JP3468438B2 - スイッチ回路及びそれを用いた超音波診断装置 - Google Patents
スイッチ回路及びそれを用いた超音波診断装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、信号の洩れを少なくす
ると共に、消費電力を小さくすることにより回路規模を
小形化し、且つオフセット電圧を小さくすることができ
るスイッチ回路、及びこのスイッチ回路を送波パルス発
生器から印加される送波パルスと探触子から出力される
受波信号との切り換えを行う切換スイッチとして用いた
超音波診断装置に関する。
ると共に、消費電力を小さくすることにより回路規模を
小形化し、且つオフセット電圧を小さくすることができ
るスイッチ回路、及びこのスイッチ回路を送波パルス発
生器から印加される送波パルスと探触子から出力される
受波信号との切り換えを行う切換スイッチとして用いた
超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の超音波診断装置は、特開
平2-136134号公報に記載され、図４に示すように、例え
ば短冊状に形成された複数の振動子素子１1，１2，…，
１nが吸音材の上に隣接して配列され超音波を送受波す
る探触子２と、この探触子２内の各振動子素子１1〜１n
に所定の遅延時間を与えて超音波打ち出しの駆動パルス
を印加するｎ個の送波パルス発生器３1，３2，…，３n
と、縦形の二重拡散電界効果トランジスタ（以下「ＶＤ
ＭＯＳ ＦＥＴ」と略称する）を逆直列接続して成る高
耐圧アナログスイッチ４1，４2，…，４nを用い上記探
触子２の振動子素子１1〜１nと送波パルス発生器３1〜
３nとの接続の切り換えを行う切換スイッチ５とを有し
て成っていた。
平2-136134号公報に記載され、図４に示すように、例え
ば短冊状に形成された複数の振動子素子１1，１2，…，
１nが吸音材の上に隣接して配列され超音波を送受波す
る探触子２と、この探触子２内の各振動子素子１1〜１n
に所定の遅延時間を与えて超音波打ち出しの駆動パルス
を印加するｎ個の送波パルス発生器３1，３2，…，３n
と、縦形の二重拡散電界効果トランジスタ（以下「ＶＤ
ＭＯＳ ＦＥＴ」と略称する）を逆直列接続して成る高
耐圧アナログスイッチ４1，４2，…，４nを用い上記探
触子２の振動子素子１1〜１nと送波パルス発生器３1〜
３nとの接続の切り換えを行う切換スイッチ５とを有し
て成っていた。
【０００３】ここで、上記切換スイッチ５として用いら
れる高耐圧アナログスイッチ４1〜４nは、符号４1を付
して示す第一の高耐圧アナログスイッチの内部回路図に
示すような構成とされている。すなわち、二つのＶＤ
ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ及び８ｂと、発光ダイオード９及び
光起電ダイオードアレイ１０からなる光結合回路を有し
入力端子Ａからの制御信号に応じて光起電電流を発生す
る入力部１１と、上記二つのＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，
８ｂのオフ時に動作してゲートとソース間を短絡しその
オフ動作を早めるＦＥＴゲートの制御部１２と、高電圧
源−Ｖから上記二つのＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂの
ソースに共通接続された抵抗１３と、上記高電圧源−Ｖ
より電位の低いバイパスコンデンサＣを設けた低インピ
ーダンス電圧源−Ｖ2に接続されたスイッチングダイオ
ード１４と、前記探触子２と接続する信号線の対地イン
ピーダンスを低くするために上記の抵抗１３より十分小
さい抵抗又はインダクタ１５とから成っている。なお、
符号１６ａ，１６ｂは、それぞれ各ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ
８ａ，８ｂの寄生ダイオードを示している。また、上記
高電圧源−Ｖは、他の入力端子Ｂ側のＶＤ ＭＯＳ ＦＥ
Ｔ８ｃと抵抗１３′とこの抵抗１３′に接続された高電
圧源−Ｖ1とから成る回路より供給される構成となって
いる。
れる高耐圧アナログスイッチ４1〜４nは、符号４1を付
して示す第一の高耐圧アナログスイッチの内部回路図に
示すような構成とされている。すなわち、二つのＶＤ
ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ及び８ｂと、発光ダイオード９及び
光起電ダイオードアレイ１０からなる光結合回路を有し
入力端子Ａからの制御信号に応じて光起電電流を発生す
る入力部１１と、上記二つのＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，
８ｂのオフ時に動作してゲートとソース間を短絡しその
オフ動作を早めるＦＥＴゲートの制御部１２と、高電圧
源−Ｖから上記二つのＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂの
ソースに共通接続された抵抗１３と、上記高電圧源−Ｖ
より電位の低いバイパスコンデンサＣを設けた低インピ
ーダンス電圧源−Ｖ2に接続されたスイッチングダイオ
ード１４と、前記探触子２と接続する信号線の対地イン
ピーダンスを低くするために上記の抵抗１３より十分小
さい抵抗又はインダクタ１５とから成っている。なお、
符号１６ａ，１６ｂは、それぞれ各ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ
８ａ，８ｂの寄生ダイオードを示している。また、上記
高電圧源−Ｖは、他の入力端子Ｂ側のＶＤ ＭＯＳ ＦＥ
Ｔ８ｃと抵抗１３′とこの抵抗１３′に接続された高電
圧源−Ｖ1とから成る回路より供給される構成となって
いる。
【０００４】次に、上記のように構成された図４に示す
高耐圧アナログスイッチ４1〜４nの動作について説明す
る。まず、制御信号が入力端子に印加されると、第一の
光結合回路の発光ダイオード９が光を発し、この光が光
起電ダイオードアレイ１０に入射して光起電電流を発生
