JPH0479587B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、振動子エレメントに送信回路から送
波パルス信号を送り、該振動子エレメントから該
振動子エレメントで受波した反射超音波信号に応
じた電気信号を受ける送受信回路であつて、前記
振動子エレメントに前記送信回路から送波パルス
信号を送る送信時には、該送波パルス信号が受信
回路内に入るのを阻止し、前記振動子エレメント
から入力信号を受ける受信時には、該入力信号が
前記受信回路内に入るのを許容する送受信回路に
関する。

（従来の技術） 超音波診断装置は超音波を被検体内に送波して
その反射波により診断する装置である。超音波の
発生はピエゾ振動子に送受信回路内の送信回路か
ら高周波電気信号を与えて超音波信号を発生させ
るが、超音波に指向性を与え、又、電子制御によ
り超音波を掃引させる等の必要から、多くの振動
子を集合させた振動子アレイが超音波探触子とし
て用いられている。この超音波探触子に被検体内
から反射されて受波された超音波信号は、電気信
号に変換されて送受信回路の一部を構成する受信
回路内の受波増幅器に送られ、受波増幅器で増幅
されて後段の信号処理回路に入力される。

（発明が解決しようとする問題点） この探触子を構成する振動子エレメント一つ一
つに上記の受波増幅器が接続されており、振動子
エレメントと受波増幅器との間には色々の回路が
挿入されている。これはケーブルを介して振動子
エレメントを受波増幅器に接続しているので、ケ
ーブルの分布容量等による損失を少なくするため
ということもあるが、主として送信の高圧パルス
である送波パルス信号が受信回路内に入るのを阻
止するためである。前述のように振動子アレイは
多数の振動子エレメントで構成されているため
に、特に振動子アレイのための回路等は探触子内
に納めて置きたいという要望もあつて、これ等の
回路をつとめて簡素な、部品数の少ない、IC化
が可能な送波回路の実現が望まれている。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、簡素な、部品点数の少ない、モノリシ
ツクIC化可能な送受信回路を実現することにあ
る。

（問題点を解決するための手段） 前記の問題点を解決する本発明は、振動子エレ
メントに送信回路から送波パルス信号を送り、該
振動子エレメントから該振動子エレメントで受波
した反射超音波信号に応じた電気信号を受ける送
受信回路であつて、前記振動子エレメントに前記
送信回路から送波パルス信号を送る送信時には、
該送波パルス信号が受信回路内に入るのを阻止
し、前記振動子エレメントから入力信号を受ける
受信時には、該入力信号が前記受信回路内に入る
のを許容する送信回路において、前記振動子エレ
メントに前記送信回路から送波パルス信号を送る
送信時には、該送波パルス信号が受信回路内に入
るのを阻止し、前記振動子エレメントから入力信
号を受ける受信時には、該入力信号が前記受信回
路内に入るのを許容する回路として、コレクタ及
びエミツタの一方が前記送信回路側に接続され、
他方が前記受信回路側に接続され、ベースは接地
されたNPNトランジスタと、該トランジスタの
前記送信回路側に接続された端子を負電圧源に接
続するための第１の抵抗と、前記トランジスタの
前記受信回路側に接続された端子を正電圧源に接
続するための第２の抵抗とを備えたものを、用
い、送波パルス信号の送信時では、該送波パルス
信号によつて前記トランジスタの前記送信回路側
に接続された端子の電圧が上昇し、前記トランジ
スタがカツトオフになることを特徴とするもので
ある。

