JPH07221622A - スイッチ回路及びそれを用いた超音波診断装置 - Google Patents
スイッチ回路及びそれを用いた超音波診断装置Info
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- JPH07221622A JPH07221622A JP6027609A JP2760994A JPH07221622A JP H07221622 A JPH07221622 A JP H07221622A JP 6027609 A JP6027609 A JP 6027609A JP 2760994 A JP2760994 A JP 2760994A JP H07221622 A JPH07221622 A JP H07221622A
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- switch
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】スイッチ回路において、信号の洩れを少なくす
ると共に回路規模を小型化し且つコスト低下を図る。 【構成】二つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）８ａ，
８ｂを逆直列接続して成る高耐圧アナログスイッチ
４1′〜４n′を用い、上記ＦＥＴ８ａ，８ｂのゲート信
号を光結合回路９，１０で制御すると共に、ＦＥＴ８
ａ，８ｂのソースにオフ動作時に低インピーダンス電源
で逆バイアスして、対象回路の接続の切り換えを行うス
イッチ回路５において、上記高耐圧アナログスイッチ４
1′〜４n′のＦＥＴ８ａ，８ｂのソースにスイッチング
ダイオード２２を接続し、ＦＥＴ８ａ，８ｂがオフ動作
時に上記ダイオード２２がオンして、上記ソースに低イ
ンピーダンス電源が接続される。また上記ＦＥＴ８ａ，
８ｂがオン動作時に上記ダイオード２２がオフすると共
に上記逆バイアスする電位は接地電位にＦＥＴ８ｃがオ
ン動作するものである。
ると共に回路規模を小型化し且つコスト低下を図る。 【構成】二つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）８ａ，
８ｂを逆直列接続して成る高耐圧アナログスイッチ
４1′〜４n′を用い、上記ＦＥＴ８ａ，８ｂのゲート信
号を光結合回路９，１０で制御すると共に、ＦＥＴ８
ａ，８ｂのソースにオフ動作時に低インピーダンス電源
で逆バイアスして、対象回路の接続の切り換えを行うス
イッチ回路５において、上記高耐圧アナログスイッチ４
1′〜４n′のＦＥＴ８ａ，８ｂのソースにスイッチング
ダイオード２２を接続し、ＦＥＴ８ａ，８ｂがオフ動作
時に上記ダイオード２２がオンして、上記ソースに低イ
ンピーダンス電源が接続される。また上記ＦＥＴ８ａ，
８ｂがオン動作時に上記ダイオード２２がオフすると共
に上記逆バイアスする電位は接地電位にＦＥＴ８ｃがオ
ン動作するものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、信号の洩れを少なくす
ると共に回路規模を小型化し且つコスト低下を図ること
ができるスイッチ回路、及びこのスイッチ回路を送波パ
ルス発生器から印加される送波パルスと探触子から出力
される受波信号との切り換えを行う切換スイッチとして
用いた超音波診断装置に関する。
ると共に回路規模を小型化し且つコスト低下を図ること
ができるスイッチ回路、及びこのスイッチ回路を送波パ
ルス発生器から印加される送波パルスと探触子から出力
される受波信号との切り換えを行う切換スイッチとして
用いた超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の超音波診断装置は、特開
平2−136134 号公報に記載され、図３に示すように、例
えば短冊状に形成された複数の振動子素子１1 ，１2 ，
…，１n が吸音材の上に隣接して配列され超音波を送受
波する探触子２と、この探触子２内の各振動子素子１1
〜１n に所定の遅延時間を与えて超音波打ち出しの駆動
パルスを印加するｎ個の送波パルス発生器３1 ，３2 ，
…，３n と、縦形の二重拡散電界効果トランジスタ（以
下「ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ」と略称する）を逆直列接続
して成る高耐圧アナログスイッチ４1 ，４2 ，…，４n
を用い上記探触子２の振動子素子１1 〜１n と送波パル
ス発生器３1 〜３n との接続の切り換えを行う切換スイ
ッチ５とを有して成っていた。
平2−136134 号公報に記載され、図３に示すように、例
えば短冊状に形成された複数の振動子素子１1 ，１2 ，
…，１n が吸音材の上に隣接して配列され超音波を送受
波する探触子２と、この探触子２内の各振動子素子１1
〜１n に所定の遅延時間を与えて超音波打ち出しの駆動
パルスを印加するｎ個の送波パルス発生器３1 ，３2 ，
…，３n と、縦形の二重拡散電界効果トランジスタ（以
下「ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ」と略称する）を逆直列接続
して成る高耐圧アナログスイッチ４1 ，４2 ，…，４n
を用い上記探触子２の振動子素子１1 〜１n と送波パル
ス発生器３1 〜３n との接続の切り換えを行う切換スイ
ッチ５とを有して成っていた。
【０００３】ここで、上記切換スイッチ５として用いら
れる高耐圧アナログスイッチ４1 〜４n は、符号４1 を
付して示す第一の高耐圧アナログスイッチの内部回路図
に示すような構成とされている。すなわち、二つのＶＤ
ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ及び８ｂと、発光ダイオード９及
び光起電ダイオードアレイ１０からなる第一の光結合回
路を有し入力端子からの制御信号に応じて光起電電流を
発生する入力部１１と、二つのダイオード１２ａ，１２
ｂ及び四端子サイリスタ１３からなり上記 ＶＤ ＭＯ
Ｓ ＦＥＴ８ａ，８ｂの復旧時に動作してゲートとソー
ス間を短絡しその復旧を早める制御部１４と、入力端子
