSのソースドレイン間がオン状態の時に、出力端子OPの正電位を引き起こす電荷が、接地回路GNのダイオードDとNMOSを介して、接地(GND)に引き込まれる。これにより、出力端子OPが正電位にならないように制御される。   When the source and drain of the NMOS of the ground circuit GN are in the ON state, the charge that causes the positive potential of the output terminal OP is drawn to the ground (GND) via the diode D and the NMOS of the ground circuit GN. Thereby, the output terminal OP is controlled so as not to become a positive potential.

図4は、送信回路100(図1)が備える負電位側回路の具体例を示す図である。図4には、出力回路12Nと抑制回路22Pと出力回路11Nと抑制回路21Pの具体的な回路構成例が図示されている。   FIG. 4 is a diagram illustrating a specific example of a negative potential side circuit included in the transmission circuit 100 (FIG. 1). FIG. 4 shows a specific circuit configuration example of the output circuit 12N, the suppression circuit 22P, the output circuit 11N, and the suppression circuit 21P.

出力回路12Nは、電源から得られる第2負電位を出力端子OP(図1)へ出力するタイミングを制御する。電源は目標値−HV2の第2負電位を発生し、出力タイミングは入力端子12Nから入力される信号に応じて制御される。出力回路12Nは、NチャネルMOS型FET(NMOS)と出力分離用のダイオードDとNMOSのゲート保護用に設けられるツェナーダイオード(ZD)と抵抗Rを備えている。   The output circuit 12N controls the timing at which the second negative potential obtained from the power supply is output to the output terminal OP (FIG. 1). The power supply generates a second negative potential of the target value −HV2, and the output timing is controlled according to a signal input from the input terminal 12N. The output circuit 12N includes an N-channel MOS type FET (NMOS), an output separation diode D, a Zener diode (ZD) provided for NMOS gate protection, and a resistor R.

出力回路12NのNMOSは、入力端子12Nから入力される信号に応じて制御され、ソースドレイン間のオン状態(導通)とオフ状態(非導通)を変化させる。出力回路12NのNMOSは、例えば、入力端子12Nから入力される信号の電位が−HV2+Vgsの場合にオン状態となり、−HV2の場合にオフ状態となる。なお、Vgsは、出力回路12NのNMOSのゲートソース間電位である。   The NMOS of the output circuit 12N is controlled according to a signal input from the input terminal 12N, and changes between an on state (conduction) and an off state (nonconduction) between the source and drain. For example, the NMOS of the output circuit 12N is turned on when the potential of the signal input from the input terminal 12N is −HV2 + Vgs, and is turned off when the potential is −HV2. Vgs is an NMOS gate-source potential of the output circuit 12N.

そして、出力回路12NのNMOSのソースドレイン間がオン状態の時に、出力端子OPにおける電荷が、ダイオードDとNMOSを介して、目標値−HV2の第2負電位を発生する電源に引き込まれる。これにより、出力端子OPが第2負電位となり、振動素子30(図1)に第2負電位が印加される。   Then, when the source and drain of the NMOS of the output circuit 12N are in the ON state, the charge at the output terminal OP is drawn to the power source that generates the second negative potential of the target value −HV2 via the diode D and the NMOS. As a result, the output terminal OP becomes the second negative potential, and the second negative potential is applied to the vibration element 30 (FIG. 1).

抑制回路22Pは、出力回路12Nから出力される第2負電位の目標値−HV2の絶対値を超える過剰電位(後に詳述)を抑制する。抑制回路22Pは、PチャネルMOS型FET(PMOS)と出力分離用のダイオードDとPMOSのゲート保護用に設けられるツェナーダイオード(ZD)と抵抗Rを備えている。   The suppression circuit 22P suppresses an excessive potential (detailed later) that exceeds the absolute value of the target value −HV2 of the second negative potential output from the output circuit 12N. The suppression circuit 22P includes a P-channel MOS FET (PMOS), a diode D for output separation, a Zener diode (ZD) provided for protecting the gate of the PMOS, and a resistor R.

抑制回路22PのPMOSは、入力端子22Pから入力される信号に応じて制御され、ソースドレイン間のオン状態(導通)とオフ状態(非導通)を変化させる。抑制回路22PのPMOSは、例えば、入力端子22Pから入力される信号の電位が−HV2の場合にオフ状態となり、−HV2−Vgsの場合にオン状態となる。なお、Vgsは、抑制回路22PのPMOSのゲートソース間電位である。   The PMOS of the suppression circuit 22P is controlled according to a signal input from the input terminal 22P, and changes between an on state (conduction) and an off state (nonconduction) between the source and drain. For example, the PMOS of the suppression circuit 22P is turned off when the potential of the signal input from the input terminal 22P is -HV2, and is turned on when -HV2-Vgs. Vgs is a gate-source potential of the PMOS of the suppression circuit 22P.

そして、抑制回路22PのPMOSのソースドレイン間がオン状態の時に、目標値−HV2の第2負電位を発生する電源から、PMOSとダイオードDを介して出力端子OP(図1)に電荷が供給される。これにより、出力回路12Nから出力される第2負電位が目標値である−HV2を維持するように制御される。   Then, when the source and drain of the PMOS of the suppression circuit 22P is in the ON state, electric power is supplied from the power source that generates the second negative potential of the target value −HV2 to the output terminal OP (FIG. 1) via the PMOS and the diode D. Is done. As a result, the second negative potential output from the output circuit 12N is controlled so as to maintain the target value -HV2.

出力回路11Nは、電源から得られる第1負電位を出力端子OP(図1)へ出力するタイミングを制御する。電源は目標値−HV1の第1負電位を発生し、出力タイミングは入力端子11Nから入力される信号に応じて制御される。出力回路11Nは、出力回路12Nと同じ回路構成を備えており、出力回路11NのNMOSは、入力端子11Nから入力される信号に応じて制御され、ソースドレイン間のオン状態(導通)とオフ状態(非導通)を変化させる。出力回路11NのNMOSは、例えば、入力端子11Nから入力される信号の電位が−HV1+Vgsの場合にオン状態となり、−HV1の場合にオフ状態となる。なお、Vgsは、出力回路11NのNMOSのゲートソース間電位である。   The output circuit 11N controls the timing at which the first negative potential obtained from the power supply is output to the output terminal OP (FIG. 1). The power supply generates a first negative potential of the target value -HV1, and the output timing is controlled according to a signal input from the input terminal 11N. The output circuit 11N has the same circuit configuration as that of the output circuit 12N, and the NMOS of the output circuit 11N is controlled according to a signal input from the input terminal 11N, and an on state (conduction) and an off state between the source and drain are controlled. (Non-conduction) is changed. For example, the NMOS of the output circuit 11N is turned on when the potential of the signal input from the input terminal 11N is −HV1 + Vgs, and turned off when the potential is −HV1. Vgs is an NMOS gate-source potential of the output circuit 11N.

そして、出力回路11NのNMOSのソースドレイン間がオン状態の時に、出力端子OPにおける電荷が、ダイオードDとNMOSを介して、目標値−HV1の第1負電位を発生する電源に引き込まれる。これにより、出力端子OPが第1負電位となり、振動素子30(図1)に第1負電位が印加される。   Then, when the source and drain of the NMOS of the output circuit 11N is in the ON state, the charge at the output terminal OP is drawn to the power source that generates the first negative potential of the target value −HV1 via the diode D and the NMOS. As a result, the output terminal OP becomes the first negative potential, and the first negative potential is applied to the vibration element 30 (FIG. 1).

