JPH04325149A - Ultrasonic vibrator transducer driving circuit - Google Patents

Ultrasonic vibrator transducer driving circuit

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JPH04325149A
JPH04325149A JP3094456A JP9445691A JPH04325149A JP H04325149 A JPH04325149 A JP H04325149A JP 3094456 A JP3094456 A JP 3094456A JP 9445691 A JP9445691 A JP 9445691A JP H04325149 A JPH04325149 A JP H04325149A
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JP
Japan
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circuit
drive signal
switching
ultrasonic transducer
drive
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3094456A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Fujio
浩司 藤尾
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide the ultrasonic vibrator transducer driving circuit which can highly efficiently drive an ultrasonic vibrator transducer with a high voltage and large current and is small in size, low in cost and simple in constitution. CONSTITUTION:Two switching circuit driving signals which are complemental with each other are formed by one source driving signal by a driving signal forming circuit 3 of the simple constitution consisting of an inversion circuit and a differentiating circuit. Switching circuits 4 and 5 are driven by such switching circuit driving signals, by which the ultrasonic vibrator transducer 1 is driven with the high voltage and the large current.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、超音波発生装置におけ
る超音波振動子駆動回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic transducer drive circuit in an ultrasonic generator.

【0002】0002

【従来の技術】従来、胆石や血栓などの生体内凝固物の
超音波溶解促進装置、超音波吸引装置、衝撃波結石破砕
装置及び衝撃波癌治療器等の超音波治療装置における、
超音波もしくは衝撃波発生器の超音波振動子駆動回路を
有する超音波発生装置内の前記超音波振動子駆動回路で
は、小型で高効率なスイッチング駆動方式がしばしば用
いられてきた。たとえば、米国特許  第473619
2号において開示されているような、圧電素子に直列に
接続したインダクタンスと圧電素子の容量分とによる共
振回路の周波数を、前記圧電素子の共振周波数に一致さ
せるようにして、小型、かつ高効率なスイッチング駆動
方式を採用した超音波振動子駆動回路がある。
[Prior Art] Conventionally, ultrasonic treatment devices such as an ultrasonic dissolution promoting device for in-vivo coagulation such as gallstones and blood clots, an ultrasonic suction device, a shock wave lithotripter, and a shock wave cancer treatment device,
A compact and highly efficient switching drive system has often been used in an ultrasonic transducer drive circuit in an ultrasonic generator having an ultrasonic transducer drive circuit for an ultrasonic or shock wave generator. For example, U.S. Patent No. 473,619
As disclosed in No. 2, the frequency of a resonant circuit formed by an inductance connected in series with a piezoelectric element and a capacitance of the piezoelectric element is made to match the resonant frequency of the piezoelectric element, thereby achieving a small size and high efficiency. There is an ultrasonic transducer drive circuit that uses a switching drive method.

【0003】しかしながら、前記スイッチング駆動方式
においては、前記圧電素子のパラメータのばらつきによ
る、単一のインダクタンスによる共振周波数への同調が
難しく、また、高周波成分が発生しやすいという問題点
があった。
However, the switching drive method has problems in that due to variations in the parameters of the piezoelectric element, it is difficult to tune to the resonant frequency using a single inductance, and high frequency components are likely to occur.

【0004】そこで、本出願人は、上記問題点を解決す
るため、つまり、前記圧電素子のパラメータのばらつき
による、単一のインダクタンスによる共振周波数への同
調の難しさを克服すると同時に、高周波成分の発生を抑
えるために、特願平1−74429号において示されて
いるような、スイッチング手段の電源端子にインダクタ
ンスとコンデンサの並列回路を接続し、インダクタンス
と直列回路を形成して、前記スイッチング手段に対して
、超音波振動子を並列に接続するような超音波振動子駆
動回路を提案している。
[0004] Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the present applicant has overcome the difficulty of tuning to the resonant frequency with a single inductance due to variations in the parameters of the piezoelectric element, and at the same time In order to suppress this occurrence, a parallel circuit of an inductance and a capacitor is connected to the power supply terminal of the switching means to form a series circuit with the inductance, as shown in Japanese Patent Application No. 1-74429. On the other hand, we have proposed an ultrasonic transducer drive circuit in which ultrasonic transducers are connected in parallel.