からの制御信号を取り込んで反転するインバータ１７
と、このインバータ１７を介して制御信号を入力し光を
発する発光ダイオード１８と、この発光ダイオード１８
が発する光を入射して光起電電流を発生する光起電ダイ
オードアレイ１９と、上記発光ダイオード１８及び光起
電ダイオードアレイ１９からなる第二の光結合回路の動
作により開閉する高耐圧 ＦＥＴ２０とから成ってい
る。なお、この高耐圧ＦＥＴ２０に流れる電流は非常に
少ないので、ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴを用いる必要がな
く、従って寄与ダイオードのようなものが無い素子を用
いることができる。そして、このように構成された高耐
圧アナログスイッチ４1 の等価回路は図４のように表現
できる。すなわち、図３に示すＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８
ａ，８ｂ（各々の寄与ダイオード１５ａ，１５ｂを含
む）はそれぞれスイッチＳ1 ，Ｓ2 と表現されると共
に、各ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのソース・ド
レイン間の静電容量はＣ0 と表現され、さらに高耐圧Ｆ
ＥＴ２０はスイッチＳ3 と表現される。
れる高耐圧アナログスイッチ４1 〜４n は、符号４1 を
付して示す第一の高耐圧アナログスイッチの内部回路図
に示すような構成とされている。すなわち、二つのＶＤ
ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ及び８ｂと、発光ダイオード９及
び光起電ダイオードアレイ１０からなる第一の光結合回
路を有し入力端子からの制御信号に応じて光起電電流を
発生する入力部１１と、二つのダイオード１２ａ，１２
ｂ及び四端子サイリスタ１３からなり上記 ＶＤ ＭＯ
Ｓ ＦＥＴ８ａ，８ｂの復旧時に動作してゲートとソー
ス間を短絡しその復旧を早める制御部１４と、入力端子
からの制御信号を取り込んで反転するインバータ１７
と、このインバータ１７を介して制御信号を入力し光を
発する発光ダイオード１８と、この発光ダイオード１８
が発する光を入射して光起電電流を発生する光起電ダイ
オードアレイ１９と、上記発光ダイオード１８及び光起
電ダイオードアレイ１９からなる第二の光結合回路の動
作により開閉する高耐圧 ＦＥＴ２０とから成ってい
る。なお、この高耐圧ＦＥＴ２０に流れる電流は非常に
少ないので、ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴを用いる必要がな
く、従って寄与ダイオードのようなものが無い素子を用
いることができる。そして、このように構成された高耐
圧アナログスイッチ４1 の等価回路は図４のように表現
できる。すなわち、図３に示すＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８
ａ，８ｂ（各々の寄与ダイオード１５ａ，１５ｂを含
む）はそれぞれスイッチＳ1 ，Ｓ2 と表現されると共
に、各ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのソース・ド
レイン間の静電容量はＣ0 と表現され、さらに高耐圧Ｆ
ＥＴ２０はスイッチＳ3 と表現される。
【０００４】以上、上記のように構成された図３に示す
高耐圧アナログスイッチ４1 〜４nの動作について説明
する。まず、制御信号が入力端子に印加されると、第一
の光結合回路の発光ダイオード９が光を発し、この光が
光起電ダイオードアレイ１０に入射して光起電電流を発
生し、ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのゲート容量を
充電する。そして、この充電によりゲート電圧が上昇し
てＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂをオンさせる。これに
より、送波パルス発生器３1 ，３2 ，…と探触子２の振
動子素子１1 ，１2 ，…とが接続され、上記送波パルス
発生器３1，３2，…からの駆動パルスが該当するチャン
ネルの振動子素子１1 ，１2 ，…に印加され、その振動
子素子１1 ，１2 ，…から超音波が送波される。このと
き、上記入力端子からの制御信号はインバータ１７によ
り反転されるので、発光ダイオード１８及び光起電ダイ
オードアレイ１９からなる第二の光結合回路は動作せ
ず、高耐圧ＦＥＴ２０はオフとなる。
高耐圧アナログスイッチ４1 〜４nの動作について説明
する。まず、制御信号が入力端子に印加されると、第一
の光結合回路の発光ダイオード９が光を発し、この光が
光起電ダイオードアレイ１０に入射して光起電電流を発
生し、ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのゲート容量を
充電する。そして、この充電によりゲート電圧が上昇し
てＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂをオンさせる。これに
より、送波パルス発生器３1 ，３2 ，…と探触子２の振
動子素子１1 ，１2 ，…とが接続され、上記送波パルス
発生器３1，３2，…からの駆動パルスが該当するチャン
ネルの振動子素子１1 ，１2 ，…に印加され、その振動
子素子１1 ，１2 ，…から超音波が送波される。このと
き、上記入力端子からの制御信号はインバータ１７によ
り反転されるので、発光ダイオード１８及び光起電ダイ
オードアレイ１９からなる第二の光結合回路は動作せ
ず、高耐圧ＦＥＴ２０はオフとなる。
【０００５】次に、上記入力端子から制御信号が除かれ
ると、第一の光結合回路の発光ダイオード９からの発光
が止まり光起電ダイオードアレイ１０には光が入射しな
いので、上記光起電ダイオードアレイ１０は光起電電流
を発生せず、制御部１４がスイッチ動作してＶＤ ＭＯ
Ｓ ＦＥＴ８ａ，８ｂのゲートとソース間を短絡するこ
とにより、ゲートの電荷を放電させて上記ＶＤ ＭＯＳ
ＦＥＴ８ａ，８ｂをオフさせる。これにより、送波パ
ルス発生器３1 ，３2 ，…と探触子２の振動子素子
