JPH07336198A - パルス発生回路及びそれを用いた超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パルス発生回路において、出力パルス電圧の
波形が正電圧と負電圧とで対称となるようにする。 【構成】 センタータップｃには正又は負の直流電圧が
印加されると共に両端ａ，ｂにはパルス電圧が印加され
る１次巻線Ｌ₁を有し、一端ｅが接地されてパルス電圧
を出力する２次巻線Ｌ₂を有するパルストランスＴと、
このパルストランスＴの上記１次巻線Ｌ₁の両端ａ，ｂ
にそれぞれ接続されパルス電圧を発生させるための同一
特性の電子スイッチＱ₁，Ｑ₂とから成るパルス発生回路
において、上記パルストランスＴの１次巻線Ｌ₁の両端
に接続されたパルス電圧発生用の電子スイッチＱ₁，Ｑ₂
が開かれたときに該パルストランスＴの２次巻線Ｌ₂を
短絡するスイッチ回路５を設けたものである。これによ
り、上記２次巻線Ｌ₂から出力される出力パルス電圧Ｖ
o′の波形が正電圧と負電圧とで対称となるようにする
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、出力パルス電圧の波形
が正電圧と負電圧とで対称となるパルス発生回路、及び
このパルス発生回路を探触子を駆動する送波パルス発生
器として用いた超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のパルス発生回路は、例えば図４に
示すように、センタータップｃには正の直流電圧（＋10
0Ｖ）が印加されると共に両端ａ，ｂにはパルス電圧が
印加される１次巻線Ｌ₁を有し、一端ｅが接地されてパ
ルス電圧を出力する２次巻線Ｌ₂を有するパルストラン
スＴと、このパルストランスＴの上記１次巻線Ｌ₁の両
端ａ，ｂにそれぞれ接続されパルス電圧を発生させるた
めの同一特性の電子スイッチＱ₁，Ｑ₂とから成ってい
た。ここで、上記二つの電子スイッチＱ₁，Ｑ₂は、例え
ば同一特性のＮチャンネルの電界効果トランジスタ（Ｆ
ＥＴ）から成り、その一端は接地されている。また、上
記ＦＥＴから成る電子スイッチＱ₁，Ｑ₂のゲートには、
各々の入力端子１，２から図５（ａ）,（ｂ）に示すよ
うにオン、オフのタイミングがずれた入力信号Ｉ₁，Ｉ₂
が印加され、これにより各電子スイッチＱ₁，Ｑ₂が交互
にオン、オフ動作してパルストランスＴの１次巻線Ｌ₁
のａ，ｃ間及びｂ，ｃ間に交互に電流が流れ、その結果
２次巻線Ｌ₂に正、負の電圧が誘起され、その出力端子
４から正負の出力パルス電圧Ｖoとして出力されるよう
になっている。なお、図４において、符号Ｒ₃は負荷と
しての抵抗を示し、符号Ｃは同じく負荷としてのケーブ
ルの対地静電容量を示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のパルス発生回路においては、図５のタイミング線図
に示すように、図４に示す二つの電子スイッチＱ₁，Ｑ₂
が動作してパルス電圧を発生している期間ｔでは上記電
子スイッチＱ₁，Ｑ₂のいずれかがオン状態にあり、図４
の回路の出力端子４から見た信号源インピーダンスは非
常に低いが、上記の期間ｔが過ぎてパルス電圧の生成が
とまった直後からは各電子スイッチＱ₁，Ｑ₂のいずれも
オフ状態となり、図４の回路の出力端子４から見た信号
源インピーダンスは高くなるものであった。このとき、
負荷の静電容量Ｃに蓄積されたエネルギーは大きな時定
数で放出されるため、上記出力端子４から出力される出
力パルス電圧Ｖoは、図５（ｃ）に示すように、出力電
圧のパルス列の最後部の波形がくずれることがあった。
すなわち、出力パルス電圧Ｖoの波形が正電圧と負電圧
とで対称とならず、正常なパルス波形の周波数スペクト
ラムとは異なったものとなるものであった。

