JPH03131784A - Transmitter-receiver - Google Patents
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Abstract
Description
(産業上の利用分野]
本発明は超音波診断装置等における送受信回路にかかわ
り、特に多数の回路の集積化に適した送受信回路に関す
る。(Industrial Application Field) The present invention relates to a transmitting/receiving circuit in an ultrasonic diagnostic apparatus or the like, and particularly to a transmitting/receiving circuit suitable for integrating a large number of circuits.
【従来の技術1
第2図は負荷5に高電圧パルスを供給するパルスドライ
バの従来例を示す。ここで出力段はpチャンネル(p−
ah)3及びnチャンネル(n −ch)4の高耐圧M
OS・FETを相補型に接続し、電源線10には100
〜数100ボルトの電圧を印加する。入力パルス信号は
端子400に加え、前置ドライバ41により、上記出力
段素子3゜4へ駆動パルスを与える。ここでn−ch素
子4はソースに対しゲートがある値以上の正の電位でオ
ンとなり、一方p−ch素子3はソースに対しゲートが
ある閾値以上負の電位でオンとなる。
このとき上記各々の素子にはゲート・ソース間に入力容
量が存在するので、オンオフ動作を高速に行うには、上
記容量への充放電を高速に行う必要がある。ここで入力
端子400のパルス振幅は、通常のロジック回路出力で
あり、例えば5■程度である。一方上記負荷駆動素子3
.4のゲートに加える上記電位は例えば8〜15V必要
とする。
さらにp−ah素子3のゲートには電源、t@ioの電
位から8〜15V下がったパルスを与える必要がある。
前置ドライバ41はこの目的のために用いられる。前置
ドライバ41の出力410は、コンデンサ71を通じて
p−ah素子3のゲート300に接続されている。
いま前置ドライバ41の入力400が II L”レベ
ルとすると、出力410は II H”レベルとなる。
これをVとし、vthを上記閾値としてV>Vthとす
ると、n−ch素子4はオンとなる。
このときコンデンサ71は抵抗61を通じて充電される
。電源線10の電圧をV Hとすると、上記充電がされ
た時点での点300の電位はVHで、コンデンサ71の
電圧はVH−Vである。従って3のゲー1−・ソース間
電圧はOvでオフとなる。
次に400の入力に幅T”H”のパルスが加わると、出
力410は@Tだけ II L”となる。従ってn−c
h素子4は期間Tだけオフとなる。
方コンデンサ71と、抵抗61からなる回路の時定数が
上記パルス幅Tに比べ十分大であれば、点300の電位
はVH−Vに下がる。このためp −ch素子3は期間
Tだけオンとなり、負荷5には振幅が電源電圧に略等し
く幅Tのパルスが供給される。
上記のごとくコンデンサ71は電源VHの値によらず、
所定の振幅(上記例では■)のゲートドライブパルスを
印加できる。しかし上記動作説明から明らかなごとくコ
ンデンサ71はVH以上の耐圧を必要とし、その容量は
Tに比べ十分長い時定数を得るため相当大きな値となる
。例えばT=500nsに対し10000pF程度必要
となり、第2図のドライバを含む回路のIC化には上記
高耐圧、大容量のコンデンサの集積化が困難であるとい
う問題がある。特に上記ドライバを、超音波診断装置等
のごとく数−10〜数100のトランスジューサアレイ
のドライバとして用いる場合には、第2図の回路を数1
0〜数100必要とするから、上記の点は大きな問題点
となる。
一方、高耐圧、大容量のコンデンサを必要としない前置
ドライバ回路として、第3図の形が考えられる。すなわ
ち第3図では、第2図の抵抗61の代りにp−ch素子
62を用い、これらトランジスタ8,81の回路で40
0への入力パルスと同期したパルス電流を流す。しかし
この電流値を所定の範囲に確実に保つことは素子の特性
やその変動を考えると困難であり、従って点300の電
位を素子3,62のゲート耐圧以下にすることを上記条
件の最悪条件下で保証すると、標準状態での邸動能力が
不十分となり、速度や、遅延時間。
ドライブ能力などの性能を十分発揮できないという問題
がある。
また過電圧からの保護の目的でゲート・ソース間にゼナ