（作用） ベース接地のトランジスタの送信回路側に接続
された端子は負電圧源に接続され、受信回路側に
接続された端子は正電圧源に接続されているの
で、送波パルス信号を送信してしない時は、振動
子エレメントからの入力信号が受信回路内に入る
ことは許容される。一方、送波パルス信号の送信
時では、送波パルス信号によつてトランジスタの
送信回路側に接続された端子の電圧が上昇し、ト
ランジスタがカツトオフになつて、送波パルス信
号が受信回路内に入るのは阻止される。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例の回路図である。１
は送波クロツクによつて励振され、トランス２を
介してパルサトランジスタ３を動作させる送波波
形発生回路である。パルサトランジスタ３はエミ
ツタに正の高電圧を加えられ、トランスの２次側
巻線がベースとエミツタに接続されているPNP
トランジスタで、コレクタが負電圧源に接続され
ている。C₁はパルサトランジスタ３のエミツタ
に接続されていて不要な高周波成分を取除くため
のバイパスコンデンサ、C₂はパルス３の高周波
パルス信号の直流分を阻止するカツプリングコン
デンサである。Ｌはパルサトランジスタ３の負荷
のコイルで、パルサトランジスタ３のコレクタと
負電源の間に抵抗R₁を介して接続されている。
コイルＬに生ずる高周波パルス信号はカツプリン
グコンデンサC₂を通過し、ケーブル４を経て振
動子エレメント５を励振する。６はNPNトラン
ジスタで構成されたベース接地増幅器であるが、
トランジスタ自身の本来のコレクタがエミツタと
して、又、エミツタがコレクタとして逆向に用い
られていることが特徴である。ジヤンクシヨント
ランジスタをこのように“逆用”しても、諸性能
は劣るもののトランジスタとしては正常に動作す
ることはよく知られている。ここでは耐圧の高い
コレクタベース間の接合をエミツタベース間の接
合として逆用し、その高い逆耐圧をもつて送波パ
ルス（ゼロから正に立上がる）に耐えさせてい
る。抵抗R₁，R₂はそれぞれ電源回路に挿入され
た電圧下降用抵抗である。C₃は直流電流を阻止
して高周波成分のみをケーブル７を経て受信機内
の送受信回路の受信回路（図示せず）に送るため
のカツプリングコンデンサである。

前記のように逆用されたトランジスタを含む該
回路は以下のように動作する。送波波形発生回路
１はクロツクによつて励振され、高周波のパルス
信号を発生する。この高周波パルス信号はトラン
ス２を経てパルサトランジスタ３のベースエミツ
タ間に印加される。パルサトランジスタ３は高周
波パルスが印加されたとき導通して高周波パルス
を発生するが、この波形は波形２１のように０か
ら正に向うパルス波である。パルサトランジスタ
３のコレクタはプリアンプトランジスタ６のエミ
ツタ、即ち本来はコレクタと称されていた端子に
接続されているのでそこには波形２１の電圧が印
加される。プリアンプトランジスタ６のコレク
タ、即ち本来はエミツタと称されていた端子には
通常手法通り逆方向バイアスが印加されており、
エミツタ（本来のコレクタ）も逆方向バイアスさ
れるためプリアンプトランジスタ６は送信高圧信
号によりカツトオフとなり、送信信号はそのあと
に続く受信機に入らない。２２はプリアンプトラ
ンジスタ６の動作モード区分を示す波形で、プリ
アンプトランジスタ６はこの間オフになつてい
る。ここで、ブリアンプトランジスタ６のコレク
タとエミツタを逆に用いているのは、通常のトラ
ンジスタにおいてはエミツタ・ベースジヤンクシ
ヨンの耐圧は低く、コレクタ・ベースジヤンクシ
ヨンの耐圧は十分高いためである。従つて、逆用
されたプリアンプトランジスタ６は比較的高電圧
をその動作上のエミツタ（本来のコレクタ）に受
けても絶縁破壊されることは無い。前記高周波パ
ルスはカツプリングコンデンサC₂とケーブル４
を経て振動子エレメント５を励振して超音波パル
スを送波させる。振動子エレメント５により受信
された信号はケーブル４、カツプリングコンデン
サC₂を経てプリアンプトランジスタ６に入力さ
れる。受信時にはプリアンプトランジスタ６のエ
ミツタ（本来のコレクタ）には−V_EEに向けてバ
イアス電流が与えられていて順方向バイアスなの
で受信信号はブリアンプトランジスタ６を通過
し、又、原理に従つて増幅されることができる。
このトランジスタは前述のように本来のコレクタ
とエミツタを逆に使用されているためβは低いが
実用上問題は無い。

第３図は他の実施例の回路図である。図におい
て、第１図と同等の部分には同一の符号を付して
ある。図中、８はパルサトランジスタ３のコレク
タ出力側に陰極を接続した送信高圧信号阻止用の
ダイオードで、陽極側がプリアンプトランジスタ
９のエミツタに接続されている。プリアンプトラ
ンジスタ９は入力側を第１図のプリアンプトラン
ジスタ６とは逆にエミツタ入力としたベース接地
のNPNトランジスタで、コレクタに正電圧の＋
V_CCが抵抗R₂を介して接続されて逆方向バイアス
されている。この回路においては、送信高圧信号
出力時は第２図の波形２１の電圧がダイオード８
に印加され、ダイオード８は陰極パルサトランジ
スタ３のコレクタに接続されているので、送信高
圧信号を阻止してプリアンプトランジスタ９のエ
ミツタに高圧信号が印加されるのを防止してい
る。受信時はダイオード８の陰極側は負電圧であ
つて、受信信号はダイオード８を通過し、プリア
ンプトランジスタ９によつて増幅され、カツプリ
ングコンデンサC₃とケーブル７を経て受信機に
送られる。尚、ここではプリアンプトランジスタ
９は“通常通り”の電極定義に従つて使用されて
いる。

