JP2718686B2 - Analog-to-digital converter - Google Patents
Analog-to-digital converterInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔目 次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする問題点 問題点を解決するための手段 作用 実施例 I.実施例と第１図との対応関係 II.実施例の前提 III.実施例の構成 IV.実施例の動作 V.実施例のまとめ VI.発明の変形態様 発明の効果 〔概 要〕 超音波診断信号たるアナログ信号をディジタル信号に
変換するアナログ−ディジタル変換装置に関し、 良好な不要周波数成分の除去特性とすることを目的と
し、 第１クロック信号に従って連続的な入力アナログ信号
を標本化する標本化手段と、標本化手段による標本化出
力信号を受け、所定の低域および高域の周波数にて濾波
するアナログフィルタと、アナログフィルタによる濾波
出力信号を受け、第２クロック信号に従って標本化する
サンプル・ホールド手段と、サンプル・ホールド手段に
よる標本化出力信号を受けてその各標本化情報毎に、第
２クロック信号に基づいてディジタル化し、所定のビッ
ト数にて表されるディジタル信号を出力するアナログ−
ディジタル変換手段と、第１クロック信号を受け、所望
のタイミングにて第２クロック信号を発生するサンプリ
ングタイミング変更手段とを具えるように構成してい
る。Detailed Description of the Invention [Table of Contents] Overview Industrial application field Conventional technology Problems to be solved by the invention Means for solving the problem Actions Embodiment I. Correspondence between embodiment and FIG. Relationships II. Premises of the embodiment III. Configuration of the embodiment IV. Operation of the embodiment V. Summary of the embodiment VI. Modifications of the invention Effects of the invention [Outline] Convert analog signals as ultrasonic diagnostic signals into digital signals A sampling means for sampling a continuous input analog signal in accordance with a first clock signal, and a sampling output by the sampling means. An analog filter for receiving a signal and filtering at predetermined low and high frequencies; a sample and hold for receiving a filtered output signal from the analog filter and sampling according to a second clock signal And the step, the sample and hold means receives the sampled output signals by each their respective sampling data, and digitized based on the second clock signal, and outputs a digital signal represented by a predetermined number of bits analog -
It is configured to include digital conversion means and sampling timing changing means for receiving the first clock signal and generating the second clock signal at a desired timing.
本発明は、アナログ−ディジタル変換装置に関し、超
音波診断装置において得られる超音波診断信号を解析す
るために、そのアナログ信号をディジタル信号に変換す
るアナログ−ディジタル変換装置に関するものである。The present invention relates to an analog-to-digital converter, and more particularly to an analog-to-digital converter that converts an analog signal into a digital signal in order to analyze an ultrasonic diagnostic signal obtained by the ultrasonic diagnostic apparatus.
例えば、ドプラー法，パルス反射法による超音波診断
装置にあっては、超音波診断装置用探触子（ultrasonic
medical transducer）が接続されている。なお、パル
ス反射法による超音波診断装置については、特開昭57−
164040公報に記載されている。このような探触子として
は、従来から、リニア電子走査用プローブ，セクタ電子
走査用探触子等が知られている。その参考文献として、
株式会社電気書院発行の「テクノシステム」第20巻（電
子応用，超音波，教育工学，医用電子）の第320頁以下
がある。For example, in an ultrasonic diagnostic apparatus using the Doppler method or the pulse reflection method, a probe for an ultrasonic diagnostic apparatus (ultrasonic
medical transducer) is connected. An ultrasonic diagnostic apparatus based on the pulse reflection method is disclosed in
It is described in 164040 publication. As such a probe, a linear electronic scanning probe, a sector electronic scanning probe, and the like are conventionally known. As a reference,
"Techno System" Vol. 20 (Electronic Application, Ultrasound, Educational Technology, Medical Electronics) published by Denki Shoin Co., Ltd.
ところで、超音波診断装置を例えば心臓の血流計測装
置とすると、その探触子から導入される「有用超音波」
にも、例えば心壁の動きに因る受波信号（低周波）等，
超音波診断に伴う各種の雑音が含まれる。このような雑
音は、アナログ形の低域通過形フィルタ，高域通過形フ
ィルタを使用して除去している。例えば心壁の動きに因
る雑音は高域通過形フィルタによって除去し、また、測
定に寄与する所望の高域周波数以上の周波数成分は低域
通過形フィルタによって除去している。これにより、超
音波診断装置用探触子からの入力アナログ信号におい
て、診断に直接寄与しない成分を除去して、超音波を用
いて正確な血流測定（血液特に赤血球の流速，流量等の
計測）を行なうものである。By the way, if the ultrasonic diagnostic apparatus is, for example, a blood flow measuring apparatus for the heart, "useful ultrasonic waves" introduced from the probe are used.
