JPH02144048A - Drive circuit of ultrasonic vibrator - Google Patents

Drive circuit of ultrasonic vibrator

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JPH02144048A
JPH02144048A JP63300162A JP30016288A JPH02144048A JP H02144048 A JPH02144048 A JP H02144048A JP 63300162 A JP63300162 A JP 63300162A JP 30016288 A JP30016288 A JP 30016288A JP H02144048 A JPH02144048 A JP H02144048A
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建一 中尾
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若松 立也
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Abstract

PURPOSE:To constitute a circuit in low cost and to easily control the driving of a vibrator without generating a dummy echo in a short distance image by operating a switch element in an unsaturated state using a saw-tooth trigger signal and applying the high voltage pulse generated thereby to an ultrasonic vibrator through an inductance coil. CONSTITUTION:This circuit is equipped with a trigger generating circuit 16 generating a saw-tooth trigger signal, a feedback resistor R2 and an unsaturated type switching circuit for linearily amplifying the aforementioned saw-tooth trigger signal. An unsaturated type transistor 18 is always operated in an active region at an ON-time and functions as an unsaturated type switch. An inductance coil L1 is inserted as an inductance circuit in parallel to an ultrasonic vibrator 12 and a diode D2 is connected between the inductance coil L1 and the unsaturated type transistor 18 in series to the ultrasonic vibrator 12. By this method, the generation of an unnecessary waveform at the time of the rising of the trigger signal is suppressed and an unnecessary voltage waveform is not generated in the signal given to the ultrasonic vibrator 12.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は超音波振動子の駆動回路、特に振動子により超
音波を被検体内に放射し、被検体内からの反射エコーを
受信するための超音波振動子の駆動回路構成の改良に関
する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a driving circuit for an ultrasonic transducer, and in particular, to a drive circuit for an ultrasonic transducer, in particular, for emitting ultrasonic waves into a subject using the transducer and receiving reflected echoes from within the subject. This invention relates to an improvement in the drive circuit configuration of an ultrasonic transducer.

[従来の技術] 超音波を生体などの被検体内に放射し、その反射エコー
を受信して断層像あるいは速度(ドプラ偏移)などの被
検体内情報を画像表示する超音波診断装置が周知である
[Prior Art] Ultrasonic diagnostic equipment that emits ultrasonic waves into a subject such as a living body, receives the reflected echoes, and displays internal information such as a tomographic image or velocity (Doppler shift) as an image is well-known. It is.

第6図、第8図及び第10図には、従来の超音波振動子
の駆動回路が示されており、第6図には一般的に多く用
いられている回路が、第7図には第6図における動作信
号が示されている。
6, 8, and 10 show conventional driving circuits for ultrasonic transducers. FIG. 6 shows a commonly used circuit, and FIG. The operating signals in FIG. 6 are shown.

第6図において、スイッチング素子として設けられてい
るトランジスタ(Tr)10には、端子Cから抵抗R2
を介して高電圧HV、例えば200vの電圧が直流高圧
電源から供給されており、トランジスター0がOFF状
態においては、矢示1 のように電流が流れてコンデン
サC2に200Vの電圧が充電される。そして、このコ
ンデンサCには並列抵抗R3,R4を介して振動子(T
D)12が接続されており、トランジスタ10のOFF
時ではダイオードDIにてコンデンサC2から振動子1
2へ電流が流れないようになっている。
In FIG. 6, a transistor (Tr) 10 provided as a switching element is connected from a terminal C to a resistor R2.
A high voltage HV, for example, 200V, is supplied from a DC high-voltage power supply through the capacitor C2, and when the transistor 0 is in the OFF state, a current flows as shown by the arrow 1, and the capacitor C2 is charged with a voltage of 200V. This capacitor C is connected to a vibrator (T) via parallel resistors R3 and R4.
D) 12 is connected and transistor 10 is OFF
In this case, the capacitor C2 is connected to the vibrator 1 by the diode DI.
No current flows to 2.

ここで、端子Aに第7図(A)に示されるような矩形波
のトリガパルスを入力すると、トランジスタ10がON
動作し第6図に示す電流12が流れることになり、図示
B点には、第7図(B)にボされる信号が現れることに
なる。従って、振動子12には200■の電圧が印加さ
れ、これによって超音波が発生することになり、この超
音波は被検体内に放射される。
Here, when a rectangular wave trigger pulse as shown in FIG. 7(A) is input to terminal A, the transistor 10 is turned on.
As a result, the current 12 shown in FIG. 6 will flow, and a signal shown in FIG. 7(B) will appear at point B in the diagram. Therefore, a voltage of 200 cm is applied to the vibrator 12, thereby generating ultrasonic waves, which are emitted into the subject.

そして、被検体内から反射するエコー信号は振動子12
にて受信されることになり、増幅器14にて増幅された
後に、端子りから取り出されることになる。
The echo signal reflected from inside the subject is transmitted to the transducer 12.
After being amplified by the amplifier 14, the signal is taken out from the terminal.