以上説明したように第１の実施例によればプリ
アンプトランジスタ６をベース接地にて使用し、
且つ、コレクタとエミツタを逆用して耐圧の高い
コレクタ・ベースジヤンクシヨンに送信高圧信号
を印加させることにより、特別な送受切り替えス
イツチを設けることなく、送信と受信を行うこと
ができるようになつた。又、第２の実施例ではパ
ルサトランジスタ３の出力側にダイオード８の陰
極側を接続して送信高圧信号を遮断することにし
たので、プリアンプトランジスタ９をベース接
地、エミツタ入力で使用して低入力インピーダン
ス回路とすることにより振動子エレメント５から
の受波信号を電流モードで受信することができ
て、圧電素子の一層好ましい使用法がダイオード
を１個追加使用するだけで可能になる。従つて、
何れの実施例においても小型化、モノリシツクバ
イポーラIC化が容易に実施でき、パルサ、プリ
アンプを探触子内に納めることが可能になり、ケ
ーブルをドライブしないですむため、高エネルギ
ーの送波を効率的に行うことができる。又、ベー
ス接地増幅器の低い入力インピーダンスを利用し
てエレメントに対して電流モードの受波結合がで
きる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
無い。第４図に示すように、パルサトランジスタ
１１にSEPPアンプを用いてもよい。この回路の
場合のコンデンサC₄は必須のコンデンサである。

或いは、第５図のようにSCRのパルサ１２を
用いてもよい。更に、SCRとしては第６図のよ
うに光点火SCRのパルサ１３を用いてもよい。
この場合、探触子ケーブルの上り回線は光フアイ
ババンドル、下り回線は同軸ケーブルバンドルに
なり、そのような複合ケーブル１４を用いる。
尚、ダイオード８で送信高圧信号を阻止している
各実施例において、プリアンプトランジスタ６自
身のエミツタ・ベース間の耐圧が送信高圧信号の
電圧に対して十分有る場合はこれを省略すること
ができることは自明である。

以上の実施例において、第１図，第３図，第５
図，第６図のものはモノリシツクバイポーラIC
化は容易である。第６図の光点火SCRのパルサ
１３のようなチツプ上の各SCRの光入力レート
に光フアイバが立つている構造は有望と考えられ
る。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように本発明によれば、簡
素な、部品点数の少ない、モノリシツクIC化可
能な送受信回路を得ることができて、実用上の効
果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図は
受信回路入力端における送波パルス波形と、プリ
アンプの動作モードの図、第３図は本発明の第２
の実施例の図、第４図は第３の他の実施例の図、
第５図は第４の他の実施例の図、第６図は第５の
他の実施例の図である。 １……送波波形発生回路、２，１０……トラン
ス、３，１１……パルサトランジスタ、４，７，
１４……ケーブル、５……振動子エレメント、
６，９……ブリアンプトランジスタ、８……ダイ
オード、１２，１３……パルサ（SCR）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 振動子エレメントに送信回路から送波パルス
   信号を送り、該振動子エレメントから該振動子エ
   レメントで受波した反射超音波信号に応じた電気
   信号を受ける送受信回路であつて、前記振動子エ
   レメントに前記送信回路から送波パルス信号を送
   る送信時には、該送波パルス信号が受信回路内に
   入るのを阻止し、前記振動子エレメントから入力
   信号を受ける受信時には、該入力信号が前記受信
   回路内に入るのを許容する送受信回路において、 前記振動子エレメントに前記送信回路から送波
   パルス信号を送る送信時には、該送波パルス信号
   が受信回路内に入るのを阻止し、前記振動子エレ
   メントから入力信号を受ける受信時には、該入力
   信号が前記受信回路内に入るのを許容する回路と
   して、コレクタ及びエミツタの一方が前記送信回
   路側に接続され、他方が前記受信回路側に接続さ
   れ、ベースは接地されたNPNトランジスタと、
   該トランジスタの前記送信回路側に接続された端
   子を負電圧源に接続するための第１の抵抗と、前
   記トランジスタの前記受信回路側に接続された端
   子を正電圧源に接続するための第２の抵抗とを備
   えたものを用い、 送波パルス信号の送信時では、該送波パルス信
   号によつて前記トランジスタの前記送信回路側に
   接続された端子の電圧が上昇し、前記トランジス
   タがカツトオフになることを特徴とする送受信回
   路。