Also, for example, the received signal (low frequency) due to the motion of the heart wall, etc.
Includes various noises associated with ultrasonic diagnosis. Such noise is removed by using an analog low-pass filter and a high-pass filter. For example, noise due to the motion of the heart wall is removed by a high-pass filter, and frequency components higher than a desired high-frequency which contribute to the measurement are removed by a low-pass filter. As a result, components that do not directly contribute to diagnosis are removed from the input analog signal from the probe for an ultrasonic diagnostic apparatus, and accurate blood flow measurement (measurement of blood velocity, flow rate, etc. of blood, especially red blood cells, etc.) is performed using ultrasonic waves. ).
このように、上述した従来の技法にあっては、超音波
診断装置用探触子からの入力アナログ信号を、低域通過
形および高域通過形のアナログフィルムを使用して、診
断に不要な成分を除去している。しかしながら、従来か
ら使用されているアナログフィルタは低次のフィルタで
あり、急峻な周波数カット特性を持っていなかった。そ
のため、低域通過形および高域通過形のアナログフィル
タを通しても、不要周波数成分の除去が不完全であった
為に、良質な超音波診断画像が得られないという問題点
があった。As described above, in the above-described conventional technique, the input analog signal from the probe for the ultrasonic diagnostic apparatus is unnecessary for diagnosis using low-pass and high-pass analog films. The components have been removed. However, the conventionally used analog filter is a low-order filter and does not have a sharp frequency cut characteristic. For this reason, there is a problem that a high-quality ultrasonic diagnostic image cannot be obtained even though the low-pass type and the high-pass type analog filters are not completely removed of unnecessary frequency components.
ところで、超音波診断装置用探触子からは、アナログ
信号が導入されるので、これをディジタル信号に変換し
た後にディジタル処理することが行なわれている。そこ
で、上述した問題点を解決するものとして、受波に基づ
く入力アナログ信号をディジタル信号に変換した後に、
ディジタルフィルタ回路により、周波数処理することが
考えられる。しかしながら、その際のアナログ−ディジ
タル変換回路には、高速かつダイナミックレンジの広い
ものが必要となる。また、その後段でのディジタルフィ
ルタについても、扱う周波数に余裕があるものを使用し
なければならない。そのため、結果的にアナログ−ディ
ジタル変換装置としては極めて高価なものとなってしま
う。By the way, since an analog signal is introduced from a probe for an ultrasonic diagnostic apparatus, the signal is converted into a digital signal and then digitally processed. Therefore, as a solution to the above-described problem, after converting the input analog signal based on the received wave into a digital signal,
Frequency processing may be performed by a digital filter circuit. However, at that time, a high-speed and wide dynamic range is required for the analog-digital conversion circuit. Also, as for the digital filter in the subsequent stage, it is necessary to use a digital filter having a sufficient frequency to be handled. As a result, the analog-to-digital converter becomes extremely expensive.
本発明は、このような点にかんがみて創作されたもの
であり、不要周波数成分の除去特性が良好であり、且
つ、低廉なアナログ−ディジタル変換装置を提供するこ
とを目的としている。The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide an inexpensive analog-to-digital conversion device which has a good characteristic of removing unnecessary frequency components.
第１図は、本発明のアナログ−ディジタル変換装置の
原理ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the principle of an analog-digital converter according to the present invention.
図において、標本化手段115は、第１クロック信号111
に従って、連続的な入力アナログ信号113を標本化す
る。In the figure, the sampling means 115 includes a first clock signal 111
, Sample the continuous input analog signal 113.
アナログフィルタ119は、標本化手段115による標本化
出力信号117を受け、所定の低域および高域の周波数に
て濾波する。The analog filter 119 receives the sampled output signal 117 from the sampling unit 115 and filters the signal at predetermined low and high frequency bands.
サンプル・ホールド手段125は、アナログフィルタ119
による濾波出力信号121を受け、第２クロック信号123に
従って標本化する。The sample-and-hold means 125 includes an analog filter 119
, And sampled according to the second clock signal 123.