ダイオードを並列に接続した回路がある。
ゼナダイオードを上記目的のために用いるには、対象ト
ランジスタのターンオンに必要な電荷を供給した残りの
電流は、すべて上記ゼナダイオードに流れるため、大き
な電流容量の素子が必要になる。さらに、前記ドライバ
回路を多チヤンネル集積するに当たっては各チャンネル
の対象トランジスタ毎に保護のためのゼナダイオードが
必要となり回路が大規模になるという問題がある。
なお、本発明に関連する従来技術として、「電子情報通
信学会技術研究報告 ED83−7 (1983)、5
1−58頁」などの報告がある。
(発明が解決しようとする課題]
上記従来技術ではトランジスタのゲート能動能力(ゲー
ト・ソース間容量充放電電流)と、ゲート耐圧条件を保
証し、高電源電圧で高速、多チヤンネル集積化を容易に
することは困難であった。
そこで本発明の目的は、高耐圧で多チャンネルのドライ
バ回路の集積化に対して、ドライバの語区動手段として
高速のパルスドライブ特性すなわち十分高速な立上り、
立下り特性を持つドライブ電流を、ゲート耐圧等の条件
を保証しつつ供給し、しかも消費電力が少なく、多チヤ
ンネル集積化に適するような回路手段を得ることにある
。特に相補型あるいはトーテンポール型と呼ばれるドラ
イバ回路に適し、これらを多チヤンネル集積したとき、
同時動作チャンネルが少ない場合に最適な回路手段を得
ることにある。
本発明の第2の目的は、特願昭6O−2236o9、特
願昭61−164827等にあるような負荷装置へ上記
パルスを供給すると同時に負荷側からの信号例えば連続
あるいは間けつ的なアナログ信号の受信口や路手段をド
ライバの一部に含むような回路手段を得ることにある。
さらに本発明の第3の目的は、例えば超音波診断装置や
探傷装置、あるいは他のフェーズドアレイ・トランスジ
ューサ等を有する装置に適用し、上記多チャンネルのト
ランスジューサに高電圧、高速のパルスを供給するとと
もに、上記トランスジューサからの信号を受信する手段
を有するような送波受波装置を得ることにある。
【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おいては高電圧側ト
ランジスタのゲートを逆回復時間特性の良い(回復時間
の短い)ダイオードを介して上記高電圧(第1の電位)
より所定の値だけ低い第2の電位の点に接続する。これ
ら第1、第2の電位間の電位差は、上記トランジスタの
ゲート耐圧以下に設定する。上記第2の電位を得る手段
としてはゼナダイオード等を用いるのが最適である。す
なわち高電圧HVにゼナダイオードの一端を接続し、他
の端を第2の電位点とし、各ドライバ回路の上記ダイオ
ードの一方を接続する。各ドライバ回路には高速充放電
に十分なパルス電流供給手段を持つ。これは第3図の従
来回路におけるトランジスタ8と同様のパルス電流供給
回路でよいが、その電流値は高速充放電に十分な大きさ
とする。
上述のごとく本発明における第2の電位を得る手段は、
複数のドライバ回路に対して−っで良い。
【作用】
本発明におけるドライバ回路の動作は、第3図における
従来例とほぼ同様である。トランジスタ8によりパルス
電流が供給され、その結果高電圧HV側に接続されたp
−chトランジスタ3を駆動する。このとき上記パルス
電流値が十分大きければ、上記p−chトランジスタの
ゲート容量の充電が高速に行われ、高速なターンオン特
性が得られる。ここで上記パルス電流により上記トラン
ジスタのゲート容量への充電が、そのゲート耐圧を越え
る前にゲートに接続されたダイオードにより前記第2の
電位にクランプされる。このとき上記パルス電流は、そ
の過剰部分がクランプダイオード7を通して第2の電位
回路へバイパスされ、従ってp−chトランジスタのゲ
ートには高速にしてしかも耐圧を越えることのない即動
が実現される。また上記クランプダイオードを流れるバ
イパス電流は、パルスドライブ時のみに流れるから、非
ドライブ時には余分な電力を消費しない。[Prior art 1] FIG. 2 shows a conventional example of a pulse driver that supplies high voltage pulses to a load 5. Here, the output stage is p-channel (p-
ah) 3 and n-channel (n-ch) 4 high withstand voltage M
Connect the OS/FETs in a complementary manner, and connect 100 to the power line 10.