[発明が解決しようとする課′XJ] しかしながら、前記第6図の回路では、振動子12に必
要となる高電圧によって定まる直流高圧電源と、高電圧
の電荷を蓄積するだめのコンデンサC2が必要であり、
これらの部利は比較的高価であるから、コストの低減を
図れないという問題がある。なお、トランジスタ10に
おいても、高耐圧、高電流、高速度にスイッチング作用
を行うものでなければならない。
[Problem to be solved by the invention'XJ] However, the circuit shown in FIG. and
Since these parts are relatively expensive, there is a problem in that costs cannot be reduced. Note that the transistor 10 must also have a high breakdown voltage, high current, and high speed switching action.

また、前記トランジスタ10はコンデンサC2の電圧を
振動子12に速やかに与えるため、トリガパルスにより
トランジスタ10のベースに十分なベース電流を加えて
トランジスタ10を飽和領域で動作させることが必要で
ある。従って、トリガ信号によっては振動子12に印加
されるパルス電圧を任意に制御することができない。
In addition, since the transistor 10 quickly applies the voltage of the capacitor C2 to the vibrator 12, it is necessary to apply a sufficient base current to the base of the transistor 10 using a trigger pulse to operate the transistor 10 in the saturation region. Therefore, the pulse voltage applied to the vibrator 12 cannot be arbitrarily controlled depending on the trigger signal.

更に、前記トランジスタ10は振動子12を駆動した後
は、速やかにOFF Lなければならないが、飽和領域
で動作させるトランジスター0の場合には、大電流スイ
ッチング動作による蓄積時間のだめ、入カトリガバルス
の立下がりより遅れて、第7図(B)の9点でOFF 
t、、遅延時間T1のずれが生じることになる。
Furthermore, the transistor 10 must be turned off immediately after driving the resonator 12, but in the case of the transistor 0 operating in the saturation region, the accumulation time due to the large current switching operation is wasted and the fall of the input trigger pulse. Later, it turns OFF at 9 points in Figure 7 (B).
t, a deviation of the delay time T1 will occur.

この遅延時間T1の発生は、複数の振動子12を電子走
査のために位[U制御する場合に問題となり、特に個々
のトランジスター0によってその特性のバラツキがある
ので、回路設計する場合での障害ともなる。
The occurrence of this delay time T1 becomes a problem when controlling the position of multiple oscillators 12 for electronic scanning.In particular, since the characteristics vary depending on the individual transistors, it becomes an obstacle when designing a circuit. It also becomes.

ところで、従来においては、第8図に示される駆動回路
のように、直流高圧電源を用いずに低電圧電源により振
動子を駆動するものも存在する。
By the way, conventionally, there is also a drive circuit such as the one shown in FIG. 8, which drives a vibrator with a low voltage power source without using a DC high voltage power source.

第8図では、低電圧電源+Vccから電流11を流し、
インダクタンスし  抵抗R2を介してコ2 ゝ ンデンサC2を充電しておく。そして、矩形波のトリガ
パルスをA端子からトランジスター0のベースに入力す
ると、矢示のように電流12が流れてコンデンサCの電
荷をインダクタンスLlに与えることになる。なお、前
記インダクタンスL は、インダクタンスL1の両端に
発生する高電圧パルスが電源側に短絡することを防止す
るために設けられている。
In FIG. 8, a current 11 is passed from the low voltage power supply +Vcc,
The capacitor C2 is charged through the inductance and the resistor R2. Then, when a rectangular wave trigger pulse is input from the A terminal to the base of transistor 0, current 12 flows as shown by the arrow, and the charge of capacitor C is applied to inductance Ll. Note that the inductance L 1 is provided to prevent the high voltage pulse generated across the inductance L1 from shorting to the power supply side.

このようにして、電流12がインダクタンスLl流れた
時に、所定の時間でトランジスタ10を速やかにOFF
すると、インダクタンスL1の両端に高電圧が発生し、
この高電圧は次式で表される。
In this way, when the current 12 flows through the inductance Ll, the transistor 10 is quickly turned off within a predetermined time.
Then, a high voltage is generated across the inductance L1,
This high voltage is expressed by the following equation.

■o−L1 (di/dt)    ・・・ (1)第
8図のような回路では、前記(1)式から明らかなよう
に、インダクタンスL1の値が大きいほど、またトラン
ジスタ10のOFF時間が短いほど発生する電圧は大き
くなる。
■o-L1 (di/dt)... (1) In the circuit shown in Fig. 8, as is clear from equation (1) above, the larger the value of inductance L1 is, the longer the OFF time of transistor 10 is. The shorter the length, the higher the voltage generated.