し、ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのゲートとドレイン
間の静電容量を充電する。そして、この充電によりゲー
ト電圧が上昇してＶＤＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂをオン
させる。これにより、送波パルス発生器３1，３2，…と
探触子２の振動子素子１1，１2，…とが接続され、上記
送波パルス発生器３1，３2，…からの駆動パルスが該当
するチャンネルの振動子素子１1，１2，…に印加され、
その振動子素子１1，１2，…から超音波が送波される。
このとき、上記ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのソース
の直流電圧は、他の入力端子Ｂに一の入力端子Ａの信号
と同期して印加される制御電圧によりその入力端子Ｂ側
のＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ｃがオンするため、ほぼ接地電
位となる。すなわち、高電圧源−Ｖの電位はほぼ接地電
位となるので、スイッチングダイオード１４はオフとな
ると共に、入出力信号端の直流電位はほぼ接地電位とな
る。
高耐圧アナログスイッチ４1〜４nの動作について説明す
る。まず、制御信号が入力端子に印加されると、第一の
光結合回路の発光ダイオード９が光を発し、この光が光
起電ダイオードアレイ１０に入射して光起電電流を発生
し、ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのゲートとドレイン
間の静電容量を充電する。そして、この充電によりゲー
ト電圧が上昇してＶＤＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂをオン
させる。これにより、送波パルス発生器３1，３2，…と
探触子２の振動子素子１1，１2，…とが接続され、上記
送波パルス発生器３1，３2，…からの駆動パルスが該当
するチャンネルの振動子素子１1，１2，…に印加され、
その振動子素子１1，１2，…から超音波が送波される。
このとき、上記ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのソース
の直流電圧は、他の入力端子Ｂに一の入力端子Ａの信号
と同期して印加される制御電圧によりその入力端子Ｂ側
のＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ｃがオンするため、ほぼ接地電
位となる。すなわち、高電圧源−Ｖの電位はほぼ接地電
位となるので、スイッチングダイオード１４はオフとな
ると共に、入出力信号端の直流電位はほぼ接地電位とな
る。
【０００５】次に、上記入力端子Ａから制御信号が除か
れると、光結合回路の発光ダイオード９からの発光が止
まり光起電ダイオードアレイ１０には光が入射しないの
で、上記光起電ダイオードアレイ１０は光起電電流を発
生せず、ＦＥＴゲートの制御部１２がスイッチ動作して
ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのゲートとソース間を短
絡することにより、ゲートの電荷を放電させて上記ＶＤ
ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂをオフさせる。これにより、
送波パルス発生器３1，３2，…と探触子２の振動子素子
１1，１2，…とが遮断され、該当するチャンネルの振動
子素子１1，１2，…からの超音波の送波が停止される。
このとき、上記ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂはオフと
されているので、そのＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂの
ソース電位は高電圧源−Ｖ1に近くなる。この状態で
は、スイッチングダイオード１４のアノードの電位は−
Ｖ2であり、この電位は上記高電圧源−Ｖ1より低いの
で、上記スイッチングダイオード１４はオンとなる。こ
のスイッチングダイオード１４には、Ｖ2，Ｖ1間の電位
差と抵抗１３，１３′とにより決まる電流が流れ、この
ときの上記スイッチングダイオード１４の動作抵抗が十
分小さくなるように設計すると、二つＶＤ ＭＯＳ ＦＥ
Ｔ８ａ，８ｂからの信号の洩れは上記スイッチングダイ
オード１４に流れて、探触子２内の振動子素子１1，
１2，…，１nへの洩れを少なくすることができる。
れると、光結合回路の発光ダイオード９からの発光が止
まり光起電ダイオードアレイ１０には光が入射しないの
で、上記光起電ダイオードアレイ１０は光起電電流を発
生せず、ＦＥＴゲートの制御部１２がスイッチ動作して
ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのゲートとソース間を短
絡することにより、ゲートの電荷を放電させて上記ＶＤ
ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂをオフさせる。これにより、
送波パルス発生器３1，３2，…と探触子２の振動子素子
１1，１2，…とが遮断され、該当するチャンネルの振動
子素子１1，１2，…からの超音波の送波が停止される。
このとき、上記ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂはオフと
されているので、そのＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂの
ソース電位は高電圧源−Ｖ1に近くなる。この状態で
は、スイッチングダイオード１４のアノードの電位は−
Ｖ2であり、この電位は上記高電圧源−Ｖ1より低いの
で、上記スイッチングダイオード１４はオンとなる。こ
のスイッチングダイオード１４には、Ｖ2，Ｖ1間の電位
差と抵抗１３，１３′とにより決まる電流が流れ、この
ときの上記スイッチングダイオード１４の動作抵抗が十
分小さくなるように設計すると、二つＶＤ ＭＯＳ ＦＥ