【0005】さらに、上述した超音波治療装置において
は、超音波発生器内の超音波振動子に対して音響伝達媒
体としての水や生体等が負荷として加わるため、前記超
音波振動子を大振幅駆動させるためにより高い電圧での
駆動が必要であることから、本出願人は、上記特願平1
−74429号や、特願平2−48255号において示
されているような、2つのスイッチング手段を交互にO
N/OFFさせるプッシュプルスイッチング方式により
、超音波振動子を非常に高い電圧で高効率駆動させ、大
振幅の超音波放射もしくは超音波振動を得ようとする超
音波振動子駆動回路を提案している。
Furthermore, in the above-mentioned ultrasonic treatment apparatus, water as an acoustic transmission medium, a living body, etc. are applied as a load to the ultrasonic transducer in the ultrasonic generator, so the ultrasonic transducer is operated at a large amplitude. Since driving at a higher voltage is necessary for driving, the applicant has proposed the above-mentioned patent application No.
-74429 and Japanese Patent Application No. 2-48255, the two switching means are alternately turned on and off.
We proposed an ultrasonic transducer drive circuit that uses a push-pull switching method to turn on/off the ultrasonic transducer to drive it with high efficiency at a very high voltage to obtain large-amplitude ultrasonic radiation or ultrasonic vibration. There is.

【0006】さて、前記プッシュプルスイッチング方式
の超音波振動子駆動回路を採用するためには、そのスイ
ッチング駆動のための駆動信号として、相補的な2つの
矩形波信号が必要となる。ところで、単一の駆動信号か
ら2つの相補的な矩形波信号を生成する手段としては、
たとえば、フリップフロップ等を用いた回路が知られて
いる。
Now, in order to employ the push-pull switching type ultrasonic transducer drive circuit, two complementary rectangular wave signals are required as drive signals for the switching drive. By the way, as a means to generate two complementary rectangular wave signals from a single drive signal,
For example, circuits using flip-flops and the like are known.

【0007】しかしながら、前記フリップフロップ等を
用いた駆動信号生成回路は、回路構成が複雑となるため
、前記フリップフロップ等を使用することなく、より小
型で安価かつ簡単な回路構成で駆動信号生成回路を形成
することが嘱望されている。
However, since the drive signal generation circuit using the flip-flops etc. has a complicated circuit configuration, it is possible to create a drive signal generation circuit with a smaller, cheaper and simpler circuit configuration without using the flip-flops etc. It is hoped that the formation of

【0008】ところが、単に、単一の源駆動信号をその
まま出力させた信号と、前記源駆動信号を反転させた信
号とを、前記プッシュプルスイッチング信号として出力
する回路で形成された駆動信号生成回路では、前記源駆
動信号が入力されていない場合においても、スイッチン
グ手段をONさせてしまう虞があり、正常なスイッチン
グ駆動を得ることが難しいという問題点があった。
However, the drive signal generation circuit is formed of a circuit that simply outputs a single source drive signal as it is and a signal that is an inversion of the source drive signal as the push-pull switching signal. However, even when the source drive signal is not input, there is a risk that the switching means will be turned on, and there is a problem in that it is difficult to obtain normal switching drive.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来、あ
るいは関連技術としての超音波振動子駆動回路において
は、圧電素子のパラメータのばらつきによる、単一のイ
ンダクタンスによる共振周波数への同調が難しく、高周
波成分が発生しやすいという問題点や、あるいは、超音
波振動子を非常に高い電圧で高効率駆動させ、大振幅の
超音波放射、もしくは超音波振動を得ようとするため、
また、超音波振動子を確実に動作させるために、回路構
成が複雑あるいは大型となり、コストも高くなるといっ
た問題点があった。
As described above, in conventional or related ultrasonic transducer drive circuits, it is difficult to tune to the resonant frequency using a single inductance due to variations in the parameters of the piezoelectric element. The problem is that high frequency components are likely to be generated, or the ultrasonic transducer is driven with high efficiency at a very high voltage to obtain large amplitude ultrasonic radiation or ultrasonic vibration.
In addition, in order to operate the ultrasonic transducer reliably, the circuit configuration becomes complicated or large, resulting in an increase in cost.