１1 ，１2 ，…とが遮断され、該当するチャンネルの振
動子素子１1，１2，…からの超音波の送波が停止され
る。このとき、上記入力端子からの制御信号はインバー
タ１７により反転させるので、第二の光結合回路の発光
ダイオード１８に動作信号が入力して光を発し、この光
が光起電ダイオードアレイ１９に入射して光起電電流を
発生し、これにより高耐圧ＦＥＴ２０はオンとなる。こ
の結果、上記高耐圧ＦＥＴ２０に供給させている負の十
分高い直流電圧−Ｖが前記ＶＤＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８
ｂのソースに直接入力される。このため、上記ＶＤＭＯ
Ｓ ＦＥＴ８ａ，８ｂのソース・ドレイン間の静電容量
Ｃ0 （寄生ダイオード１５ａ，１５ｂのジャンクション
静電容量も含む）は、図５に示した特性曲線において、
ソース・ドレイン間電圧が高い状態（例えば６０Ｖ）と
なりグラフ上で例えば約１／８程度の非常に小さい値に
まで減少させることができる。
ると、第一の光結合回路の発光ダイオード９からの発光
が止まり光起電ダイオードアレイ１０には光が入射しな
いので、上記光起電ダイオードアレイ１０は光起電電流
を発生せず、制御部１４がスイッチ動作してＶＤ ＭＯ
Ｓ ＦＥＴ８ａ，８ｂのゲートとソース間を短絡するこ
とにより、ゲートの電荷を放電させて上記ＶＤ ＭＯＳ
ＦＥＴ８ａ，８ｂをオフさせる。これにより、送波パ
ルス発生器３1 ，３2 ，…と探触子２の振動子素子
１1 ，１2 ，…とが遮断され、該当するチャンネルの振
動子素子１1，１2，…からの超音波の送波が停止され
る。このとき、上記入力端子からの制御信号はインバー
タ１７により反転させるので、第二の光結合回路の発光
ダイオード１８に動作信号が入力して光を発し、この光
が光起電ダイオードアレイ１９に入射して光起電電流を
発生し、これにより高耐圧ＦＥＴ２０はオンとなる。こ
の結果、上記高耐圧ＦＥＴ２０に供給させている負の十
分高い直流電圧−Ｖが前記ＶＤＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８
ｂのソースに直接入力される。このため、上記ＶＤＭＯ
Ｓ ＦＥＴ８ａ，８ｂのソース・ドレイン間の静電容量
Ｃ0 （寄生ダイオード１５ａ，１５ｂのジャンクション
静電容量も含む）は、図５に示した特性曲線において、
ソース・ドレイン間電圧が高い状態（例えば６０Ｖ）と
なりグラフ上で例えば約１／８程度の非常に小さい値に
まで減少させることができる。
【０００６】また、このとき、ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８
ａ，８ｂの寄生ダイオード１５ａ，１５ｂは逆バイアス
されるので、この高耐圧アナログスイッチ４1〜４nに交
流が印加されても上記寄生ダイオード１５ａ，１５ｂは
オフする。従って、図４に示す等価回路において、スイ
ッチＳ1 及びＳ2 はオフとなり、スイッチＳ3 はオンし
てそのオン抵抗ｒ0 で接地された状態となる。このと
き、ソース・ドレイン間の静電容量Ｃ0 による洩れ信号
は、上記スイッチＳ3 のオン抵抗ｒ0 を介して接地され
る。このことから、図３に示す高耐圧アナログスイッチ
４1〜４nを超音波診断装置の切換スイッチ５に用いる
と、信号の洩れを少なくすることができた。
ａ，８ｂの寄生ダイオード１５ａ，１５ｂは逆バイアス
されるので、この高耐圧アナログスイッチ４1〜４nに交
流が印加されても上記寄生ダイオード１５ａ，１５ｂは
オフする。従って、図４に示す等価回路において、スイ
ッチＳ1 及びＳ2 はオフとなり、スイッチＳ3 はオンし
てそのオン抵抗ｒ0 で接地された状態となる。このと
き、ソース・ドレイン間の静電容量Ｃ0 による洩れ信号
は、上記スイッチＳ3 のオン抵抗ｒ0 を介して接地され
る。このことから、図３に示す高耐圧アナログスイッチ
４1〜４nを超音波診断装置の切換スイッチ５に用いる
と、信号の洩れを少なくすることができた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような超
音波診断装置における切換スイッチ５として用いられる
高耐圧アナログスイッチ４1〜４nは、上記のように信号
の洩れを少なくするために、第一の光結合回路（９，１
０）の他に、発光ダイオード１８及び光起電ダイオード
アレイ１９から成る第二の光結合回路を必要とすると共
に、高耐圧ＦＥＴ２０なども必要とし、多数の高価な素
子の組み合わせから成り、かつそれらを制御するための
制御信号発生手段も必要とするものであった。従って、
各高耐圧アナログスイッチ４1〜４nの回路規模が大型化
すると共に、コストも増大するものであった。このこと
から、切換スイッチ５の全体が大型化すると共に高価と
なり、上記切換スイッチ５を用いた超音波診断装置の全
体も大型化すると共にコスト高となるものであった。
音波診断装置における切換スイッチ５として用いられる
高耐圧アナログスイッチ４1〜４nは、上記のように信号
の洩れを少なくするために、第一の光結合回路（９，１
０）の他に、発光ダイオード１８及び光起電ダイオード
アレイ１９から成る第二の光結合回路を必要とすると共
に、高耐圧ＦＥＴ２０なども必要とし、多数の高価な素
子の組み合わせから成り、かつそれらを制御するための
制御信号発生手段も必要とするものであった。従って、
各高耐圧アナログスイッチ４1〜４nの回路規模が大型化
すると共に、コストも増大するものであった。このこと
から、切換スイッチ５の全体が大型化すると共に高価と
なり、上記切換スイッチ５を用いた超音波診断装置の全
体も大型化すると共にコスト高となるものであった。
【０００８】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、信号の洩れを少なくすると共に回路規模を小型化
し且つコスト低下を図ることができるスイッチ回路、及
びこのスイッチ回路を送波パルス発生器から印加される
送波パルスと探触子から出力される受波信号との切り換
えを行う切換スイッチとして用いた超音波診断装置を提
供することを目的とする。
処し、信号の洩れを少なくすると共に回路規模を小型化