しかし、インダクタンスL1の値を大きくする場合には
インダクタンスL1に十分な電流を流すのに時間がかか
り、また出力インピーダンスの増加により振動子12へ
十分な電圧を供給することができなくなるという問題が
あり、インダクタンスの値を大きくする方法には限界が
ある。
However, when increasing the value of the inductance L1, there is a problem that it takes time to flow a sufficient current through the inductance L1, and it becomes impossible to supply sufficient voltage to the vibrator 12 due to an increase in output impedance. However, there are limits to how to increase the value of inductance.

また、高電圧のパルスを得る場合にはトランジスタ10
のOFF時間をできるだけ早くする方法があるが、前述
のようにトランジスタ10は叶時に飽和領域まで励振さ
れているため、オフ時間を十分に早くすることかできな
い。そして、このオフ時間は個々のトランジスタの特性
により異なっており、ばらつきが大きいという問題があ
った。
In addition, when obtaining a high voltage pulse, the transistor 10
There is a method of making the OFF time as early as possible, but as mentioned above, the transistor 10 is excited to the saturation region at the time of activation, so it is impossible to make the OFF time sufficiently quick. This off-time differs depending on the characteristics of each transistor, and there is a problem in that there is large variation.

更に、第8図の回路では、トリガパルスの立上り時と駆
動電圧発生後に不要な電圧パルスが発生する。
Furthermore, in the circuit shown in FIG. 8, unnecessary voltage pulses are generated at the rise of the trigger pulse and after the drive voltage is generated.

すなわち、第9図に示されるように、図(A)の駆動パ
ルスがトランジスタ10に入力されると、第8図の端子
Bでの出力波形は図CB)に示されるようになり、トリ
ガパルスの立上り時においては信号が急激に立上がるの
で、図示100のように電圧波形が少し下がることにな
る。また、高電圧パルス出力後にはトランジスタの逆回
復時間により図示100のような余分な電圧パルスが発
生することになる。このように、駆動パルス立上り時と
高電圧パルス出力後の余分な電圧パルスの発生により、
振動子12から不必要な超音波が出力されることになり
、これは特に近距離において画像に疑似エコーとして現
れ、これによって画質を著しく低下するという問題があ
る。
That is, as shown in FIG. 9, when the drive pulse shown in FIG. 9A is input to the transistor 10, the output waveform at terminal B in FIG. 8 becomes as shown in FIG. Since the signal rises rapidly at the rising edge of , the voltage waveform drops slightly as shown at 100 in the figure. Furthermore, after the high voltage pulse is output, an extra voltage pulse as shown at 100 is generated due to the reverse recovery time of the transistor. In this way, due to the generation of extra voltage pulses at the rise of the drive pulse and after outputting the high voltage pulse,
Unnecessary ultrasonic waves will be output from the transducer 12, which will appear as false echoes in images especially at short distances, thereby causing a problem in that the image quality will be significantly degraded.

特に、このような余分な電圧パルスはトランジスタ10
を飽和状態で用いることにより発生し、これは個々のト
ランジスタによって異なる特性をもっており、これらを
制御することは不可能となる。
In particular, such extra voltage pulses cause transistor 10
This occurs when transistors are used in a saturated state, and each transistor has different characteristics, making it impossible to control them.

第10図には、第5図の回路のトランジスタ10をSC
R素子20に置き換えた回路が示されており、この場合
にも前記第8図と同様の問題が発生する。
In FIG. 10, the transistor 10 of the circuit of FIG.
A circuit is shown in which the R element 20 is replaced, and the same problem as in FIG. 8 occurs in this case as well.

発明の目的 本発明は前記従来の問題点を解決することを課題として
なされたものであり、その目的は、低コストにて回路を
構成でき、近距離画像の中に疑似エコー等が発生するこ
となく、振動子の駆動制御が容易となる超音波振動子の
駆動回路を提供することにある。
Purpose of the Invention The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to configure a circuit at low cost and to eliminate the occurrence of pseudo echoes in close-range images. Therefore, it is an object of the present invention to provide a drive circuit for an ultrasonic transducer, which facilitates drive control of the transducer.

[課題を解決するための手段] 前記目的を達成するために、本発明に係る超音波振動子
の駆動回路は、のこぎり波のトリガ信号を発生するトリ
ガ発生回路と、前記トリガ信号により不飽和領域でスイ
ッチング動作を行うとともに低電圧電源を用いてトリガ
信号を線形増幅する不飽和型スイッチング回路と、この
不飽和型スイッチング回路からの変化する電流を入力し
て不飽和型スイッチング回路のオフ動作により高電圧を
振動子に印加するインダクタンス回路と、を有し、前記
トリガ信号波形により制御された高電圧信号により振動
子を駆動することを特徴とする請求項(2)の発明は、
前記インダクタンス回路内に設けられているインダクタ
ンスコイルと並列にダイオードを接続し、一方向性の駆
動信号を得ることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, an ultrasonic transducer drive circuit according to the present invention includes a trigger generation circuit that generates a sawtooth wave trigger signal, and a trigger signal that generates an unsaturated region by the trigger signal. There is an unsaturated switching circuit that performs switching operation and linearly amplifies the trigger signal using a low-voltage power supply. The invention according to claim (2), further comprising: an inductance circuit that applies a voltage to the vibrator, and the vibrator is driven by a high voltage signal controlled by the trigger signal waveform.
The present invention is characterized in that a diode is connected in parallel with an inductance coil provided in the inductance circuit to obtain a unidirectional drive signal.