抑制回路21Pは、出力回路11Nから出力される第1負電位の目標値−HV1の絶対値を超える過剰電位(後に詳述)を抑制する。抑制回路21Pは、抑制回路22Pと同じ回路構成を備えており、入力端子21Pから入力される信号に応じて制御されソースドレイン間のオン状態(導通)とオフ状態(非導通)を変化させる。抑制回路21PのPMOSは、例えば、入力端子21Pから入力される信号の電位が−HV1の場合にオフ状態となり、−HV1−Vgsの場合にオン状態となる。なお、Vgsは、抑制回路21PのPMOSのゲートソース間電位である。   The suppression circuit 21P suppresses an excessive potential (detailed later) that exceeds the absolute value of the target value −HV1 of the first negative potential output from the output circuit 11N. The suppression circuit 21P has the same circuit configuration as that of the suppression circuit 22P, and is controlled according to a signal input from the input terminal 21P to change an on state (conduction) and an off state (nonconduction) between the source and drain. For example, the PMOS of the suppression circuit 21P is turned off when the potential of the signal input from the input terminal 21P is -HV1, and is turned on when -HV1-Vgs. Vgs is the gate-source potential of the PMOS of the suppression circuit 21P.

そして、抑制回路21PのPMOSのソースドレイン間がオン状態の時に、目標値−HV1の第1負電位を発生する電源から、PMOSとダイオードDを介して出力端子OP(図1)に電荷が供給される。これにより、出力回路11Nから出力される第1負電位が目標値である−HV1を維持するように制御される。   Then, when the source and drain of the PMOS of the suppression circuit 21P is in the ON state, electric power is supplied from the power source that generates the first negative potential of the target value −HV1 to the output terminal OP (FIG. 1) via the PMOS and the diode D. Is done. Thus, the first negative potential output from the output circuit 11N is controlled to maintain the target value -HV1.

図5は、送信回路100(図1)の動作の具体例を示す図である。図5には、送信回路100を構成する各回路(図2〜図4)の駆動タイミング、つまり、各回路が備えるMOS型FET(PMOSまたはNMOS)のオン状態(ON)とオフ状態(OFF)の制御タイミングの具体例が図示されている。図5に示す具体例において、送信回路100は、理想サイン波(理想的な正弦波)を模擬した階段状送信波形の送信信号(階段状に振幅を変化させた送信信号)を出力する。   FIG. 5 is a diagram illustrating a specific example of the operation of the transmission circuit 100 (FIG. 1). FIG. 5 shows the drive timing of each circuit (FIGS. 2 to 4) constituting the transmission circuit 100, that is, the ON state (ON) and the OFF state (OFF) of the MOS FET (PMOS or NMOS) included in each circuit. A specific example of the control timing is shown. In the specific example shown in FIG. 5, the transmission circuit 100 outputs a transmission signal having a staircase transmission waveform that simulates an ideal sine wave (ideal sine wave) (transmission signal with amplitude changed in a staircase pattern).

まず、4つの出力回路(11P,12P,11N,12N)の駆動タイミングについて説明する。時刻t0において、4つの出力回路は全てオフ状態であり、階段状送信波形の振幅はGND(接地)となる。   First, the drive timing of the four output circuits (11P, 12P, 11N, 12N) will be described. At time t0, all four output circuits are in the OFF state, and the amplitude of the stepped transmission waveform is GND (ground).

そして、時刻t1において、出力回路11Pがオン状態となり、出力回路11Pから第1正電位(目標値+HV1)が出力され、階段状送信波形の振幅が第1正電位(目標値+HV1)となる。さらに、時刻t2において、出力回路12Pがオン状態となり、出力回路12Pから第2正電位(目標値+HV2)が出力され、階段状送信波形の振幅が第2正電位(目標値+HV2)となる。   At time t1, the output circuit 11P is turned on, the first positive potential (target value + HV1) is output from the output circuit 11P, and the amplitude of the stepped transmission waveform becomes the first positive potential (target value + HV1). Further, at time t2, the output circuit 12P is turned on, the second positive potential (target value + HV2) is output from the output circuit 12P, and the amplitude of the stepped transmission waveform becomes the second positive potential (target value + HV2).

出力回路12Pは、時刻t2から時刻t3までオン状態とされる。これにより、時刻t2から時刻t3までの期間において、階段状送信波形の振幅が第2正電位となる。また、出力回路11Pは、時刻t1から時刻t4までオン状態とされる。これにより、時刻t1から時刻t2までの期間と時刻t3から時刻t4までの期間において、階段状送信波形の振幅が第1正電位となる。なお、時刻t2から時刻t3の期間は、出力回路12Pから第2正電位が出力されているため、出力回路11Pがオフ状態とされてもよい。   The output circuit 12P is turned on from time t2 to time t3. Thereby, in the period from the time t2 to the time t3, the amplitude of the stepped transmission waveform becomes the second positive potential. The output circuit 11P is turned on from time t1 to time t4. As a result, the amplitude of the stepped transmission waveform becomes the first positive potential in the period from time t1 to time t2 and in the period from time t3 to time t4. Note that since the second positive potential is output from the output circuit 12P during the period from the time t2 to the time t3, the output circuit 11P may be turned off.

時刻t4において出力回路11Pがオン状態からオフ状態に切り替えられると、その直後の時刻t5において、出力回路11Nがオン状態となり、出力回路11Nから第1負電位(目標値−HV1)が出力され、階段状送信波形の振幅が第1負電位(目標値−HV1)となる。なお、時刻t4と時刻t5は、出力回路11Pと出力回路11Nが同時にオン状態とならないように、望ましくは時刻t4と時刻t5の期間ができるだけ短くなるように決定される。   When the output circuit 11P is switched from the on-state to the off-state at time t4, the output circuit 11N is turned on immediately after time t5, and the first negative potential (target value −HV1) is output from the output circuit 11N. The amplitude of the stepped transmission waveform is the first negative potential (target value -HV1). Time t4 and time t5 are preferably determined so that the period between time t4 and time t5 is as short as possible so that output circuit 11P and output circuit 11N are not turned on simultaneously.

そして、時刻t6において、出力回路12Nがオン状態となり、出力回路12Nから第2負電位(目標値−HV2)が出力され、階段状送信波形の振幅が第2負電位(目標値−HV2)となる。   Then, at time t6, the output circuit 12N is turned on, the second negative potential (target value -HV2) is output from the output circuit 12N, and the amplitude of the stepped transmission waveform becomes the second negative potential (target value -HV2). Become.