し且つコスト低下を図ることができるスイッチ回路、及
びこのスイッチ回路を送波パルス発生器から印加される
送波パルスと探触子から出力される受波信号との切り換
えを行う切換スイッチとして用いた超音波診断装置を提
供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるスイッチ回路は、二つの電界効果トラ
ンジスタを逆直列接続して成る高耐圧アナログスイッチ
を用い、上記二つの電界効果トランジスタのゲート信号
を光結合回路で制御すると共に、これらの電界効果トラ
ンジスタの共通接続されたソースにオフ動作時に低イン
ピーダンス電源で逆バイアスするため、上記高耐圧アナ
ログスイッチの二つの電界効果トランジスタの共通接続
されたソースにスイッチングダイオードを接続し、上記
電界効果トランジスタがオフ動作時に上記スイッチング
ダイオードがオンして、上記ソースに低インピーダンス
電源が接続されるようにすると共に上記電界効果トラン
ジスタがオン動作時には、上記逆バイアス電位が零電位
となる回路を設けたものである。
に、本発明によるスイッチ回路は、二つの電界効果トラ
ンジスタを逆直列接続して成る高耐圧アナログスイッチ
を用い、上記二つの電界効果トランジスタのゲート信号
を光結合回路で制御すると共に、これらの電界効果トラ
ンジスタの共通接続されたソースにオフ動作時に低イン
ピーダンス電源で逆バイアスするため、上記高耐圧アナ
ログスイッチの二つの電界効果トランジスタの共通接続
されたソースにスイッチングダイオードを接続し、上記
電界効果トランジスタがオフ動作時に上記スイッチング
ダイオードがオンして、上記ソースに低インピーダンス
電源が接続されるようにすると共に上記電界効果トラン
ジスタがオン動作時には、上記逆バイアス電位が零電位
となる回路を設けたものである。
【００１０】また、関連発明としての超音波診断装置
は、複数の振動子素子が配列され超音波を送受波する探
触子と、この探触子内の各振動子素子に所定の遅延時間
を与えて超音波打ち出しの駆動パルスを印加する送波パ
ルス発生器と、この送波パルス発生器から上記探触子へ
印加される送波パルスと該探触子からの受波信号とを切
り換える切換スイッチと、この切換スイッチを介して出
力される探触子からの受波信号を増幅する受信増幅器
と、この受信増幅器からの受波信号に所定の遅延時間を
与える遅延回路を有しこれらの遅延回路で位相が揃えら
れた受波信号を加算して出力する整相回路と、この整相
回路で整相された信号を検波する検波器と、この検波器
からの出力信号を画像として表示する表示装置とを備え
て成る超音波診断装置において、上記切換スイッチとし
て、上記手段のスイッチ回路を用いたものである。
は、複数の振動子素子が配列され超音波を送受波する探
触子と、この探触子内の各振動子素子に所定の遅延時間
を与えて超音波打ち出しの駆動パルスを印加する送波パ
ルス発生器と、この送波パルス発生器から上記探触子へ
印加される送波パルスと該探触子からの受波信号とを切
り換える切換スイッチと、この切換スイッチを介して出
力される探触子からの受波信号を増幅する受信増幅器
と、この受信増幅器からの受波信号に所定の遅延時間を
与える遅延回路を有しこれらの遅延回路で位相が揃えら
れた受波信号を加算して出力する整相回路と、この整相
回路で整相された信号を検波する検波器と、この検波器
からの出力信号を画像として表示する表示装置とを備え
て成る超音波診断装置において、上記切換スイッチとし
て、上記手段のスイッチ回路を用いたものである。
【００１１】
【作用】上記のように構成されたスイッチ回路は、高耐
圧アナログスイッチの二つの電界効果トランジスタの共
通接続されたソースにスイッチングダイオードを接続
し、上記電界効果トランジスタがオフ動作時に上記スイ
ッチングダイオードがオンして、上記ソースに低インピ
ーダンス電源が接続されるように動作すると共に、上記
電界効果トランジスタがオン動作時に上記スイッチング
ダイオードがオフし、且つ上記逆バイアス電位を零にす
るスイッチ回路により高耐圧アナログスイッチのオフセ
ット電圧を零とする動作をする。これによりスイッチ切
換時の雑音，オフセット変動信号の洩れを少なくすると
共に回路規模を小型化し且つコスト低下を図ることがで
きる。
圧アナログスイッチの二つの電界効果トランジスタの共
通接続されたソースにスイッチングダイオードを接続
し、上記電界効果トランジスタがオフ動作時に上記スイ
ッチングダイオードがオンして、上記ソースに低インピ
ーダンス電源が接続されるように動作すると共に、上記
電界効果トランジスタがオン動作時に上記スイッチング
ダイオードがオフし、且つ上記逆バイアス電位を零にす
るスイッチ回路により高耐圧アナログスイッチのオフセ
ット電圧を零とする動作をする。これによりスイッチ切
換時の雑音，オフセット変動信号の洩れを少なくすると
共に回路規模を小型化し且つコスト低下を図ることがで
きる。
【００１２】また、上記のように構成された超音波診断
装置は、送波パルス発生器から探触子へ印加される送波
パルスと該探触子からの受波信号とを切り換える切換ス
イッチとして、前記のスイッチ回路を用いることによ
り、装置全体を小型化すると共にコスト低下を図ること
ができる。
装置は、送波パルス発生器から探触子へ印加される送波
パルスと該探触子からの受波信号とを切り換える切換ス
イッチとして、前記のスイッチ回路を用いることによ
り、装置全体を小型化すると共にコスト低下を図ること
ができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明によるスイッチ回路の実
施例を示す回路図である。このスイッチ回路は、例えば
超音波診断装置において送波パルス発生器３1〜３nから
探触子２へ印加される送波パルスと該探触子２からの受
波信号との切り換えを行う切換スイッチ５として用いる
もので、縦形の二重拡散電界効果トランジスタ（ＶＤＭ
ＯＳ ＦＥＴ)８ａ，８ｂを逆直列接続して成る高耐圧
アナログスイッチ４1′，４2′，…，４n′を用い、上
記ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのゲート信号を光結
