JPH0751129B2 - Ultrasonic transducer drive circuit - Google Patents

Ultrasonic transducer drive circuit

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JPH0751129B2
JPH0751129B2 JP63300162A JP30016288A JPH0751129B2 JP H0751129 B2 JPH0751129 B2 JP H0751129B2 JP 63300162 A JP63300162 A JP 63300162A JP 30016288 A JP30016288 A JP 30016288A JP H0751129 B2 JPH0751129 B2 JP H0751129B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は超音波振動子の駆動回路、特に振動子による超
音波を被検体内に放射し、被検体内からの反射エコーを
受信するための超音波振動子の駆動回路構成の改良に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention relates to a drive circuit for an ultrasonic transducer, and in particular to radiate ultrasonic waves from the transducer into a subject and receive reflected echoes from the inside of the subject. The improvement of the drive circuit configuration of the ultrasonic transducer.

[従来の技術] 超音波を生体などの被検体内に放射し、その反射エコー
を受信して断層像あるいは運動体の速度(ドプラ周波数
偏移)などの被検体内情報を画像表示する超音波診断装
置が周知である。
[Prior Art] Ultrasound that radiates ultrasonic waves into a subject such as a living body, receives reflected echoes, and displays in-subject information such as tomographic images or moving body velocity (Doppler frequency shift) Diagnostic devices are well known.

第6図、第8図及び第10図には、従来の超音波振動子の
駆動回路が示されており、第6図には一般的に多く用い
られている回路が、第7図には第6図における動作信号
波形が示されている。
FIG. 6, FIG. 8 and FIG. 10 show a driving circuit for a conventional ultrasonic transducer, and FIG. 6 shows a commonly used circuit, while FIG. The operation signal waveform in FIG. 6 is shown.

第6図において、スイッチング素子として設けられてい
るトランジスタ(Tr)10には、端子Cから抵抗R2を介し
て高電圧HV、例えば200Vの電圧が直流高圧電源から供給
されており、トランジスタ10がOFF状態においては、コ
ンデンサC2に200Vの電圧が充電され、ダイオードD1にて
コンデンサC2から超音波振動子12へ電流が流れないよう
になっている。
In FIG. 6, a transistor (Tr) 10 provided as a switching element is supplied with a high voltage HV, for example, a voltage of 200 V, from a terminal C via a resistor R 2 from a DC high voltage power source, and the transistor 10 is In the OFF state, the capacitor C 2 is charged with a voltage of 200 V, and the diode D 1 prevents current from flowing from the capacitor C 2 to the ultrasonic transducer 12.

ここで、端子Aに第7図(A)に示されるような矩形波
のトリガパルスを入力すると、トランジスタ10がON動作
し、図示B点には、第7図(B)に示される信号が現れ
ることになる。従って、超音波振動子12には200Vの電圧
が印加され、これによって超音波が発生することにな
り、この超音波は被検体内に放射される。
Here, when a rectangular wave trigger pulse as shown in FIG. 7 (A) is input to the terminal A, the transistor 10 is turned on, and the signal shown in FIG. Will appear. Therefore, a voltage of 200 V is applied to the ultrasonic transducer 12, which generates ultrasonic waves, which are radiated into the subject.

そして、被検体内から反射されるエコー信号は超音波振
動子12にて受信されることになり、増幅器14にて増幅さ
れた後に、端子Dから取り出されることになる。
Then, the echo signal reflected from the inside of the subject will be received by the ultrasonic transducer 12, amplified by the amplifier 14, and then taken out from the terminal D.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、前記第6図の回路では、超音波振動子12
に必要となる高電圧のパルス電圧によって定まる直流高
圧電源と、高電圧の電荷を蓄積するためのコンデンサC2
が必要であり、これらの部材は比較的高価であるから、
コストの低減を図れないという問題がある。なお、トラ
ンジスタ10においても、高耐圧、高電流、高速度にスイ
ッチング作用を行うものでなければならない。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the circuit shown in FIG.
DC high-voltage power supply determined by the high-voltage pulse voltage required for power supply, and capacitor C 2 for accumulating high-voltage charge
Is required and these components are relatively expensive,
There is a problem that the cost cannot be reduced. It should be noted that the transistor 10 must also perform switching action with high breakdown voltage, high current, and high speed.

また、前記トランジスタ10はコンデンサC2の電圧を超音
波振動子12に速やかに与えるため、トリガパルスにより
トランジスタ10のベースに十分なベース電流を加えてト
ランジスタ10を飽和領域で動作させることが必要であ
る。従って、トリガ信号によっては超音波振動子12に印
加されるパルス電圧を任意に制御することができない。
Further, since the transistor 10 quickly applies the voltage of the capacitor C 2 to the ultrasonic transducer 12, it is necessary to apply a sufficient base current to the base of the transistor 10 by the trigger pulse to operate the transistor 10 in the saturation region. is there. Therefore, the pulse voltage applied to the ultrasonic transducer 12 cannot be arbitrarily controlled by the trigger signal.