【０００４】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、出力パルス電圧の波形が正電圧と負電圧とで対称
となるパルス発生回路、及びこのパルス発生回路を探触
子を駆動する送波パルス発生器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。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるパルス発生回路は、センタータップに
は正又は負の直流電圧が印加されると共に両端にはパル
ス電圧が印加される１次巻線を有し、一端が接地されて
パルス電圧を出力する２次巻線を有するパルストランス
と、このパルストランスの上記１次巻線の両端にそれぞ
れ接続されパルス電圧を発生させるための同一特性の電
子スイッチとから成るパルス発生回路において、上記パ
ルストランスの１次巻線の両端に接続されたパルス電圧
発生用の電子スイッチが開かれたときに該パルストラン
スの２次巻線を短絡するスイッチ回路を設けたものであ
る。

【０００６】また、上記２次巻線を短絡するスイッチ回
路は、パルストランスの２次巻線に誘起される正又は負
の電圧を短絡するためにダイオードと電界効果トランジ
スタとを組み合わせて構成したものとしてもよい。

【０００７】さらに、上記パルス発生回路の関連発明と
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
記送波パルス発生器として、上記手段のパルス発生回路
を用いたものである。

【０００８】

【作用】上記のように構成されたパルス発生回路は、パ
ルストランスの１次巻線のセンタータップに正又は負の
直流電圧を印加すると共に、この１次巻線の両端にそれ
ぞれ接続されパルス電圧を発生させるための同一特性の
電子スイッチの開閉によりパルス電圧を発生させて該１
次巻線の両端にパルス電圧を印加することにより、一端
が接地された２次巻線からパルス電圧を出力し、上記パ
ルストランスの２次巻線側に設けられた他の電子スイッ
チで１次巻線の両端に接続されたパルス電圧発生用の電
子スイッチが開かれたときに該パルストランスの２次巻
線を短絡するように動作する。これにより、上記２次巻
線から出力される出力パルス電圧の波形が正電圧と負電
圧とで対称となるようにすることができる。

【０００９】また、上記のように構成された超音波診断
装置は、超音波を送受波する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して、前記のパルス発生回
路を用いることにより、その出力パルス電圧の波形が正
電圧と負電圧とで対称となるようにして得られる超音波
画像のＳ／Ｎ及び分解能を向上することができる。

【００１０】

【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は本発明によるパルス発生回路の
実施例を示す回路図である。このパルス発生回路は、例
えば超音波診断装置において超音波を送受波する探触子
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して用
いるもので、図１に示すように、パルストランスＴと、
電子スイッチＱ₁，Ｑ₂とを有して成る。

【００１１】上記パルストランスＴは、１次巻線Ｌ₁と
２次巻線Ｌ₂とから成り、１次巻線Ｌ₁のセンタータップ
ｃには入力端子３から正の直流電圧（＋100Ｖ）が印加
されると共に、その両端ａ，ｂにはパルス電圧が印加さ
れるようになっている。また、２次巻線Ｌ₂の一端ｅは
接地されており、出力端子４からパルス電圧が出力され
るようになっている。このパルストランスＴの１次巻線
Ｌ₁の両端ａ，ｂには、それぞれ電子スイッチＱ₁，Ｑ₂
が接続されている。この電子スイッチＱ₁，Ｑ₂は、上記
パルストランスＴにおいてパルス電圧を発生させるため
に交互にオン、オフするもので、例えば同一特性のＮチ
ャンネルのＦＥＴから成り、その一端は接地されてい
る。また、上記ＦＥＴから成る電子スイッチＱ₁，Ｑ₂の
ゲートには、各々の入力端子１，２から図２（ａ）,
（ｂ）に示すようにオン、オフのタイミングがずれた入
力信号Ｉ₁，Ｉ₂が印加され、これにより各電子スイッチ
Ｑ₁，Ｑ₂が交互にオン、オフ動作してパルストランスＴ
の１次巻線Ｌ₁のａ，ｃ間及びｂ，ｃ間に交互に電流が
流れ、その結果２次巻線Ｌ₂に正、負の電圧が誘起され
るようになっている。