合回路で制御すると共に、これらのＶＤ ＭＯＳ ＦＥ
Ｔ８ａ，８ｂの共通接続されたソースにオフ動作時に低
インピーダンス電源で逆バイアスして、対象回路の接続
の切り換えを行うものである。
詳細に説明する。図１は本発明によるスイッチ回路の実
施例を示す回路図である。このスイッチ回路は、例えば
超音波診断装置において送波パルス発生器３1〜３nから
探触子２へ印加される送波パルスと該探触子２からの受
波信号との切り換えを行う切換スイッチ５として用いる
もので、縦形の二重拡散電界効果トランジスタ（ＶＤＭ
ＯＳ ＦＥＴ)８ａ，８ｂを逆直列接続して成る高耐圧
アナログスイッチ４1′，４2′，…，４n′を用い、上
記ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのゲート信号を光結
合回路で制御すると共に、これらのＶＤ ＭＯＳ ＦＥ
Ｔ８ａ，８ｂの共通接続されたソースにオフ動作時に低
インピーダンス電源で逆バイアスして、対象回路の接続
の切り換えを行うものである。
【００１４】ここで、本発明においては、上記切換スイ
ッチ５として用いられる高耐圧アナログスイッチ４1′
〜４n′は、符号４1′ を付して示す第一の高耐圧アナ
ログスイッチの内部回路図を示すような構成とされてい
る。すなわち、二つのＶＤＭＯＳ ＦＥＴ８ａ及び８ｂ
と、発光ダイオード９及び光起電ダイオードアレイ１０
からなる光結合回路を有し入力端子からの制御信号に応
じて光起電電流を発生する入力部１１と、二つのダイオ
ード１２ａ，１２ｂ及び四端子サイリスタ１３からなり
上記ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂの復旧時に動作し
てゲートとソース間を短絡しその復旧を早める制御部１
４と、高電圧源−Ｖから二つのＶＤＭＯＳ ＦＥＴ８
ａ，８ｂのソースの共通接続部分へ接続された抵抗２１
と、上記高電圧源−Ｖより電位がΔＶだけ低いバイパス
コンデンサＣを設けた低インピーダンス電圧源−（Ｖ−
ΔＶ）に接続されたスイッチングダイオード２２と、探
触子２と接続する信号線の対地インピーダンスを低くす
るために上記の抵抗２１より十分小さい抵抗又はインダ
クタ２３とから成っている。また上記高電圧−Ｖは抵抗
２１′，ＦＥＴ８ｃよりなる回路より供給される構成に
なっている。
ッチ５として用いられる高耐圧アナログスイッチ４1′
〜４n′は、符号４1′ を付して示す第一の高耐圧アナ
ログスイッチの内部回路図を示すような構成とされてい
る。すなわち、二つのＶＤＭＯＳ ＦＥＴ８ａ及び８ｂ
と、発光ダイオード９及び光起電ダイオードアレイ１０
からなる光結合回路を有し入力端子からの制御信号に応
じて光起電電流を発生する入力部１１と、二つのダイオ
ード１２ａ，１２ｂ及び四端子サイリスタ１３からなり
上記ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂの復旧時に動作し
てゲートとソース間を短絡しその復旧を早める制御部１
４と、高電圧源−Ｖから二つのＶＤＭＯＳ ＦＥＴ８
ａ，８ｂのソースの共通接続部分へ接続された抵抗２１
と、上記高電圧源−Ｖより電位がΔＶだけ低いバイパス
コンデンサＣを設けた低インピーダンス電圧源−（Ｖ−
ΔＶ）に接続されたスイッチングダイオード２２と、探
触子２と接続する信号線の対地インピーダンスを低くす
るために上記の抵抗２１より十分小さい抵抗又はインダ
クタ２３とから成っている。また上記高電圧−Ｖは抵抗
２１′，ＦＥＴ８ｃよりなる回路より供給される構成に
なっている。
【００１５】そして、このように構成された高耐圧アナ
ログスイッチ４1′ の等価回路は前述の図４のように表
現できる。すなわち、図１に示すＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ
８ａ，８ｂ（各々の寄与ダイオード１５ａ，１５ｂを含
む）はそれぞれスイッチＳ1，Ｓ2 と表現されると共
に、各ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのソース・ドレ
イン間の静電容量はＣ0 と表現され、さらにスイッチン
グダイオード２２はスイッチＳ3 と表現される。また低
インピーダンス電圧源のバイパスコンデンサはＣ，抵抗
２１，２１′は、Ｒ，Ｒ′，ＦＥＴ８ｃはスイッチＳ4
と表現される。
ログスイッチ４1′ の等価回路は前述の図４のように表
現できる。すなわち、図１に示すＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ
８ａ，８ｂ（各々の寄与ダイオード１５ａ，１５ｂを含
む）はそれぞれスイッチＳ1，Ｓ2 と表現されると共
に、各ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのソース・ドレ
イン間の静電容量はＣ0 と表現され、さらにスイッチン
グダイオード２２はスイッチＳ3 と表現される。また低
インピーダンス電圧源のバイパスコンデンサはＣ，抵抗
２１，２１′は、Ｒ，Ｒ′，ＦＥＴ８ｃはスイッチＳ4
と表現される。
【００１６】次に、上記のように構成された図１に示す
高耐圧アナログスイッチ４1′ 〜４n′ の動作について
説明する。まず、制御信号が入力端子に印加されると、
光結合回路の発光ダイオード９が光を発し、この光が光
起電ダイオードアレイ１０に入射して光起電電流を発生
し、ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのゲート容量を充
電する。そして、この充電によりゲート電圧が上昇して
ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂをオンさせる。これによ
り、送波パルス発生器３1，３2，…と探触子２の振動子
素子１1，１2，…とが接続され、上記送波パルス発生器
３1，３2，…からの駆動パルスが該当するチャンネルの
振動子素子１1 ，１2 ，…に印加され、その振動子素子
１1，１2，…から超音波が送波される。このとき、上記
ＶＤＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのソース電圧は、入力端