Ｔ８ａ，８ｂからの信号の洩れは上記スイッチングダイ
オード１４に流れて、探触子２内の振動子素子１1，
１2，…，１nへの洩れを少なくすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の超音波診断装置における切換スイッチ５として用い
られる高耐圧アナログスイッチ４1〜４nは、探触子２内
の振動子素子１1〜１nへの信号の洩れを少なくするた
め、スイッチングダイオード１４の動作抵抗が十分小さ
くなるように設計して、二つのＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８
ａ，８ｂからの信号の洩れは上記スイッチングダイオー
ド１４に流れるようにしていたので、該スイッチングダ
イオード１４に流れる電流が大きくなるものであった。
この場合、入力端子Ｂ側も含めて三つのＶＤ ＭＯＳ Ｆ
ＥＴ８ａ，８ｂ，８ｃがオン時に上記スイッチングダイ
オード１４に流れる電流は、上記入力端子Ｂ側に供給さ
れる高電圧源の電位差Ｖ1と抵抗１３′とで決まる。従
って、上記スイッチングダイオード１４に流れる電流を
小さくするには、上記抵抗１３′の値を大きくする必要
がある。ところが、この抵抗１３′の値を大きくする
と、上記スイッチングダイオード１４の動作電流が小さ
くなりすぎることがあるので、該抵抗１３′の値を大き
くするには限界がある。一方、上記抵抗１３′の値を小
さくすると、流れる電流が大きくなると共に消費電力が
大きくなり、抵抗器も大形化して回路規模が大きくな
り、オフセット電圧も高くなるものであった。このこと
から、切換スイッチ５が大形化して超音波診断装置の全
体も大形化するものであった。
来の超音波診断装置における切換スイッチ５として用い
られる高耐圧アナログスイッチ４1〜４nは、探触子２内
の振動子素子１1〜１nへの信号の洩れを少なくするた
め、スイッチングダイオード１４の動作抵抗が十分小さ
くなるように設計して、二つのＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８
ａ，８ｂからの信号の洩れは上記スイッチングダイオー
ド１４に流れるようにしていたので、該スイッチングダ
イオード１４に流れる電流が大きくなるものであった。
この場合、入力端子Ｂ側も含めて三つのＶＤ ＭＯＳ Ｆ
ＥＴ８ａ，８ｂ，８ｃがオン時に上記スイッチングダイ
オード１４に流れる電流は、上記入力端子Ｂ側に供給さ
れる高電圧源の電位差Ｖ1と抵抗１３′とで決まる。従
って、上記スイッチングダイオード１４に流れる電流を
小さくするには、上記抵抗１３′の値を大きくする必要
がある。ところが、この抵抗１３′の値を大きくする
と、上記スイッチングダイオード１４の動作電流が小さ
くなりすぎることがあるので、該抵抗１３′の値を大き
くするには限界がある。一方、上記抵抗１３′の値を小
さくすると、流れる電流が大きくなると共に消費電力が
大きくなり、抵抗器も大形化して回路規模が大きくな
り、オフセット電圧も高くなるものであった。このこと
から、切換スイッチ５が大形化して超音波診断装置の全
体も大形化するものであった。
【０００７】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、信号の洩れを少なくすると共に、消費電力を小さ
くすることにより回路規模を小形化し、且つオフセット
電圧を小さくすることができるスイッチ回路、及びこの
スイッチ回路を送波パルス発生器から印加される送波パ
ルスと探触子から出力される受波信号との切り換えを行
う切換スイッチとして用いた超音波診断装置を提供する
ことを目的とする。
処し、信号の洩れを少なくすると共に、消費電力を小さ
くすることにより回路規模を小形化し、且つオフセット
電圧を小さくすることができるスイッチ回路、及びこの
スイッチ回路を送波パルス発生器から印加される送波パ
ルスと探触子から出力される受波信号との切り換えを行
う切換スイッチとして用いた超音波診断装置を提供する
ことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるスイッチ回路は、二つの電界効果トラ
ンジスタを逆直列接続して成る高耐圧アナログスイッチ
を用い、上記二つの電界効果トランジスタのゲート信号
を制御すると共に、これらの電界効果トランジスタの共
通接続されたソースにオフ動作時に低インピーダンス電
源で逆バイアスするため、上記高耐圧アナログスイッチ
の二つの電界効果トランジスタの共通接続されたソース
にスイッチングダイオードを接続して成り、対象回路の
接続の切り換えを行うスイッチ回路において、上記スイ
ッチングダイオードを抵抗を介して駆動する電源として
定電流回路を用いると共に、上記二つの電界効果トラン
ジスタがオフ動作時に上記定電流回路に接続された抵抗
の一端が接地した状態となるようにしたものである。
に、本発明によるスイッチ回路は、二つの電界効果トラ
ンジスタを逆直列接続して成る高耐圧アナログスイッチ
を用い、上記二つの電界効果トランジスタのゲート信号
を制御すると共に、これらの電界効果トランジスタの共
通接続されたソースにオフ動作時に低インピーダンス電
源で逆バイアスするため、上記高耐圧アナログスイッチ
の二つの電界効果トランジスタの共通接続されたソース
にスイッチングダイオードを接続して成り、対象回路の
接続の切り換えを行うスイッチ回路において、上記スイ
ッチングダイオードを抵抗を介して駆動する電源として
定電流回路を用いると共に、上記二つの電界効果トラン
ジスタがオフ動作時に上記定電流回路に接続された抵抗
の一端が接地した状態となるようにしたものである。
【０００９】また、関連発明としての超音波診断装置
は、複数の振動子素子が配列され超音波を送受波する探
触子と、この探触子内の各振動子素子に所定の遅延時間
を与えて超音波打ち出しの駆動パルスを印加する送波パ
ルス発生器と、この送波パルス発生器から上記探触子へ
印加される送波パルスと該探触子からの受波信号とを切
り換える切換スイッチと、この切換スイッチを介して出
力される探触子からの受波信号を増幅する受信増幅器
と、この受信増幅器からの受波信号に所定の遅延時間を