A voltage of ~100 volts is applied. The input pulse signal is applied to the terminal 400, and a predriver 41 provides a driving pulse to the output stage element 3.4. Here, the N-ch element 4 is turned on when the gate has a positive potential equal to or higher than a certain threshold value with respect to the source, while the P-ch element 3 is turned on when the gate has a negative potential equal to or higher than a certain threshold value with respect to the source. At this time, since each of the above elements has an input capacitance between the gate and source, in order to perform on/off operations at high speed, it is necessary to charge and discharge the capacitance at high speed. Here, the pulse amplitude of the input terminal 400 is a normal logic circuit output, and is, for example, about 5 square meters. On the other hand, the load driving element 3
.. The above potential applied to the gate of No. 4 is required to be, for example, 8 to 15V. Further, it is necessary to apply a pulse whose potential is 8 to 15 V lower than the potential of the power source t@io to the gate of the p-ah element 3. A predriver 41 is used for this purpose. An output 410 of the predriver 41 is connected to the gate 300 of the p-ah element 3 through a capacitor 71. If the input 400 of the pre-driver 41 is now at the II L" level, the output 410 is at the II H" level. If this is V and Vth is the above-mentioned threshold value, then V>Vth, the n-ch element 4 is turned on. At this time, capacitor 71 is charged through resistor 61. Assuming that the voltage of the power supply line 10 is VH, the potential of the point 300 at the time of the above charging is VH, and the voltage of the capacitor 71 is VH-V. Therefore, the voltage between the gate 1 and the source of 3 is turned off at Ov. Next, when a pulse of width T"H" is applied to the input of 400, the output 410 becomes @T II L". Therefore, n-c
The h-element 4 is turned off for a period T. If the time constant of the circuit consisting of the capacitor 71 and the resistor 61 is sufficiently larger than the pulse width T, the potential at the point 300 drops to VH-V. Therefore, the p-ch element 3 is turned on for a period T, and a pulse having a width T and an amplitude substantially equal to the power supply voltage is supplied to the load 5. As mentioned above, the capacitor 71 does not depend on the value of the power supply VH,
A gate drive pulse of a predetermined amplitude (■ in the above example) can be applied. However, as is clear from the above description of the operation, the capacitor 71 requires a withstand voltage higher than VH, and its capacitance has a considerably large value compared to T in order to obtain a sufficiently long time constant. For example, about 10,000 pF is required for T=500 ns, and when implementing the circuit including the driver shown in FIG. 2 into an IC, there is a problem in that it is difficult to integrate the above-mentioned high-withstand-voltage, large-capacity capacitor. In particular, when the above driver is used as a driver for an array of several -10 to several 100 transducers, such as in an ultrasonic diagnostic device, the circuit shown in FIG.
Since 0 to several 100 are required, the above point becomes a big problem. On the other hand, as a front driver circuit that does not require a high-voltage, large-capacity capacitor, the configuration shown in FIG. 3 can be considered. That is, in FIG. 3, a p-ch element 62 is used in place of the resistor 61 in FIG.