【００１２】ここで、本発明においては、上記パルスト
ランスＴの２次巻線Ｌ₂の両端ｄ，ｅ間にスイッチ回路
５が設けられている。このスイッチ回路５は、上記パル
ストランスＴの１次巻線Ｌ₁の両端ａ，ｂに接続された
パルス電圧発生用の電子スイッチＱ₁，Ｑ₂が開かれた
（オフ）ときに該パルストランスＴの２次巻線Ｌ₂を短
絡するもので、例えばダイオードＤとＰチャンネルのＦ
ＥＴから成る電子スイッチＱ₃とを直列に接続して構成
されており、このＦＥＴから成る電子スイッチＱ₃のゲ
ートにその入力端子６から図２（ｃ）に示す入力信号Ｉ
₃を印加することにより、上記２次巻線Ｌ₂に誘起される
正又は負の電圧を短絡するようになっている。

【００１３】このような構成により、図２（ａ）及び
（ｂ）に示すように、入力信号Ｉ₁，Ｉ₂の印加により図
１に示す各電子スイッチＱ₁，Ｑ₂がオン、オフ動作して
いる期間ｔにおいては、同図（ｃ）に示すように、図１
に示すスイッチ回路５内の電子スイッチＱ₃のゲートに
は入力信号Ｉ₃の電圧が印加されないでオフ状態となっ
ており、上記の期間ｔの経過直後に上記電子スイッチＱ
₃のゲートに入力信号Ｉ₃が印加され、この電子スイッチ
Ｑ₃をオン状態とする。その結果、パルストランスＴの
２次巻線Ｌ₂が短絡され、図１の回路の出力端子４から
見た信号源インピーダンスを該電子スイッチＱ₃のオン
抵抗に近い低い値とすることができる。従って、図１に
示すパルス発生回路では、上記出力端子４から出力され
る出力パルス電圧Ｖo′は、図２（ｄ）に示すように、
出力電圧のパルス列の最後部においても波形がくずれる
ことなく、総てのパルス列は同じ波形を保ち、正電圧と
負電圧とで対称とすることができる。なお、スイッチ回
路５内のダイオードＤは、電子スイッチＱ₃に負電圧の
パルスが供給されたときに、この負電圧のパルスが該電
子スイッチＱ₃に印加されないようにするために設けた
ものである。図１において、符号Ｒ₃は負荷としての抵
抗を示し、符号Ｃは同じく負荷としてのケーブルの対地
静電容量を示している。

【００１４】そして、図１に示すパルス発生回路におい
ては、パルストランスＴの１次巻線Ｌ₁の両端ａ，ｂに
接続された電子スイッチＱ₁，Ｑ₂として、同じＮチャン
ネルでオン抵抗やスイッチング時間等の特性が同一のも
のを用いるので、生成される正電圧と負電圧のパルス波
形を同じ形状で対称とすることができる。また、このパ
ルス発生回路は、パルストランスＴの１次巻線Ｌ₁のセ
ンタータップｃに供給する正の直流電圧の正電源のみで
正電圧及び負電圧のパルスを発生させることができ、電
源装置が少なくてすみコスト低減を図ることができる。

【００１５】なお、図１においては、それぞれの電子ス
イッチＱ₁，Ｑ₂，Ｑ₃はＮチャンネルのＦＥＴを用いた
ものとして説明したが、ＰチャンネルのＦＥＴを用いて
もよい。この場合、１次巻線Ｌ₁のセンタータップｃに
供給する電源電圧を負の直流電圧（−100Ｖ）とする。
また、スイッチ回路５の構成は、図１に示すものに限ら
ず、例えばＮチャンネルのＦＥＴとＰチャンネルのＦＥ
Ｔとを並列に接続したものにダイオードＤを直列に接続
して構成してもよい。この場合は、図２（ｄ）に示す出
力パルス電圧Ｖo′のパルス列の最後部の極性が正又は
負のいずれであっても、波形の整形作用を発揮すること
ができる。

【００１６】図３は図１に示すパルス発生回路の関連発
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９₁〜９nが配列され超音波を送受波する探触子
１０と、この探触子１０内の各振動子素子９₁〜９n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１１ａ〜１１ｎと、この
送波パルス発生器１１ａ〜１１ｎから上記探触子１０へ
印加される送波パルスと該探触子１０からの受波信号と
を切り換える切換スイッチ１２と、この切換スイッチ１
２を介して出力される探触子１０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１３ａ〜１
３ｅと、この各受信増幅器１３ａ〜１３ｅ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１４ａ〜１
４ｅを有しこれらの遅延回路１４ａ〜１４ｅで位相が揃
えられた受波信号を加算する加算器１５を備えた整相回
路１６と、この整相回路１６で整相された信号を検波す
る検波器１７と、この検波器１７からの出力信号を画像
として表示する表示装置１８とを備えて成る。