与える遅延回路を有しこれらの遅延回路で位相が揃えら
れた受波信号を加算して出力する整相回路と、この整相
回路で整相された信号を検波する検波器と、この検波器
からの出力信号を画像として表示する表示装置とを備え
て成る超音波診断装置において、上記切換スイッチとし
て、上記手段のスイッチ回路を用いたものである。
は、複数の振動子素子が配列され超音波を送受波する探
触子と、この探触子内の各振動子素子に所定の遅延時間
を与えて超音波打ち出しの駆動パルスを印加する送波パ
ルス発生器と、この送波パルス発生器から上記探触子へ
印加される送波パルスと該探触子からの受波信号とを切
り換える切換スイッチと、この切換スイッチを介して出
力される探触子からの受波信号を増幅する受信増幅器
と、この受信増幅器からの受波信号に所定の遅延時間を
与える遅延回路を有しこれらの遅延回路で位相が揃えら
れた受波信号を加算して出力する整相回路と、この整相
回路で整相された信号を検波する検波器と、この検波器
からの出力信号を画像として表示する表示装置とを備え
て成る超音波診断装置において、上記切換スイッチとし
て、上記手段のスイッチ回路を用いたものである。
【００１０】
【作用】上記のように構成されたスイッチ回路は、高耐
圧アナログスイッチの二つの電界効果トランジスタの共
通接続されたソースに接続したスイッチングダイオード
を抵抗を介して駆動する電源として定電流回路を用い、
上記二つの電界効果トランジスタがオフ動作時に上記定
電流回路に接続された抵抗の一端が接地した状態となる
ように動作する。これにより、信号の洩れを少なくする
と共に、消費電力を小さくして回路規模を小形化し、且
つオフセット電圧を小さくすることができる。
圧アナログスイッチの二つの電界効果トランジスタの共
通接続されたソースに接続したスイッチングダイオード
を抵抗を介して駆動する電源として定電流回路を用い、
上記二つの電界効果トランジスタがオフ動作時に上記定
電流回路に接続された抵抗の一端が接地した状態となる
ように動作する。これにより、信号の洩れを少なくする
と共に、消費電力を小さくして回路規模を小形化し、且
つオフセット電圧を小さくすることができる。
【００１１】また、上記のように構成された超音波診断
装置は、送波パルス発生器から探触子へ印加される送波
パルスと該探触子からの受波信号とを切り換える切換ス
イッチとして、前記のスイッチ回路を用いることによ
り、装置全体を小型化することができる。
装置は、送波パルス発生器から探触子へ印加される送波
パルスと該探触子からの受波信号とを切り換える切換ス
イッチとして、前記のスイッチ回路を用いることによ
り、装置全体を小型化することができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明によるスイッチ回路の実
施例を示す回路図である。このスイッチ回路は、例えば
超音波診断装置において送波パルス発生器３1〜３nから
探触子２へ印加される送波パルスと該探触子２からの受
波信号との切り換えを行う切換スイッチ５として用いる
もので、縦形の二重拡散電界効果トランジスタ（ＶＤ
ＭＯＳ ＦＥＴ）８ａ，８ｂを逆直列接続して成る高耐
圧アナログスイッチ４1，４2，…，４nを用い、上記Ｖ
Ｄ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのゲート信号を光結合回路
で制御すると共に、これらのＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，
８ｂの共通接続されたソースにオフ動作時に低インピー
ダンス電源で逆バイアスして、対象回路の接続の切り換
えを行うものである。
詳細に説明する。図１は本発明によるスイッチ回路の実
施例を示す回路図である。このスイッチ回路は、例えば
超音波診断装置において送波パルス発生器３1〜３nから
探触子２へ印加される送波パルスと該探触子２からの受
波信号との切り換えを行う切換スイッチ５として用いる
もので、縦形の二重拡散電界効果トランジスタ（ＶＤ
ＭＯＳ ＦＥＴ）８ａ，８ｂを逆直列接続して成る高耐
圧アナログスイッチ４1，４2，…，４nを用い、上記Ｖ
Ｄ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのゲート信号を光結合回路
で制御すると共に、これらのＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，
８ｂの共通接続されたソースにオフ動作時に低インピー
ダンス電源で逆バイアスして、対象回路の接続の切り換
えを行うものである。
【００１３】ここで、本発明においては、上記切換スイ
ッチ５として用いられる高耐圧アナログスイッチ４1〜
４nは、符号４1を付して示す第一の高耐圧アナログスイ
ッチの内部回路図に示すような構成とされている。すな
わち、二つのＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ及び８ｂと、発光
ダイオード９及び光起電ダイオードアレイ１０からなる
光結合回路を有し入力端子Ａからの制御信号に応じて光
起電電流を発生する入力部１１と、上記二つＶＤ ＭＯ
Ｓ ＦＥＴ８ａ，８ｂのオフ時に動作してゲートとソー
ス間を短絡しそのオフ動作を早めるＦＥＴゲートの制御
部１２と、高電圧源−Ｖから上記二つのＶＤ ＭＯＳ Ｆ
ＥＴ８ａ，８ｂのソースに共通接続された抵抗１３と、
上記高電圧源−Ｖより電位の低いバイパスコンデンサＣ
を設けた低インピーダンス電圧源−Ｖ2に接続されたス
イッチングダイオード１４と、前記探触子２と接続する
信号線の対地インピーダンスを低くするために上記の抵
抗１３より十分小さい抵抗又はインダクタ１５とから成
っている。なお、符号１６ａ，１６ｂは、それぞれ各Ｖ
Ｄ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂの寄生ダイオードを示して
いる。また、上記高電圧源−Ｖは、他の入力端子Ｂ側の
ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ｃと定電流回路１７とこの定電流