アナログ−ディジタル変換手段131は、サンプル・ホ
ールド手段125による標本化出力信号127を受けてその各
標本化情報毎に、第２クロック信号123に基づいてディ
ジタル化し、所定のビット数にて表されるディジタル信
号129を出力する。The analog-to-digital converter 131 receives the sampled output signal 127 from the sample-and-hold unit 125, digitizes each sampled information based on the second clock signal 123, and expresses the digitized data by a predetermined number of bits. The digital signal 129 is output.
サンプリングタイミング変更手段133は、第１クロッ
ク信号111を受け、所望のタイミングにて第２クロック
信号123を発生する。The sampling timing changing means 133 receives the first clock signal 111 and generates a second clock signal 123 at a desired timing.
本発明は、超音波診断装置であって、連続的な入力ア
ナログ信号113が、所定のビット数にて表されるディジ
タル信号129に変換されるように構成されている。The present invention is an ultrasonic diagnostic apparatus, which is configured to convert a continuous input analog signal 113 into a digital signal 129 represented by a predetermined number of bits.
連続的に入力されるアナログ信号113は、先ず、標本
化手段115によって、第１クロック信号111に従ってサン
プリングされる。その標本化出力信号117は、アナログ
フィルタ119によって、所定の低域および高域の周波数
にて濾波される。The continuously input analog signal 113 is first sampled by the sampling means 115 in accordance with the first clock signal 111. The sampled output signal 117 is filtered by an analog filter 119 at predetermined low and high frequency bands.
第１クロック信号111に基づき、所望のタイミングに
て変換された第２クロック信号123が発生される。Based on the first clock signal 111, a second clock signal 123 converted at a desired timing is generated.
この第２クロック信号123に基づいて、濾波出力信号1
21は標本化され、その標本化出力信号127は、その各標
本化情報毎に第２クロック信号123に従ってディジタル
化される。ここで、所定のビット数にて表されるディジ
タル信号129に変換される。Based on the second clock signal 123, the filtered output signal 1
21 is sampled, and the sampled output signal 127 is digitized in accordance with the second clock signal 123 for each sampled information. Here, it is converted into a digital signal 129 represented by a predetermined number of bits.
本発明にあっては、公知の超音波診断装置における考
え方の「測定ポイントを指定するためにサンプルホール
ドすること」を共通にして、そのサンプルホールド処理
の後に、心臓壁などのノイズ成分をアナログフィルタ11
9により除去している。次いでその信号について、タイ
ミングが変換されて適正化された第２クロック信号123
に従って、再度の標本化と、所定のビット数にて表され
るディジタル信号129に変換するようにしているので、
計測等に有用なディジタル信号129が得られる。In the present invention, the common concept of "the concept of holding a sample for designating a measurement point" in a known ultrasonic diagnostic apparatus is common, and after the sample / hold processing, a noise component such as a heart wall is subjected to an analog filter. 11
Removed by 9 Next, the second clock signal 123 whose timing has been converted and optimized
In accordance with, the sampling is performed again and the digital signal 129 is represented by a predetermined number of bits.
A digital signal 129 useful for measurement and the like is obtained.
以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に
説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第２図は、本発明の一実施例におけるアナログ−ディ
ジタル変換装置の構成を示す。FIG. 2 shows the configuration of an analog-to-digital converter according to one embodiment of the present invention.
I.実施例と第１図との対応関係 ここで、本発明の実施例と第１図との対応関係を示し
ておく。I. Correspondence Between Embodiment and FIG. 1 Here, the correspondence between the embodiment of the present invention and FIG. 1 will be described.
第１クロック信号111は、クロック信号211に相当す
る。The first clock signal 111 corresponds to the clock signal 211.
入力アナログ信号113は、アナログ信号213に相当す
る。The input analog signal 113 corresponds to the analog signal 213.
標本化手段115は、サンプルホールド回路215に相当す
る。The sampling means 115 corresponds to the sample and hold circuit 215.
標本化出力信号117は、標本値出力信号217に相当す
る。The sampled output signal 117 corresponds to the sampled value output signal 217.
アナログフィルタ119は、高域通過形フィルタ219H,低
域通過形フィルタ219Lに相当する。Analog filter 119, the high-pass type filter 219 H, corresponding to a low-pass type filter 219 L.
濾波出力信号121は、フィルタ出力信号221に相当す
る。Filtered output signal 121 corresponds to filter output signal 221.
第２クロック信号123は、変換タイミング信号223に相
当する。The second clock signal 123 corresponds to the conversion timing signal 223.
サンプル・ホールド手段125は、サンプルホールド回
路225に相当する。The sample and hold means 125 corresponds to the sample and hold circuit 225.
