JPH0236142Y2 - - Google Patents

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JPH0236142Y2
JPH0236142Y2 JP12758383U JP12758383U JPH0236142Y2 JP H0236142 Y2 JPH0236142 Y2 JP H0236142Y2 JP 12758383 U JP12758383 U JP 12758383U JP 12758383 U JP12758383 U JP 12758383U JP H0236142 Y2 JPH0236142 Y2 JP H0236142Y2
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transformer
frequency
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high frequency
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、FET(電界効果トランジスタ)を用
いることにより、各種NMR測定を単一の送信回
路で行うことのできる核磁気共鳴装置用送信回路
に関する。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a transmission circuit for a nuclear magnetic resonance apparatus that can perform various NMR measurements with a single transmission circuit by using FETs (field effect transistors).

核磁気共鳴装置では、測定する核種に応じて励
起用高周波の周波数を変える必要がある。その可
変範囲は、例えば10MHz〜数100MHzにわたり、
単一の励起用コイルではそのような広範囲にわた
つて能率良く励起用高周波を試料に照射できない
ため、励起用コイルあるいは励起用コイルを含む
NMRプローブ全体を測定核に応じて交換してい
る。その励起用コイルへ送る高周波を増幅する電
力増幅器としては従来バイポーラ型トランジスタ
を採用したものが用いられているが、やはり広い
周波数帯域にわたつて能率良く励起用高周波を増
幅できないので、例えば、周波数帯域を幾つかに
分けて各帯域用の電力増幅器を設け、切換器によ
つて使用する増幅器を選んでいる。
In a nuclear magnetic resonance apparatus, it is necessary to change the frequency of the excitation high frequency wave depending on the nuclide to be measured. The variable range is, for example, from 10MHz to several 100MHz,
Since a single excitation coil cannot efficiently irradiate the sample with excitation high frequency waves over such a wide range, excitation coils or excitation coils are used.
The entire NMR probe is replaced depending on the nuclei to be measured. Conventionally, power amplifiers employing bipolar transistors have been used to amplify the high frequency waves sent to the excitation coil, but they cannot efficiently amplify the high frequency excitation waves over a wide frequency band. A power amplifier is provided for each band, and a switch is used to select the amplifier to be used.

そのため、構成が複雑となり価格の面でも不利
である。そこで、例えば高周波特性の良好なトラ
ンジスタを使用することが考えられるが、その負
荷となる励起用コイルのインピーダンスは、試料
交換や温度可変測定等の場合に大きく変化するた
め、トランジスタの破壊の危険性がある。それを
防ぐため、電力に余裕があるトランジスタや、高
速応答のできる保護回路を用いることも考えられ
るが、大幅なコストアツプにつながつてしまう。
Therefore, the configuration is complicated and it is disadvantageous in terms of price. Therefore, for example, it is possible to use a transistor with good high-frequency characteristics, but since the impedance of the excitation coil that serves as the load changes greatly when exchanging samples or measuring variable temperature, there is a risk of destruction of the transistor. There is. To prevent this, it is possible to use transistors with sufficient power or protection circuits with high-speed response, but this would lead to a significant increase in costs.

本考案は上述した従来の問題点に鑑みてなされ
たものであり、FET(電界効果トランジスタ)を
用いることにより、広い帯域にわたるNMR測定
を単一の送信回路(電力増幅器)で行うことので
きる核磁気共鳴装置用送信回路を提供することを
目的としている。
The present invention was developed in view of the above-mentioned conventional problems, and is a core technology that can perform NMR measurements over a wide band with a single transmitter circuit (power amplifier) by using FETs (field effect transistors). The present invention aims to provide a transmitting circuit for a magnetic resonance apparatus.

本考案は、発振器で発生した高周波信号を増幅
して試料の近傍に配置された照射用コイルへ送る
ための核磁気共鳴装置用送信回路において、高周
波信号を増幅するための電界効果トランジスタ
と、該電界効果トランジスタと前記照射用コイル
との間に接続される変成器と、該変成器と電界効
果トランジスタとの間に接続されるLC整合回路
であつて、変成器と電界効果トランジスタとの間
を接続するLと該変成器とLとの接続点とアース
との間に挿入されるCとから構成されるLC整合
回路を設けたことを特徴としている。以下、図面
を用いて本考案を詳述する。
The present invention provides a transmission circuit for a nuclear magnetic resonance apparatus that amplifies a high-frequency signal generated by an oscillator and sends the amplified signal to an irradiation coil placed near a sample. a transformer connected between a field effect transistor and the irradiation coil; and an LC matching circuit connected between the transformer and the field effect transistor, the LC matching circuit connecting the transformer and the field effect transistor. It is characterized by the provision of an LC matching circuit comprising an L to be connected and a C to be inserted between the connection point of the transformer and L and the ground. Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the drawings.