回路１７に接続された高電圧源−Ｖ1とから成る回路よ
り供給される構成となっている。すなわち、上記スイッ
チングダイオード１４を抵抗１３を介して駆動する電源
として定電流回路１７を用いたものである。
ッチ５として用いられる高耐圧アナログスイッチ４1〜
４nは、符号４1を付して示す第一の高耐圧アナログスイ
ッチの内部回路図に示すような構成とされている。すな
わち、二つのＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ及び８ｂと、発光
ダイオード９及び光起電ダイオードアレイ１０からなる
光結合回路を有し入力端子Ａからの制御信号に応じて光
起電電流を発生する入力部１１と、上記二つＶＤ ＭＯ
Ｓ ＦＥＴ８ａ，８ｂのオフ時に動作してゲートとソー
ス間を短絡しそのオフ動作を早めるＦＥＴゲートの制御
部１２と、高電圧源−Ｖから上記二つのＶＤ ＭＯＳ Ｆ
ＥＴ８ａ，８ｂのソースに共通接続された抵抗１３と、
上記高電圧源−Ｖより電位の低いバイパスコンデンサＣ
を設けた低インピーダンス電圧源−Ｖ2に接続されたス
イッチングダイオード１４と、前記探触子２と接続する
信号線の対地インピーダンスを低くするために上記の抵
抗１３より十分小さい抵抗又はインダクタ１５とから成
っている。なお、符号１６ａ，１６ｂは、それぞれ各Ｖ
Ｄ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂの寄生ダイオードを示して
いる。また、上記高電圧源−Ｖは、他の入力端子Ｂ側の
ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ｃと定電流回路１７とこの定電流
回路１７に接続された高電圧源−Ｖ1とから成る回路よ
り供給される構成となっている。すなわち、上記スイッ
チングダイオード１４を抵抗１３を介して駆動する電源
として定電流回路１７を用いたものである。
【００１４】上記定電流回路１７の具体的な回路構成と
しては、例えば図２に示すようになっている。すなわ
ち、同図（ａ）に示すように、二つのトランジスタ
Ｑ1，Ｑ2と抵抗Ｒ1とを組み合わせて構成されたもの、
あるいは同図（ｂ）に示すように、一つのトランジスタ
Ｑ3と三つの抵抗Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4とを組み合わせて構成さ
れたものなどがある。
しては、例えば図２に示すようになっている。すなわ
ち、同図（ａ）に示すように、二つのトランジスタ
Ｑ1，Ｑ2と抵抗Ｒ1とを組み合わせて構成されたもの、
あるいは同図（ｂ）に示すように、一つのトランジスタ
Ｑ3と三つの抵抗Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4とを組み合わせて構成さ
れたものなどがある。
【００１５】次に、上記のように構成された図１に示す
高耐圧アナログスイッチ４1〜４nの動作について説明す
る。まず、制御信号が入力端子Ａに印加されると、光結
合回路の発光ダイオード９が光を発し、この光が光起電
ダイオードアレイ１０に入射して光起電電流を発生し、
ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのゲート容量を充電す
る。そして、この充電によりゲート電圧が上昇してＶＤ
ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂをオンさせる。これにより、
送波パルス発生器３1，３2，…と探触子２の振動子素子
１1，１2，…とが接続され、上記送波パルス発生器
３1，３2，…からの駆動パルスが該当するチャンネルの
振動子素子１1，１2，…に印加され、その振動子素子１
1，１2，…から超音波が送波される。ここで、図４に示
す従来の高耐圧アナログスイッチ４1〜４nの動作におい
ては、二つのＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂをオンにし
た場合、前記スイッチングダイオード１４に流れる電流
ｉは、他の入力端子Ｂ側の高電圧源−Ｖ1に接続された
抵抗１３′の値をＲ′すると、 ｉ＝Ｖ1／Ｒ′ …（１） で与えられる。
高耐圧アナログスイッチ４1〜４nの動作について説明す
る。まず、制御信号が入力端子Ａに印加されると、光結
合回路の発光ダイオード９が光を発し、この光が光起電
ダイオードアレイ１０に入射して光起電電流を発生し、
ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのゲート容量を充電す
る。そして、この充電によりゲート電圧が上昇してＶＤ
ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂをオンさせる。これにより、
送波パルス発生器３1，３2，…と探触子２の振動子素子
１1，１2，…とが接続され、上記送波パルス発生器
３1，３2，…からの駆動パルスが該当するチャンネルの
振動子素子１1，１2，…に印加され、その振動子素子１
1，１2，…から超音波が送波される。ここで、図４に示
す従来の高耐圧アナログスイッチ４1〜４nの動作におい
ては、二つのＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂをオンにし
た場合、前記スイッチングダイオード１４に流れる電流
ｉは、他の入力端子Ｂ側の高電圧源−Ｖ1に接続された
抵抗１３′の値をＲ′すると、 ｉ＝Ｖ1／Ｒ′ …（１） で与えられる。
【００１６】次に、前記入力端子Ａから制御信号が除か
れると、光結合回路の発光ダイオード９からの発光が止
まり光起電ダイオードアレイ１０には光が入射しないの
で、上記光起電ダイオードアレイ１０は光起電電流を発
生せず、制御部１２がスイッチ動作してＶＤ ＭＯＳ Ｆ
ＥＴ８ａ，８ｂのゲートとソース間を短絡することによ
り、ゲートの電荷を放電させて上記ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ
８ａ，８ｂをオフさせる。これにより、送波パルス発生