子Ｂに入力端子Ａの信号と同期して印加される制御電圧
によりＦＥＴ８ｃがオンするためほぼ接地電位となり、
高電圧源−Ｖの電位は、ほぼ接地電位になるので、スイ
ッチングダイオード２２はオフとなると共に入出力信号
端の直流電位はほぼ接地電位となる。
高耐圧アナログスイッチ４1′ 〜４n′ の動作について
説明する。まず、制御信号が入力端子に印加されると、
光結合回路の発光ダイオード９が光を発し、この光が光
起電ダイオードアレイ１０に入射して光起電電流を発生
し、ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのゲート容量を充
電する。そして、この充電によりゲート電圧が上昇して
ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂをオンさせる。これによ
り、送波パルス発生器３1，３2，…と探触子２の振動子
素子１1，１2，…とが接続され、上記送波パルス発生器
３1，３2，…からの駆動パルスが該当するチャンネルの
振動子素子１1 ，１2 ，…に印加され、その振動子素子
１1，１2，…から超音波が送波される。このとき、上記
ＶＤＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのソース電圧は、入力端
子Ｂに入力端子Ａの信号と同期して印加される制御電圧
によりＦＥＴ８ｃがオンするためほぼ接地電位となり、
高電圧源−Ｖの電位は、ほぼ接地電位になるので、スイ
ッチングダイオード２２はオフとなると共に入出力信号
端の直流電位はほぼ接地電位となる。
【００１７】次に、上記入力端子から制御信号が除かれ
ると、光結合回路の発光ダイオード９からの発光が止ま
り光起電ダイオードアレイ１０には光が入射しないの
で、上記光起電ダイオードアレイ１０は光起電電流を発
生せず、制御部１４がスイッチ動作してＶＤ ＭＯＳ
ＦＥＴ８ａ，８ｂのゲートとソース間を短絡することに
より、ゲートの電荷を放電させて上記ＶＤ ＭＯＳ Ｆ
ＥＴ８ａ，８ｂをオフさせる。これにより、送波パルス
発生器３1，３2，…と探触子２の振動子素子１1，
１2 ，…とが遮断され、該当するチャンネルの振動子素
子１1，１2，…からの超音波の送波が停止される。この
とき、上記ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂ，８ｃはオフされ
ているので、そのＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのソ
ース電位は、高電圧源−Ｖに近くなる。このとき、スイ
ッチングダイオード２２のアノードの電位は、−（Ｖ−
ΔＶ）となる。この電位は上記高電圧源−Ｖより小さい
ので、上記スイッチングダイオード２２はオンとなる。
ると、光結合回路の発光ダイオード９からの発光が止ま
り光起電ダイオードアレイ１０には光が入射しないの
で、上記光起電ダイオードアレイ１０は光起電電流を発
生せず、制御部１４がスイッチ動作してＶＤ ＭＯＳ
ＦＥＴ８ａ，８ｂのゲートとソース間を短絡することに
より、ゲートの電荷を放電させて上記ＶＤ ＭＯＳ Ｆ
ＥＴ８ａ，８ｂをオフさせる。これにより、送波パルス
発生器３1，３2，…と探触子２の振動子素子１1，
１2 ，…とが遮断され、該当するチャンネルの振動子素
子１1，１2，…からの超音波の送波が停止される。この
とき、上記ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂ，８ｃはオフされ
ているので、そのＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのソ
ース電位は、高電圧源−Ｖに近くなる。このとき、スイ
ッチングダイオード２２のアノードの電位は、−（Ｖ−
ΔＶ）となる。この電位は上記高電圧源−Ｖより小さい
ので、上記スイッチングダイオード２２はオンとなる。
【００１８】このスイッチングダイオード２２には、電
位差ΔＶと抵抗２１，２１′により決まる電流が流れ、
このときの動作抵抗を十分小さくなるように設計する
と、信号の洩れを少なくすることができる。また、ＶＤ
ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのソースの電位は、上記ス
イッチングダイオード２２がオンし、ＦＥＴ８ｃがオフ
しているので、ほぼ−（Ｖ−ΔＶ）となり、十分高い負
電位になる。このため、上記ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８
ａ，８ｂのソース・ドレイン間の静電容量Ｃ0 （寄与ダ
イオード１５ａ，１５ｂのジャンクション静電容量も含
む）は、図５に示した特性曲線において、ソース・ドレ
イン間電圧が高い状態（例えば６０Ｖ）となりグラフ上
で例えば約１／８程度の非常に小さい値にまで減少させ
ることができる。
位差ΔＶと抵抗２１，２１′により決まる電流が流れ、
このときの動作抵抗を十分小さくなるように設計する
と、信号の洩れを少なくすることができる。また、ＶＤ
ＭＯＳ ＦＥＴ８ａ，８ｂのソースの電位は、上記ス
イッチングダイオード２２がオンし、ＦＥＴ８ｃがオフ
しているので、ほぼ−（Ｖ−ΔＶ）となり、十分高い負
電位になる。このため、上記ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８
ａ，８ｂのソース・ドレイン間の静電容量Ｃ0 （寄与ダ
イオード１５ａ，１５ｂのジャンクション静電容量も含
む）は、図５に示した特性曲線において、ソース・ドレ
イン間電圧が高い状態（例えば６０Ｖ）となりグラフ上
で例えば約１／８程度の非常に小さい値にまで減少させ
ることができる。
【００１９】また、このとき、ＶＤ ＭＯＳ ＦＥＴ８
ａ，８ｂの寄与ダイオード１５ａ，１５ｂは逆バイアス
されるので、この高耐圧アナログスイッチ４1′〜４n′
に交流が印加されても上記寄与ダイオード１５ａ，１５
ｂはオフする。従って、図４に示す等価回路において、
スイッチＳ1 及びＳ2 はオフとなり、スイッチＳ3 はオ
ンしてスイッチングダイオード２２の動作によりオン抵