第1図は、本考案の一実施例の構成を示し、図
において1は高周波発振器で、該発振器1から発
生した励起用高周波は、中間増幅器2を介して最
終段電力増幅用MOSFET3へ送られる。該FET
3は大振幅動作可能なようにソースSが直接接地
されており、更に必要に応じて利得平坦化のため
の帰還回路4がドレインDとゲートGの間に接続
される。負荷となるNMRプローブ5内の励起用
コイル6(同調用のコンデンサ等を含む)のイン
ピーダンスは通常50Ωに近い値であり、この50Ω
負荷を広帯域にわたつてMOSFETの最適負荷に
するために、広帯域変成器7及びLCインピーダ
ンス整合回路8がNMRプローブ5とFET3との
間に挿入される。このLC整合回路8は、変成器
7とFET3との間を接続するLと、該変成器7
とLとの接続点とアースとの間に挿入されるCと
から構成される。9は直流分カツト用の結合コン
デンサ、10は高周波カツト用のインダクター、
Vgはゲートバイアス電圧、Vdはドレイン電圧で
ある。
FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a high frequency oscillator, and the high frequency excitation generated from the oscillator 1 is sent to the final stage power amplification MOSFET 3 via an intermediate amplifier 2. . Applicable FET
The source S of the transistor 3 is directly grounded to enable large amplitude operation, and a feedback circuit 4 for flattening the gain is connected between the drain D and the gate G, if necessary. The impedance of the excitation coil 6 (including tuning capacitors, etc.) in the NMR probe 5, which serves as a load, is normally close to 50Ω;
A broadband transformer 7 and an LC impedance matching circuit 8 are inserted between the NMR probe 5 and the FET 3 in order to make the load the optimum load for the MOSFET over a wide band. This LC matching circuit 8 includes an L connecting between the transformer 7 and the FET 3, and an L that connects the transformer 7 and the FET 3.
and C inserted between the connection point of L and ground. 9 is a coupling capacitor for DC cut, 10 is an inductor for high frequency cut,
Vg is the gate bias voltage and Vd is the drain voltage.

上述の如き構成において、MOSFETは温度係
数が負であり、大出力時の温度上昇によつて出力
電流が減少する。従つて、負荷の状態が大きく変
化しても動作状態が安全な方へ移行するので、特
別な保護回路等を必要とせずに高い信頼性を得る
ことができる。
In the above configuration, the MOSFET has a negative temperature coefficient, and the output current decreases as the temperature increases during high output. Therefore, even if the load condition changes significantly, the operating condition shifts to a safe one, so high reliability can be obtained without the need for a special protection circuit or the like.

又、先に述べた如くMOSFET3のソースは直
接接地されており、FET3は大振幅動作が可能
である。そして、この大振幅大電力動作を広帯域
にわたつて実現し得ることが本考案の特徴であ
る。
Further, as mentioned above, the source of MOSFET 3 is directly grounded, and FET 3 is capable of large amplitude operation. A feature of the present invention is that this large-amplitude, high-power operation can be realized over a wide band.

即ち、MOSFETの負荷条件は次式で与えられ
る。
That is, the MOSFET load condition is given by the following equation.

Rl=(Vd−Vsat)2/2P ここで、Rlは大電力負荷抵抗、Vsatは
MOSFETのドレイン飽和電圧、Pは出力電力で
ある。
Rl=(Vd−Vsat) 2 /2P where Rl is the high power load resistance and Vsat is
The drain saturation voltage of the MOSFET, P is the output power.

上式において、Vsatは周波数が高くなる程大
きくなり、出力電力Pは低下してしまう。従つ
て、出力電力Pを高い周波数まで大きい値に維持
するためには、Rlを周波数に応じて小さくする
必要がある。これを実現するために、変成器7及
びLC整合回路8が用いられている。変成器7は
励起用コイルのインピーダンス50Ωをより低く例
えば12.5Ωに変換する。
In the above equation, Vsat increases as the frequency increases, and the output power P decreases. Therefore, in order to maintain the output power P at a large value up to high frequencies, it is necessary to reduce Rl according to the frequency. To achieve this, a transformer 7 and an LC matching circuit 8 are used. The transformer 7 converts the impedance of the excitation coil from 50Ω to a lower impedance, for example 12.5Ω.

第2図a,bはFET3及び帰還回路4から構
成される増幅回路とLC整合回路8の個別の周波
数特性を示している。第2図から増幅回路の遮断
周波数1よりもLC整合回路8の遮断周波数2
方が高く設定されていることがわかる。このよう
2を高く設定する際、Lの値は十分小さく選ば
れ、Cの値はそれに比べて比較的大きく選ばれて
いる。
FIGS. 2a and 2b show the individual frequency characteristics of the amplifier circuit composed of the FET 3 and the feedback circuit 4 and the LC matching circuit 8. It can be seen from FIG. 2 that the cutoff frequency 2 of the LC matching circuit 8 is set higher than the cutoff frequency 1 of the amplifier circuit. When setting 2 high in this way, the value of L is chosen to be sufficiently small, and the value of C is chosen to be relatively large compared to it.