器３1，３2，…と探触子２の振動子素子１1，１2，…と
が遮断され、該当するチャンネルの振動子素子１1，
１2，…からの超音波の送波が停止される。ここで、図
４に示す従来の高耐圧アナログスイッチ４1〜４nの動作
においては、二つのＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂをオ
フにした場合、該ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのソー
スは零電位となり、前記スイッチングダイオード１４に
流れる電流ｉ′は、上記ソースに共通接続された抵抗１
３の値をＲとすると、 ｉ′＝（Ｖ2−Ｖ1）／（Ｒ＋Ｒ′） …（２） となる。この場合、前記抵抗１３′で消費される電力Ｐ
は、 Ｐ＝ｉ2・Ｒ′＝Ｖ1・ｉ …（３） となる。
れると、光結合回路の発光ダイオード９からの発光が止
まり光起電ダイオードアレイ１０には光が入射しないの
で、上記光起電ダイオードアレイ１０は光起電電流を発
生せず、制御部１２がスイッチ動作してＶＤ ＭＯＳ Ｆ
ＥＴ８ａ，８ｂのゲートとソース間を短絡することによ
り、ゲートの電荷を放電させて上記ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ
８ａ，８ｂをオフさせる。これにより、送波パルス発生
器３1，３2，…と探触子２の振動子素子１1，１2，…と
が遮断され、該当するチャンネルの振動子素子１1，
１2，…からの超音波の送波が停止される。ここで、図
４に示す従来の高耐圧アナログスイッチ４1〜４nの動作
においては、二つのＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂをオ
フにした場合、該ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのソー
スは零電位となり、前記スイッチングダイオード１４に
流れる電流ｉ′は、上記ソースに共通接続された抵抗１
３の値をＲとすると、 ｉ′＝（Ｖ2−Ｖ1）／（Ｒ＋Ｒ′） …（２） となる。この場合、前記抵抗１３′で消費される電力Ｐ
は、 Ｐ＝ｉ2・Ｒ′＝Ｖ1・ｉ …（３） となる。
【００１７】一方、図１に示す本発明の高耐圧アナログ
スイッチ４1〜４nの動作において、前記の抵抗１３′に
代えて、二つのＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂがオフ時
にスイッチングダイオード１４に流れる電流ｉ′に等し
い電流を供給する定電流回路１７を用いると、この定電
流回路１７で消費される電力Ｐ′は、 Ｐ′＝Ｖ1・ｉ′ …（４） となる。いま、具体例として、例えばＶ1＝150Ｖ，Ｖ2
＝120Ｖ，Ｒ＝33ＫΩ，Ｒ′＝51ＫΩとすると、電流は
前述の式（１）及び（２）からｉ＝３ｍＡ，ｉ′＝0.35
ｍＡとなり、消費電力は式（３）及び（４）からＰ＝0.
45Ｗ，Ｐ′＝0.053Ｗとなる。このことから、本発明に
よれば、従来回路の約１／９の消費電力Ｐ′に大幅減少
できる。
スイッチ４1〜４nの動作において、前記の抵抗１３′に
代えて、二つのＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂがオフ時
にスイッチングダイオード１４に流れる電流ｉ′に等し
い電流を供給する定電流回路１７を用いると、この定電
流回路１７で消費される電力Ｐ′は、 Ｐ′＝Ｖ1・ｉ′ …（４） となる。いま、具体例として、例えばＶ1＝150Ｖ，Ｖ2
＝120Ｖ，Ｒ＝33ＫΩ，Ｒ′＝51ＫΩとすると、電流は
前述の式（１）及び（２）からｉ＝３ｍＡ，ｉ′＝0.35
ｍＡとなり、消費電力は式（３）及び（４）からＰ＝0.
45Ｗ，Ｐ′＝0.053Ｗとなる。このことから、本発明に
よれば、従来回路の約１／９の消費電力Ｐ′に大幅減少
できる。
【００１８】また、図１において、ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ
８ａ，８ｂ，８ｃがオンの時のオフセット電圧は、他の
入力端子Ｂ側のＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ｃに流れる電流
ｉ′と、該ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ｃのオン抵抗とによっ
て決まる。この場合、上述のようにＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ
８ｃに流れる電流ｉ′が従来回路より大幅に減少できる
ことから、オフセット電圧も大幅に減少することができ
る。いま、具体例としてＶ1，Ｖ2，Ｒ，Ｒ′の各値を上
述のような数値とし、上記ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ｃのオ
ン抵抗を８Ωとすると、オフセット電圧は、図４に示す
従来回路では24ｍＶになるが、図１に示す本発明では2.
8ｍＶとなる。すなわち、本発明によれば、従来回路の
約１／８のオフセット電圧に大幅減少できる。
８ａ，８ｂ，８ｃがオンの時のオフセット電圧は、他の
入力端子Ｂ側のＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ｃに流れる電流
ｉ′と、該ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ｃのオン抵抗とによっ
て決まる。この場合、上述のようにＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ
８ｃに流れる電流ｉ′が従来回路より大幅に減少できる
ことから、オフセット電圧も大幅に減少することができ
る。いま、具体例としてＶ1，Ｖ2，Ｒ，Ｒ′の各値を上
述のような数値とし、上記ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ｃのオ
ン抵抗を８Ωとすると、オフセット電圧は、図４に示す
従来回路では24ｍＶになるが、図１に示す本発明では2.