また、請求項(3)の発明は、前記不飽和スイッチング
回路のコレクタ電圧を、減衰の小さい反射エコー信号の
みを振動子から受信するための所定の電圧に設定したこ
とを特徴とする。
Further, the invention according to claim (3) is characterized in that the collector voltage of the unsaturated switching circuit is set to a predetermined voltage for receiving only a reflected echo signal with low attenuation from the vibrator.

〔作用」 以上の構成によれば、低電圧電源で動作することができ
、振動子とインダクタンス回路を構成するインダクタン
スコイルとを並列に接続し、この振動子及びインダクタ
ンスコイルに不飽和型トランジスタを有する不飽和型ス
イッチング回路を配設し、この不飽和型スイッチング回
路にのこぎり波のトリガ信号を供給する。従って、のこ
ぎり波のトリガ信号により不飽和型トランジスタが0N
−OFFすると、インダクタンスコイルに蓄積されたエ
ネルギが直接高電圧パルスに変換されて振動子に供給さ
れることになり、この高電圧パルスにより良好な超音波
が発生することになる。
[Operation] According to the above configuration, it is possible to operate with a low voltage power supply, and the resonator and the inductance coil constituting the inductance circuit are connected in parallel, and the resonator and the inductance coil have an unsaturated transistor. An unsaturated switching circuit is provided, and a sawtooth trigger signal is supplied to the unsaturated switching circuit. Therefore, the sawtooth trigger signal causes the unsaturated transistor to turn to 0N.
- When turned OFF, the energy stored in the inductance coil is directly converted into a high voltage pulse and supplied to the vibrator, and this high voltage pulse generates a good ultrasonic wave.

この場合、不飽和トランジスタは不飽和領域において動
作することになるので、飽和領域において使用されるト
ランジスタにおいて発生する蓄積時間がなく、動作のO
FF時間を極めて早くすることができ、低電圧電源にお
いて振動子に供給される信号に不要な電圧波形を生じさ
せることもなく、良好な高電圧パルスにより振動子を励
振することが可能となる。
In this case, the unsaturated transistor operates in the unsaturated region, so there is no accumulation time that occurs in transistors used in the saturated region, and the operating
The FF time can be made extremely fast, and the vibrator can be excited with a good high voltage pulse without causing an unnecessary voltage waveform in the signal supplied to the vibrator in a low voltage power supply.

[実施例] 以下、本発明に係る超音波振動子の駆動回路の実施例を
図面に基づいて説明する。
[Example] Hereinafter, an example of an ultrasonic transducer drive circuit according to the present invention will be described based on the drawings.

第1図には、第1実施例に係る駆動回路が示されており
、本発明において特徴的なことは、のこぎり波の駆動ト
リガ信号によりトランジスタを不飽和領域において動作
させ、かつトリガ信号波形により振動子に印加する7代
圧を制御可能としたことである。
FIG. 1 shows a drive circuit according to a first embodiment, and the characteristic feature of the present invention is that a sawtooth wave drive trigger signal causes the transistor to operate in an unsaturated region, and the trigger signal waveform causes the transistor to operate in an unsaturated region. This makes it possible to control the 7-generation pressure applied to the vibrator.

このために、第1図においては、のこぎり波を発生する
トリガ発生回路16を備えるとともに、帰還抵抗R2を
設は前記のこぎり波を線形増幅する不飽和型スイッチン
グ回路を備えている。すなわち、トリガ発生回路16は
トリガ信号がコンデンサC1を介して不飽和型トランジ
スタ】8に入力するように接続され、一方帰還抵抗R2
は保護抵抗R1とともにエミッタ端子に並列接続されて
いる。
For this purpose, in FIG. 1, a trigger generation circuit 16 that generates a sawtooth wave is provided, and an unsaturated switching circuit that linearly amplifies the sawtooth wave is provided with a feedback resistor R2. That is, the trigger generation circuit 16 is connected so that the trigger signal is input to the unsaturated transistor ]8 via the capacitor C1, while the feedback resistor R2
is connected in parallel to the emitter terminal together with the protective resistor R1.

そして、不飽和型!・ランジスタ18のコレクタ・エミ
ッタ間の電圧をVCE’ダイオードD1の順方向電圧効
果をVpとしインダクタンスコイルL の直流分抵抗を
r、とすると低電圧電源−VEEは次式で与えられるこ
とになる。
And unsaturated type!・VCE is the voltage between the collector and emitter of the transistor 18. If the forward voltage effect of the diode D1 is Vp and the DC resistance of the inductance coil L is r, then the low voltage power supply -VEE is given by the following equation.