このような設定を行つた場合、周波数1よりも
低い周波数領域ではLC整合回路のインピーダン
スはCのインピーダンスが大きいことが効いて
12.5Ωよりも十分に大きくなり、12.5Ωに対し実
質的に無視することができる。そのため、その様
な周波数領域では12.5ΩがMOSFET3のドレイ
ン負荷抵抗Rlとなる。
When such settings are made, in the frequency range lower than frequency 1 , the impedance of the LC matching circuit is affected by the large impedance of C.
It is sufficiently larger than 12.5Ω and can be virtually ignored. Therefore, in such a frequency range, 12.5Ω becomes the drain load resistance Rl of MOSFET 3.

一方、周波数12の間の領域では、Cのイン
ピーダンスが小さくなつてきてそれにより整合回
路のインピーダンスも小さくなり、12.5Ωに対し
て無視できない値になる。この領域は第2図bに
おける特性曲線の盛り上がり部分に相当する。そ
のため、この領域では、ドレイン負荷抵抗Rlは
12.5Ωよりも低下し、その結果、出力電力Pは、
周波数が高まつてVsatが大きくなつても前記式
に基づいて低下せず、第2図aにおいて破線で示
されるように高いままに保たれる。
On the other hand, in the region between frequencies 1 and 2 , the impedance of C becomes smaller, and accordingly the impedance of the matching circuit also becomes smaller, reaching a value that cannot be ignored compared to 12.5Ω. This region corresponds to the bulge of the characteristic curve in FIG. 2b. Therefore, in this region, the drain load resistance Rl is
12.5Ω, and as a result, the output power P is
Even if the frequency increases and Vsat becomes larger, it does not decrease based on the above equation and remains high as shown by the broken line in FIG. 2a.

このようにして、単一の電力増幅器でありなが
ら広い周波数帯域にわたつて大電力動作が可能と
なるため、構成が簡略化され価格の面で有利であ
るばかりでなく、MOSFET自身の持つ飽和動作
からのリカバリタイムの速さとあいまつて、励起
用パルス変調高周波の立上がり及び立下がりを迅
速にし、キヤリア高周波数切換時間を短くするこ
とが可能となり、精度の高いNMR測定を行うこ
とが可能となる。
In this way, a single power amplifier can operate at high power over a wide frequency band, which not only simplifies the configuration and is advantageous in terms of cost, but also eliminates the saturation behavior of the MOSFET itself. Combined with the speed of recovery time from , it becomes possible to quickly rise and fall the excitation pulse modulated high frequency, shorten the carrier high frequency switching time, and perform highly accurate NMR measurements.

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

第1図は、本考案の一実施例の構成を示す図で
あり、第2図はその動作を説明するための図であ
る。 1:高周波発振器、3:MOSFET、5:
NMRプローブ、6:励起用コイル、7:変成
器、8:LC整合回路。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining its operation. 1: High frequency oscillator, 3: MOSFET, 5:
NMR probe, 6: excitation coil, 7: transformer, 8: LC matching circuit.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 発振器で発生した高周波信号を増幅して試料の
近傍に配置された照射用コイルへ送るための核磁
気共鳴装置用送信回路において、高周波信号を増
幅するための電界効果トランジスタと、該電界効
果トランジスタと前記照射コイルとの間に接続さ
れる変成器と、該変成器と電界効果トランジスタ
との間に接続されるLC整合回路であつて、変成
器と電界効果トランジスタとの間を接続するLと
該変成器とLとの接続点とアースとの間に挿入さ
れるCとから構成されるLC整合回路を設けたこ
とを特徴とする送信回路。
In a transmission circuit for a nuclear magnetic resonance apparatus for amplifying a high frequency signal generated by an oscillator and sending it to an irradiation coil placed near a sample, a field effect transistor for amplifying the high frequency signal; a transformer connected between the irradiation coil; and an LC matching circuit connected between the transformer and the field effect transistor; 1. A transmitting circuit characterized in that an LC matching circuit is provided, which is comprised of a C that is inserted between a connection point between a transformer and an L, and a ground.
JP12758383U 1983-08-18 1983-08-18 Transmission circuit for nuclear magnetic resonance equipment Granted JPS6035250U (en)

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JPS6035250U JPS6035250U (en) 1985-03-11
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008089498A (en) * 2006-10-04 2008-04-17 Hitachi Ltd Transmitting and receiving coil for nuclear magnetic resonance spectroscopy

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008089498A (en) * 2006-10-04 2008-04-17 Hitachi Ltd Transmitting and receiving coil for nuclear magnetic resonance spectroscopy

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JPS6035250U (en) 1985-03-11

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