【0010】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、超音波振動子を高効率に高電圧かつ大電流
駆動することが可能であり、小型で安価かつ簡単な構成
の超音波振動子駆動回路を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to drive an ultrasonic transducer with high voltage and large current with high efficiency, and provides an ultrasonic transducer that is small, inexpensive, and has a simple configuration. The purpose is to provide a vibrator drive circuit.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに本発明による超音波振動子駆動回路は、2つの電極
面を有した超音波振動子と、前記2つの電極面にそれぞ
れ位相の反転した交流信号を供給する絶縁トランス装置
と、この絶縁トランス装置の1次側入力信号として交流
矩形波信号を供給するプッシュプルスイッチング手段と
、交流矩形波の源駆動信号を入力し、この源駆動信号に
応じた第1駆動信号を生成するとともに、前記源駆動信
号を微分する微分回路と、この微分回路により得られる
微分信号を所定の閾値で反転させる反転回路とを有し、
前記第1駆動信号に対して位相の遅れた前記第1駆動信
号と相補的な第2駆動信号を生成し、前記プッシュプル
スイッチング手段に出力する駆動信号生成回路とを具備
したものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, an ultrasonic transducer drive circuit according to the present invention includes an ultrasonic transducer having two electrode surfaces, and a phase difference between each of the two electrode surfaces. an isolation transformer device for supplying an inverted alternating current signal; push-pull switching means for supplying an alternating current square wave signal as a primary input signal of the isolation transformer device; a differentiation circuit that generates a first drive signal according to the signal and differentiates the source drive signal, and an inversion circuit that inverts the differential signal obtained by the differentiation circuit at a predetermined threshold;
The device further includes a drive signal generation circuit that generates a second drive signal complementary to the first drive signal whose phase is delayed with respect to the first drive signal, and outputs the generated second drive signal to the push-pull switching means.

【0012】0012

【作用】本発明においては、駆動信号生成回路にて、1
つの源駆動信号をもとに互いに相補的な2つのスイッチ
ング手段駆動信号を生成し、これにより2つのスイッチ
ング手段がそれぞれ相補的なスイッチング動作を行い、
このスイッチング動作により超音波振動子が駆動するも
のである。
[Operation] In the present invention, in the drive signal generation circuit, 1
generating two mutually complementary switching means drive signals based on the two source drive signals, whereby the two switching means perform complementary switching operations, respectively;
This switching operation drives the ultrasonic transducer.

【0013】[0013]

【実施例】以下、図面を参照にしながら本発明の実施例
について述べる。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0014】図1ないし図3は本発明の1実施例に係り
、図1は本発明の実施例における超音波振動子駆動回路
の概略を示す回路図、図2は本発明の実施例における超
音波振動子駆動回路の詳細を示す回路図、図3は本発明
の実施例における超音波振動子駆動回路においての、2
つのスイッチング回路駆動信号が生成される過程を示す
説明図。
1 to 3 relate to one embodiment of the present invention, FIG. 1 is a circuit diagram schematically showing an ultrasonic transducer drive circuit in the embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3 is a circuit diagram showing details of the ultrasonic transducer drive circuit in the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a process in which two switching circuit drive signals are generated.

【0015】図1において、駆動信号生成回路3は、入
力端10から1つのパルス状源駆動信号(図3(a)に
示すような信号)を入力し、この1つのパルス状源駆動
信号から互いに相補的なパルス状信号(図3(c)及び
(d)に示すような信号)を生成した後、出力する回路
であり、前記互いに相補的なパルス状信号を出力する2
つの出力端を有し、この出力端は、スイッチング回路4
のゲートとスイッチング回路5のゲートとにそれぞれ接
続されている。
In FIG. 1, the drive signal generation circuit 3 receives one pulsed source drive signal (such as the one shown in FIG. 3(a)) from the input terminal 10, and generates a signal from this one pulsed source drive signal. This is a circuit that generates and then outputs mutually complementary pulsed signals (signals as shown in FIGS. 3(c) and (d)), and the circuit 2 that outputs the mutually complementary pulsed signals.
The switching circuit 4 has two output terminals, and this output terminal has two output terminals.
and the gate of the switching circuit 5, respectively.