VEE I 31 o  (R2+r L ) 十Vc
p 十Vp・・・  (2) ここで、不飽和型トランジスタ18のコレクタ・エミッ
タ間の飽和電圧をVCE (s a t )とすると、
上記(2)式によりv cE> V CE (S a 
t )となるように低電圧電源−VEEを設定すれば、
不飽和型トランジスタ18はON時に常に活性領域で動
作し、不飽和型スイッチとして機能する。
VEE I 31 o (R2+r L) 10Vc
p 10Vp... (2) Here, if the saturation voltage between the collector and emitter of the unsaturated transistor 18 is VCE (s a t ), then
According to the above formula (2), v cE> V CE (S a
If the low voltage power supply -VEE is set so that
The unsaturated transistor 18 always operates in the active region when turned on, and functions as an unsaturated switch.

また、振動子12に対して並列にインダクタンス回路と
してインダクタンスコイルL1が挿入され、このインダ
クタンスコイルL1と不飽和型トランジスタ18との間
には、振動子12と直列にダイオードD2が接続されて
いる。このダイオードD2は、振動子12への耐圧を半
減させるために設けられる。
Further, an inductance coil L1 is inserted as an inductance circuit in parallel with the vibrator 12, and a diode D2 is connected in series with the vibrator 12 between the inductance coil L1 and the unsaturated transistor 18. This diode D2 is provided to reduce the withstand voltage to the vibrator 12 by half.

このような不飽和型スイッチング回路によれば、不飽和
型トランジスタ18のベース端子には、時間変化に対し
て電圧・電流の変化分を十分に小さく設定できるのこぎ
り波状のトリガ信号が加えられているので、従来のトリ
ガ信号立上り時における不要な波形の発生を抑えること
ができる。また、不飽和型トランジスタ18は不飽和領
域において動作させるので、トランジスタを飽和会Ij
域で動作させる場合の蓄積時間が発生しないので、振動
子12に与えられる信号に不要な電圧波形を発生させる
ことがない。
According to such an unsaturated switching circuit, a sawtooth trigger signal is applied to the base terminal of the unsaturated transistor 18 so that the change in voltage and current can be set sufficiently small with respect to time changes. Therefore, generation of unnecessary waveforms at the rise of the conventional trigger signal can be suppressed. Furthermore, since the unsaturated transistor 18 is operated in the unsaturated region, the transistor is operated in the unsaturated region Ij
Since no accumulation time occurs when operating in the region, unnecessary voltage waveforms are not generated in the signal given to the vibrator 12.

また、前記インダクタンスコイルLlに流れる電流の大
きさi3は、不飽和型トランジスタ18が不飽和領域で
動作しているので、不飽和型トランジスタ18の出力は
入ツノトリガ信号ののこぎり波の大きさに比例しており
、従って人力トリガ信号の大きさを変えることにより、
前記(1)式により発生する高電圧パルスを制御するこ
とが可能となる。
Furthermore, since the unsaturated transistor 18 operates in the unsaturated region, the magnitude i3 of the current flowing through the inductance coil Ll is proportional to the magnitude of the sawtooth wave of the incoming horn trigger signal. Therefore, by changing the magnitude of the manual trigger signal,
It becomes possible to control the high voltage pulse generated by the above equation (1).

すなわち、第2図(A)に示されるのこぎり波トリガ信
号によれば、のこぎり波の立上り時に不飽和型トランジ
スタ18はONシ、線形に変化する電流i3が第1図の
矢示方向に流れ、インダクタンスコイルL1にはエネル
ギが蓄えられることになる。そして、のこぎり波の立下
がり時には、不飽和型トランジスタ18は瞬時にOFF
 L、インダクタンスコイル■、■の両端には、前記(
1)式で得られる高電圧Voのパルスが発生する。
That is, according to the sawtooth wave trigger signal shown in FIG. 2(A), the unsaturated transistor 18 is turned on at the rise of the sawtooth wave, and a linearly varying current i3 flows in the direction of the arrow in FIG. Energy will be stored in the inductance coil L1. When the sawtooth wave falls, the unsaturated transistor 18 is instantly turned off.
At both ends of L, inductance coils ■ and ■, the above (
A pulse of high voltage Vo obtained by equation 1) is generated.

この高電圧パルスは、第2図(B)に示されるように、
のこぎり波(トリガ信号)の立下がり点から立−Fがる
正弦波状の波形となり、この高電圧パルスの発生位置も
トリガ信号の立下がり位置に一致しているので、この立
下がり時刻を変えることによって高電圧パルスの発生位
置を任意に変えることができる。
This high voltage pulse, as shown in FIG. 2(B),
The waveform is a sine wave that rises from the falling point of the sawtooth wave (trigger signal) to -F, and the generation position of this high voltage pulse also coincides with the falling position of the trigger signal, so the falling time can be changed. The position where the high voltage pulse is generated can be changed arbitrarily.