出力回路12Nは、時刻t6から時刻t7までオン状態とされる。これにより、時刻t6から時刻t7までの期間において、階段状送信波形の振幅が第2負電位となる。また、出力回路11Nは、時刻t5から時刻t8までオン状態とされる。これにより、時刻t5から時刻t6までの期間と時刻t7から時刻t8までの期間において、階段状送信波形の振幅が第1負電位となる。なお、時刻t6から時刻t7の期間は、出力回路12Nら第2負位が出力されているため、出力回路11Nがオフ状態とされてもよい。   The output circuit 12N is turned on from time t6 to time t7. Thereby, in the period from the time t6 to the time t7, the amplitude of the stepped transmission waveform becomes the second negative potential. Further, the output circuit 11N is turned on from time t5 to time t8. Thereby, in the period from time t5 to time t6 and the period from time t7 to time t8, the amplitude of the stepped transmission waveform becomes the first negative potential. Note that, during the period from time t6 to time t7, the output circuit 11N may be turned off because the second negative value is output from the output circuit 12N.

時刻t8において出力回路11Nがオン状態からオフ状態に切り替えられると、その直後の時刻t9において、出力回路11Pがオン状態となり、出力回路11Pから第1正電位(目標値+HV1)が出力され、階段状送信波形の振幅が第1正電位(目標値+HV1)となる。なお、時刻t8と時刻t9は、出力回路11Nと出力回路11Pが同時にオン状態とならないように、望ましくは時刻t8と時刻t9の期間ができるだけ短くなるように決定される。   When the output circuit 11N is switched from the on state to the off state at time t8, the output circuit 11P is turned on at time t9 immediately after that, and the first positive potential (target value + HV1) is output from the output circuit 11P, and the staircase The amplitude of the waveform transmission waveform becomes the first positive potential (target value + HV1). Time t8 and time t9 are preferably determined so that the period between time t8 and time t9 is as short as possible so that output circuit 11N and output circuit 11P are not turned on simultaneously.

そして、時刻t9から時刻t10までの期間において、時刻t1から時刻t8までの期間と同じ制御が実行され、時刻t10以降において、4つの出力回路が全てオフ状態となり階段状送信波形の振幅はGND(接地)となる。これにより、図5に示す具体例では、2周期分の理想サイン波に対応した階段状送信波形の送信信号が出力される。   Then, in the period from time t9 to time t10, the same control as in the period from time t1 to time t8 is executed. After time t10, all four output circuits are turned off, and the amplitude of the stepped transmission waveform is GND ( Ground). As a result, in the specific example shown in FIG. 5, a transmission signal having a stepped transmission waveform corresponding to two periods of ideal sine waves is output.

4つの出力回路(11P,12P,11N,12N)の駆動タイミングについて説明したが、送信回路100(図1)において4つの出力回路のみを駆動させ、4つの抑制回路(21N,22N,21P,22P)を駆動させないと、各出力回路から電位の目標値を超える過剰電位が生じてしまう恐れがある。   Although the driving timing of the four output circuits (11P, 12P, 11N, 12N) has been described, only the four output circuits are driven in the transmission circuit 100 (FIG. 1), and the four suppression circuits (21N, 22N, 21P, 22P) are driven. ) Is not driven, an excess potential exceeding the target potential value may be generated from each output circuit.

図6は、過剰電位の具体例を示す図である。図6には、横軸を時刻とし縦軸に振幅(電位)を示した送信信号波形が図示されている。図6の波形は、4つの抑制回路を駆動させない場合(4つの抑制回路を設けない場合)の具体例であり、非特許文献1のFig.3(b)に図示される波形である。   FIG. 6 is a diagram illustrating a specific example of excess potential. FIG. 6 shows a transmission signal waveform in which the horizontal axis indicates time and the vertical axis indicates amplitude (potential). The waveform in FIG. 6 is a specific example when the four suppression circuits are not driven (when the four suppression circuits are not provided). It is a waveform illustrated in 3 (b).

例えば、各出力回路が備えるMOS型FET(PMOSまたはNMOS)のオフ状態(OFF)とオン状態(ON)を切り替えるスイッチング動作により、各出力回路からスパイク状のノイズ電圧(スパイクノイズ電圧)が出力される。なお、オン状態からオフ状態に遷移する際のノイズ電圧はフライバック電圧と呼ばれる場合もある。これらのノイズ電圧を各出力回路からそのまま出力してしまうと、例えば図6において楕円枠で示すようにノイズ電圧(スパイクノイズ電圧やフライバック電圧)が重畳された送信信号となってしまう。これらのノイズ電圧は、送信信号波形の形状を崩してしまい、さらに、各出力回路が備えるMOS型FETの温度上昇やアバランシェ破壊の原因にもなる。   For example, a spike-like noise voltage (spike noise voltage) is output from each output circuit by a switching operation for switching between an off state (OFF) and an on state (ON) of a MOS FET (PMOS or NMOS) included in each output circuit. The Note that the noise voltage when transitioning from the on state to the off state may be referred to as a flyback voltage. If these noise voltages are output as they are from each output circuit, for example, as shown by an ellipse frame in FIG. 6, a transmission signal on which a noise voltage (spike noise voltage or flyback voltage) is superimposed is obtained. These noise voltages destroy the shape of the transmission signal waveform, and further cause a temperature rise and avalanche breakdown of the MOS type FET provided in each output circuit.

そこで、図1の送信回路100が備える4つの抑制回路(21N,22N,21P,22P)は、4つの出力回路(11P,12P,11N,12N)から出力される過剰電位(例えばスパイクノイズ電圧)を抑制する。   Therefore, the four suppression circuits (21N, 22N, 21P, 22P) included in the transmission circuit 100 of FIG. 1 are excessive potentials (for example, spike noise voltages) output from the four output circuits (11P, 12P, 11N, 12N). Suppress.

図5に戻り、4つの抑制回路(21N,22N,21P,22P)の駆動タイミングについて説明する。抑制回路22Nは、出力回路12Pから出力される第2正電位の目標値+HV2を超える過剰電位(例えばスパイクノイズ電圧)を抑制する。そのため、出力回路12Pがオン状態とオフ状態を切り替えるタイミング(例えば時刻t2と時刻t3)を含む期間において、抑制回路22Nがオン状態とされる。図5に示す具体例では、時刻t0からの全期間において抑制回路22Nがオン状態とされる。   Returning to FIG. 5, the drive timing of the four suppression circuits (21N, 22N, 21P, 22P) will be described. The suppression circuit 22N suppresses an excess potential (for example, spike noise voltage) exceeding the target value + HV2 of the second positive potential output from the output circuit 12P. Therefore, the suppression circuit 22N is turned on during a period including the timing (for example, time t2 and time t3) when the output circuit 12P switches between the on state and the off state. In the specific example shown in FIG. 5, the suppression circuit 22N is turned on in the entire period from time t0.

なお、抑制回路22Nを常にオン状態とするのであれば、抑制回路22Nが備える出力分離用のダイオードD(図2参照)のカソード端子を直接的に第2正電位(目標値+HV2)の電源に接続する変形回路構成が採用されてもよい。   If the suppression circuit 22N is always turned on, the cathode terminal of the output separation diode D (see FIG. 2) included in the suppression circuit 22N is directly used as the power source of the second positive potential (target value + HV2). A connecting modified circuit configuration may be employed.

抑制回路21Nは、出力回路11Pから出力される第1正電位の目標値+HV1を超える過剰電位(例えばスパイクノイズ電圧)を抑制する。そのため、出力回路11Pがオン状態とオフ状態を切り替えるタイミング(例えば時刻t1と時刻t4)を含む期間において、抑制回路21Nがオン状態とされる。   The suppression circuit 21N suppresses an excess potential (for example, spike noise voltage) exceeding the target value + HV1 of the first positive potential output from the output circuit 11P. Therefore, the suppression circuit 21N is turned on in a period including the timing (for example, time t1 and time t4) when the output circuit 11P switches between the on state and the off state.