更に、前記トランジスタ10は超音波振動子12を駆動した
後、速やかにOFFしなければならないが、飽和領域で動
作させるトランジスタ10の場合には、大電流スイッチン
グ動作による蓄積時間のため、入力トリガパルスの立下
がりより遅れて、第7図(B)のp点でOFFし、遅延時
間T1のずれが生じることになる。
Further, the transistor 10 must be turned off promptly after driving the ultrasonic transducer 12, but in the case of the transistor 10 operating in the saturation region, the input trigger pulse is generated due to the accumulation time due to the large current switching operation. After the trailing edge of, the signal is turned off at the point p in FIG. 7 (B), and the delay time T 1 is shifted.

この遅延時間T1の発生は、複数の超音波振動子12を電子
走査のために位相制御する場合に問題となり、特に個々
のトランジスタ10によってその特性のバラツキがあるの
で、回路設計する場合での障害ともなる。
The occurrence of this delay time T 1 becomes a problem when the phase control of a plurality of ultrasonic transducers 12 is performed for electronic scanning, and in particular, there are variations in the characteristics of the individual transistors 10, so that when designing the circuit. It also becomes an obstacle.

ところで、従来においては、第8図に示される駆動回路
のように、直流電圧電源を用いずに低電圧電源により超
音波振動子を駆動するものも存在する。
By the way, conventionally, there is a drive circuit shown in FIG. 8 in which an ultrasonic transducer is driven by a low voltage power supply without using a DC voltage power supply.

第8図では、低電圧電源+VccからインダクタンスL2
抵抗R2を介してコンデンサC2を充電しておく。そして、
矩形波のトリガパルスによりA端子からトランジスタ10
をONするのに十分なベース電流を加え、コンデンサC2
電荷をトランジスタ10を通してインダクタンスL1に与え
ることになる。なお、前記インダクタンスL2は、インダ
クタンスL1の両端に発生する高電圧パルスが電源+Vcc
側に短絡することを防止するために設けられている。
In FIG. 8, from the low voltage power source + Vcc to the inductance L 2 ,
The capacitor C 2 is charged via the resistor R 2 . And
Transistor 10 from the A terminal by a rectangular wave trigger pulse
Sufficient base current is applied to turn ON, and the charge of the capacitor C 2 is given to the inductance L 1 through the transistor 10. Incidentally, the inductance L 2 is a high-voltage pulse power supply developed across the inductance L 1 + Vcc
It is provided to prevent a short circuit to the side.

このようにして、インダクタンスL1に流れる電流が所定
の値に達した時に、トランジスタ10を速やかにOFFする
と、インダクタンスL1の両端に高電圧パルスv0が発生
し、この高電圧パルスv0は次式で表される。
In this way, when the transistor 10 is quickly turned off when the current flowing through the inductance L 1 reaches a predetermined value, a high voltage pulse v 0 is generated across the inductance L 1 , and this high voltage pulse v 0 is It is expressed by the following equation.

v0=L1(di/dt) …(1) 第8図のような回路では、前記(1)式から明らかなよ
うに、インダクタンスL1の値が大きいほど、またトラン
ジスタ10のOFFする時間が短いほど発生する高電圧パル
スは大きくなる。
v 0 = L 1 (di / dt) (1) In the circuit as shown in FIG. 8, as is clear from the equation (1), the larger the value of the inductance L 1 is, the more the transistor 10 is turned off. The shorter is, the larger the high voltage pulse generated is.

しかし、インダクタンスL1の値を大きくする場合にはイ
ンダクタンスL1に十分な電流を流すのに時間がかかり、
また出力インピーダンスの増加により超音波振動子12へ
十分な電圧を供給することができなくなるという問題が
あり、インダクタンスの値を大きくする方法には限界が
ある。
However, when increasing the value of the inductance L 1 is time-consuming to pass sufficient current to the inductance L 1,
Further, there is a problem that it is not possible to supply a sufficient voltage to the ultrasonic transducer 12 due to an increase in output impedance, and there is a limit to the method of increasing the inductance value.

また、高電圧パルスを得る場合にはトランジスタ10のOF
Fする時間をできるだけ短くする必要があるが、前述の
ようにトランジスタ10はON時に飽和領域まで励振されて
いるため、OFF時間を十分に早くすることができない。
そして、このOFF時間は個々のトランジスタの特性によ
り異なっており、ばらつきが大きいという問題があっ
た。
If a high voltage pulse is to be obtained, the OF
It is necessary to make the F time as short as possible, but as described above, since the transistor 10 is excited to the saturation region at the ON time, the OFF time cannot be made sufficiently short.
There is a problem in that the OFF time varies depending on the characteristics of each transistor and has a large variation.