抗ｒ0 と十分大きいバイパスコンデンサＣで接地された
状態となる。このとき、ソース・ドレイン間の静電容量
Ｃ0 による洩れ信号は、上記スイッチＳ3 のオン抵抗ｒ
0 とコンデンサＣを介して接地される。このことから、
本発明に係る高耐圧アナログスイッチ４1′〜４n′を用
いると、信号の洩れを少なくすることができると共に、
高価な素子を少なくして回路規模を小型化でき、且つコ
スト低下を図ることができる。
ａ，８ｂの寄与ダイオード１５ａ，１５ｂは逆バイアス
されるので、この高耐圧アナログスイッチ４1′〜４n′
に交流が印加されても上記寄与ダイオード１５ａ，１５
ｂはオフする。従って、図４に示す等価回路において、
スイッチＳ1 及びＳ2 はオフとなり、スイッチＳ3 はオ
ンしてスイッチングダイオード２２の動作によりオン抵
抗ｒ0 と十分大きいバイパスコンデンサＣで接地された
状態となる。このとき、ソース・ドレイン間の静電容量
Ｃ0 による洩れ信号は、上記スイッチＳ3 のオン抵抗ｒ
0 とコンデンサＣを介して接地される。このことから、
本発明に係る高耐圧アナログスイッチ４1′〜４n′を用
いると、信号の洩れを少なくすることができると共に、
高価な素子を少なくして回路規模を小型化でき、且つコ
スト低下を図ることができる。
【００２０】図２は図１に示すスイッチ回路の関連発明
としての超音波診断装置の実施例を示すブロック図であ
る。この超音波診断装置は、超音波を利用して被検体の
診断部位について断層像を得るもので、例えば電子リニ
ア走査型とされており、短冊状に形成された複数の振動
子素子１1〜１nが配列され超音波を送受波する探触子２
と、この探触子２内の各振動子素子１1〜１nに所定の遅
延時間を与えて超音波打ち出しの駆動パルスを印加する
送波パルス発生器３と、この送波パルス発生器３から上
記探触子２へ印加される送波パルスと該探触子２からの
受波信号とを切り換える切換スイッチ５と、この切換ス
イッチ５を介して出力される探触子２からの受波信号を
時間と共に利得を変化させて増幅する受信増幅器６ａ〜
６ｅと、この各受信増幅器６ａ〜６ｅからの出力信号に
所定の遅延時間を与える複数の遅延回路７ａ〜７ｅを有
しこれらの遅延回路７ａ〜７ｅで位相が揃えられた受波
信号を加算する加算器２４を備えた整相回路２５と、こ
の整相回路２５で整相された信号を検波する検波器２６
と、この検波器２６からの出力信号を画像として表示す
る表示装置２７とを備えて成る。
としての超音波診断装置の実施例を示すブロック図であ
る。この超音波診断装置は、超音波を利用して被検体の
診断部位について断層像を得るもので、例えば電子リニ
ア走査型とされており、短冊状に形成された複数の振動
子素子１1〜１nが配列され超音波を送受波する探触子２
と、この探触子２内の各振動子素子１1〜１nに所定の遅
延時間を与えて超音波打ち出しの駆動パルスを印加する
送波パルス発生器３と、この送波パルス発生器３から上
記探触子２へ印加される送波パルスと該探触子２からの
受波信号とを切り換える切換スイッチ５と、この切換ス
イッチ５を介して出力される探触子２からの受波信号を
時間と共に利得を変化させて増幅する受信増幅器６ａ〜
６ｅと、この各受信増幅器６ａ〜６ｅからの出力信号に
所定の遅延時間を与える複数の遅延回路７ａ〜７ｅを有
しこれらの遅延回路７ａ〜７ｅで位相が揃えられた受波
信号を加算する加算器２４を備えた整相回路２５と、こ
の整相回路２５で整相された信号を検波する検波器２６
と、この検波器２６からの出力信号を画像として表示す
る表示装置２７とを備えて成る。
【００２１】なお、図２においては、切換スイッチ５は
例えば五つに分けられた振動子素子群を一端方から順次
選択してそれぞれ次段の受信増幅器６ａ〜６ｅに接続す
るようになっており、上記五つの振動子素子群を順次切
り換えて並進させるようになっている。従って、受信増
幅器は５個（６ａ〜６ｅ）設けられている。また、上記
各構成要素の動作は、制御部２８からの制御信号で制御
されるようになっている。
例えば五つに分けられた振動子素子群を一端方から順次
選択してそれぞれ次段の受信増幅器６ａ〜６ｅに接続す
るようになっており、上記五つの振動子素子群を順次切
り換えて並進させるようになっている。従って、受信増
幅器は５個（６ａ〜６ｅ）設けられている。また、上記
各構成要素の動作は、制御部２８からの制御信号で制御
されるようになっている。
【００２２】ここで、本発明においては、上記切換スイ
ッチ５としては、図１に示す回路構成とされ、信号の洩
れを少なくすると共に回路規模を小型化し且つコスト低
下を図ることができる高耐圧アナログスイッチ４1′〜
４n′から成るスイッチ回路が用いられている。このよ
うな構成により、本発明の超音波診断装置においては、
上記切換スイッチ５として図１に示すスイッチ回路（４
1′〜４n′）を用いることにより、装置全体を小型化す
ると共にコスト低下を図ることができる。
ッチ５としては、図１に示す回路構成とされ、信号の洩
れを少なくすると共に回路規模を小型化し且つコスト低
下を図ることができる高耐圧アナログスイッチ４1′〜
４n′から成るスイッチ回路が用いられている。このよ
うな構成により、本発明の超音波診断装置においては、
上記切換スイッチ５として図１に示すスイッチ回路（４
1′〜４n′）を用いることにより、装置全体を小型化す
ると共にコスト低下を図ることができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明によるスイッチ回路（図１参照）
は以上のように構成されたので、高耐圧アナログスイッ
チの二つの電界効果トランジスタの共通接続されたソー
スにスイッチングダイオードを接続し、上記電界効果ト
ランジスタがオフ動作時に上記スイッチングダイオード
がオンして、上記ソースに低インピーダンス電源が接続
されるようにできる。これにより、信号の洩れを少なく
すると共に回路規模を小型化し且つコスト低下を図るこ
とができる。また上記電界効果トランジスタがオン動作
時には他の電界効果トランジスタもオン動作するため上
記スイッチングダイオードがオフし、且つ上記の二つの
電圧効果トランジスタのソースの直流電位は接地電位に
近くなり本スイッチ回路のオンオフ動作に伴なうオフセ
