JPH0774608A - Switch circuit and ultrasonic diagnostic system using same - Google Patents

Switch circuit and ultrasonic diagnostic system using same

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JPH0774608A
JPH0774608A JP21825393A JP21825393A JPH0774608A JP H0774608 A JPH0774608 A JP H0774608A JP 21825393 A JP21825393 A JP 21825393A JP 21825393 A JP21825393 A JP 21825393A JP H0774608 A JPH0774608 A JP H0774608A
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JP
Japan
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current
switch
circuit
fet
light emitting
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Pending
Application number
JP21825393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiro Kondo
敏郎 近藤
Jun Kubota
純 窪田
Hiroshi Kanda
浩 神田
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To attain the fast switching actions of a switch circuit with small electric power by providing such a circuit that drives early an LED of an optical coupler with large current of a constant level and then with small current of a constant level after a switch is turned on respectively. CONSTITUTION:Each of drive circuits 141, 142...14m of high analog switches consists of the resistances R1 and R2 connected to an LED 8, the FET 15 and 16 serving as the switching elements that control the currents flowing to both R1 and R2, and a monostable multivibrator MM17. When a signal is applied to the signal input terminal of one of circuits 141-14m that should be closed, the MM17 is triggered by the rise of the signal and the pulse signals are transmitted for a fixed time. Therefore the FET 25 conducts and a large current decided by the R1 flows for a fixed time. As a result, the FET 7a and 7b serving as analog switches are turned on. The fixed time means a time during which both FET 7a and 7b are turned on.

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、超音波診断装置におけ
る、振動子素子と送波パルス発生器および受信器との接
続切換用のスイッチ回路と、これを用いた超音波診断装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switch circuit for switching connection between a transducer element, a transmission pulse generator and a receiver in an ultrasonic diagnostic apparatus, and an ultrasonic diagnostic apparatus using the switch circuit. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の知用音波診断装置は、図3に示す
ように、それぞれ幅が狭い複数の振動子素子11、12
……1mを吸音材の上に隣接して配列し超音波を送受波
する探触子2と、該探触子2内の上記各振動子素子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、縦形二重拡散電界効果トランジスタ(以
下、VDMOS FETと略称する)を逆直列接続して
なる高耐圧アナログスイッチ41、42、……4n、……
mを用い、上記探触子2の振動子素子11〜1mと送波
パルス発生器31、3、……3および受信器51、5
2、……5nとの接続切換えを行う。これら多数の高耐圧
アナログスイッチが切換スイッチ群6を形成している。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 3, a conventional intelligent sound wave diagnostic apparatus has a plurality of transducer elements 1 1 , 1 2 ,
...... A probe 2 for transmitting and receiving ultrasonic waves by arranging 1 m adjacent to each other on the sound absorbing material, and each transducer element 1 1 in the probe 2
~ 1 n is given a predetermined delay time to apply a driving pulse for ultrasonic ejection to n transmission pulse generators 3 1 , 3 2 ,
...... 3 n and a vertical double-diffused field effect transistor (hereinafter abbreviated as VDMOS FET) are connected in anti-series, and high withstand voltage analog switches 4 1 , 4 2 , ... 4 n , ...
4 m , the transducer elements 1 1 to 1 m of the probe 2, the transmission pulse generators 3 1 , 3 2 , ... 3 n and the receivers 5 1 , 5 are used.
2 , ... Switch connection with 5 n . A large number of these high withstand voltage analog switches form a changeover switch group 6.