更に、第8図の回路では、トリガパルスの立上り時と駆
動電圧発生後に不要な電圧パルスが発生する。
Further, in the circuit of FIG. 8, an unnecessary voltage pulse is generated at the rising edge of the trigger pulse and after the drive voltage is generated.

すなわち、第9図に示されるように、図(A)の駆動パ
ルスがトランジスタ10に入力されると、第8図の端子B
での出力波形は図(B)に示されるようになり、トリガ
パルスの立上り時においては信号が急激に立上がるの
で、図示100のように不要な電圧パルスが発生する。ま
た、高電圧パルス出力後にはトランジスタの逆回復時間
により図示101のような余分な電圧パルスが発生するこ
とになる。このように、駆動パルス立上り時と高電圧パ
ルス出力後の余分な電圧パルスの発生により、超音波振
動子12から不必要な超音波が出力されることになり、こ
れは特に近距離において画像に疑似エコーとして現れ、
これによって画質を著しく劣化するという問題がある。
That is, as shown in FIG. 9, when the drive pulse shown in FIG.
The output waveform at 1 is as shown in FIG. 7B, and the signal sharply rises at the rising edge of the trigger pulse, so that an unnecessary voltage pulse is generated as shown at 100 in the figure. Further, after the high voltage pulse is output, an extra voltage pulse as shown in 101 is generated due to the reverse recovery time of the transistor. As described above, unnecessary ultrasonic waves are output from the ultrasonic transducer 12 due to the generation of the extra voltage pulse at the time of rising of the drive pulse and after the output of the high voltage pulse. Appears as a pseudo echo,
This causes a problem that the image quality is significantly deteriorated.

特に、このような余分な電圧パルスはトランジスタ10を
飽和状態で用いることにより発生し、これは個々のトラ
ンジスタによって異なる特性をもっており、これらを制
御することは不可能となる。
In particular, such an extra voltage pulse is generated by using the transistor 10 in a saturated state, which has different characteristics depending on the individual transistors, which makes it impossible to control them.

第10図には、第8図の回路のトランジスタ10をSCR素子2
0に置き換えた回路が示されており、この場合にも前記
第8図の回路と同様な問題が発生する。
In FIG. 10, the transistor 10 in the circuit of FIG.
The circuit replaced by 0 is shown, and in this case as well, the same problem as in the circuit of FIG. 8 occurs.

発明の目的 本発明は前記従来の問題点を解決することを課題として
なされたものであり、その目的は、低コストにて回路を
構成でき、近距離画像中に疑似エコー等が発生すること
なく、振動子の駆動制御が容易となる超音波振動子の駆
動回路を提供することにある。
OBJECT OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to configure a circuit at low cost without generating pseudo echo or the like in a short-distance image. Another object of the present invention is to provide a drive circuit for an ultrasonic vibrator, which facilitates drive control of the vibrator.

[課題を解決するための手段] 前記目的を達成するために、本発明に係る超音波振動子
の駆動回路は、のこぎり波状のトリガ信号を発生するト
リガ発生回路と、前記トリガ信号により不飽和領域でス
イッチング動作を行うとともに低電圧電源を用いてトリ
ガ信号を線形増幅する不飽和型スイッチング回路と、こ
の不飽和型スイッチング回路から変化する電流を入力し
て不飽和型スイッチング回路のOFF動作により高電圧パ
ルスを超音波振動子に印加するインダクタンス回路と、
を有し、前記のこぎり波状のトリガ信号により制御され
た高電圧信号により超音波振動子を駆動することを特徴
とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a drive circuit for an ultrasonic transducer according to the present invention includes a trigger generation circuit that generates a sawtooth-shaped trigger signal, and an unsaturated region due to the trigger signal. The switching circuit operates with a low voltage power supply and the unsaturated switching circuit that linearly amplifies the trigger signal, and a current that changes from this unsaturated switching circuit is input to turn off the unsaturated switching circuit to a high voltage. An inductance circuit for applying a pulse to the ultrasonic transducer,
And driving the ultrasonic transducer by a high voltage signal controlled by the sawtooth trigger signal.

請求項(2)の発明は、前記インダクタンス回路内に設
けられているインダクタンスコイルと並列にダイオード
を接続し、一方向性の駆動信号を得ることを特徴とす
る。
The invention of claim (2) is characterized in that a diode is connected in parallel with the inductance coil provided in the inductance circuit to obtain a unidirectional drive signal.