ット電位の変動がほとんどなく切換時のノイズの発生も
小さい。
は以上のように構成されたので、高耐圧アナログスイッ
チの二つの電界効果トランジスタの共通接続されたソー
スにスイッチングダイオードを接続し、上記電界効果ト
ランジスタがオフ動作時に上記スイッチングダイオード
がオンして、上記ソースに低インピーダンス電源が接続
されるようにできる。これにより、信号の洩れを少なく
すると共に回路規模を小型化し且つコスト低下を図るこ
とができる。また上記電界効果トランジスタがオン動作
時には他の電界効果トランジスタもオン動作するため上
記スイッチングダイオードがオフし、且つ上記の二つの
電圧効果トランジスタのソースの直流電位は接地電位に
近くなり本スイッチ回路のオンオフ動作に伴なうオフセ
ット電位の変動がほとんどなく切換時のノイズの発生も
小さい。
【００２４】また、本発明による超音波診断装置（図２
参照）は以上のように構成されたので、送波パルス発生
器から探触子へ印加される送波パルスと該探触子からの
受波信号とを切り換える切換スイッチとして、前記のス
イッチ回路を用いることにより、装置全体を小型化する
と共にコスト低下を図ることができる。
参照）は以上のように構成されたので、送波パルス発生
器から探触子へ印加される送波パルスと該探触子からの
受波信号とを切り換える切換スイッチとして、前記のス
イッチ回路を用いることにより、装置全体を小型化する
と共にコスト低下を図ることができる。
【図１】本発明によるスイッチ回路の実施例を示す回路
図である。
図である。
【図２】図１に示すスイッチ回路の関連発明としての超
音波診断装置の実施例を示すブロック図である。
音波診断装置の実施例を示すブロック図である。
【図３】従来の超音波診断装置における切換スイッチを
示す回路図である。
示す回路図である。
【図４】本発明及び従来例における切換スイッチを構成
する高耐圧アナログスイッチの等価回路を示す回路図で
ある。
する高耐圧アナログスイッチの等価回路を示す回路図で
ある。
【図５】上記高耐圧アナログスイッチにおけるＶＤ Ｍ
ＯＳ ＦＥＴのソース・ドレイン間電圧とソース・ドレ
イン間静電容量との関係を示す特性曲線のグラフであ
る。
ＯＳ ＦＥＴのソース・ドレイン間電圧とソース・ドレ
イン間静電容量との関係を示す特性曲線のグラフであ
る。
１1〜１n 振動子素子 ２ 探触子 ３，３1〜３n 送波パルス発生器 ４1′〜４n′ 高耐圧アナログスイッチ ５ 切換スイッチ ６ａ〜６ｎ 受信増幅器 ８ａ ＭＯＳ ＦＥＴ ８ｂ ＭＯＳ ＦＥＴ ８ｃ ＭＯＳ ＦＥＴ ９ 発光ダイオード １０ 光起電ダイオードアレイ １１ 入力部 １４ 制御部 ２１ 抵抗 ２２ スイッチングダイオード ２３ 抵抗又はインダクタ ２５ 整相回路 ２６ 検波器 ２７ 表示装置 ２８ 制御部
Claims (2)
- 【請求項１】二つの電界効果トランジスタを逆直列接続
して成る高耐圧アナログスイッチを用い、上記二つの電
界効果トランジスタのゲート信号を光結合回路で制御す
ると共に、これらの電界効果トランジスタの共通接続さ
れたソースにオフ動作時にインピーダンス電源で逆バイ
アスするため、上記高耐圧アナログスイッチの二つの電
界効果トランジスタの共通接続されたソースにスイッチ
ングダイオードを接続し、上記電界効果トランジスタが
オフ動作時に上記スイッチングダイオードがオンして、
上記ソースに低インピーダンス電源が接続すると共に電
界効果トランジスタがオン時には上記ダイオードがオフ
し、且つ上記逆バイアス電圧を零電位とする構成にした
ことを特徴とするスイッチ回路。 - 【請求項２】複数の振動子素子が配列され超音波を送受
波する探触子と、この探触子内の各振動子素子に所定の
遅延時間を与えて超音波打ち出しの駆動パルスを印加す
る送波パルス発生器と、この送波パルス発生器から上記
探触子へ印加される送波パルスと該探触子からの受波信
号とを切り換える切換スイッチと、この切換スイッチを
介して出力される探触子からの受波信号を増幅する受信
増幅器と、この受信増幅器からの受波信号に所定の遅延
時間を与える遅延回路を有しこれらの遅延回路で位相が
揃えられた受波信号を加算して出力する整相回路と、こ
の整相回路で整相された信号を検波する検波器と、この
検波器からの出力信号を画像として表示する表示装置と
を備えて成る超音波診断装置において、上記切換スイッ
チとして、請求項１記載のスイッチ回路を用いたことを
特徴とする超音波診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6027609A JPH07221622A (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | スイッチ回路及びそれを用いた超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6027609A JPH07221622A (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | スイッチ回路及びそれを用いた超音波診断装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07221622A true JPH07221622A (ja) | 1995-08-18 |
Family
ID=12225677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6027609A Pending JPH07221622A (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | スイッチ回路及びそれを用いた超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07221622A (ja) |
-
1994
- 1994-02-01 JP JP6027609A patent/JPH07221622A/ja active Pending
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