【0003】ここで用いられている高耐圧アナログスイ
ッチは、図3の4として破線で囲んだ41に示すよう
に、2つの電界効果MOSトランジスタ(MOSFE
T)7aおよび7bのゲートとドレイン間の電位を、発
光ダイオード8と光起電ダイオードアレイ9とによる光
結合回路(ホトカプラ)10により供給するようにした
ものである。上記縦形のMOSFET7a、7bは、そ
れぞれ寄生ダイオード12a、12bがあるので、交流
のスイッチとして用いるために、図示のように2つのダ
イオードが逆直列接続されている。このような構成のス
イッチ回路を用いることにより、制御信号が入力端子に
印加されると、発光ダイオード8が発光し、この光が光
起電ダイオードアレイ9に入射して光起電電流を発生
し、MOSFET7aおよび7bのゲート容量を充電す
る。この充電によりゲート電圧が上昇し、上記MOSF
ET7aおよび7bをオンさせる。つぎに、上記入力端
子から制御信号が除かれると、発光ダイオード8からの
発光が止まり、上記MOSFET7aおよび7bのゲー
トとソースの抵抗11を介して、ゲートの電荷を放電さ
せ、上記MOSFET7aおよび7bをオフさせる。
The high withstand voltage analog switch used here has two field effect MOS transistors (MOSFE) as shown by 4 1 surrounded by a broken line as 4 in FIG.
T) The potential between the gate and drain of 7a and 7b is supplied by an optical coupling circuit (photocoupler) 10 including a light emitting diode 8 and a photovoltaic diode array 9. Since the vertical MOSFETs 7a and 7b have parasitic diodes 12a and 12b, respectively, two diodes are connected in anti-series as shown in the figure for use as an AC switch. By using the switch circuit having such a configuration, when the control signal is applied to the input terminal, the light emitting diode 8 emits light, and this light enters the photovoltaic diode array 9 to generate a photovoltaic current. , MOSFET 7a and 7b gate capacitance is charged. This charge raises the gate voltage,
Turn on ETs 7a and 7b. Next, when the control signal is removed from the input terminal, the light emission from the light emitting diode 8 is stopped, the charge of the gate is discharged through the resistance 11 of the gate and source of the MOSFETs 7a and 7b, and the MOSFETs 7a and 7b are discharged. Turn off.

【0004】上記のように構成されたスイッチ回路を図
3に示す超音波診断装置の切換スイッチ6の高耐圧アナ
ログスイッチに適用すると、制御信号回路と探触子2の
振動子素子11〜1mの回路は電気的に完全に分離され、
制御信号回路の接地電位変動が雑音となって、振動子素
子11〜1mの回路に混入することがないので有効であ
る。また、上記スイッチ回路を用いた場合には、振動子
素子11〜1mの回路の電位の大きさがMOSFET7
a、7bをオン、オフさせるゲートとソース間に影響を
与えることがないため、上記MOSFET7aおよび7
bのオン抵抗がこの回路電位によって変ることがなく、
波形歪を発生しない特徴があり、超音波診断装置の性能
を向上させるために有効である。
When the switch circuit configured as described above is applied to the high voltage analog switch of the changeover switch 6 of the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. 3, the control signal circuit and the transducer elements 1 1 to 1 of the probe 2 are applied. The m circuit is completely electrically isolated,
This is effective because the fluctuation of the ground potential of the control signal circuit does not cause noise and mix into the circuits of the transducer elements 1 1 to 1 m . Further, when the above switch circuit is used, the magnitude of the potential of the circuit of the transducer elements 1 1 to 1 m depends on the MOSFET 7.
Since there is no influence between the gate and source for turning on and off a and 7b, the MOSFETs 7a and 7a
The on-resistance of b does not change with this circuit potential,
It has a characteristic that waveform distortion is not generated, and it is effective for improving the performance of the ultrasonic diagnostic apparatus.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術に示すよ
うな構成のアナログスイッチにおいては、これを閉じる
スイッチング時間が、光結合素子10の光起電ダイオー
ドアレイ9の光起電電流によってFETのゲートを充電
し、FETがオンする電位に達する時間で決まる。ここ
で上記FETのゲート電位を急速に充電して立上げるた
めには、光結合素子10の電流を大きくすればよい。図
4は使用された光結合素子TLP190Bの発光ダイオ
ードにおける順電流IFと出力端の端子電圧との関係を
示したものである。ここで図3に示した抵抗11に相当
する負荷抵抗RSHが大きい程、端子電圧が大となってい
る。上記端子電圧値が大きいと、発光ダイオードの電流
をオフにしてFETを開く動作時に、FETのゲートに
蓄積した電荷を放電するのが遅くなり、FETがオフす
る速度は低下するので、余り大きな値がとれず適切な値
にしてある。
In the analog switch having the structure as shown in the above-mentioned prior art, the switching time for closing the analog switch is determined by the photovoltaic current of the photovoltaic diode array 9 of the photocoupling element 10 and the gate of the FET. Is determined by the time it takes to reach the potential at which the FET is turned on. Here, in order to rapidly charge and raise the gate potential of the FET, the current of the optical coupling element 10 may be increased. FIG. 4 shows the relationship between the forward current I F and the terminal voltage at the output end in the light emitting diode of the used optical coupling element TLP190B. Here, the larger the load resistance R SH corresponding to the resistor 11 shown in FIG. 3, the larger the terminal voltage. When the terminal voltage value is large, when the operation of opening the FET by turning off the current of the light emitting diode is delayed, the charge accumulated in the gate of the FET becomes slow, and the speed at which the FET turns off decreases. However, it is set to an appropriate value.