A pulse current synchronized with the input pulse to 0 is applied. However, it is difficult to reliably maintain this current value within a predetermined range, considering the characteristics of the element and its fluctuations. Therefore, it is necessary to reduce the potential at point 300 to below the gate breakdown voltage of elements 3 and 62 under the worst case condition of the above conditions. Guaranteed under standard conditions will result in insufficient operating capacity, speed, and delay time. There is a problem in that performance such as drive ability cannot be fully demonstrated. There is also a circuit in which a Zena diode is connected in parallel between the gate and source for the purpose of protection from overvoltage. In order to use a Zena diode for the above purpose, an element with a large current capacity is required because all the remaining current after supplying the charge necessary to turn on the target transistor flows through the Zena diode. Furthermore, when integrating the driver circuit in multiple channels, a Zener diode for protection is required for each target transistor of each channel, resulting in a large scale circuit. In addition, as a prior art related to the present invention, "IEICE Technical Research Report ED83-7 (1983), 5
There are reports such as "pages 1-58". (Problem to be solved by the invention) The above conventional technology guarantees the gate active capacity (gate-source capacitance charge/discharge current) and gate breakdown voltage conditions of the transistor, and facilitates high-speed, multi-channel integration with a high power supply voltage. Therefore, it is an object of the present invention to provide a high-speed pulse drive characteristic, that is, a sufficiently fast rise and
The object of the present invention is to provide a circuit means that supplies a drive current having falling characteristics while guaranteeing conditions such as gate breakdown voltage, consumes less power, and is suitable for multi-channel integration. It is especially suitable for driver circuits called complementary type or totem pole type, and when these are integrated into multiple channels,
The object of the present invention is to obtain an optimal circuit means when there are few channels operating simultaneously. A second object of the present invention is to supply the above-mentioned pulses to a load device as disclosed in Japanese Patent Application No. 6O-2236O9, Japanese Patent Application No. 61-164827, etc., and at the same time generate a signal from the load side, such as a continuous or intermittent analog signal. The object of the present invention is to obtain a circuit means that includes a reception port and a path means as a part of the driver. Furthermore, a third object of the present invention is to apply it to, for example, an ultrasonic diagnostic device, a flaw detection device, or another device having a phased array transducer, and to supply high voltage and high speed pulses to the multi-channel transducer. The object of the present invention is to obtain a wave transmitting/receiving device having means for receiving signals from the transducer. [Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention connects the gate of the high voltage side transistor to the high voltage (first potential)
It is connected to a point at a second potential that is lower by a predetermined value. The potential difference between these first and second potentials is set to be equal to or lower than the gate breakdown voltage of the transistor. As a means for obtaining the second potential, it is optimal to use a Zena diode or the like. That is, one end of the Zena diode is connected to the high voltage HV, the other end is set as a second potential point, and one of the diodes of each driver circuit is connected. Each driver circuit has a pulse current supply means sufficient for high-speed charging and discharging. This may be a pulse current supply circuit similar to the transistor 8 in the conventional circuit shown in FIG. 3, but its current value should be large enough for high-speed charging and discharging. As mentioned above, the means for obtaining the second potential in the present invention is as follows:
- for multiple driver circuits. [Operation] The operation of the driver circuit according to the present invention is almost the same as that of the conventional example shown in FIG. A pulse current is supplied by the transistor 8, so that the p