また、高電圧パルスのパルス幅は、インダクタンスコイ
ルLlの値を変えることによって適切な値に設定するこ
とができる。これは、第8図の従来例と同様に振動子1
2と並列な適当なコンデンサを挿入することによっても
実現できるものである。
Further, the pulse width of the high voltage pulse can be set to an appropriate value by changing the value of the inductance coil Ll. This is similar to the conventional example shown in FIG.
This can also be achieved by inserting a suitable capacitor in parallel with 2.

なお、不飽和型トランジスタ18のエミッタ端子に接続
される抵抗R2は電流制限用の保護抵抗であるが、同時
に帰還抵抗としても機能しており、帰還抵抗R2の値を
変えることにより線形増幅度を調整することができる。
Note that the resistor R2 connected to the emitter terminal of the unsaturated transistor 18 is a protection resistor for current limiting, but it also functions as a feedback resistor, and the linear amplification degree can be adjusted by changing the value of the feedback resistor R2. Can be adjusted.

従って、帰還抵抗R2を適当に変え、この帰還抵抗R2
によりエミッタにおける電流帰還作用を行わせることに
より、不飽和型トランジスタ18の特性のばらつきを補
正して回路を良好に動作させることができる。
Therefore, by changing the feedback resistance R2 appropriately, this feedback resistance R2
By performing a current feedback effect at the emitter, variations in the characteristics of the unsaturated transistor 18 can be corrected and the circuit can be operated satisfactorily.

また、ダイオードD 及びコンデンサC1は直流再生機
能(クラ:/ブ回路)を果たし、これによりトリガ信号
として入力するのこぎり波形を一定レベルに固定するこ
とができる。
Further, the diode D and the capacitor C1 perform a DC regeneration function (clamp circuit), thereby making it possible to fix the sawtooth waveform input as a trigger signal to a constant level.

更に、ダイオードD2は不飽和型トランジスタ18のコ
レクタに対する逆電圧阻止を行うために設けられており
、不飽和型トランジスタ18の耐圧の増加を図る同時に
、受信時において不飽和型トランジスタ1Bと振動子1
2とを分離し、振動子12から得られるエコー信号に対
してダイナミックレンジを確保する役目を行う。
Furthermore, the diode D2 is provided to block a reverse voltage to the collector of the unsaturated transistor 18, and at the same time increases the withstand voltage of the unsaturated transistor 18, it also connects the unsaturated transistor 1B and the vibrator 1 during reception.
2 and serves to ensure a dynamic range for the echo signal obtained from the vibrator 12.

そして、増幅器14は従来と同様に振動子12にて受信
されたエコー信号を入力し、所定の高周波増幅を行い、
端子りから画像表示のための信号処理回路に出力する。
Then, the amplifier 14 inputs the echo signal received by the transducer 12 as in the conventional case, performs a predetermined high frequency amplification,
Output from the terminal to the signal processing circuit for image display.

第1実施例は以上の構成からなり、以下にその作用を説
明する。
The first embodiment has the above configuration, and its operation will be explained below.

まず、トリガ発生回路16にて第2図(A)に示される
ようなのこぎり波のトリガ信号を発生し、このトリガ信
号はコンデンサC1を介して不飽和型トランジスタ18
に供給される。そうすると、不飽和型トランジスタ18
は徐々に導通を開始し、帰還抵抗R2、ダイオードD1
を介して低7di圧電源−■EEよりインダクタンスコ
イルL、に矢示方向の電流I が流れ出す。この電流I
3は、トリガ信号であるこぎり波が線形増幅された電流
であり、変化する電流がインダクタンスコイルLlに加
えられることになる。
First, the trigger generation circuit 16 generates a sawtooth wave trigger signal as shown in FIG.
supplied to Then, the unsaturated transistor 18
gradually starts conducting, and the feedback resistor R2 and diode D1
A current I flows in the direction of the arrow from the low 7-di voltage power source -EE to the inductance coil L through the inductance coil L. This current I
3 is a current obtained by linearly amplifying the sawtooth wave that is the trigger signal, and a changing current is applied to the inductance coil Ll.

この場合、第2図と前記第9図とを比較すれば明らかな
ように、トリガ信号の立上り時には不要な電圧波形10
0が発生しない。なぜなら、本発明のトリガ信号がのこ
ぎり波であり、その立上りが緩やかとなっており、従来
の矩形波パルスのように急激な立」ユリにより生じる不
要な信号を生じさせないからである。また、高電圧パル
スが発生した後においても、第9図のような不要な電圧
波形101も生じることがない。なぜなら、本発明は不
飽和領域において不飽和型トランジスタを0N10FF
動作しているので、不飽和型トランジスタを飽和領域で
動作させる場合の蓄積時間が発生しないからである。
In this case, as is clear from a comparison between FIG. 2 and FIG. 9, an unnecessary voltage waveform 10
0 does not occur. This is because the trigger signal of the present invention is a sawtooth wave, and its rise is gentle, so that unnecessary signals caused by sudden rises and falls unlike conventional rectangular wave pulses are not generated. Further, even after a high voltage pulse is generated, an unnecessary voltage waveform 101 as shown in FIG. 9 is not generated. This is because the present invention uses an unsaturated transistor in the unsaturated region as 0N10FF.
This is because, since the transistor is in operation, there is no accumulation time required when an unsaturated transistor is operated in a saturated region.