[作用] 以上の構成によれば、低電圧電源で動作することがで
き、超音波振動子とインダクタンス回路を構成するイン
ダクタンスコイルとを並列に接続し、この超音波振動子
及びインダクタンスコイルに不飽和型トランジスタを有
する不飽和型スイッチング回路を配設し、この不飽和型
スイッチング回路にのこぎり波状のトリガ信号を供給す
る。従って、のこぎり波状のトリガ信号により不飽和型
トランジスタがON−OFFすると、インダクタンスコイル
に蓄積されたエネルギが直接高電圧パルスに変換されて
超音波振動子に供給されることになり、この高電圧パル
スにより良好な超音波が発生することになる。
[Operation] According to the above configuration, it is possible to operate with a low-voltage power supply, the ultrasonic oscillator and the inductance coil forming the inductance circuit are connected in parallel, and the ultrasonic oscillator and the inductance coil are unsaturated. An unsaturated switching circuit having a type transistor is provided, and a sawtooth-shaped trigger signal is supplied to the unsaturated switching circuit. Therefore, when the unsaturated transistor is turned on and off by the sawtooth trigger signal, the energy stored in the inductance coil is directly converted into a high voltage pulse and supplied to the ultrasonic transducer. As a result, good ultrasonic waves are generated.

この場合、不飽和トランジスタは不飽和領域において動
作することになるので、飽和領域において使用されるト
ランジスタにおいて発生する蓄積時間がなく、動作のOF
F時間を極めて早くすることができ、低電圧電源におい
て超音波振動子に供給される信号に不要な電圧波形を生
じさせることもなく、良好な高電圧パルスにより超音波
振動子を励振することが可能となる。
In this case, since the unsaturated transistor operates in the unsaturated region, there is no accumulation time generated in the transistor used in the saturated region, and the OF
The F time can be made extremely fast, and the ultrasonic transducer can be excited by a good high-voltage pulse without generating an unnecessary voltage waveform in the signal supplied to the ultrasonic transducer in the low-voltage power supply. It will be possible.

[実施例] 以下、本発明に係る超音波振動子の駆動回路の実施例を
図面に基づいて説明する。
[Embodiment] An embodiment of a drive circuit for an ultrasonic transducer according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図には、第1実施例に係る駆動回路が示されてお
り、本発明において特徴的なことは、のこぎり波状の駆
動トリガ信号によりトランジスタを不飽和領域において
動作させ、かつトリガ信号により超音波振動子に印加す
る電圧を制御可能としたことである。
FIG. 1 shows a driving circuit according to the first embodiment. What is characteristic of the present invention is that a transistor is operated in an unsaturated region by a sawtooth-shaped drive trigger signal, and a transistor is operated by a trigger signal. That is, the voltage applied to the acoustic wave oscillator can be controlled.

このために、第1図においては、のこぎり波状のトリガ
信号を発生するトリガ発生回路16を備えるとともに、帰
還抵抗R2を設け、前記のこぎり波を線形増幅する不飽和
型スイッチング回路を備えている。すなわち、トリガ発
生回路16はトリガ信号がコンデンサC1を介して不飽和型
トランジスタ18に入力するように接続され、一方帰還抵
抗R2は保護抵抗R1とともにエミッタ端子とベース端子に
それぞれ接続されている。
Therefore, in FIG. 1, a trigger generation circuit 16 for generating a sawtooth-shaped trigger signal is provided, a feedback resistor R 2 is provided, and an unsaturated switching circuit for linearly amplifying the sawtooth wave is provided. That is, the trigger generation circuit 16 is connected so that the trigger signal is input to the unsaturated transistor 18 via the capacitor C 1 , while the feedback resistor R 2 is connected to the emitter terminal and the base terminal together with the protection resistor R 1. There is.

そして、不飽和型トランジスタ18のコレクタ・エミッタ
間の電圧をVCE、ダイオードD1の順方向電圧降下をVF
し、インダクタンスコイルL1の直流分抵抗をrL、インダ
クタンスコイルL1に流れる電流の大きさをi0とすると低
電圧電源−VEEは次式で与えられることになる。
The voltage V CE between the collector and emitter of the unsaturated type transistor 18, the forward voltage drop of the diode D 1 and V F, the current flowing through the direct current component resistance of the inductance coil L 1 r L, in the inductor L 1 When the size of the a i 0 low voltage power supply -V EE will be given by the following equation.

|VEE|=i0(R2+rL)+VCE+VF …(2) ここで、不飽和型トランジスタ18のコレクタ・エミッタ
間の飽和電圧をVCE(sat)とすると、上記(2)式によ
りVCE>VCE(sat)となるように低電圧電源−VEEを設定
すれば、不飽和型トランジスタ18はON時に常に活性領域
で動作し、不飽和型スイッチとして機能する。
| V EE | = i 0 (R 2 + r L ) + V CE + V F (2) Here, assuming that the saturation voltage between the collector and emitter of the unsaturated transistor 18 is V CE (sat), the above (2) If the low voltage power supply −V EE is set so that V CE > V CE (sat) according to the formula, the unsaturated transistor 18 always operates in the active region when ON, and functions as an unsaturated switch.