【００１７】なお、図３においては、切換スイッチ１２
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１３ａ〜１３ｅ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（１３ａ〜１３ｅ）設けられている。
また、上記各構成要素の動作は、制御部１９からの制御
信号で制御されるようになっている。

【００１８】ここで、本発明においては、上記送波パル
ス発生器１１ａ〜１１ｎとしては、図１に示す回路構成
とされ、出力パルス電圧Ｖo′の波形が正電圧と負電圧
とで対称となるパルス発生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、上記送波パルス発生器１１ａ〜１１ｎとして図１に
示すパルス発生回路を用いることにより、その出力パル
ス電圧Ｖo′の波形が正電圧と負電圧とで対称となるよ
うにして得られる超音波画像のＳ／Ｎ及び分解能を向上
することができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によるパルス発生回路（図１参
照）は以上のように構成されたので、パルストランスの
１次巻線のセンタータップに正又は負の直流電圧を印加
すると共に、この１次巻線の両端にそれぞれ接続されパ
ルス電圧を発生させるための同一特性の電子スイッチの
開閉によりパルス電圧を発生させて該１次巻線の両端に
パルス電圧を印加することにより、一端が接地された２
次巻線からパルス電圧を出力し、上記パルストランスの
２次巻線側に設けられた他の電子スイッチで１次巻線の
両端に接続されたパルス電圧発生用の電子スイッチが開
かれたときに該パルストランスの２次巻線を短絡するこ
とができる。これにより、上記２次巻線から出力される
出力パルス電圧の波形が正電圧と負電圧とで対称となる
ようにすることができる。従って、正常なパルス波形の
周波数スペクトラムと同一とすることができる。

【００２０】また、本発明による超音波診断装置（図３
参照）は以上のように構成されたので、超音波を送受波
する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
器として、前記のパルス発生回路を用いることにより、
その出力パルス電圧の波形が正電圧と負電圧とで対称と
なるようにして得られる超音波画像のＳ／Ｎ及び分解能
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるパルス発生回路の実施例を示す回
路図である。

【図２】上記パルス発生回路の動作を説明するためのタ
イミング線図である。

【図３】図１に示すパルス発生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。

【図４】従来のパルス発生回路を示す回路図である。

【図５】従来のパルス発生回路の動作を説明するための
タイミング線図である。

【符号の説明】

Ｌ₁…１次巻線 Ｌ₂…２次巻線 Ｔ…パルストランス Ｑ₁，Ｑ₂，Ｑ₃…電子スイッチ Ｄ…ダイオード ５…スイッチ回路 ９₁〜９n…振動子素子 １０…探触子 １１ａ〜１１ｎ…送波パルス発生器 １２…切換スイッチ １３ａ〜１３ｅ…受信増幅器 １４ａ〜１４ｅ…遅延回路 １５…加算器 １６…整相回路 １７…検波器 １８…表示装置 １９…制御部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センタータップには正又は負の直流電圧
   が印加されると共に両端にはパルス電圧が印加される１
   次巻線を有し、一端が接地されてパルス電圧を出力する
   ２次巻線を有するパルストランスと、このパルストラン
   スの上記１次巻線の両端にそれぞれ接続されパルス電圧
   を発生させるための同一特性の電子スイッチとから成る
   パルス発生回路において、上記パルストランスの１次巻
   線の両端に接続されたパルス電圧発生用の電子スイッチ
   が開かれたときに該パルストランスの２次巻線を短絡す
   るスイッチ回路を設けたことを特徴とするパルス発生回
   路。
2. 【請求項２】 上記２次巻線を短絡するスイッチ回路
   は、パルストランスの２次巻線に誘起される正又は負の
   電圧を短絡するためにダイオードと電界効果トランジス
   タとを組み合わせて構成したものであることを特徴とす
   る請求項１記載のパルス発生回路。
3. 【請求項３】 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、上記送波パル
   ス発生器として、請求項１又は２記載のパルス発生回路
   を用いたことを特徴とする超音波診断装置。