そうして、不飽和型トランジスタ18がOFF作動する
と、前記インダクタンスコイルL1に加えられたエネル
ギが出力され、前記(1)式による電圧のパルスが発生
し、これにより振動子12が駆動される。
Then, when the unsaturated transistor 18 is turned off, the energy applied to the inductance coil L1 is output, a voltage pulse according to the equation (1) is generated, and the vibrator 12 is thereby driven.

第3図には、本発明の第2実施例が示されており、第2
実施例は発生する高電圧パルスを一方向性のパルスとす
ることを特徴とする。
A second embodiment of the invention is shown in FIG.
The embodiment is characterized in that the generated high voltage pulse is a unidirectional pulse.

このために、第2実施例ではインダクタンスコイルL 
と並列にダイオードD3を挿入しており、■ これによって第4図(B)に示されるように、方向性の
出力を得ることができる。
For this reason, in the second embodiment, the inductance coil L
A diode D3 is inserted in parallel with (1), thereby making it possible to obtain a directional output as shown in FIG. 4(B).

第5図には、本発明の第3実施例が示されており、この
第3実施例はエコー信号の受信時のダイナミックレンジ
を広げたことを特徴とする。
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention, which is characterized by widening the dynamic range when receiving echo signals.

すなわち、抵抗R3の接地側端子Fに低電圧電源十■ 
を接続し、ダイオードD2のカソード側C の電圧を例えば+10ボルト程度に維持して動作電圧を
高く設定する。そうすると、被検体内を反射してくる際
に大きく減衰した信号は受信されず、減衰の少ない大き
な信号のみか受信されることになる。従って、近距離用
の振動子や大部分が水などの物質によって構成された被
検体内に適用する、例えば胎児観察用の振動子を駆動す
る回路として用い、良好な画質の診断像を得ることが可
能となる。
In other words, a low voltage power supply is connected to the ground terminal F of the resistor R3.
is connected, and the voltage on the cathode side C of diode D2 is maintained at, for example, about +10 volts, thereby setting the operating voltage high. In this case, signals that are greatly attenuated when reflected inside the subject are not received, and only large signals that are less attenuated are received. Therefore, it is possible to obtain diagnostic images with good image quality by using it as a circuit for driving a vibrator for short-range use or a vibrator for fetal observation, which is applied inside a subject that is mostly composed of water or other substances. becomes possible.

前記実施例では、スイッチング回路素子としてNPN不
飽和型トランジスタを例にとって説明したが、PNP不
飽和型トランジスタ或いはMOS不飽和型トランジスタ
を用いても同様の回路を構成することができる。また、
トリガ発生回路16で形成されるのこぎり波は非直線的
波形とすることも可能であり、上記直線的波形により上
記実施例と同様の動作を行わせることができる。
Although the above embodiments have been described using NPN unsaturated transistors as switching circuit elements, similar circuits can be constructed using PNP unsaturated transistors or MOS unsaturated transistors. Also,
The sawtooth wave formed by the trigger generation circuit 16 can also have a non-linear waveform, and the linear waveform can perform the same operation as in the above embodiment.

〔発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、のこぎり波状の
トリガ信号を用い、スイッチ素子を不飽和領域で動作さ
せ、これにより発生する高電圧パルスをインダクタンス
コイルを介して振動子に与えるようにしたので、不飽和
型トランジスタの入出力容量、蓄積時間などに影響され
ずに高電圧パルスを良好に発生させることができ、特に
この高電圧パルスは入力トリガ信号によって任意に制御
し、各振動子の駆動時刻並びに駆動電圧を変えて電子走
査を行うことができるので、アレイ形超音波探触子など
のビーム収束を良好に行え、サイドローブの減少を図る
ことも可能となる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, a sawtooth trigger signal is used to operate a switch element in an unsaturated region, and the high voltage pulse generated thereby is transmitted to a vibrator via an inductance coil. As a result, high voltage pulses can be generated effectively without being affected by the input/output capacitance of unsaturated transistors, accumulation time, etc. In particular, this high voltage pulse can be arbitrarily controlled by the input trigger signal. Since electronic scanning can be performed by changing the driving time and driving voltage of each transducer, it is possible to perform beam convergence of an array type ultrasonic probe or the like well, and to reduce side lobes.