8ｍＶとなる。すなわち、本発明によれば、従来回路の
約１／８のオフセット電圧に大幅減少できる。
【００１９】なお、図１においては、二つのＶＤ ＭＯ
Ｓ ＦＥＴ８ａ，８ｂをオン、オフ動作させるため、発
光ダイオード９及び光起電ダイオードアレイ１０からな
る光結合回路を有する入力部１１により上記ＶＤ ＭＯ
Ｓ ＦＥＴ８ａ，８ｂのゲートとソース間に電位を与え
るようになっているが、本発明はこれに限らず、上記入
力部１１及び制御部１２の代わりに高耐圧のＦＥＴを用
い電位をシフトする回路を用いてもよい。
Ｓ ＦＥＴ８ａ，８ｂをオン、オフ動作させるため、発
光ダイオード９及び光起電ダイオードアレイ１０からな
る光結合回路を有する入力部１１により上記ＶＤ ＭＯ
Ｓ ＦＥＴ８ａ，８ｂのゲートとソース間に電位を与え
るようになっているが、本発明はこれに限らず、上記入
力部１１及び制御部１２の代わりに高耐圧のＦＥＴを用
い電位をシフトする回路を用いてもよい。
【００２０】図３は図１に示すスイッチ回路の関連発明
としての超音波診断装置の実施例を示すブロック図であ
る。この超音波診断装置は、超音波を利用して被検体の
診断部位について断層像を得るもので、例えば電子リニ
ア走査型とされており、短冊状に形成された複数の振動
子素子１1〜１nが配列され超音波を送受波する探触子２
と、この探触子２内の各振動子素子１1〜１nに所定の遅
延時間を与えて超音波打ち出しの駆動パルスを印加する
送波パルス発生器３と、この送波パルス発生器３から上
記探触子２へ印加される送波パルスと該探触子２からの
受波信号とを切り換える切換スイッチ５と、この切換ス
イッチ５を介して出力される探触子２からの受波信号を
時間と共に利得を変化させて増幅する受信増幅器６ａ〜
６ｅと、この各受信増幅器６ａ〜６ｅからの出力信号に
所定の遅延時間を与える複数の遅延回路７ａ〜７ｅを有
しこれらの遅延回路７ａ〜７ｅで位相が揃えられた受波
信号を加算する加算器１８を備えた整相回路１９と、こ
の整相回路１９で整相された信号を検波する検波器２０
と、この検波器２０からの出力信号を画像として表示す
る表示装置２１とを備えて成る。
としての超音波診断装置の実施例を示すブロック図であ
る。この超音波診断装置は、超音波を利用して被検体の
診断部位について断層像を得るもので、例えば電子リニ
ア走査型とされており、短冊状に形成された複数の振動
子素子１1〜１nが配列され超音波を送受波する探触子２
と、この探触子２内の各振動子素子１1〜１nに所定の遅
延時間を与えて超音波打ち出しの駆動パルスを印加する
送波パルス発生器３と、この送波パルス発生器３から上
記探触子２へ印加される送波パルスと該探触子２からの
受波信号とを切り換える切換スイッチ５と、この切換ス
イッチ５を介して出力される探触子２からの受波信号を
時間と共に利得を変化させて増幅する受信増幅器６ａ〜
６ｅと、この各受信増幅器６ａ〜６ｅからの出力信号に
所定の遅延時間を与える複数の遅延回路７ａ〜７ｅを有
しこれらの遅延回路７ａ〜７ｅで位相が揃えられた受波
信号を加算する加算器１８を備えた整相回路１９と、こ
の整相回路１９で整相された信号を検波する検波器２０
と、この検波器２０からの出力信号を画像として表示す
る表示装置２１とを備えて成る。
【００２１】なお、図３においては、切換スイッチ５は
例えば五つに分けられた振動子素子群を一端方から順次
選択してそれぞれ次段の受信増幅器６ａ〜６ｅに接続す
るようになっており、上記五つの振動子素子群を順次切
り換えて並進させるようになっている。従って、受信増
幅器は５個（６ａ〜６ｅ）設けられている。また、上記
各構成要素の動作は、制御部２２からの制御信号で制御
されるようになっている。
例えば五つに分けられた振動子素子群を一端方から順次
選択してそれぞれ次段の受信増幅器６ａ〜６ｅに接続す
るようになっており、上記五つの振動子素子群を順次切
り換えて並進させるようになっている。従って、受信増
幅器は５個（６ａ〜６ｅ）設けられている。また、上記
各構成要素の動作は、制御部２２からの制御信号で制御
されるようになっている。
【００２２】ここで、本発明においては、上記切換スイ
ッチ５としては、図１に示す回路構成とされ、信号の洩
れを少なくすると共に、消費電力を減少させ、回路規模
の小型化を図ることができる高耐圧アナログスイッチ４
1〜４nから成るスイッチ回路が用いられている。このよ
うな構成により、本発明の超音波診断装置においては、
上記切換スイッチ５として図１に示すスイッチ回路（４
1〜４n）を用いることにより、装置全体の小型化を図る
ことができる。
ッチ５としては、図１に示す回路構成とされ、信号の洩
れを少なくすると共に、消費電力を減少させ、回路規模
の小型化を図ることができる高耐圧アナログスイッチ４
1〜４nから成るスイッチ回路が用いられている。このよ
うな構成により、本発明の超音波診断装置においては、
上記切換スイッチ５として図１に示すスイッチ回路（４
1〜４n）を用いることにより、装置全体の小型化を図る
ことができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明によるスイッチ回路（図１参照）
は以上のように構成されたので、高耐圧アナログスイッ
チの二つの電界効果トランジスタの共通接続されたソー
スに接続したスイッチングダイオードを抵抗を介して駆
動する電源として定電流回路を用い、上記二つの電界効
果トランジスタがオフ動作時に上記定電流回路に接続さ
れた抵抗の一端が接地した状態となるようにできる。こ
れにより、信号の洩れを少なくすると共に、消費電力を
小さくして回路規模を小形化し、且つオフセット電圧を
小さくすることができる。また、上記二つの電界効果ト
ランジスタのソースの直流電位は接地電位に近くなり、
本発明のスイッチ回路のオン、オフ動作に伴うオフセッ
ト電位の変動がほとんどなく、スイッチ切換時のノイズ
の発生も小さくすることができる。
は以上のように構成されたので、高耐圧アナログスイッ
チの二つの電界効果トランジスタの共通接続されたソー
スに接続したスイッチングダイオードを抵抗を介して駆
動する電源として定電流回路を用い、上記二つの電界効
果トランジスタがオフ動作時に上記定電流回路に接続さ
れた抵抗の一端が接地した状態となるようにできる。こ