-ch transistor 3 is driven. At this time, if the pulse current value is sufficiently large, the gate capacitance of the P-ch transistor is charged at high speed, and high-speed turn-on characteristics can be obtained. Here, before the gate capacitance of the transistor is charged by the pulse current and exceeds its gate breakdown voltage, it is clamped to the second potential by a diode connected to the gate. At this time, the excess portion of the pulse current is bypassed to the second potential circuit through the clamp diode 7, so that the gate of the P-ch transistor can operate at high speed without exceeding the withstand voltage. Furthermore, since the bypass current flowing through the clamp diode flows only during pulse drive, no extra power is consumed during non-drive.
以下本発明の実施例を第1図により説明する。
第1図で100はパルスドライバ回路で、電源1につな
がれた第1の電位の電源線1oに並列的に接続され、そ
れぞれの負荷5にパルス電圧を供給する。負荷5は例え
ば超音波送受用のトランスジューサで、上記パルスで駆
動することにより超音波を送波する。トランジスタ3,
4は相補型接続されたそれぞれpenチャンネルトラン
シタ(MOS −FET)で、トランジスタ8及び抵抗
6は上記p−ahトランジスタ3を駆動する前置騒動回
路を構成している。各ドライバ回路のp−chトランジ
スタ3のゲートからはダイオード7を通じて第2の電位
の電源線20に接続される。
第2の電位は本実施例ではゼナダイオード2により得て
いる。このゼナ電圧は、上記p−chトランジスタのゲ
ート耐圧より低い。また第2の電源線20にはコンデン
サ200や抵抗201を接続してもよい。第1図の動作
を第4図を参照して詳細に説明する。時刻toからtl
までの期間、負荷5にパルスを供給する場合を示す。ト
ランジスタ4及び8にはそれぞれ第4図vg (4)
、 Vg(8)で示すゲート駆動電圧を加える。すなわ
ち1<10まではトランジスタ4はオン、8はオフ、従
って3もオフの状態であり負荷5の電位はOである。時
刻toでVg (4)、Vg (8)(7)駆動パルス
が印加されると、トランジスタ4はオン坤オフへ、一方
8はオフ中オンとなる。
この結果トランジスタ8のドレイン電流Id(8)は第
4図に示すごとく次第に増大しVg(8)及びトランジ
スタ8の特性で決まる飽′和電流か、抵抗6等の負荷条
件で決まる電流値に達する。これに従いトランジスタ3
のゲート電位Vg(3)は、1<10では第1の電位V
Hから上記電流による抵抗I6での電圧降下により次
第に下がるが、この電圧降下の値がゼナダイオード2の
ゼナ電圧Vzに達すると、それ以上の電流はダイオード
7を通じてゼナダイオード側を流れVg (3)は第2
の電位すなわちVH−Vzにクランプされる。
彫ってトランジスタ3のゲート・ソース間電圧Vgs
(3)はVzを越えることはなく、Vzをゲート耐圧以
下に選ぶことによりId(8)及び抵抗6の値によらず
トランジスタ3が過大ゲート電圧により破壊することは
ない。
第4図の1(7)はダイオード7を流れる電流でrd(
8)のハツチした部分に対応した電流である。上記動作
によりトランジスタ3のゲート電位Vgs (3)は第
4図に示すごとくになり、Vgs(3)が閾値を越えた
時点よりトランジスタ3がオンとなり、その結果負荷5
には第4図V。
に示すごと<VHの電圧のパルスが供給される。
上記説明で明らかなごと〈I−ランジスタ3のターンオ
ンを高速にするには Vgs (3)が閾値に達する時
間を短縮する必要がある。しかし従来回路ではId(8
)の値を増大することでこの条件を達成しようとしても
、Id(8)の最終値においてVgs(3)がゲート耐
圧を越えない範囲でなければならず、十分な高速化が得
られない。
本発明ではId(8)−の余分な電流はゼナダイオード
側を流れるから、上記耐圧条件とVgs(3)の高速化
条件とを独立に選ぶことができる。
すなわち高速化のためId(8)の値を増大してもVg
s (3)が耐圧を滅えることはない。しがも上記電流
Id(8)は出力パルス幅の期間のみであるから、例え
ば超音波診断装置用トランスジューサのごとく出力パル
スのデユーティ−比が非常に小さい場合(例えば1/1
000以下)にはId(8)増大によるドライバ回路1
00での消費電力の増加は十分小さくすることができる
。さらに多数個のパルスドライバ100が第1図のごと
く接続された場合にも、上記ゼナダイオード2などから
なる第2の電位を得る部分は−っで良い。
ここで複数のドライバが同時に負荷5にパルスを供給す
る場合、ゼナダイオード2に流れる電流は各々のドライ
バ回路100における第4図1(7)に示す電流の和と
なる。従ってドライバ100の動作タイミングの重なり
が無いか、少ない場合には多数のドライバ回路を集積し
ても、素子や消費電力が増大せず特に有効である。
第5図は前記第2の電源として第1の電源の途中の点か
ら取り出すようにした第2の実施例を示す。他の部分及
び動作は第1図の場合と同様である。
第6図は第1図、第5図に対してトランジスタ8の回路
部を変更した第3の実施例を示す。ここではトランジス
タ82.83が直列接続され、83にはそのゲートにバ
イアス電源80が加えられ、82のゲートには第5図と
同様のパルスが加えられる。本実施例では一定のバイア
スを与えたトランジスタ83はスイッチングせず直列接
続されたトランジスタ82のみが入力パルスにしたがっ
てスイッチングする。
第1図、第5図のトランジスタ8はそのドレイン・ソー
ス耐圧が少なくとも第1の電源VHより高くなければな
らない。−力筒6図ではトランジスタ83は上記と同様
の耐圧を要するが、82は低耐圧でよい。また第1図で
のId(8)の値はトランジスタ82あるいは83のい
ずれかで決められる。例えばバイアス電源80を電g電
圧や許容電流値、さらに温度条件等により最適な値にな
るよう制御することができる。またバイアス電源80は
同様の複数のドライバに対して共通化できる。
第7図は別な形の前置駆動回゛路部へ本発明を適用した
第4の実施例を示す。
さらに第8図は第1図におけるトランジスタ4を、複数
の回路にたいして共通化したドライバ回路101へ適用
した第5の実施例を示す。ここでは、複数の回、l@1
01にたいしてトランジスタ4は共通になるが、各々に
ダイオード40が追加されている。
第9図はトーテンポール型と呼ばれる回路へ本発明を適
用した第6の実施例を示す。ここでは、第1図のp−c
hi−ランジスタ3の代りp−ahトランジスタ30と
n−chトランジスタ33が組み合わさ九、さらにダイ
オード34が追加される。
第9図の実施例において、トランジスタ8への邸動入カ
パルスは第4図の説明図のごとく、出力パルス幅と同じ
期間だけ印加することは必ずしも必要ない。すなわち出
力パルスの後エツジの時刻t1よりも前にi−ランジス
タ30がオフしてもゲート・ソース間電圧が閾値以下に
ならない限り、トランジスタ33はオン状態を続ける。
特に負荷5が超音波トランスジューサのごとく容量性の
性質が強い場合にはこの効果によりトランジスタ8のオ
ン期間を短<LId (8)による消費電力をさらに
低減することができる。このためには第4図におけるV
g (8)に示す駆動パルスをtoでVポル1へにする
がLlより以前に0ボルトにすることで容易に実現され
る(第4図Vg (8)に破線で表示、このときId
(8)、i (7)もそれぞれ図示の破線のごとくにな
る)。
なお本発明は超音波装置におけるトランスジューサアレ
イ用送波ドライバのごとく、多数のドライバを集積した
装置に適用することで特に効果を発揮する。例えば特願
昭60−223609.特願昭61−164827、特
願昭62−273048等に適用して顕著な効果を得る
ことができる。
第10図にこのような実施例を示す。
[発明の効果]
本発明によれば相補型あるいはトーテンボール型等の回
路形式のドライバ機能を有する種々の回路に適用して消
費電力を増大させるこ無くその高速パルスドライブ性能
をより高めることができる。
また複数の上記ドライバ回路に対して共通な回路手段の
追加により上記機能が得られるから、多数のドライバを
集積する場合に特に有効である。この効果は超音波診断
装置におけるアレイトランスジューサの送受波装置のご
とく、多数の送受波回路を用い、かつパルスドライブの
デユーティ−比が小さい装置において顕著な効果を発揮
することができる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a pulse driver circuit, which is connected in parallel to a first potential power line 1o connected to a power source 1, and supplies a pulse voltage to each load 5. The load 5 is, for example, a transducer for transmitting and receiving ultrasonic waves, and transmits ultrasonic waves by driving with the above pulses. transistor 3,