【0016】スイッチング回路4及びスイッチング回路
5は、前記駆動信号生成回路3のパルス状出力信号によ
りスイッチング動作をするスイッチング回路で、例えば
、パワーMOS−FET等の素子で構成されている。 前記スイッチング回路4及びスイッチング回路5におい
て、それぞれのゲートには上述したように前記駆動信号
生成回路3の2つの出力端が別々に接続されており、そ
れぞれのドレインは絶縁・昇圧トランス6の両端に接続
されている。また、それぞれのソースは共に接地されて
いる。尚、ゲートとソース間には、それぞれ抵抗Rが接
続されている。
The switching circuit 4 and the switching circuit 5 are switching circuits that perform switching operations based on the pulsed output signal of the drive signal generating circuit 3, and are composed of elements such as power MOS-FETs. In the switching circuit 4 and the switching circuit 5, the two output terminals of the drive signal generation circuit 3 are connected to the respective gates separately as described above, and the respective drains are connected to both ends of the isolation/step-up transformer 6. It is connected. Further, both sources are grounded. Note that a resistor R is connected between the gate and the source.

【0017】絶縁・昇圧トランス6は、1次側にセンタ
ータップを有し、このセンタータップには直流電源7の
正側が接続されており、この直流電源7を介して接地さ
れている。前記絶縁・昇圧トランス6の1次側の両端に
は、上述したように前記スイッチング回路4及びスイッ
チング回路5のドレインが接続されている。また、前記
絶縁・昇圧トランス6の2次側出力端の一方は、インダ
クタンス8を介して超音波振動子1の患者に接しない電
極51に接続しており、もう一方の出力端は、前記超音
波振動子1が電気的に患者に接し、この患者と同電位と
なる電極52に接続している。尚、前記患者と同電位と
なる部分を図1の波線で表す領域9として示す。
The insulating step-up transformer 6 has a center tap on its primary side, and the positive side of a DC power supply 7 is connected to this center tap, and is grounded via the DC power supply 7. The drains of the switching circuit 4 and the switching circuit 5 are connected to both ends of the primary side of the insulation/step-up transformer 6, as described above. Further, one of the secondary output ends of the insulation/step-up transformer 6 is connected to an electrode 51 of the ultrasound transducer 1 that does not come into contact with the patient via an inductance 8, and the other output end is connected to the The acoustic wave transducer 1 is electrically in contact with a patient and is connected to an electrode 52 having the same potential as the patient. Note that a portion having the same potential as the patient is shown as a region 9 indicated by a dotted line in FIG.

【0018】インダクタンス8は、単数あるいは複数の
コイルで構成され、前記超音波振動子1内部にある内部
並列容量と共に、前記超音波振動子1の共振周波数すな
わちスイッチング周波数でカットオフとなるLCフィル
ターを構成するようになっている。
The inductance 8 is composed of a single coil or a plurality of coils, and together with an internal parallel capacitance inside the ultrasonic transducer 1, an LC filter is cut off at the resonance frequency, that is, the switching frequency of the ultrasonic transducer 1. It is designed to be configured.

【0019】超音波振動子1は、圧電素子からなる超音
波振動素子であり、2つの電極を有している。前記電極
の1つは患者に接しない電極であって符号51で示し、
もう1つの電極は電気的に患者に接し、この患者と同電
位となる電極であって符号52で示す。また、前記超音
波振動子1の内部には図示しない内部容量成分が存在し
ており、上述のように前記内部容量成分と前記インダク
タンス8とがスイッチング周波数でカットオフとなるL
Cフィルターを構成するようになっている。
The ultrasonic vibrator 1 is an ultrasonic vibrating element made of a piezoelectric element, and has two electrodes. one of the electrodes is a non-patient electrode and is designated by 51;
The other electrode is in electrical contact with the patient and has the same potential as the patient, and is designated by the reference numeral 52. Further, an internal capacitance component (not shown) exists inside the ultrasonic transducer 1, and as described above, the internal capacitance component and the inductance 8 are cut off at the switching frequency.
It is designed to constitute a C filter.

【0020】次に、前記駆動信号生成回路3と、前記ス
イッチング回路4及び前記スイッチング回路5の構成を
図2を参照にして説明する。
Next, the configurations of the drive signal generation circuit 3, the switching circuit 4, and the switching circuit 5 will be explained with reference to FIG.

【0021】図2において、波線3で示す回路は、駆動
信号生成回路3の1実施例を示しており、また、波線4
及び波線5に示す回路は、それぞれスイッチング回路4
及びスイッチング回路5の1実施例を示したものである
In FIG. 2, a circuit indicated by a dotted line 3 shows one embodiment of the drive signal generation circuit 3, and a dotted line 4 indicates an embodiment of the drive signal generation circuit 3.
The circuits indicated by the dotted lines 5 and 5 are the switching circuits 4 and 5, respectively.
and one embodiment of the switching circuit 5 is shown.