また、高価な高電圧電源を用いることなく、低電圧電源
にて駆動回路を動作させることができ、これにより安全
性の高い超音波診断装置を得ることが可能となり、更に
高電圧用のコンデンサも不要となるので、低コストで電
池使用の携帯型超音波診断装置用の駆動回路として極め
て有用となる。
In addition, the drive circuit can be operated with a low-voltage power supply without using an expensive high-voltage power supply, making it possible to obtain a highly safe ultrasonic diagnostic device. Since it is not necessary, it is extremely useful as a low-cost drive circuit for a portable ultrasonic diagnostic device that uses batteries.

そして、請求項(2)の発明によれば、一方向性の出力
が得られるこという効果も生じる。
According to the invention of claim (2), there is also an effect that unidirectional output can be obtained.

また、請求項(3)の発明によれば、減衰の少ない大き
な信号のみが受信され、近距離用の振動子や胎児観察用
の振動子を駆動する回路として有用となる効果も生じる
Further, according to the invention of claim (3), only large signals with little attenuation are received, and an effect is produced that the circuit is useful as a circuit for driving a vibrator for short distance use or a vibrator for fetal observation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る超音波振動子の駆動回路の第一実
施例を示す回路図、 第2図は第1図における動作信号を示す波形図、第3図
は本発明の第2実施例を示す回路図、第4図は第2図に
おける動作信号を示す波形図、第5図は本発明の第3実
施例を示す回路図、第6図は高圧電源を用いた従来の駆
動回路を示す回路図、 第7図は第6図における動作信号を示す波形図、第8図
は低電圧電源により駆動する従来の駆動回路を示す回路
図、 第9図は第8図における動作信号を示す波形図、第10
図は低電圧電源を用いた従来の他の例を示す回路図であ
る。 10 ・・・ トランジスタ 12 ・・・ 振動子 14 ・・・ 増幅器 16 ・・・ トリガ発生回路 18 ・・・ 不飽和型トランジスタ R2・・・ 帰還抵抗 Dt 、D2 、D3  ・・・ ダイオードL、  
・・・ インダクタンスコイル。 + 1 大七七ジ3夕Jっ馬巴l乞9回11ZI第1図
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of an ultrasonic transducer drive circuit according to the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram showing operating signals in FIG. 1, and FIG. 3 is a second embodiment of the present invention. A circuit diagram showing an example, FIG. 4 is a waveform diagram showing the operating signals in FIG. 2, FIG. 5 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a conventional drive circuit using a high-voltage power supply. 7 is a waveform diagram showing the operating signals in FIG. 6, FIG. 8 is a circuit diagram showing a conventional drive circuit driven by a low voltage power supply, and FIG. 9 is a waveform diagram showing the operating signals in FIG. 8. Waveform diagram shown, No. 10
The figure is a circuit diagram showing another conventional example using a low voltage power supply. 10... Transistor 12... Vibrator 14... Amplifier 16... Trigger generation circuit 18... Unsaturated transistor R2... Feedback resistor Dt, D2, D3... Diode L,
... Inductance coil. + 1 Daishanachiji 3rd evening J Umaba l beg 9th 11ZI Figure 1

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)のこぎり波のトリガ信号を発生するトリガ発生回
路と、前記トリガ信号により不飽和領域でスイッチング
動作を行うとともに低電圧電源を用いてトリガ信号を線
形増幅する不飽和型スイッチング回路と、この不飽和型
スイッチング回路から変化する電流を入力して不飽和型
スイッチング回路のオフ動作により高電圧を振動子に印
加するインダクタンス回路と、を有し、前記トリガ信号
波形により制御された高電圧信号により振動子を駆動す
る超音波振動子の駆動回路。
(1) A trigger generation circuit that generates a sawtooth wave trigger signal, an unsaturated switching circuit that performs a switching operation in an unsaturated region using the trigger signal, and linearly amplifies the trigger signal using a low voltage power supply; an inductance circuit that inputs a changing current from a saturated switching circuit and applies a high voltage to the vibrator by turning off the unsaturated switching circuit; A drive circuit for the ultrasonic transducer that drives the child.
(2)請求項(1)記載の装置において、前記インダク
タンス回路内に設けられているインダクタンスコイルと
並列にダイオードを接続し、一方向性の駆動信号を得る
ことを特徴とする超音波振動子の駆動回路。
(2) In the apparatus according to claim (1), the ultrasonic transducer is characterized in that a diode is connected in parallel with an inductance coil provided in the inductance circuit to obtain a unidirectional drive signal. drive circuit.
(3)請求項(1)記載の装置において、前記不飽和型
スイッチング回路のコレクタ電圧を、減衰の小さい反射
エコー信号のみを振動子から受信するための所定の電圧
に設定したことを特徴とする超音波振動子の駆動回路。
(3) The device according to claim (1), wherein the collector voltage of the unsaturated switching circuit is set to a predetermined voltage for receiving only a reflected echo signal with low attenuation from the vibrator. Ultrasonic transducer drive circuit.
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