標本化出力信号127は、標本値出力信号227に相当す
る。The sampling output signal 127 corresponds to the sample value output signal 227.
ディジタル信号129は、ディジタル出力信号229に相当
する。Digital signal 129 corresponds to digital output signal 229.
アナログ−ディジタル変換手段131は、アナログ−デ
ィジタル変換回路231に相当する。The analog-digital conversion means 131 corresponds to the analog-digital conversion circuit 231.
サンプリングタイミング変更手段133は、最適タイミ
ング回路部233および２つの遅延時間要素部235A,235Bに
相当する。The sampling timing changing means 133 corresponds to the optimum timing circuit section 233 and the two delay time element sections 235 A and 235 B.
以上のような対応関係があるものとして、以下本発明
の実施例について説明する。An embodiment of the present invention will be described below assuming that there is the above correspondence.
II.実施例の前提 上述したように、超音波診断装置用探触子からのアナ
ログ信号をディジタル信号に変換した後に、ディジタル
フィルタ回路によって周波数処理するものが考えられ
る。II. Assumptions of Embodiment As described above, it is conceivable that an analog signal from the probe for an ultrasonic diagnostic apparatus is converted into a digital signal and then subjected to frequency processing by a digital filter circuit.
これに対して、本実施例では、一旦、公知のサンプル
・ホールド回路により、送信タイミングより所定時間経
過後の信号のみをサンプリングし、ホールドした入力ア
ナログ信号の標本値をアナログフィルタ（高域通過形フ
ィルタおよび低域通過形フィルタ）を通して必要な周波
数帯域の成分を得、しかる後、アナログ−ディジタル変
換回路によってディジタル信号に変換するようにしたも
のである。通常、このようなアナログフィルタは低廉で
ある。On the other hand, in the present embodiment, only a signal after a lapse of a predetermined time from the transmission timing is sampled by a well-known sample-and-hold circuit, and the sampled value of the held input analog signal is subjected to an analog filter (high-pass type). A component in a required frequency band is obtained through a filter and a low-pass filter, and then converted into a digital signal by an analog-digital conversion circuit. Usually, such analog filters are inexpensive.
但し、サンプルホールド回路の標本値出力信号は方形
波であり、それは単一周波数ではない。これを高域通過
形フィルタ，低域通過形フィルタを通せば、位相変化が
生じる。この位相変化の量は信号の周波数によって異な
ため、異なる周波数成分の標本値での最大振幅時点は互
いに異なることとなり、アナログ−ディジタル変換回路
での変換時点を周波数に関係なく定めると、振幅が小さ
い時点でアナログ−ディジタル変換されてしまうことが
生じる。However, the sample value output signal of the sample and hold circuit is a square wave, which is not a single frequency. If this is passed through a high-pass filter and a low-pass filter, a phase change occurs. Since the amount of this phase change differs depending on the frequency of the signal, the maximum amplitude points in the sample values of different frequency components are different from each other. If the conversion point in the analog-digital conversion circuit is determined regardless of the frequency, the amplitude is small. At this point, analog-digital conversion may occur.
これに対処する為に本実施例では、高域通過形フィル
タ，低域通過形フィルタでの位相変化量を予め求めてお
き、それに基づいてアナログ−ディジタル変換のタイミ
ングを定めている。In order to cope with this, in the present embodiment, the amount of phase change in the high-pass filter and the low-pass filter is obtained in advance, and the timing of analog-digital conversion is determined based on the amount.
III.実施例の構成 第２図において、このアナログ−ディジタル変換装置
は超音波診断装置に用いられているものとし、それに接
続された探触子における振動子素子によって、診断対象
たる生体からの受波による検出信号が導入されるものと
する。III. Configuration of Embodiment In FIG. 2, it is assumed that this analog-digital converter is used for an ultrasonic diagnostic apparatus, and a transducer from a living body to be diagnosed is used by a transducer element of a probe connected thereto. It is assumed that a detection signal by a wave is introduced.
この検出信号であるアナログ信号213はアナログ信号
であり、サンプルホールド回路215の信号入力端INに供
給される。また、このサンプルホールド回路215のクロ
ック入力端CLKには、超音波診断装置（図示せず）にて
発生されるクロック信号211（例えば48kHzの繰り返し周
波数）が供給されるようになっている。The analog signal 213 that is the detection signal is an analog signal, and is supplied to the signal input terminal IN of the sample and hold circuit 215. Further, a clock signal 211 (for example, a repetition frequency of 48 kHz) generated by an ultrasonic diagnostic apparatus (not shown) is supplied to a clock input terminal CLK of the sample and hold circuit 215.