4 are complementary connected pen channel transistors (MOS-FETs), and a transistor 8 and a resistor 6 constitute a predistortion circuit for driving the p-ah transistor 3. The gate of the p-ch transistor 3 of each driver circuit is connected through a diode 7 to a power supply line 20 at a second potential. The second potential is obtained by the Zena diode 2 in this embodiment. This Zener voltage is lower than the gate breakdown voltage of the P-ch transistor. Further, a capacitor 200 or a resistor 201 may be connected to the second power supply line 20. The operation shown in FIG. 1 will be explained in detail with reference to FIG. 4. From time to to tl
A case is shown in which pulses are supplied to the load 5 for the period up to . Transistors 4 and 8 are shown in Fig. 4vg (4) respectively.
, Vg(8) is applied. That is, until 1<10, transistor 4 is on, transistor 8 is off, therefore transistor 3 is also off, and the potential of load 5 is O. When the Vg (4), Vg (8) (7) drive pulses are applied at time to, transistor 4 turns on and off, while transistor 8 turns on during off. As a result, the drain current Id(8) of the transistor 8 gradually increases as shown in FIG. 4, and reaches a saturation current determined by Vg(8) and the characteristics of the transistor 8, or a current value determined by the load conditions of the resistor 6, etc. . According to this, transistor 3
The gate potential Vg(3) of is equal to the first potential Vg(3) when 1<10.
It gradually decreases from H due to the voltage drop across the resistor I6 due to the above current, but when the value of this voltage drop reaches the zener voltage Vz of the zener diode 2, any further current flows through the zener diode side through the diode 7 and Vg (3) is the second
It is clamped to the potential of VH-Vz. The gate-source voltage of transistor 3 is Vgs.
(3) does not exceed Vz, and by selecting Vz below the gate withstand voltage, the transistor 3 will not be destroyed by excessive gate voltage regardless of the values of Id (8) and the resistor 6. 1(7) in Fig. 4 is the current flowing through the diode 7, which is rd(
The current corresponds to the hatched part in 8). As a result of the above operation, the gate potential Vgs(3) of the transistor 3 becomes as shown in FIG.
Figure 4 V. A pulse with a voltage of <VH is supplied as shown in FIG. As is clear from the above description, in order to speed up the turn-on of the I-transistor 3, it is necessary to shorten the time for Vgs (3) to reach the threshold value. However, in the conventional circuit, Id(8
Even if an attempt is made to achieve this condition by increasing the value of ), the final value of Id(8) must be within a range where Vgs(3) does not exceed the gate breakdown voltage, and sufficient speed-up cannot be achieved. In the present invention, since the excess current of Id(8)- flows through the Zena diode side, the above-mentioned withstand voltage condition and high speed condition of Vgs(3) can be selected independently. In other words, even if the value of Id(8) is increased to increase speed, Vg
s (3) will not lose its withstand pressure. However, since the current Id(8) is applied only during the period of the output pulse width, for example, when the duty ratio of the output pulse is very small, such as in a transducer for an ultrasonic diagnostic device (for example, 1/1
000 or less), driver circuit 1 by increasing Id(8)