また、超音波振動子12に対して並列にインダクタンス回
路としてインダクタンスコイルL1が挿入され、このイン
ダクタンスコイルL1と不飽和型トランジスタ18との間に
は、超音波振動子12と直列にダイオードD2が接続されて
いる。このダイオードD2は、超音波振動子12への耐圧を
半減させるために設けられる。
An inductance coil L 1 is inserted as an inductance circuit in parallel with the ultrasonic vibrator 12, and a diode D is connected in series with the ultrasonic vibrator 12 between the inductance coil L 1 and the unsaturated transistor 18. 2 is connected. This diode D 2 is provided to reduce the withstand voltage to the ultrasonic transducer 12 by half.

このような不飽和型スイッチング回路によれば、不飽和
型トランジスタ18のベース端子には、時間変化に対して
電圧・電流の変化分を十分に小さく設定できるのこぎり
波状のトリガ信号が加えられているので、従来の矩形波
のトリガ信号立上り時における不要な波形の発生を抑え
ることができる。また、不飽和型トランジスタ18は不飽
和領域において動作させるので、トランジスタを飽和領
域で動作させる場合の蓄積時間が発生しないので、超音
波振動子12に与えられる信号に不要な電圧波形を発生さ
せることがない。
According to such an unsaturated switching circuit, a sawtooth-shaped trigger signal is added to the base terminal of the unsaturated transistor 18 so that the amount of change in voltage / current can be set sufficiently small with respect to time. Therefore, it is possible to suppress the generation of an unnecessary waveform when the conventional rectangular-wave trigger signal rises. Further, since the unsaturated transistor 18 is operated in the unsaturated region, there is no accumulation time when the transistor is operated in the saturated region, and therefore an unnecessary voltage waveform is generated in the signal given to the ultrasonic transducer 12. There is no.

また、前記インダクタンスコイルL1に流れる電流の大き
さi0は、不飽和型トランジスタ18が不飽和領域で動作し
ているので、不飽和型トランジスタ18の出力は入力トリ
ガ信号ののこぎり波の大きさに比例しており、従って入
力トリガ信号の大きさを変えることにより、前記(1)
式により発生する高電圧パルスを制御することが可能と
なる。
The magnitude i 0 of the current flowing through the inductance coil L 1 is equal to the magnitude of the sawtooth wave of the input trigger signal because the unsaturated transistor 18 operates in the unsaturated region. Therefore, by changing the magnitude of the input trigger signal,
It becomes possible to control the high voltage pulse generated by the equation.

すなわち、第2図(A)に示されるのこぎり波状のトリ
ガ信号によれば、のこぎり波の立上り時に不飽和型トラ
ンジスタ18はONし、線形に変化する電流i0がインダクタ
ンスコイルL1に流れ、エネルギが蓄えられることにな
る。そして、のこぎり波の立下がり時には、不飽和型ト
ランジスタ18は瞬時にOFFし、インダクタンスコイルL1
の両端には、前記(1)式で得られる高電圧パルスv0
発生する。
That is, according to the sawtooth-shaped trigger signal shown in FIG. 2 (A), the unsaturated transistor 18 is turned on at the rising edge of the sawtooth wave, and a linearly changing current i 0 flows through the inductance coil L 1 to generate energy. Will be stored. Then, when the sawtooth wave falls, the unsaturated transistor 18 turns off instantly, and the inductance coil L 1
A high voltage pulse v 0 obtained by the equation (1) is generated at both ends of the pulse.

この高電圧パルスは、第2図(B)に示されるように、
のこぎり波(トリガ信号)の立下がり点から立上がる正
弦波状の波形となり、この高電圧パルスの発生位置もの
こぎり波状トリガ信号の立下がり位置に一致しているの
で、この立下がり時刻を変えることによって高電圧パル
スの発生位置を任意に変えることができる。
This high voltage pulse is, as shown in FIG.
The waveform of the sawtooth wave (trigger signal) rises from the falling point, and it has a sinusoidal waveform that coincides with the falling position of the sawtooth waveform trigger signal. The generation position of the high voltage pulse can be changed arbitrarily.