ここで、サンプルホールド回路215は具体的には、コ
ンデンサ，演算増幅器，スイッチング回路等で形成され
る公知なものが使用される。例えば、電子通信学会編
「電子通信ハンドブック」（オーム社発行）の第611頁
以降に掲載されているサンプルホールド回路がある。Here, as the sample-and-hold circuit 215, specifically, a well-known circuit formed of a capacitor, an operational amplifier, a switching circuit, and the like is used. For example, there is a sample-and-hold circuit described on page 611 or later of “Electronic Communication Handbook” (published by Ohmsha) edited by the Institute of Electronics, Communication and Communication Engineers.
このサンプルホールド回路215によって得られる標本
値出力信号217は、次段の高域通過形フィルタ219Hに供
給され、当該高域通過形フィルタ219Hの低域カット信号
218は低域通過形フィルタ219Lに供給される。Sampled value output signal 217 obtained by the sample-and-hold circuit 215 is supplied to the next stage of the high pass type filter 219 H, the low-frequency cut signal of the high pass type filter 219 H
218 is supplied to the low-pass type filter 219 L.
クロック信号211は最適タイミング回路部233に入力さ
れ、遅延時間要素部235A,遅延時間要素部235Bからの遅
延時間要素（tA,tB）を受けて、変換タイミング信号223
を出力する。ところで、これら両遅延時間要素tA,t
Bは、ここで用いる高域通過形フィルタ219Hおよび低域
通過形フィルタ219Lにおける位相変化に起因しており、
予め調べて設定されているものである。The clock signal 211 is input to the optimal timing circuit section 233, receives the delay time elements (t A , t B ) from the delay time element section 235 A and the delay time element section 235 B, and receives the conversion timing signal 223.
Is output. By the way, these two delay time elements t A , t
B is due to the phase change in the high-pass type filters 219 H and a low pass type filter 219 L used here,
It is set by checking in advance.
低域通過形フィルタ219Lで得られるフィルタ出力信号
221は、サンプルホールド回路225（サンプルホールド回
路215と同様な構成）の信号入力端INに供給される。ま
た、このサンプルホールド回路225のクロック入力端CLK
には変換タイミング信号223が供給され、標本値出力信
号227が出力されるようになっている。この標本値出力
信号227は、変換タイミング信号223が供給されるアナロ
グ−ディジタル変換回路231に入力されて、ディジタル
出力信号229が出力されるようになっている。このディ
ジタル出力信号229は、超音波診断装置の処理部（図示
せず）に供給される。Filter output signal obtained with 219 L low-pass filter
221 is supplied to a signal input terminal IN of a sample hold circuit 225 (same configuration as the sample hold circuit 215). Also, the clock input terminal CLK of this sample and hold circuit 225
Is supplied with a conversion timing signal 223, and a sample value output signal 227 is output. The sample value output signal 227 is input to an analog-digital conversion circuit 231 to which a conversion timing signal 223 is supplied, and a digital output signal 229 is output. This digital output signal 229 is supplied to a processing unit (not shown) of the ultrasonic diagnostic apparatus.
なお、アナログ−ディジタル変換回路231は具体的に
は、比較器，ディジタル−アナログ変換器，ラッチ回
路，レジスタ等で形成される公知なものが使用される。
例えば、電子通信学会編「電子通信ハンドブック」（オ
ーム社発行）の第611頁に掲載されている逐次比較形Ａ
−Ｄ変換器がある。The analog-to-digital conversion circuit 231 is, for example, a known circuit formed of a comparator, a digital-to-analog converter, a latch circuit, a register and the like.
For example, the successive approximation type A described on page 611 of the “Electronic Communication Handbook” edited by the Institute of Electronics and Communication Engineers (issued by Ohmsha)
There is a -D converter.
IV.実施例の動作 上述した構成の動作を以下に説明する。第３図は、本
実施例における各部の波形を示す。IV. Operation of Embodiment The operation of the above-described configuration will be described below. FIG. 3 shows waveforms at various points in this embodiment.
以下、第２図および第３図を参照する。 Hereinafter, reference will be made to FIG. 2 and FIG.
先ず、アナログ信号213は、第３図（イ）に示すよう
に、その周波数成分として、２つの相異する周波数fA,f
Bであり、共に時間ｔの経過に従って振幅が変化するも
のである。First, as shown in FIG. 3 (A), the analog signal 213 has two different frequencies f A and f as its frequency components.