The increase in power consumption at 00 can be made sufficiently small. Furthermore, even when a large number of pulse drivers 100 are connected as shown in FIG. 1, the part that obtains the second potential, such as the Zena diode 2, may be -. Here, when a plurality of drivers simultaneously supply pulses to the load 5, the current flowing through the Zener diode 2 becomes the sum of the currents shown in FIG. 4 (7) in each driver circuit 100. Therefore, if there is no or little overlap in the operation timings of the drivers 100, it is particularly effective to integrate a large number of driver circuits without increasing the elements or power consumption. FIG. 5 shows a second embodiment in which the second power source is taken out from a point in the middle of the first power source. Other parts and operations are similar to those in FIG. 1. FIG. 6 shows a third embodiment in which the circuit section of the transistor 8 is changed from FIGS. 1 and 5. In FIG. Here, transistors 82 and 83 are connected in series, a bias power supply 80 is applied to the gate of 83, and a pulse similar to that in FIG. 5 is applied to the gate of 82. In this embodiment, the transistor 83 to which a constant bias is applied does not switch, and only the series-connected transistor 82 switches in accordance with the input pulse. The drain-source breakdown voltage of the transistor 8 shown in FIGS. 1 and 5 must be higher than at least the first power supply VH. - Although the transistor 83 in FIG. 6 requires the same breakdown voltage as above, the transistor 82 may have a low breakdown voltage. Further, the value of Id(8) in FIG. 1 is determined by either transistor 82 or 83. For example, the bias power supply 80 can be controlled to an optimal value based on the electric g voltage, allowable current value, temperature conditions, and the like. Further, the bias power supply 80 can be shared by a plurality of similar drivers. FIG. 7 shows a fourth embodiment in which the present invention is applied to a different type of front drive circuit. Furthermore, FIG. 8 shows a fifth embodiment in which the transistor 4 in FIG. 1 is applied to a driver circuit 101 that is shared by a plurality of circuits. Here, multiple times, l@1
The transistor 4 is common to 01, but a diode 40 is added to each. FIG. 9 shows a sixth embodiment in which the present invention is applied to a circuit called a totem pole type. Here, p-c in FIG.
In place of the hi-transistor 3, a p-ah transistor 30 and an n-ch transistor 33 are combined, and a diode 34 is added. In the embodiment of FIG. 9, the input pulse to the transistor 8 does not necessarily need to be applied for the same period as the output pulse width, as shown in the explanatory diagram of FIG. That is, even if the i-transistor 30 is turned off before time t1 of the trailing edge of the output pulse, the transistor 33 remains on as long as the gate-source voltage does not fall below the threshold. Particularly when the load 5 has strong capacitive properties such as an ultrasonic transducer, this effect makes it possible to further reduce the power consumption due to the short on period of the transistor 8<LId (8). For this purpose, V in Fig.
This can be easily achieved by setting the drive pulse shown in g (8) to Vpol 1 at to, but setting it to 0 volts before Ll (shown by the broken line in Figure 4 Vg (8), at this time Id
(8) and i (7) are also indicated by the broken lines in the figure). The present invention is particularly effective when applied to a device in which a large number of drivers are integrated, such as a transmission driver for a transducer array in an ultrasonic device. For example, patent application No. 60-223609. It can be applied to Japanese Patent Application No. 61-164827, Japanese Patent Application No. 62-273048, etc. to obtain remarkable effects. FIG. 10 shows such an embodiment. [Effects of the Invention] According to the present invention, the high-speed pulse drive performance can be further enhanced without increasing power consumption by applying it to various circuits having driver functions in complementary type or Totenball type circuit formats. . Furthermore, since the above function can be obtained by adding common circuit means to a plurality of the above driver circuits, it is particularly effective when a large number of drivers are integrated. This effect can be remarkable in a device that uses a large number of wave transmitting/receiving circuits and has a small pulse drive duty ratio, such as a wave transmitting/receiving device of an array transducer in an ultrasonic diagnostic apparatus.