但し、抑制回路21Nは、出力回路12Pと同時にオン状態とならないように制御される。例えば、図5に示す具体例のように、抑制回路21Nは、時刻t0からオン状態とされ、出力回路12Pがオン状態となる時刻t2の直前にオフ状態とされる。そして、出力回路12Pがオフ状態となる時刻t3の直後に抑制回路21Nがオン状態とされる。これにより、第2正電位(目標値+HV2)から出力回路12Pと抑制回路21Nを通り第1正電位(目標値+HV1)に流れる電源間の貫通電流を生じさせない制御が実現される。   However, the suppression circuit 21N is controlled so as not to be turned on simultaneously with the output circuit 12P. For example, as in the specific example shown in FIG. 5, the suppression circuit 21N is turned on from time t0, and is turned off immediately before time t2 when the output circuit 12P is turned on. The suppression circuit 21N is turned on immediately after time t3 when the output circuit 12P is turned off. As a result, control is achieved that does not cause a through current between the power supplies that flows from the second positive potential (target value + HV2) to the first positive potential (target value + HV1) through the output circuit 12P and the suppression circuit 21N.

抑制回路22Pは、出力回路12Nから出力される第2負電位の目標値−HV2の絶対値を超える過剰電位(例えばスパイクノイズ電圧)を抑制する。そのため、出力回路12Nがオン状態とオフ状態を切り替えるタイミング(例えば時刻t6と時刻t7)を含む期間において、抑制回路22Pがオン状態とされる。図5に示す具体例では、時刻t0からの全期間において抑制回路22Pがオン状態とされる。   The suppression circuit 22P suppresses an excess potential (for example, spike noise voltage) exceeding the absolute value of the target value −HV2 of the second negative potential output from the output circuit 12N. Therefore, the suppression circuit 22P is turned on in a period including the timing (for example, time t6 and time t7) when the output circuit 12N switches between the on state and the off state. In the specific example shown in FIG. 5, the suppression circuit 22P is turned on in the entire period from time t0.

なお、抑制回路22Pを常にオン状態とするのであれば、抑制回路22Pが備える出力分離用のダイオードD(図4参照)のアノード端子を直接的に第2負電位(目標値−HV2)の電源に接続する変形回路構成が採用されてもよい。   If the suppression circuit 22P is always turned on, the anode terminal of the output separation diode D (see FIG. 4) included in the suppression circuit 22P is directly connected to the power source of the second negative potential (target value −HV2). A modified circuit configuration that connects to may be employed.

抑制回路21Pは、出力回路11Nから出力される第1負電位の目標値−HV1の絶対値を超える過剰電位(例えばスパイクノイズ電圧)を抑制する。そのため、出力回路11Nがオン状態とオフ状態を切り替えるタイミング(例えば時刻t5と時刻t8)を含む期間において、抑制回路21Pがオン状態とされる。   The suppression circuit 21P suppresses an excess potential (for example, spike noise voltage) exceeding the absolute value of the target value −HV1 of the first negative potential output from the output circuit 11N. Therefore, the suppression circuit 21P is turned on during a period including the timing (for example, time t5 and time t8) when the output circuit 11N switches between the on state and the off state.

但し、抑制回路21Pは、出力回路12Nと同時にオン状態とならないように制御される。例えば、図5に示す具体例のように、抑制回路21Pは、時刻t0からオン状態とされ、出力回路12Nがオン状態となる時刻t6の直前にオフ状態とされる。そして、出力回路12Nがオフ状態となる時刻t7の直後に抑制回路21Pがオン状態とされる。これにより、第1負電位(目標値−HV1)から抑制回路21Pと出力回路12Nを通り第2負電位(目標値−HV2)に流れる電源間の貫通電流を生じさせない制御が実現される。   However, the suppression circuit 21P is controlled so as not to be turned on simultaneously with the output circuit 12N. For example, as in the specific example shown in FIG. 5, the suppression circuit 21P is turned on from time t0, and is turned off immediately before time t6 when the output circuit 12N is turned on. Then, immediately after time t7 when the output circuit 12N is turned off, the suppression circuit 21P is turned on. As a result, control is achieved that does not cause a through current between the power supplies that flows from the first negative potential (target value −HV1) to the second negative potential (target value −HV2) through the suppression circuit 21P and the output circuit 12N.

なお、2つの接地回路GP,GNは、送信回路100(図1)から階段状送信波形の送信信号を出力しない非送信時にオン状態とされ、送信信号の振幅をGND(接地)に安定化する。そのため、例えば図5に示す具体例のように、接地回路GPと接地回路GNは、時刻t0からオン状態とされ、階段状送信波形が出力される時刻t1の直前にオフ状態とされる。また、階段状送信波形が終了する時刻t10の直後から、接地回路GPと接地回路GNはオン状態とされる。   The two ground circuits GP and GN are turned on when no transmission signal having a stepped transmission waveform is output from the transmission circuit 100 (FIG. 1), and the amplitude of the transmission signal is stabilized to GND (ground). . Therefore, for example, as in the specific example shown in FIG. 5, the ground circuit GP and the ground circuit GN are turned on from time t0, and are turned off immediately before time t1 when the stepped transmission waveform is output. In addition, immediately after time t10 when the stepped transmission waveform ends, the ground circuit GP and the ground circuit GN are turned on.

図7は、抑制回路を利用しない送信信号の比較例を示す図である。図7には、送信回路100(図1)において4つの抑制回路を駆動させない場合(4つの抑制回路を設けない場合)に得られる送信信号の具体例が図示されている。   FIG. 7 is a diagram illustrating a comparative example of transmission signals that do not use the suppression circuit. FIG. 7 shows a specific example of a transmission signal obtained when the four suppression circuits are not driven in the transmission circuit 100 (FIG. 1) (when four suppression circuits are not provided).

図7(a)(b)には、それぞれ、周波数が250KHz(キロヘルツ)と1MHz(メガヘルツ)である送信信号の波形が図示されている。なお、図7の比較例において、第2正電位の目標値+HV2は+20V(ボルト)、第2負電位の目標値−HV2は−20V、第1正電位の目標値+HV1は+7.9V、第1負電位の目標値−HV1は−7.9Vである。   FIGS. 7A and 7B show waveforms of transmission signals having frequencies of 250 KHz (kilohertz) and 1 MHz (megahertz), respectively. In the comparative example of FIG. 7, the second positive potential target value + HV2 is + 20V (volts), the second negative potential target value -HV2 is -20V, the first positive potential target value + HV1 is + 7.9V, The target value -HV1 of 1 negative potential is -7.9V.