【0022】駆動信号生成回路3において、入力端10
は、スイッチング回路4及びスイッチング回路5の1例
であるパワーMOS−FET24ないし29の駆動を制
御する源駆動信号が入力する端子であり、抵抗R31を
介してインバータ11の入力端に接続している。このイ
ンバータ11は入力信号を反転させて出力する素子であ
り、その出力端はインバータ12の入力端とインバータ
14の入力端とに接続しており、出力信号を前記インバ
ータ12とインバータ14とに供給するようになってい
る。
In the drive signal generation circuit 3, the input terminal 10
is a terminal to which a source drive signal for controlling the drive of the power MOS-FETs 24 to 29, which are an example of the switching circuit 4 and the switching circuit 5, is input, and is connected to the input terminal of the inverter 11 via a resistor R31. . This inverter 11 is an element that inverts and outputs an input signal, and its output terminal is connected to the input terminal of the inverter 12 and the input terminal of the inverter 14, and supplies the output signal to the inverter 12 and the inverter 14. It is supposed to be done.

【0023】前記インバータ12の出力端は、抵抗R3
2を介してインバータ13の入力端に接続しており、こ
のインバータ13の出力端は、抵抗R33とコンデンサ
C34とで構成される並列回路を介してバッファ17の
入力端に接続している。前記バッファ17以下後述する
バッファ素子は、インバート出力すなわち入力信号を反
転させて出力するインバート出力バッファである。前記
バッファ17の出力端は、カプリングコンデンサC35
を介してバッファ18の入力端に接続している。尚、前
記バッファ18の入力端において、入力信号はプルアッ
プ抵抗R36を介して電源に対してプルアップされた後
、前記バッファ18に入力される。前記バッファ18の
出力端は、カプリングコンデンサ37を介して片側の(
プッシュ側)スイッチング回路であるパワーMOS−F
ET24ないし26のゲートに接続しており、出力信号
をスイッチング回路駆動信号の一方として前記パワーM
OS−FET24ないし26に供給するようになってい
る。
The output terminal of the inverter 12 is connected to a resistor R3.
The output terminal of the inverter 13 is connected to the input terminal of the buffer 17 via a parallel circuit composed of a resistor R33 and a capacitor C34. The buffer elements below the buffer 17, which will be described later, are inverted output buffers that invert and output an input signal. The output terminal of the buffer 17 is connected to a coupling capacitor C35.
It is connected to the input end of the buffer 18 via. At the input end of the buffer 18, the input signal is pulled up to the power supply via a pull-up resistor R36 and then input to the buffer 18. The output end of the buffer 18 is connected to one side (
Push side) Power MOS-F which is a switching circuit
It is connected to the gates of the ETs 24 to 26, and the power M
It is designed to supply to OS-FETs 24 to 26.

【0024】前記インバータ14の出力端は、コンデン
サC21と固定抵抗R22及び可変抵抗R23によって
構成される微分回路を経てインバータ15の入力端に接
続している。以下、上述した構成と同様に前記インバー
タ15の出力端は、抵抗R38を介してインバータ16
の入力端に接続しており、このインバータ16の出力端
は、抵抗R39とコンデンサC40とで構成される並列
回路を介してバッファ19の入力端に接続している。前
記バッファ19の出力端は、カプリングコンデンサC4
1を介してバッファ20の入力端に接続している。尚、
前記バッファ20の入力端において、入力信号はプルア
ップ抵抗R42を介して電源に対してプルアップされた
後、前記バッファ20に入力される。前記バッファ20
の出力端は、カプリングコンデンサ43を介して片側の
(プル側)スイッチング回路であるパワーMOS−FE
T27ないし29のゲートに接続しており、出力信号を
スイッチング回路駆動信号のもう一方として前記パワー
MOS−FET27ないし29に供給するようになって
いる。
The output terminal of the inverter 14 is connected to the input terminal of the inverter 15 via a differentiating circuit composed of a capacitor C21, a fixed resistor R22, and a variable resistor R23. Hereinafter, similarly to the configuration described above, the output terminal of the inverter 15 is connected to the inverter 16 via the resistor R38.
The output end of this inverter 16 is connected to the input end of the buffer 19 via a parallel circuit composed of a resistor R39 and a capacitor C40. The output terminal of the buffer 19 is connected to a coupling capacitor C4.
1 to the input end of the buffer 20. still,
At the input end of the buffer 20, the input signal is pulled up to the power supply via a pull-up resistor R42 and then input to the buffer 20. The buffer 20
The output end of
It is connected to the gates of T27 to T29, and supplies the output signal to the power MOS-FETs 27 to 29 as the other switching circuit drive signal.