第1図は本発明の実施例における要部を示す回路図、第
2図、第3図は従来方式の回路図、第4図は本発明回路
の動作を示すパルスタイミング図、第5図、第6図、第
7図、第8図、第9図、第10図はそれぞれ本発明の他
の実施例を示す回路図である。
符号の説明
1・・・高圧電源 2・・・ゼナダイオード
3.4・・・出力段トランジスタ 5・・・負荷
7・・・ダイオード 8・・・前置駆動段
10・・・第1の電位 20・・・第2の電位
100.101,102・・・ドライバ回路4tEa
第2図
寥3図
4θθ
1
第4図
第S図
第C図
第1図
第10図FIG. 1 is a circuit diagram showing the main parts in an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are circuit diagrams of the conventional system, FIG. 4 is a pulse timing diagram showing the operation of the circuit of the present invention, and FIG. FIG. 6, FIG. 7, FIG. 8, FIG. 9, and FIG. 10 are circuit diagrams showing other embodiments of the present invention. Explanation of symbols 1... High voltage power supply 2... Zena diode 3.4... Output stage transistor 5... Load 7... Diode 8... Front drive stage 10... First potential 20...Second potential 100.101,102...Driver circuit 4tEa Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4θθ 1 Fig. 4 Fig. S Fig. C Fig. 1 Fig. 10
Claims (1)
接続し、ソース・ゲート間に抵抗または抵抗的機能を持
つ素子を、ドレインに負荷を接続し、上記ゲートにパル
ス電流供給手段を接続したスイッチ回路において、上記
ゲートに第2の電位よりダイオードを上記ゲート側がカ
ソードとなる極性に接続し、かつその電位が上記FET
のソース・ゲート間耐圧よりも低く設定したことを特徴
とする送受信装置。 2、nチャンネルMOS・FETのソースを基準電位に
、ドレインを請求項第1項記載のpチャンネルFETの
ドレインに接続し、ゲートに請求項第1項記載のパルス
電流供給手段より関連した制御信号を与え、上記pチャ
ンネル、nチャンネルFETにより相補型出力構成及び
動作を行うごとくにした請求項第1項記載の送受信装置
。 3、上記第1、第2の電位間の電位差を得る手段として
、上記pチャンネルFETのソース・ゲート間耐圧より
も低いゼナ電圧を持つ定電圧ダイオードを用いた請求項
第1、第2項記載の送受信装置。 4、複数の送受信回路に対して、上記第1、第2の電位
を得る手段を共通に用いた請求項第1、2、3項記載の
送受信装置。 5、上記送受信回路の出力段のpチャンネルFETにn
チャンネルFETとダイオードとを追加することにより
トーテンポール型回路構成としたことを特徴とする請求
項第1、2、3、4項記載の送受信装置。 6、上記パルス電流供給手段のパルス幅を、負荷への供
給パルス幅よりも短くしたことを特徴とする請求項第4
項記載の送受信装置。 7、超音波の送受用トランスジューサ・アレイの各素子
ごとに、請求項第1項ないし第6項記載の送受信回路を
設けたことを特徴とする超音波診断装置。 8、上記複数のトランスジューサに対応した受信信号に
たいして、複数の受信出力を共通に接続して取り出すよ
うにしたことを特徴とする請求項第7項記載の超音波診
断装置。[Claims] 1. The source of the P-channel MOS/FET is connected to a first potential, a resistance or an element having a resistive function is connected between the source and the gate, a load is connected to the drain, and a pulse is applied to the gate. In a switch circuit connected to a current supply means, a diode is connected to the gate at a second potential with a polarity such that the gate side becomes a cathode, and the potential is connected to the FET.
A transmitting/receiving device characterized in that the voltage is set lower than the source-to-gate breakdown voltage of the transmitter/receiver. 2. The source of the n-channel MOS/FET is connected to a reference potential, the drain is connected to the drain of the p-channel FET according to claim 1, and the related control signal is connected to the gate from the pulse current supply means according to claim 1. 2. The transmitting/receiving device according to claim 1, wherein the p-channel and n-channel FETs provide a complementary output configuration and operation. 3. A constant voltage diode having a Zener voltage lower than the source-gate breakdown voltage of the p-channel FET is used as the means for obtaining the potential difference between the first and second potentials. transmitting and receiving equipment. 4. The transmitting/receiving device according to any one of claims 1, 2, and 3, wherein means for obtaining the first and second potentials is commonly used for a plurality of transmitting/receiving circuits. 5. n to the p-channel FET in the output stage of the above transmitter/receiver circuit.
5. The transmitting/receiving device according to claim 1, wherein the transmitting/receiving device has a totem pole type circuit configuration by adding a channel FET and a diode. 6. Claim 4, characterized in that the pulse width of the pulse current supply means is shorter than the pulse width supplied to the load.
Transmitting/receiving device as described in section. 7. An ultrasonic diagnostic apparatus characterized in that a transmitting/receiving circuit according to any one of claims 1 to 6 is provided for each element of a transducer array for transmitting and receiving ultrasonic waves. 8. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 7, wherein a plurality of reception outputs are commonly connected and extracted for reception signals corresponding to the plurality of transducers.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26891589A JPH03131784A (en) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | Transmitter-receiver |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26891589A JPH03131784A (en) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | Transmitter-receiver |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03131784A true JPH03131784A (en) | 1991-06-05 |
Family
ID=17465043
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26891589A Pending JPH03131784A (en) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | Transmitter-receiver |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03131784A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06154214A (en) * | 1992-11-24 | 1994-06-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Pulse drive circuit for ultrasonic diagnosing apparatus |
-
1989
- 1989-10-18 JP JP26891589A patent/JPH03131784A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06154214A (en) * | 1992-11-24 | 1994-06-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Pulse drive circuit for ultrasonic diagnosing apparatus |
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