図7の比較例では、4つの抑制回路により過剰電位(例えばスパイクノイズ電圧)が抑制されていないため、特に、周波数が250KHzの送信信号において、第2正電位の目標値である+20Vと第2負電位の目標値である−20Vを超える高電位出力(楕円枠内)が顕著に表れている。なお、図7の比較例において、周波数が1MHzの場合における最大温度上昇は摂氏+30.9度であり、消費電力は3.22Wであった。   In the comparative example of FIG. 7, the excess potential (for example, spike noise voltage) is not suppressed by the four suppression circuits. Therefore, in particular, in the transmission signal having the frequency of 250 KHz, the second positive potential target value + 20V and the second A high potential output (within the ellipse frame) exceeding −20 V, which is the target value of the negative potential, appears remarkably. In the comparative example of FIG. 7, the maximum temperature rise when the frequency was 1 MHz was +30.9 degrees Celsius, and the power consumption was 3.22 W.

図8は、抑制回路を利用した送信信号の具体例を示す図である。図8には、送信回路100(図1)において4つの抑制回路を駆動させた場合に得られる送信信号の具体例が図示されている。   FIG. 8 is a diagram illustrating a specific example of a transmission signal using a suppression circuit. FIG. 8 shows a specific example of a transmission signal obtained when four suppression circuits are driven in the transmission circuit 100 (FIG. 1).

図8(a)(b)には、それぞれ、周波数が250KHz(キロヘルツ)と1MHz(メガヘルツ)である送信信号の波形が図示されている。また、図7の比較例と同じく図8の具体例においても、第2正電位の目標値+HV2は+20V(ボルト)、第2負電位の目標値−HV2は−20V、第1正電位の目標値+HV1は+7.9V、第1負電位の目標値−HV1は−7.9Vである。   FIGS. 8A and 8B show waveforms of transmission signals having frequencies of 250 KHz (kilohertz) and 1 MHz (megahertz), respectively. Also in the specific example of FIG. 8 as in the comparative example of FIG. 7, the second positive potential target value + HV2 is +20 V (volts), the second negative potential target value −HV2 is −20 V, and the first positive potential target. The value + HV1 is + 7.9V, and the target value -HV1 of the first negative potential is -7.9V.

図8の具体例では、4つの制御回路により過剰電位(例えばスパイクノイズ電圧)が抑制されているため、特に、第2正電位の目標値である+20Vと第2負電位の目標値である−20Vを超える高電位出力が殆ど発生していない。また、図7の波形と比較して図8の具体例の波形は全体的に整形されている。   In the specific example of FIG. 8, the excess potential (for example, spike noise voltage) is suppressed by the four control circuits. Therefore, in particular, the target value of the second positive potential is +20 V and the target value of the second negative potential is − Almost no high potential output exceeding 20V is generated. Further, compared with the waveform of FIG. 7, the waveform of the specific example of FIG. 8 is shaped as a whole.

なお、図8の具体例において、周波数が1MHzの場合における最大温度上昇は摂氏+16.4度であり、消費電力は2.36Wであった。図7の比較例に対し、図8の具体例における最大温度上昇は摂氏14.5度低く(−14.5度)、消費電力は73.3パーセントであった。   In the specific example of FIG. 8, when the frequency is 1 MHz, the maximum temperature rise was +16.4 degrees Celsius and the power consumption was 2.36 W. Compared to the comparative example of FIG. 7, the maximum temperature rise in the specific example of FIG. 8 was 14.5 degrees Celsius lower (-14.5 degrees) and the power consumption was 73.3 percent.

図9は、送信回路100の変形例を示す図である。図9の送信回路100は、互いに異なる複数の電位を発生する電源に接続され、その電源から得られる各電位を利用して、階段状に振幅を変化させた超音波の送信信号を出力する。送信回路100は、出力端子OPから送信信号を出力して超音波の振動素子30を駆動する。なお、振動素子30が複数個ある場合には送信回路100も複数個とされ、例えば、1つの送信回路100により1つの振動素子30が駆動される。   FIG. 9 is a diagram illustrating a modification of the transmission circuit 100. The transmission circuit 100 in FIG. 9 is connected to a power source that generates a plurality of different potentials, and uses each potential obtained from the power source to output an ultrasonic transmission signal with the amplitude changed stepwise. The transmission circuit 100 outputs a transmission signal from the output terminal OP to drive the ultrasonic vibration element 30. When there are a plurality of vibration elements 30, the number of transmission circuits 100 is also plural. For example, one vibration element 30 is driven by one transmission circuit 100.

図9の送信回路100において、出力回路12Pから第2正電位が出力され、出力回路11Pから第1正電位が出力され、出力回路12Nから第2負電位が出力され、出力回路11Nから第1負電位が出力される。図9の送信回路100は、第2正電位が第1正電位よりも大きく、第2負電位が第1負電位よりも小さい(第2負電位の絶対値が第1負電位の絶対値よりも大きい)場合に利用される。   9, the second positive potential is output from the output circuit 12P, the first positive potential is output from the output circuit 11P, the second negative potential is output from the output circuit 12N, and the first negative potential is output from the output circuit 11N. Negative potential is output. In the transmission circuit 100 of FIG. 9, the second positive potential is larger than the first positive potential and the second negative potential is smaller than the first negative potential (the absolute value of the second negative potential is larger than the absolute value of the first negative potential). Is also used).

図10は、送信回路100(図9)が備える正電位側回路の具体例を示す図である。図10には、出力回路12Pと出力回路11Pと抑制回路21Nの具体的な回路構成例が図示されている。   FIG. 10 is a diagram illustrating a specific example of a positive potential side circuit included in the transmission circuit 100 (FIG. 9). FIG. 10 illustrates a specific circuit configuration example of the output circuit 12P, the output circuit 11P, and the suppression circuit 21N.

出力回路12Pは、電源から得られる第2正電位を出力端子OP(図9)へ出力するタイミングを制御する。電源は目標値+HV2の第2正電位を発生し、出力タイミングは入力端子12Pから入力される信号に応じて制御される。出力回路12Pは、PチャネルMOS型FET(PMOS)とPMOSのゲート保護用に設けられるツェナーダイオード(ZD)と抵抗Rを備えている。   The output circuit 12P controls the timing at which the second positive potential obtained from the power supply is output to the output terminal OP (FIG. 9). The power supply generates a second positive potential of the target value + HV2, and the output timing is controlled according to a signal input from the input terminal 12P. The output circuit 12P includes a P-channel MOS type FET (PMOS), a Zener diode (ZD) provided for protecting the gate of the PMOS, and a resistor R.

出力回路12PのPMOSは、入力端子12Pから入力される信号に応じて制御され、ソースドレイン間のオン状態(導通)とオフ状態(非導通)を変化させる。出力回路12PのPMOSは、例えば、入力端子12Pから入力される信号の電位が+HV2の場合にオフ状態となり、+HV2−Vgsの場合にオン状態となる。なお、Vgsは、出力回路12PのPMOSのゲートソース間電位である。   The PMOS of the output circuit 12P is controlled according to a signal input from the input terminal 12P, and changes between an on state (conduction) and an off state (nonconduction) between the source and drain. For example, the PMOS of the output circuit 12P is turned off when the potential of the signal inputted from the input terminal 12P is + HV2, and turned on when + HV2-Vgs. Vgs is the gate-source potential of the PMOS of the output circuit 12P.