B , the amplitude of which changes with the lapse of time t.
ここで、クロック信号211においてクロックが生起す
る時点をt0,t1,……,t7とし、周波数fAの成分は、時点t
0で零（最小）に、時点t1で最大振幅に、時点t2で再び
零（最小）になるものであるとする。また、周波数fBの
成分は、時点t2で零（最小）に、時点t4で最大振幅に、
時点t6で再び零（最小）になるものであるとする。Here, the time when the clock occurs in the clock signal 211 is defined as t 0 , t 1 ,..., T 7, and the component of the frequency f A is the time t
0 zero (minimum), the maximum amplitude at time t 1, it is assumed to be zero (minimum) again at time t 2. Further, the component of the frequency f B is the at time t 2 zero (minimum), the maximum amplitude at time t 4,
It is assumed to be zero (minimum) again at the time t 6.
このように振幅変化するアナログ信号213を、クロッ
ク信号211のクロックに従ってサンプリングし且つ保持
すると、サンプルホールド回路215から出力される標本
値出力信号217は、第３図（ロ）に示すように、サンプ
リング時点から次のサンプリング時点まで、前の標本値
が維持された値をとる階段状の波形となる。When the analog signal 213 whose amplitude changes in this way is sampled and held in accordance with the clock of the clock signal 211, the sampled value output signal 217 output from the sample and hold circuit 215 is sampled as shown in FIG. From the time point to the next sampling time point, the waveform becomes a step-like waveform in which the value of the previous sample is maintained.
この標本値出力信号217を次段の高域通過形フィルタ2
19Hに導入し、その低域周波数成分を除去し、その高域
周波数成分のみの低域カット信号218を次の低域通過形
フィルタ219Lに供給する。ここで、低域カット信号218
における高域周波数成分を除去する。但し、高域通過形
フィルタ219Hにおけるカット周波数は、低域通過形フィ
ルタ219Lにおけるカット周波数よりも低い。これによっ
て、計測に必要な周波数成分が帯域として出力される。
低域通過形フィルタ219Lから出力されるフィルタ出力信
号221は、次段のサンプルホールド回路225に供給され
る。This sampled value output signal 217 is output to the next high-pass filter 2
It was introduced into 19 H, to remove the low frequency components, and supplies the low-frequency cut signal 218 only the high frequency component to the next low-pass type filter 219 L. Here, the low-frequency cut signal 218
To remove high frequency components. However, the cut frequency of the high pass type filter 219 H is lower than the cut frequency of the low-pass type filter 219 L. Thereby, the frequency components necessary for the measurement are output as a band.
Filter output signal 221 output from the low-pass type filter 219 L is supplied to the next stage of the sample-and-hold circuit 225.
ところで、最適タイミング回路部233にあっては、ク
ロック信号211が導入され、そのクロックによって示さ
れる時点ｔが判別できるので、その時点ｔによって、現
時点での入力されているアナログ信号213の成分は周波
数fAあるいは周波数fBであるかが分かる。そこで、周波
数fA成分のときには遅延時間要素部235Aからの遅延時間
要素tAを、また、周波数fB成分のときには遅延時間要素
部235Bからの遅延時間要素tBをそれぞれ取り出して、ク
ロック信号211でのクロックタイミング（サンプリング
時点）をずらす。By the way, in the optimal timing circuit section 233, the clock signal 211 is introduced, and the time point t indicated by the clock can be determined. whether it is f a or the frequency f B is seen. Therefore, a delay time element t A from the delay time element portion 235 A when the frequency f A component, also when the frequency f B component is taken out each time delay element t B from the delay time element portion 235 B, clock The clock timing (sampling time) of the signal 211 is shifted.
つまり、第３図（ハ）に示すように、フィルタ出力信
号221において、周波数fA成分ならば遅延時間要素tAだ
けずらしたタイミングで、また、周波数fB成分ならば遅
延時間要素tBだけそれぞれずらしたタイミングでクロッ
クが生起する変換タイミング信号223を出力する。これ
により、周波数fA成分の最大振幅となる時点（t1＋tA）
でサンプリングされる。また、周波数fB成分についても
同様にして、周波数fB成分の最大振幅となる時点（t3＋
tB），時点（t4＋tB），時点（t5＋tB）でそれぞれサン
プリングされる。従って、それぞれ最大値においてサン
プリングされることになる。That is, as shown in FIG. 3 (c), the filter output signal 221, the timing is shifted by a delay time element t A If the frequency f A component, also delayed by a time element t B if the frequency f B component A conversion timing signal 223 that generates a clock is output at shifted timings. As a result, the time when the maximum amplitude of the frequency f A component is reached (t 1 + t A )
Is sampled at Further, in the same for the frequency f B component, when having the maximum amplitude of the frequency f B component (t 3 +
t B), the time (t 4 + t B), are respectively sampled at (t 5 + t B). Therefore, sampling is performed at the maximum value.