また、高電圧パルスのパルス幅は、インダクタンスコイ
ルL1の値を変えることによって適切な値に設定すること
ができる。これは、第8図の従来例と同様に超音波振動
子12と並列に適当なコンデンサを挿入することによって
も実現できるものである。
Further, the pulse width of the high voltage pulse can be set to an appropriate value by changing the value of the inductance coil L 1 . This can also be realized by inserting an appropriate capacitor in parallel with the ultrasonic transducer 12 as in the conventional example shown in FIG.

なお、不飽和型トランジスタ18のエミッタ端子に接続さ
れる抵抗R2は電流制限用の保護抵抗であるが、同時に帰
還抵抗としても機能しており、帰還抵抗R2の値を変える
ことにより線形増幅度を調整することができる。従っ
て、帰還抵抗R2を適当に変え、この帰還抵抗R2によりエ
ミッタにおける電流帰還作用を行わせることにより、不
飽和型トランジスタ18の特性のばらつきを補正して回路
を良好に動作させることができる。
Although the resistor R 2 connected to the emitter terminal of the unsaturated transistor 18 is a protection resistor for limiting current, it also functions as a feedback resistor at the same time.By changing the value of the feedback resistor R 2 , linear amplification is performed. You can adjust the degree. Thus, appropriately changing the feedback resistor R 2, by causing a current feedback function at the emitter by the feedback resistor R 2, it can be satisfactorily operate the circuit to correct the variations in the characteristics of the unsaturated type transistor 18 .

また、ダイオードD1及びコンデンサC1は直流再生機能
(クランプ回路)を果たし、これによりトリガ信号とし
て入力するのこぎり波を一定レベルに固定することがで
きる。
Further, the diode D 1 and the capacitor C 1 perform a direct current reproducing function (clamp circuit), and thereby a sawtooth wave input as a trigger signal can be fixed at a constant level.

更に、ダイオードD2は不飽和型トランジスタ18のコレク
タに対する逆電圧阻止を行うために設けられており、不
飽和型トランジスタ18の耐圧の増加を図ると同時に、受
信時において不飽和型トランジスタ18と超音波振動子12
とを分離し、振動子12から得られるエコー信号に対して
ダイナミックレンジを確保する役目を行う。
Further, the diode D 2 is provided for blocking the reverse voltage with respect to the collector of the unsaturated transistor 18, so as to increase the withstand voltage of the unsaturated transistor 18, and at the same time as the unsaturated transistor 18 at the time of reception. Sound wave oscillator 12
, And separates and to secure a dynamic range for the echo signal obtained from the vibrator 12.

そして、増幅器14は従来と同様に振動子12にて受信され
たエコー信号を入力し、所定の高周波増幅を行い、端子
Dから画像表示のための信号処理回路に出力する。
Then, the amplifier 14 inputs the echo signal received by the transducer 12 as in the conventional case, performs a predetermined high frequency amplification, and outputs the signal from the terminal D to a signal processing circuit for image display.

第1実施例は以上の構成からなり、以下にその作用を説
明する。
The first embodiment has the above configuration, and its operation will be described below.

まず、トリガ発生回路16にて第2図(A)に示されるよ
うなのこぎり波状のトリガ信号を発生し、このトリガ信
号はコンデンサC1を介して不飽和型トランジスタ18に供
給される。そうすると、不飽和型トランジスタ18は徐々
に導通を開始し、帰還抵抗R2、ダイオードD1を介して低
電圧電源−VEEよりインダクタンスコイルL1に電流I0
流れ出す。この電流I0は、トリガ信号であるこぎり波が
線形増幅された電流であり、変化する電流がインダクタ
ンスコイルL1に加えられることになる。
First, the trigger generation circuit 16 generates a sawtooth-shaped trigger signal as shown in FIG. 2A, and this trigger signal is supplied to the unsaturated transistor 18 via the capacitor C 1 . Then, the unsaturated transistor 18 gradually starts to conduct, and the current I 0 starts to flow from the low voltage power supply −V EE to the inductance coil L 1 via the feedback resistor R 2 and the diode D 1 . This current I 0 is a current in which a sawtooth wave that is a trigger signal is linearly amplified, and a changing current is applied to the inductance coil L 1 .