【0025】以上のように構成された本発明の実施例に
おける超音波振動子駆動回路は、まず、駆動信号生成回
路3にて、1つの源駆動信号をもとに互いに相補的な2
つのスイッチング回路駆動信号を生成し、この2つのス
イッチング回路駆動信号により、スイッチング回路4お
よび5がスイッチング動作を行い、このスイッチング動
作により超音波振動子1が駆動するものである。以下こ
れらの作用を図2及び図3を参照にして説明する。
In the ultrasonic transducer drive circuit according to the embodiment of the present invention configured as described above, first, the drive signal generation circuit 3 generates two mutually complementary signals based on one source drive signal.
These two switching circuit drive signals cause the switching circuits 4 and 5 to perform a switching operation, and the ultrasonic transducer 1 is driven by this switching operation. These effects will be explained below with reference to FIGS. 2 and 3.

【0026】まず、駆動信号生成回路3において、入力
端10より図3(a)に示されるような源駆動信号を入
力すると、前記源駆動信号は、インバータ11により反
転されて反転源駆動信号となり、前記インバータ11の
出力端で分岐された後インバータ12とインバータ14
とに入力される。
First, in the drive signal generation circuit 3, when a source drive signal as shown in FIG. 3(a) is input from the input terminal 10, the source drive signal is inverted by the inverter 11 and becomes an inverted source drive signal. , after being branched at the output end of the inverter 11, the inverter 12 and the inverter 14
is input.

【0027】前記反転源駆動信号の1つは、前記インバ
ータ12に入力され反転された後、インバータ13によ
り再度反転される。前記インバータ13の出力信号は、
抵抗R33とコンデンサC34で形成される並列回路に
よりパルス動作を安定化された後、バッファ17に入力
され反転される。前記バッファ17の出力信号は、カプ
リングコンデンサ35により交流結合された後、プルア
ップ抵抗R36を介して電源に対してプルアップされ、
バッファ18に入力される。このバッファ18の出力信
号は、カプリングコンデンサC37により交流結合され
た後、図3(d)に示されるようなプッシュ側のスイッ
チング回路駆動信号として、片側の(プッシュ側)スイ
ッチング回路であるパワーMOS−FET24ないし2
6のゲート入力される。
One of the inversion source drive signals is input to the inverter 12 and inverted, and then inverted again by the inverter 13. The output signal of the inverter 13 is
After the pulse operation is stabilized by a parallel circuit formed by resistor R33 and capacitor C34, it is input to buffer 17 and inverted. The output signal of the buffer 17 is AC-coupled by a coupling capacitor 35, and then pulled up to the power supply via a pull-up resistor R36.
It is input to buffer 18. The output signal of this buffer 18 is AC-coupled by a coupling capacitor C37, and then is used as a push-side switching circuit drive signal as shown in FIG. FET24 or 2
6 gates are input.

【0028】一方、前記反転源駆動信号のもう1つは、
前記インバータ14に入力されて反転された後、コンデ
ンサC21と固定抵抗R22及び可変抵抗R23とによ
り構成される微分回路で微分され、微分信号に変換され
る。この後、前記微分信号はインバータ15に入力され
る。このとき、前記微分信号は、図3(b)に示される
ような波形となっている。
On the other hand, the other of the inversion source drive signals is:
After being input to the inverter 14 and inverted, the signal is differentiated by a differentiating circuit composed of a capacitor C21, a fixed resistor R22, and a variable resistor R23, and converted into a differential signal. Thereafter, the differential signal is input to the inverter 15. At this time, the differential signal has a waveform as shown in FIG. 3(b).