このようにして得られた変換タイミング信号223に基
づいて、サンプルホールド回路225はフィルタ出力信号2
21をサンプリング（標本化）して、標本値出力信号227
を出力する。この標本値出力信号227は、同様に変換タ
イミング信号223を得るアナログ−ディジタル変換回路2
31において量子化される。ここでは、変換タイミング信
号223に基づき、それよりも繰り返し周波数のかなり高
い周波数のクロックでアナログ−ディジタル変換され
る。例えば10ビットのディジタル変換されたディジタル
出力信号229が発生される。Based on the conversion timing signal 223 thus obtained, the sample and hold circuit 225 outputs the filter output signal 2
21 is sampled (sampled) and the sampled value output signal 227
Is output. This sampled value output signal 227 is similarly supplied to an analog-digital conversion circuit 2 for obtaining a conversion timing signal 223.
It is quantized at 31. Here, based on the conversion timing signal 223, analog-to-digital conversion is performed with a clock having a repetition frequency much higher than that. For example, a 10-bit digitally converted digital output signal 229 is generated.
V.実施例のまとめ このようにして、予め分かっている高域通過形フィル
タ219H,低域通過形フィルタ219Lでの遅延時間要素tA,tB
に基づいてサンプリングタイミングを変え、各成分での
最大値を得てアナログ−ディジタル変換して量子化し、
超音波診断用のディジタル出力ディジタル出力信号229
を得るようにしている。And summarized in such a V. Example advance Known high-pass type filter 219 H, the low-pass type filter 219 delay elements t A in L, t B
The sampling timing is changed based on, the maximum value of each component is obtained, analog-digital converted and quantized,
Digital output signal 229 for ultrasonic diagnostics
I'm trying to get
VI.発明の変形態様 なお、上述した本発明の実施例にあっては、アナログ
信号213は超音波診断装置用探触子からの入力アナログ
信号を例にとったが、これに限られることはなく、周波
数成分を示すアナログ信号ならば、他のものであっても
よいこと勿論である。VI.Variations of the Invention In the above-described embodiment of the present invention, the analog signal 213 is an input analog signal from the probe for an ultrasonic diagnostic apparatus as an example, but the analog signal 213 is not limited to this. Of course, any other analog signal indicating a frequency component may be used.
また、遅延時間要素部235A,235Bにより、２つの周波
数fA,fB成分に適用できるように、２つの遅延時間要素t
A,tBを有する例としたが、これに限られない。アナログ
信号213に含まれる周波数成分が多くなれば、それに応
じて備えるべき遅延時間要素は多くなる。In addition, the two delay time elements t 235 A and 235 B allow two delay time elements t and t B to be applied to the two frequencies f A and f B components.
A, although an example with t B, is not limited thereto. As the frequency components included in the analog signal 213 increase, the delay time elements to be provided increase accordingly.
更に、「I.実施例と第１図との対応関係」において、
本発明と実施例との対応関係を説明しておいたが、本発
明はこれに限られることはなく、各種の変形態様がある
ことは当業者であれば容易に推考できるであろう。Further, in "I. Correspondence between the embodiment and FIG. 1",
Although the correspondence between the present invention and the embodiments has been described, the present invention is not limited to this, and those skilled in the art can easily infer that there are various modifications.
上述したように、本発明によれば、一定の繰り返し周
期で超音波パルスを送信する超音波診断装置に適用し
て、エコー信号を受信して得られるアナログ信号を入力
アナログフィルタを通した後に、タイミングを変えて最
適なタイミングで標本化することにより、意味のあるデ
ィジタル信号を正確に得ることができるので、実用的に
は極めて有用である。As described above, according to the present invention, the present invention is applied to an ultrasonic diagnostic apparatus that transmits ultrasonic pulses at a constant repetition cycle, and after an analog signal obtained by receiving an echo signal is passed through an input analog filter, By changing the timing and performing sampling at the optimum timing, a meaningful digital signal can be accurately obtained, which is extremely useful in practice.