この場合、第2図と前記第9図とを比較すれば明らかな
ように、のこぎり波状のトリガ信号の立上り時には不要
な電圧波形100が発生しない。なぜなら、本発明のトリ
ガ信号がのこぎり波であり、その立上りが緩やかとなっ
ており、従来の矩形波パルスのように急激な立上りによ
り生じる不要な信号を生じせせないからである。また、
高電圧パルスが発生した後においても、第9図のような
不要な電圧波形101も生じることがない。なぜなら、本
発明は不飽和領域において不飽和型トランジスタをON/O
FF動作しているので、不飽和型トランジスタを飽和領域
で動作させる場合の蓄積時間が発生しないからである。
In this case, as is clear by comparing FIG. 2 with FIG. 9, the unnecessary voltage waveform 100 does not occur at the rising edge of the sawtooth trigger signal. This is because the trigger signal of the present invention is a sawtooth wave, the rising of which is gentle, and it is not possible to generate an unnecessary signal generated by a sharp rising like the conventional rectangular wave pulse. Also,
Even after the high voltage pulse is generated, the unnecessary voltage waveform 101 as shown in FIG. 9 does not occur. Because the present invention turns ON / O the unsaturated transistor in the unsaturated region.
This is because the FF operation is performed, and thus the accumulation time when operating the unsaturated transistor in the saturation region does not occur.

そうして、不飽和型トランジスタ18がOFF作動すると、
前記インダクタンスコイルL1に加えられたエネルギが出
力され、前記(1)式による高電圧パルスが発生し、こ
れにより超音波振動子12が駆動される。
Then, when the unsaturated transistor 18 is turned off,
The energy applied to the inductance coil L 1 is output, and the high voltage pulse according to the equation (1) is generated, and the ultrasonic transducer 12 is driven by this.

第3図には、本発明の第2実施例が示されており、第2
実施例は発生する高電圧パルスを一方向性のパルスとす
ることを特徴とする。
A second embodiment of the invention is shown in FIG.
The embodiment is characterized in that the generated high voltage pulse is a unidirectional pulse.

このために、第2実施例ではインダクタンスコイルL1
並列にダイオードD3を挿入しており、これによって第4
図(B)に示されるように、一方向性の出力を得ること
ができる。
For this reason, in the second embodiment, the diode D 3 is inserted in parallel with the inductance coil L 1, and thus the diode D 3 is inserted.
A unidirectional output can be obtained as shown in FIG.

第5図には、本発明の第3実施例が示されており、この
第3実施例はエコー信号の受信時のダイナミックレンジ
を広げたことを特徴とする。
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention, which is characterized by widening the dynamic range at the time of receiving an echo signal.

すなわち、抵抗R3の接地側端子Fに低電圧電源+VCC
接続し、ダイオードD2のカソード側の電圧を例えば+10
ボルト程度に維持して動作電圧を高く設定する。そうす
ると、ダイナミックレンジは広がり、被検体内を反射し
てくる際に大きく減衰した信号を受信するとともに減衰
の少ない大きな信号までも受信することにる。従って、
近距離用の超音波振動子や大部分が粋などの物質によっ
て構成された被検体内に適用する、例えば胎児観察用の
超音波振動子を駆動する回路として用い、良好な画質の
診断像を得ることが可能となる。
That is, the low-voltage power supply + V CC is connected to the ground terminal F of the resistor R 3 , and the voltage on the cathode side of the diode D 2 is , for example, +10.
Keep the operating voltage at a high level and set a high operating voltage. As a result, the dynamic range is expanded, and a signal that is greatly attenuated when it is reflected in the subject is received, and even a large signal that is little attenuated is received. Therefore,
It is applied to the ultrasonic transducer for short-distance and inside a subject mostly composed of substances such as stylish, for example, it is used as a circuit to drive the ultrasonic transducer for fetus observation, and a diagnostic image with good image quality is obtained. It becomes possible to obtain.

前記実施例では、スイッチング回路素子としてNPN不飽
和型トランジスタを例にとって説明したが、PNP不飽和
型トランジスタ或いはMOS不飽和型トランジスタを用い
ても同様の回路を構成することができる。また、トリガ
発生回路16で形成されるのこぎり波は非直線的波形とす
ることも可能であり、この非直線的波形により上記実施
例と同様の動作を行わせることができる。
In the above-mentioned embodiment, the NPN unsaturated type transistor has been described as an example of the switching circuit element, but a similar circuit can be constructed by using a PNP unsaturated type transistor or a MOS unsaturated type transistor. Further, the sawtooth wave formed by the trigger generation circuit 16 can also have a non-linear waveform, and the non-linear waveform enables the same operation as in the above-described embodiment.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、のこぎり波状の
トリガ信号を用い、スイッチ素子を不飽和領域で動作さ
せ、これにより発生する高電圧パルスをインダクタンス
コイルを介して超音波振動子に与えるようにしたので、
不飽和型トランジスタの入出力容量、蓄積時間などに影
響されずに高電圧パルスを良好に発生させることがで
き、特にこの高電圧パルスはのこぎり波状のトリガ信号
によって任意に制御し、各振動子の駆動時刻並びに駆動
電圧を変えて電子走査を行うことができるので、アレイ
型超音波探触子などのビーム集束を良好に行え、サイド
ローブの減少を図ることも可能となる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a switching element is operated in an unsaturated region by using a sawtooth-shaped trigger signal, and a high voltage pulse generated thereby is ultrasonically transmitted through an inductance coil. Since it was given to the oscillator,
High-voltage pulses can be generated well without being affected by the input / output capacity and storage time of unsaturated transistors. In particular, this high-voltage pulse is controlled arbitrarily by a sawtooth-shaped trigger signal, Since the electronic scanning can be performed by changing the driving time and the driving voltage, the beam focusing of the array type ultrasonic probe or the like can be favorably performed and the side lobes can be reduced.