れにより、信号の洩れを少なくすると共に、消費電力を
小さくして回路規模を小形化し、且つオフセット電圧を
小さくすることができる。また、上記二つの電界効果ト
ランジスタのソースの直流電位は接地電位に近くなり、
本発明のスイッチ回路のオン、オフ動作に伴うオフセッ
ト電位の変動がほとんどなく、スイッチ切換時のノイズ
の発生も小さくすることができる。
【００２４】また、本発明による超音波診断装置（図３
参照）は以上のように構成されたので、送波パルス発生
器から探触子へ印加される送波パルスと該探触子からの
受波信号とを切り換える切換スイッチとして、前記のス
イッチ回路を用いることにより、装置全体を小型化する
ことができる。
参照）は以上のように構成されたので、送波パルス発生
器から探触子へ印加される送波パルスと該探触子からの
受波信号とを切り換える切換スイッチとして、前記のス
イッチ回路を用いることにより、装置全体を小型化する
ことができる。
【図１】本発明によるスイッチ回路の実施例を示す回路
図である。
図である。
【図２】上記スイッチ回路における定電流回路の具体的
な回路構成を示す回路図である。
な回路構成を示す回路図である。
【図３】図１に示すスイッチ回路の関連発明としての超
音波診断装置の実施例を示すブロック図である。
音波診断装置の実施例を示すブロック図である。
【図４】従来の超音波診断装置における切換スイッチを
示す回路図である。
示す回路図である。
１1〜１n…振動子素子
２…探触子
３，３1〜３n…送波パルス発生器
４1〜４n…高耐圧アナログスイッチ
５…切換スイッチ
６ａ〜６ｎ…受信増幅器
８ａ，８ｂ，８ｃ…ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ
９…発光ダイオード
１０…光起電ダイオードアレイ
１１…入力部
１２…制御部
１３…抵抗
１４…スイッチングダイオード
１５…抵抗又はインダクタ
１７…定電流回路
１９…整相回路
２０…検波器
２１…表示装置
２２…制御部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭59−172932（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−136134（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−23947（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−221622（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
A61B 8/00
Claims (2)
- 【請求項１】 二つの電界効果トランジスタを逆直列接
続して成る高耐圧アナログスイッチを用い、上記二つの
電界効果トランジスタのゲート信号を制御すると共に、
これらの電界効果トランジスタの共通接続されたソース
にオフ動作時に低インピーダンス電源で逆バイアスする
ため、上記高耐圧アナログスイッチの二つの電界効果ト
ランジスタの共通接続されたソースにスイッチングダイ
オードを接続して成り、対象回路の接続の切り換えを行
うスイッチ回路において、上記スイッチングダイオード
を抵抗を介して駆動する電源として定電流回路を用いる
と共に、上記二つの電界効果トランジスタがオフ動作時
に上記定電流回路に接続された抵抗の一端が接地した状
態となるようにしたことを特徴とするスイッチ回路。 - 【請求項２】 複数の振動子素子が配列され超音波を送
受波する探触子と、この探触子内の各振動子素子に所定
の遅延時間を与えて超音波打ち出しの駆動パルスを印加
する送波パルス発生器と、この送波パルス発生器から上
記探触子へ印加される送波パルスと該探触子からの受波
信号とを切り換える切換スイッチと、この切換スイッチ
を介して出力される探触子からの受波信号を増幅する受
信増幅器と、この受信増幅器からの受波信号に所定の遅
延時間を与える遅延回路を有しこれらの遅延回路で位相
が揃えられた受波信号を加算して出力する整相回路と、
この整相回路で整相された信号を検波する検波器と、こ
の検波器からの出力信号を画像として表示する表示装置
とを備えて成る超音波診断装置において、上記切換スイ
ッチとして、請求項１記載のスイッチ回路を用いたこと
を特徴とする超音波診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33379094A JP3468438B2 (ja) | 1994-12-19 | 1994-12-19 | スイッチ回路及びそれを用いた超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33379094A JP3468438B2 (ja) | 1994-12-19 | 1994-12-19 | スイッチ回路及びそれを用いた超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08168488A JPH08168488A (ja) | 1996-07-02 |
| JP3468438B2 true JP3468438B2 (ja) | 2003-11-17 |
Family
ID=18269990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33379094A Expired - Fee Related JP3468438B2 (ja) | 1994-12-19 | 1994-12-19 | スイッチ回路及びそれを用いた超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3468438B2 (ja) |
-
1994
- 1994-12-19 JP JP33379094A patent/JP3468438B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08168488A (ja) | 1996-07-02 |
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