そして、出力回路12PのPMOSのソースドレイン間がオン状態の時に、目標値+HV2の第2正電位を発生する電源から、PMOSを介して、出力端子OPに電荷が供給される。これにより、出力端子OPが第2正電位となり、振動素子30(図9)に第2正電位が印加される。   Then, when the source and drain of the PMOS of the output circuit 12P are in the ON state, electric charges are supplied from the power source that generates the second positive potential of the target value + HV2 to the output terminal OP via the PMOS. As a result, the output terminal OP becomes the second positive potential, and the second positive potential is applied to the vibration element 30 (FIG. 9).

図10の出力回路12PのPMOSは、ドレイン端子とソース端子との間にボディダイオード(寄生ダイオードとも呼ばれる)を備えており、ボディダイオードを介してドレイン端子側からソース端子側へ電流が流れる。そして、出力回路12Pから出力端子OPに出力される過剰電位を引き起こす電荷が、ボディダイオードを介して、目標値+HV2の第2正電位を発生する電源に引き込まれる。これにより、出力回路12Pから出力される第2正電位が目標値である+HV2を維持するように制御される。つまり、ボディダイオードが抑制回路22N(図1,図2)として機能する。なお、ボディダイオードは、PMOSの外部に設けられてもよい。   The PMOS of the output circuit 12P in FIG. 10 includes a body diode (also referred to as a parasitic diode) between the drain terminal and the source terminal, and current flows from the drain terminal side to the source terminal side via the body diode. Then, the charge that causes the excessive potential output from the output circuit 12P to the output terminal OP is drawn into the power source that generates the second positive potential of the target value + HV2 through the body diode. As a result, the second positive potential output from the output circuit 12P is controlled to maintain the target value + HV2. That is, the body diode functions as the suppression circuit 22N (FIGS. 1 and 2). The body diode may be provided outside the PMOS.

図10の出力回路11P,抑制回路21Nは、図2の出力回路11P,抑制回路21Nと同じ回路構成であり同じ機能を備えている。つまり、図10の出力回路11Pは、電源から得られる第1正電位を出力端子OP(図9)へ出力するタイミングを制御する。電源は目標値+HV1の第1正電位を発生し、出力タイミングは入力端子11Pから入力される信号に応じて制御される。また、図10の抑制回路21Nは、出力回路11Pから出力される第1正電位の目標値+HV1を超える過剰電位を抑制する。抑制回路21Nは、入力端子21Nから入力される信号に応じて制御されソースドレイン間のオン状態(導通)とオフ状態(非導通)を変化させる。そして、抑制回路21NのNMOSのソースドレイン間がオン状態の時に、出力回路11Pから出力端子OPに出力される過剰電位を引き起こす電荷が、抑制回路21NのダイオードDとNMOSを介して、目標値+HV1の第1正電位を発生する電源に引き込まれる。これにより、出力回路11Pから出力される第1正電位が目標値である+HV1を維持するように制御される。   The output circuit 11P and the suppression circuit 21N in FIG. 10 have the same circuit configuration and the same function as the output circuit 11P and the suppression circuit 21N in FIG. That is, the output circuit 11P in FIG. 10 controls the timing at which the first positive potential obtained from the power supply is output to the output terminal OP (FIG. 9). The power supply generates a first positive potential of the target value + HV1, and the output timing is controlled according to a signal input from the input terminal 11P. Further, the suppression circuit 21N of FIG. 10 suppresses an excessive potential exceeding the target value + HV1 of the first positive potential output from the output circuit 11P. The suppression circuit 21N is controlled in accordance with a signal input from the input terminal 21N and changes between an on state (conduction) and an off state (nonconduction) between the source and drain. Then, when the source and drain of the NMOS of the suppression circuit 21N are in the ON state, the charge that causes an excessive potential output from the output circuit 11P to the output terminal OP is set to the target value + HV1 via the diode D and the NMOS of the suppression circuit 21N. Of the first positive potential. Accordingly, the first positive potential output from the output circuit 11P is controlled to maintain the target value + HV1.

図11は、送信回路100(図9)が備える負電位側回路の具体例を示す図である。図11には、出力回路12Nと出力回路11Nと抑制回路21Pの具体的な回路構成例が図示されている。   FIG. 11 is a diagram illustrating a specific example of a negative potential side circuit included in the transmission circuit 100 (FIG. 9). FIG. 11 illustrates a specific circuit configuration example of the output circuit 12N, the output circuit 11N, and the suppression circuit 21P.

出力回路12Nは、電源から得られる第2負電位を出力端子OP(図9)へ出力するタイミングを制御する。電源は目標値−HV2の第2負電位を発生し、出力タイミングは入力端子12Nから入力される信号に応じて制御される。出力回路12Nは、NチャネルMOS型FET(NMOS)とNMOSのゲート保護用に設けられるツェナーダイオード(ZD)と抵抗Rを備えている。   The output circuit 12N controls the timing at which the second negative potential obtained from the power supply is output to the output terminal OP (FIG. 9). The power supply generates a second negative potential of the target value −HV2, and the output timing is controlled according to a signal input from the input terminal 12N. The output circuit 12N includes an N-channel MOS type FET (NMOS), a Zener diode (ZD) provided for protecting the gate of the NMOS, and a resistor R.

出力回路12NのNMOSは、入力端子12Nから入力される信号に応じて制御され、ソースドレイン間のオン状態(導通)とオフ状態(非導通)を変化させる。出力回路12NのNMOSは、例えば、入力端子12Nから入力される信号の電位が−HV2+Vgsの場合にオン状態となり、−HV2の場合にオフ状態となる。なお、Vgsは、出力回路12NのNMOSのゲートソース間電位である。   The NMOS of the output circuit 12N is controlled according to a signal input from the input terminal 12N, and changes between an on state (conduction) and an off state (nonconduction) between the source and drain. For example, the NMOS of the output circuit 12N is turned on when the potential of the signal input from the input terminal 12N is −HV2 + Vgs, and is turned off when the potential is −HV2. Vgs is an NMOS gate-source potential of the output circuit 12N.

そして、出力回路12NのNMOSのソースドレイン間がオン状態の時に、出力端子OPにおける電荷が、NMOSを介して、目標値−HV2の第2負電位を発生する電源に引き込まれる。これにより、出力端子OPが第2負電位となり、振動素子30(図9)に第2負電位が印加される。   Then, when the source and drain of the NMOS of the output circuit 12N is in the ON state, the charge at the output terminal OP is drawn into the power source that generates the second negative potential of the target value −HV2 through the NMOS. As a result, the output terminal OP becomes the second negative potential, and the second negative potential is applied to the vibration element 30 (FIG. 9).

図11の出力回路12NのNMOSは、ソース端子とドレイン端子との間にボディダイオード(寄生ダイオードとも呼ばれる)を備えており、ボディダイオードを介してソース端子側からドレイン端子側へ電流が流れる。したがって、目標値−HV2の第2負電位を発生する電源から、ボディダイオードを介して、出力端子OPに電荷を供給することができる。これにより、出力回路12Nから出力される第2負電位が目標値である−HV2を維持するように制御される。つまり、ボディダイオードが抑制回路22P(図1,図4)として機能する。なお、ボディダイオードは、NMOSの外部に設けられてもよい。   The NMOS of the output circuit 12N in FIG. 11 includes a body diode (also called a parasitic diode) between the source terminal and the drain terminal, and current flows from the source terminal side to the drain terminal side via the body diode. Therefore, charge can be supplied from the power supply that generates the second negative potential of the target value −HV2 to the output terminal OP via the body diode. As a result, the second negative potential output from the output circuit 12N is controlled so as to maintain the target value -HV2. That is, the body diode functions as the suppression circuit 22P (FIGS. 1 and 4). The body diode may be provided outside the NMOS.