また、高価な高電圧電源を用いることなく、低電圧電源
にて駆動回路を動作させることができ、これにより安全
性の高い超音波診断装置を得ることが可能となり、更に
高電圧用のコンデンサも不要となるので、低コストで電
池使用の携帯型超音波診断装置用の駆動回路として極め
て有用となる。
In addition, the drive circuit can be operated by a low voltage power source without using an expensive high voltage power source, which makes it possible to obtain an ultrasonic diagnostic apparatus with high safety, and also a capacitor for a high voltage. Since it is unnecessary, it is extremely useful as a driving circuit for a portable ultrasonic diagnostic apparatus that uses a battery at low cost.

そして、請求項(2)の発明によれば、一方向性の出力
が得られるこという効果も生じる。
Further, according to the invention of claim (2), there is an effect that a unidirectional output is obtained.

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

第1図は本発明に係る超音波振動子の駆動回路の第1実
施例を示す回路図、 第2図は第1図における動作信号を示す波形図、 第3図は本発明の第2実施例を示す回路図、 第4図は第2図における動作信号を示す波形図、 第5図は本発明の第3実施例を示す回路図、 第6図は高圧電源を用いた従来の駆動回路を示す回路
図、 第7図は第6図における動作信号を示す波形図、 第8図は低電圧電源により駆動する従来の駆動回路を示
す回路図、 第9図は第8図における動作信号を示す波形図、 第10図は低電圧電源を用いた従来の他の例を示す回路図
である。 10……トランジスタ 12……超音波振動子 14……増幅器 16……トリガ発生回路 18……不飽和型トランジスタ R2……帰還抵抗 D1,D2,D3……ダイオード L1……インダクタンスコイル。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a drive circuit for an ultrasonic transducer according to the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram showing operation signals in FIG. 1, and FIG. 3 is a second embodiment of the present invention. Circuit diagram showing an example, FIG. 4 is a waveform diagram showing operation signals in FIG. 2, FIG. 5 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a conventional drive circuit using a high voltage power supply. FIG. 7 is a waveform diagram showing operation signals in FIG. 6, FIG. 8 is a circuit diagram showing a conventional drive circuit driven by a low voltage power supply, and FIG. 9 shows operation signals in FIG. The waveform diagram shown in FIG. 10 is a circuit diagram showing another conventional example using a low-voltage power supply. 10 …… Transistor 12 …… Ultrasonic vibrator 14 …… Amplifier 16 …… Trigger generation circuit 18 …… Unsaturated transistor R 2 …… Feedback resistance D 1 , D 2 , D 3 …… Diode L 1 …… Inductance coil.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】のこぎり波状のトリガ信号を発生するトリ
ガ発生回路と、前記トリガ信号により不飽和領域でスイ
ッチング動作を行うとともに低電圧電源を用いてトリガ
信号を線形増幅する不飽和型スイッチング回路と、この
不飽和型スイッチング回路から変化する電流を入力して
不飽和型スイッチング回路のOFF動作により高電圧パル
スを振動子に印加するインダクタンス回路と、を有し、
前記のこぎり波状のトリガ信号により制御された高電圧
信号により振動子を駆動する超音波振動子の駆動回路。
1. A trigger generation circuit that generates a sawtooth-shaped trigger signal; an unsaturated switching circuit that performs a switching operation in an unsaturated region by the trigger signal and linearly amplifies the trigger signal using a low-voltage power supply; An inductor circuit that inputs a changing current from this unsaturated switching circuit and applies a high voltage pulse to the oscillator by the OFF operation of the unsaturated switching circuit,
A drive circuit for an ultrasonic oscillator, which drives the oscillator with a high-voltage signal controlled by the sawtooth-shaped trigger signal.
【請求項2】請求項(1)記載の装置において、前記イ
ンダクタンス回路内に設けられているインダクタンスコ
イルと並列にダイオードを接続し、一方向性の駆動信号
を得ることを特徴とする超音波振動子の駆動回路。
2. The ultrasonic vibration according to claim 1, wherein a diode is connected in parallel with the inductance coil provided in the inductance circuit to obtain a unidirectional drive signal. Child drive circuit.
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