【0029】さて、図3(b)に示されるような波形を
もつ前記微分信号が前記インバータ15に入力する際、
このインバータ15は自身の持っている入力スレッショ
ルドレベルにより、入力する前記微分信号を図3(c)
に示されるような信号として認識する。よって、前記イ
ンバータ15の出力端には、図3(e)に示されるよう
な波形、すなわち、図3(a)に示されるような源駆動
信号のパルス列が1パルス程ずれたような波形が出力さ
れる。
Now, when the differential signal having a waveform as shown in FIG. 3(b) is input to the inverter 15,
This inverter 15 converts the input differential signal according to its own input threshold level as shown in FIG. 3(c).
It is recognized as a signal like the one shown in . Therefore, the output terminal of the inverter 15 has a waveform as shown in FIG. 3(e), that is, a waveform in which the pulse train of the source drive signal as shown in FIG. 3(a) is shifted by about one pulse. Output.

【0030】このとき、前記インバータ15に入力する
図3(c)に示されるような信号のパルス列の最終パル
スのパルス幅は、前記微分回路の時定数と前記インバー
タ15の入力スレッショルドレベルに依存することにな
る。ゆえに、前記インバータ15における出力パルス列
において、最終パルスのパルス幅を前記最終パルス以前
のパルスのパルス幅と同一にするには、前記微分回路に
おいて概略設定された時定数を可変抵抗R23で調整す
ればよい。これにより、前記インバータ15の入力スレ
ッショルドレベルのばらつきに対処して前記インバータ
15の出力パルス幅が一定となる。
At this time, the pulse width of the final pulse of the pulse train of the signal as shown in FIG. It turns out. Therefore, in order to make the pulse width of the final pulse the same as the pulse width of the pulses before the final pulse in the output pulse train of the inverter 15, the time constant roughly set in the differentiating circuit can be adjusted using the variable resistor R23. good. As a result, the output pulse width of the inverter 15 becomes constant in response to variations in the input threshold level of the inverter 15.

【0031】このようにパルス幅が調整された信号は、
上述したインバータ13以下カプリングコンデンサ37
までの回路と同様にして、インバータ16以下カプリン
グコンデンサ43までの回路を経て、図3(c)に示さ
れるようなプル側のスイッチング回路駆動信号に変換さ
れる。
The signal whose pulse width has been adjusted in this way is
Coupling capacitor 37 below inverter 13 mentioned above
In the same way as in the circuits up to this point, the signal passes through the circuit from the inverter 16 to the coupling capacitor 43, and is converted into a pull-side switching circuit drive signal as shown in FIG. 3(c).

【0032】以上説明したように、駆動信号生成回路3
で生成した互いに相補的なスイッチング回路駆動信号は
、それぞれ抵抗RでバイアスされたパワーMOS−FE
T24ないし29に入力される。これにより、前記パワ
ーMOS−FET24ないし29は、前記スイッチング
回路駆動信号に応じてプッシュプルスイッチング動作を
行い、それぞれのドレインに生じる出力が絶縁・昇圧ト
ランス6の1次側の両端に印加される。尚、本実施例に
おいては、スイッチング回路として、3ペアのパワーM
OS−FET24ないし29をパラレルに接続した回路
を採用しているが、たとえば、高速のスイッチングトラ
ンジスタを用いたスイッチング回路を採用しても良い。
As explained above, the drive signal generation circuit 3
The mutually complementary switching circuit drive signals generated by
It is input to T24 to T29. As a result, the power MOS-FETs 24 to 29 perform a push-pull switching operation in response to the switching circuit drive signal, and outputs generated at their respective drains are applied to both ends of the primary side of the isolation/step-up transformer 6. In addition, in this embodiment, three pairs of power M are used as a switching circuit.
Although a circuit in which the OS-FETs 24 to 29 are connected in parallel is employed, for example, a switching circuit using high-speed switching transistors may be employed.