第１図は本発明のアナログ−ディジタル変換装置の原理
ブロック図、 第２図は本発明の一実施例によるアナログ−ディジタル
変換装置の構成ブロック図、 第３図は第２図に示す本発明実施例によるアナログ−デ
ィジタル変換装置の動作を説明するための波形タイミン
グ図である。 図において、 111は第１クロック信号、 113は入力アナログ信号、 115は標本化手段、 117は標本化出力信号、 119はアナログフィルタ、 121は濾波出力信号、 123は第２クロック信号、 125はサンプル・ホールド手段、 127は標本化出力信号、 129はディジタル信号、 131はアナログ−ディジタル変換手段、 133はサンプリングタイミング変更手段、 211はクロック信号、 213はアナログ信号、 215,225はサンプルホールド回路、 217,227は標本値出力信号、 218は低域カット信号、 219Hは高域通過形フィルタ、 219Lは低域通過形フィルタ、 221はフィルタ出力信号、 223は変換タイミング信号、 229はディジタル出力信号、 231はアナログ−ディジタル変換回路、 233は最適タイミング回路部、 235A,235Bは遅延時間要素部である。FIG. 1 is a block diagram showing the principle of an analog-digital converter of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an analog-digital converter according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention shown in FIG. FIG. 5 is a waveform timing chart for explaining an operation of the analog-digital converter according to the example. In the figure, 111 is the first clock signal, 113 is the input analog signal, 115 is the sampling means, 117 is the sampling output signal, 119 is the analog filter, 121 is the filtered output signal, 123 is the second clock signal, and 125 is the sample Hold means, 127 is a sampling output signal, 129 is a digital signal, 131 is an analog-digital conversion means, 133 is a sampling timing change means, 211 is a clock signal, 213 is an analog signal, 215, 225 is a sample and hold circuit, 217, 227 is a sample Value output signal, 218 is low-pass cut signal, 219 H is high-pass filter, 219 L is low-pass filter, 221 is filter output signal, 223 is conversion timing signal, 229 is digital output signal, 231 is analog A digital conversion circuit, 233 is an optimal timing circuit section, and 235 A and 235 B are delay time element sections.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−33565（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−160915（ＪＰ，Ｕ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-53-33565 (JP, A) Real-life 1987-160915 (JP, U)
Claims (1)
ルスが被献体で反射することにより生じるエコー信号を
受信する受信手段に接続され、該受信手段から得られる
入力アナログ信号をディジタル信号に変換する超音波診
断装置におけるアナログ・ディジタル変換装置であっ
て、 前記繰り返し周期で発生する第１クロック信号に従っ
て、連続的な入力アナログ信号を標本化する標本化手段
と、 前記標本化手段による標本化出力信号を受け、所定の低
域及び高域の周波数にて濾波するアナログフィルタと、 前記アナログフィルタによる濾波出力信号を受け、第２
クロック信号に従って標本化するサンプルホールド手段
と、 前記サンプルホールド手段による標本化出力信号を受け
てその各標本化情報毎に、前記第２クロック信号に基づ
いてディジタル化し、所定のビット数にて表されるディ
ジタル信号を出力するアナログ−ディジタル変換手段
と、 前記第１クロック信号を予め設定されたタイミングで変
更することにより前記第２クロック信号を発生するサン
プリングタイミング変更手段と、 を備えるように構成したことを特徴とする超音波診断装
置におけるアナログ・ディジタル変換装置。An ultrasonic signal transmitted at a constant repetition period is connected to a receiving means for receiving an echo signal generated by reflection on a subject, and an input analog signal obtained from the receiving means is converted into a digital signal. An analog-to-digital converter in an ultrasonic diagnostic apparatus, comprising: sampling means for sampling a continuous input analog signal in accordance with a first clock signal generated at the repetition period; and sampling output by the sampling means. An analog filter for receiving a signal and filtering at predetermined low and high frequencies; and a second filter for receiving a filtered output signal from the analog filter.
Sample-and-hold means for sampling according to a clock signal; receiving sampled output signals from the sample-and-hold means, digitizing each sampled information based on the second clock signal, and expressing the digitized data by a predetermined number of bits Analog-to-digital conversion means for outputting a digital signal, and sampling timing changing means for generating the second clock signal by changing the first clock signal at a preset timing. An analog-to-digital converter for an ultrasonic diagnostic apparatus, comprising:
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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