図11の出力回路11N,抑制回路21Pは、図4の出力回路11N,抑制回路21Pと同じ構成であり同じ機能を備えている。つまり、図11の出力回路11Nは、電源から得られる第1負電位を出力端子OP(図9)へ出力するタイミングを制御する。電源は目標値−HV1の第1負電位を発生し、出力タイミングは入力端子11Nから入力される信号に応じて制御される。また図11の抑制回路21Pは、出力回路11Nから出力される第1負電位の目標値−HV1の絶対値を超える過剰電位を抑制する。抑制回路21Pは、入力端子21Pから入力される信号に応じて制御されソースドレイン間のオン状態(導通)とオフ状態(非導通)を変化させる。そして、抑制回路21PのPMOSのソースドレイン間がオン状態の時に、目標値−HV1の第1負電位を発生する電源から、PMOSとダイオードDを介して出力端子OPに電荷が供給される。これにより、出力回路11Nから出力される第1負電位が目標値である−HV1を維持するように制御される。   The output circuit 11N and the suppression circuit 21P in FIG. 11 have the same configuration and the same function as the output circuit 11N and the suppression circuit 21P in FIG. That is, the output circuit 11N of FIG. 11 controls the timing of outputting the first negative potential obtained from the power supply to the output terminal OP (FIG. 9). The power supply generates a first negative potential of the target value -HV1, and the output timing is controlled according to a signal input from the input terminal 11N. Further, the suppression circuit 21P of FIG. 11 suppresses an excessive potential exceeding the absolute value of the target value −HV1 of the first negative potential output from the output circuit 11N. The suppression circuit 21P is controlled according to a signal input from the input terminal 21P, and changes between an on state (conduction) and an off state (nonconduction) between the source and drain. Then, when the source and drain of the PMOS of the suppression circuit 21P is in the ON state, electric power is supplied from the power source that generates the first negative potential of the target value −HV1 to the output terminal OP via the PMOS and the diode D. Thus, the first negative potential output from the output circuit 11N is controlled to maintain the target value -HV1.

図9の送信回路100が備える正電位側回路の具体例(図10)と負電位側回路の具体例(図11)は以上のとおりである。なお、図9の送信回路100が備える2つの接地回路GP,GNの具体的な回路構成例は、図3の具体例と同じであるため説明を省略する。   The specific example (FIG. 10) of the positive potential side circuit included in the transmission circuit 100 of FIG. 9 and the specific example (FIG. 11) of the negative potential side circuit are as described above. A specific circuit configuration example of the two ground circuits GP and GN included in the transmission circuit 100 of FIG. 9 is the same as the specific example of FIG.

また、図9の送信回路100は、図5の具体例に従って動作する。但し、図9の送信回路100では、出力回路12PのPMOSが備えるボディダイオード(図10参照)が抑制回路22Nとして機能し、出力回路12NのNMOSが備えるボディダイオード(図11参照)が抑制回路22Pとして機能する。したがって、図9の送信回路100の動作を図5の具体例で実現するにあたっては、図5における抑制回路22Nと抑制回路22Pのタイミングチャートが不要となる。   9 operates according to the specific example of FIG. However, in the transmission circuit 100 of FIG. 9, the body diode (see FIG. 10) included in the PMOS of the output circuit 12P functions as the suppression circuit 22N, and the body diode (see FIG. 11) included in the NMOS of the output circuit 12N is the suppression circuit 22P. Function as. Therefore, in order to realize the operation of the transmission circuit 100 of FIG. 9 with the specific example of FIG. 5, the timing chart of the suppression circuit 22N and the suppression circuit 22P in FIG.

以上に詳述した送信回路100(図1または図9)は、例えば、診断用の超音波画像を形成する一般的な超音波診断装置の送信回路として利用することができる。また、一般的な超音波診断装置よりも強力な治療用超音波を送波する装置に送信回路100が設けられてもよい。例えば、強力集束超音波(HIFU:High Intensity Focused Ultrasound)を送波する超音波治療装置や超音波治療システムに送信回路100が利用されてもよい。この場合、超音波治療装置や超音波治療システムは、例えば図5に示す動作の具体例に従って送信回路100を制御する送信制御部を備えることが望ましい。   The transmission circuit 100 (FIG. 1 or FIG. 9) detailed above can be used as a transmission circuit of a general ultrasonic diagnostic apparatus that forms a diagnostic ultrasonic image, for example. Further, the transmission circuit 100 may be provided in a device that transmits therapeutic ultrasonic waves stronger than a general ultrasonic diagnostic apparatus. For example, the transmission circuit 100 may be used in an ultrasonic therapy apparatus or an ultrasonic therapy system that transmits high intensity focused ultrasound (HIFU). In this case, it is desirable that the ultrasonic treatment apparatus and the ultrasonic treatment system include a transmission control unit that controls the transmission circuit 100 according to a specific example of the operation illustrated in FIG.

また、送信回路100により強力集束超音波(HIFU)の送信信号を出力する場合には、例えば、第2正電位の目標値+HV2が+125〜+250V(ボルト)とされ、第2負電位の目標値−HV2が−125〜−250Vとされ、第1正電位の目標値+HV1が+50〜+80Vとされ、第1負電位の目標値−HV1が−50〜−80Vとされる。なお、図1〜図4を利用して説明した送信回路100の回路構成であれば、電位の目標値の大きさを+HV1>+HV2,−HV1<−HV2とすることも可能である。そして、強力集束超音波(HIFU)の場合には、例えば、数十から数百周期の連続的な送信信号が出力される。   When the transmission circuit 100 outputs a transmission signal of intense focused ultrasound (HIFU), for example, the second positive potential target value + HV2 is set to +125 to +250 V (volts), and the second negative potential target value is set. -HV2 is set to -125 to -250V, the first positive potential target value + HV1 is set to +50 to + 80V, and the first negative potential target value -HV1 is set to -50 to -80V. In the circuit configuration of the transmission circuit 100 described with reference to FIGS. 1 to 4, the target value of the potential can be set to + HV1> + HV2, −HV1 <−HV2. In the case of intense focused ultrasound (HIFU), for example, a continuous transmission signal having several tens to several hundreds of cycles is output.

また、以上の説明では、2つの正電位(第1正電位と第2正電位)と2つの負電位(第1負電位と第2負電位)の回路構成を示したが、正電位と負電位の個数N(Nは自然数)はN=2に限定されない。例えば、N=3,4,5,・・・と、正電位と負電位の個数N(送信電源の段数N)は適宜に設定することができる。送信電源の段数Nは、例えば、送信信号の波形、送信回路の回路規模、送信回路の消費電力などを考慮しつつ最適な段数に設定することが可能である。   In the above description, the circuit configuration of two positive potentials (first positive potential and second positive potential) and two negative potentials (first negative potential and second negative potential) is shown. The number N of potentials (N is a natural number) is not limited to N = 2. For example, N = 3, 4, 5,... And the number N of positive and negative potentials (the number N of transmission power supply stages) can be set as appropriate. The stage number N of the transmission power supply can be set to an optimum stage number in consideration of, for example, the waveform of the transmission signal, the circuit scale of the transmission circuit, the power consumption of the transmission circuit, and the like.