【0033】さて、任意の昇圧比を有する前記絶縁・昇
圧トランス6のセンタータップには直流電源7が接続さ
れており、この直流電源7の電圧は、前記スイッチング
回路4及び前記スイッチング回路5により超音波振動子
1の共振周波数でプッシュプルスイッチングされ、前記
絶縁・昇圧トランス6の出力端には電源電圧の昇圧比倍
のさらに2倍の振幅の電圧が励起される。この励起電圧
はさらに、インダクタンス8によって昇圧されると同時
に、前記インダクタンス8と前記超音波振動子1の並列
容量とで構成されるLCフィルターにより、矩形波状の
電圧波形とスパイク状の電流波形が前記超音波振動子1
の共振周波数で正弦波化され前記超音波振動子1に印加
される。
Now, a DC power supply 7 is connected to the center tap of the insulation/step-up transformer 6 having an arbitrary step-up ratio, and the voltage of the DC power supply 7 is increased by the switching circuit 4 and the switching circuit 5. Push-pull switching is performed at the resonant frequency of the acoustic wave vibrator 1, and a voltage with an amplitude twice as high as the step-up ratio of the power supply voltage is excited at the output end of the isolation/step-up transformer 6. This excitation voltage is further boosted by an inductance 8, and at the same time, an LC filter composed of the inductance 8 and the parallel capacitance of the ultrasonic transducer 1 transforms the rectangular voltage waveform and the spike-like current waveform into Ultrasonic transducer 1
The signal is converted into a sine wave at a resonance frequency of , and is applied to the ultrasonic transducer 1.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、反
転回路と微分回路とによる簡単な構成の駆動信号生成回
路を採用することにより、1つの源駆動信号から互いに
相補的な2つのスイッチング回路駆動信号を生成するこ
とができるため、超音波振動子を高電圧かつ大電流駆動
することが可能であり、かつ小型で安価な高効率の超音
波振動子駆動回路を提供することができるという効果が
ある。
As explained above, according to the present invention, by employing a drive signal generation circuit with a simple configuration including an inversion circuit and a differentiation circuit, two mutually complementary switching signals can be generated from one source drive signal. Since it can generate circuit drive signals, it is possible to drive the ultrasonic transducer at high voltage and large current, and it is also possible to provide a small, inexpensive, and highly efficient ultrasonic transducer drive circuit. effective.

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

【図1】本発明の実施例における超音波振動子駆動回路
の概略を示す回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram schematically showing an ultrasonic transducer drive circuit in an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例における超音波振動子駆動回路
の詳細を示す回路図。
FIG. 2 is a circuit diagram showing details of an ultrasonic transducer drive circuit in an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例における超音波振動子駆動回路
においての、2つのスイッチング回路駆動信号が生成さ
れる過程を示す説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the process of generating two switching circuit drive signals in the ultrasonic transducer drive circuit according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…超音波振動子 3…駆動信号生成回路 4…スイッチング回路 5…スイッチング回路 6…絶縁・昇圧トランス 7…直流電源 8…インダクタンス 10…入力端 51…電極 52…電極 1...Ultrasonic vibrator 3...Drive signal generation circuit 4...Switching circuit 5...Switching circuit 6...Isolation/step-up transformer 7...DC power supply 8...Inductance 10...Input end 51...electrode 52...electrode

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】2つの電極面を有する超音波振動子と、前
記2つの電極面にそれぞれ位相の反転した交流信号を供
給する絶縁トランス装置と、交流矩形波信号を前記絶縁
トランス装置の1次側入力信号として供給するプッシュ
プルスイッチング手段と、交流矩形波の源駆動信号を入
力し、この源駆動信号に応じた第1駆動信号を生成する
とともに、前記源駆動信号を微分する微分回路と、この
微分回路により得られる微分信号を所定の閾値で反転さ
せる反転回路とを有し、前記第1駆動信号に対して位相
の遅れた、前記第1駆動信号と相補的な第2駆動信号を
生成し、前記プッシュプルスイッチング手段に出力する
駆動信号生成回路とを具備したことを特徴とする超音波
振動子駆動回路。
Claims: 1. An ultrasonic transducer having two electrode surfaces; an isolation transformer device that supplies alternating current signals with inverted phases to the two electrode surfaces; a push-pull switching means for supplying as a side input signal; a differentiating circuit that receives an AC rectangular wave source drive signal, generates a first drive signal according to the source drive signal, and differentiates the source drive signal; an inverting circuit that inverts the differential signal obtained by the differentiating circuit at a predetermined threshold value, and generates a second drive signal complementary to the first drive signal and delayed in phase with respect to the first drive signal. An ultrasonic transducer drive circuit comprising: a drive signal generation circuit that outputs a drive signal to the push-pull switching means.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007336618A (en) * 2006-06-12 2007-12-27 Pre-Tech Co Ltd High-power circuit for high frequency
JP2008213957A (en) * 2007-02-28 2008-09-18 Canon Electronics Inc Double feed detection device and double feed detection method
JP2010131539A (en) * 2008-12-05 2010-06-17 Sanyo Electric Co Ltd High voltage power output driver and piezoelectric pump

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