図12は、送信電源の段数Nと消費電力の関係を説明するための図である。図12には横軸を送信電源の段数Nとして縦軸を消費電力Wとした消費電力の実測例が図示されている。   FIG. 12 is a diagram for explaining the relationship between the number N of transmission power supplies and the power consumption. FIG. 12 shows an example of actual measurement of power consumption, where the horizontal axis is the number N of transmission power supplies and the vertical axis is the power consumption W.

図12には、送信回路が送信信号の電位を変更する際に生じる消費電力(1)と、送信回路を構成するMOS型FET(PMOSまたはNMOS)がオフ状態の場合に消費する消費電力(2)と、消費電力(1)(2)を合算したトータル消費電力(3)が図示されている。   FIG. 12 shows power consumption (1) generated when the transmission circuit changes the potential of the transmission signal, and power consumption (2) when the MOS FET (PMOS or NMOS) constituting the transmission circuit is in the OFF state. ) And power consumption (1) and total power consumption (3) are shown.

消費電力(1)は、送信電源の段数N(N個の正電位とN個の負電位)が増加するにしたがって小さくなる。これは段数Nが増加するにしたがって段数間の電位差が小さくなるためである。これに対し、消費電力(2)は、送信電源の段数N(N個の正電位とN個の負電位)が増加するにしたがって大きくなる。   The power consumption (1) decreases as the number N of transmission power supplies (N positive potentials and N negative potentials) increases. This is because the potential difference between the stages becomes smaller as the stage number N increases. On the other hand, the power consumption (2) increases as the number N of transmission power supplies (N positive potentials and N negative potentials) increases.

その結果、図12に示す実測例において、トータル消費電力(3)は、段数Nが3または4において最小となっている。したがって、図12の実測例において、トータル消費電力を最小としたいのであれば、N=3またはN=4とすることが望ましい。例えば、N=3であれば、3つの正電位と3つの負電位とGNDからなる構成が最適な回路構成の一例である。   As a result, in the measurement example shown in FIG. 12, the total power consumption (3) is the smallest when the number of stages N is 3 or 4. Therefore, in the actual measurement example of FIG. 12, if it is desired to minimize the total power consumption, it is desirable to set N = 3 or N = 4. For example, when N = 3, a configuration including three positive potentials, three negative potentials, and GND is an example of an optimal circuit configuration.

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, embodiment mentioned above is only a mere illustration in all the points, and does not limit the scope of the present invention. The present invention includes various modifications without departing from the essence thereof.

11,12 出力回路、21,22 抑制回路、30 振動素子、100 送信回路。   11, 12 Output circuit, 21, 22 Suppression circuit, 30 Vibration element, 100 Transmission circuit.

Claims (6)

階段状に振幅を変化させた送信信号を出力する超音波の送信回路であって、
前記階段状の振幅に対応した互いに異なる複数の電位の出力タイミングを制御する出力制御部と、
前記出力制御部から出力される各電位ごとに当該各電位の目標値を超える過剰電位を抑制する電位抑制部と、
を有する、
ことを特徴とする超音波の送信回路。
An ultrasonic transmission circuit that outputs a transmission signal whose amplitude is changed stepwise,
An output control unit for controlling the output timing of a plurality of different potentials corresponding to the stepped amplitude;
For each potential output from the output control unit, a potential suppression unit that suppresses excess potential exceeding the target value of each potential,
Having
An ultrasonic transmission circuit.
請求項1に記載の送信回路において、
前記出力制御部は、電源から得られる前記複数の電位の出力タイミングを制御し、
前記電位抑制部は、前記出力制御部と前記電源との間に前記過剰電位を抑制する電荷の経路を形成して当該過剰電位を抑制する、
ことを特徴とする超音波の送信回路。
The transmission circuit according to claim 1,
The output control unit controls the output timing of the plurality of potentials obtained from a power source,
The potential suppression unit suppresses the excess potential by forming a charge path that suppresses the excess potential between the output control unit and the power source.
An ultrasonic transmission circuit.
請求項1または2に記載の送信回路において、
前記出力制御部は、N個(Nは自然数)の正電位とN個の負電位からなる互いに異なる2N個の電位に対応した2N個の出力回路を備え、
前記電位抑制部は、2N個の出力回路の各々に対応した2N個の抑制回路を備え、
前記各出力回路は、当該各出力回路に対応した前記各電位の出力タイミングを制御し、
前記各抑制回路は、当該各抑制回路に対応した前記各出力回路から出力される前記各電位の前記過剰電位を抑制する、
ことを特徴とする超音波の送信回路。
The transmission circuit according to claim 1 or 2,
The output control unit includes 2N output circuits corresponding to 2N different potentials composed of N (N is a natural number) positive potentials and N negative potentials,
The potential suppression unit includes 2N suppression circuits corresponding to each of the 2N output circuits,
Each output circuit controls the output timing of each potential corresponding to each output circuit,
Each suppression circuit suppresses the excess potential of each potential output from each output circuit corresponding to each suppression circuit.
An ultrasonic transmission circuit.
請求項3に記載の送信回路において、
前記各出力回路は、当該各出力回路に対応した電源から得られる前記各電位の出力タイミングを制御し、
前記各抑制回路は、当該各抑制回路に対応した前記各出力回路と当該各出力回路に対応した前記電源との間に当該各出力回路の前記過剰電位を抑制する電荷の経路を形成する、
ことを特徴とする超音波の送信回路。
The transmission circuit according to claim 3, wherein
Each output circuit controls the output timing of each potential obtained from a power supply corresponding to each output circuit,
Each suppression circuit forms a charge path that suppresses the excess potential of each output circuit between each output circuit corresponding to each suppression circuit and the power supply corresponding to each output circuit.
An ultrasonic transmission circuit.
請求項3または4に記載の送信回路において、
前記出力制御部は、N個の正電位とN個の負電位からなる互いに異なる2N個(Nは3または4)の電位に対応した2N個の出力回路を備え、
前記電位抑制部は、2N個の出力回路と同数の2N個の抑制回路を備える、
ことを特徴とする超音波の送信回路。
The transmission circuit according to claim 3 or 4,
The output control unit includes 2N output circuits corresponding to 2N different potentials (N is 3 or 4) composed of N positive potentials and N negative potentials,
The potential suppression unit includes 2N suppression circuits equal in number to 2N output circuits.
An ultrasonic transmission circuit.
請求項3から5のいずれか1項に記載の送信回路を有する超音波医用装置であって、
電源間において貫通電流の経路を形成する前記各出力回路と前記各抑制回路が同時に導通状態とならないように、前記2N個の出力回路と前記2N個の抑制回路の動作タイミングを制御する制御部をさらに有する、
ことを特徴とする超音波医用装置。
An ultrasonic medical device comprising the transmission circuit according to any one of claims 3 to 5,
A control unit for controlling operation timings of the 2N output circuits and the 2N suppression circuits so that the output circuits and the suppression circuits that form a through current path between power supplies are not in a conductive state at the same time; In addition,
An ultrasonic medical device.
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