【0006】高耐圧アナログスイッチを高速に閉じるた
め、上記光結合素子の駆動電流を大きくすることは効果
があるが、素子の消費電力が増加する。特に上記スイッ
チを多数用いる超音波診断装置では、特に問題になる。
このような問題に対して、図5に示した回路によって光
結合素子10を駆動する方法が提案されている(エレク
トロニクス・エンジニアリング(Electronics Engineer
ing)1986年2月号84頁)。上記回路は光結合素
子の発光ダイオードを信号電圧Eにより、抵抗値がR1
およびR2である抵抗11′および13′を介して駆動
している。上記抵抗11′には並列にコンデンサ12′
が接続してあるため、IS=E/(R1+R2)の定常電
流が流れるが、矩形波電圧Eが印加された直後に、上記
コンデンサ12′への急峻な充電電流により、瞬時にi
p=R/R1の大電流が流れるようになっている。ここで
ダイオード14′はコンデンサ12′の放電電流のバイ
パス回路で、光結合素子の発光ダイオード端子間電圧の
極性が反転しない作用を行うものである。
In order to close the high withstand voltage analog switch at high speed, it is effective to increase the drive current of the optical coupling element, but the power consumption of the element increases. In particular, an ultrasonic diagnostic apparatus using a large number of the above-mentioned switches causes a problem.
For such a problem, a method of driving the optical coupling element 10 by the circuit shown in FIG. 5 has been proposed (Electronics Engineering (Electronics Engineer).
ing) February 1986, p. 84). In the above circuit, the light emitting diode of the optocoupler has a resistance value R 1 depending on the signal voltage E.
And R 2 and resistors 11 ′ and 13 ′. A capacitor 12 'is connected in parallel with the resistor 11'.
, A steady current of I S = E / (R 1 + R 2 ) flows, but immediately after the rectangular wave voltage E is applied, the steep charging current to the capacitor 12 ′ instantly causes i
A large current of p = R / R 1 flows. Here, the diode 14 'is a bypass circuit for the discharge current of the capacitor 12', and acts so as not to reverse the polarity of the voltage between the light emitting diode terminals of the optical coupling element.

【0007】図6には上記図5に示した光結合素子10
の発光ダイオードの駆動回路における典型的なダイオー
ド電流の波形を示す。光結合素子10に電圧印加した直
後は、E/R1の大電流が瞬時流れる。したがって、上
記駆動回路を用いた光MOSFETスイッチ回路では、
FETのゲートが瞬時に光起電電流により充電され、そ
の後はゲートを一定に保つだけの保持電流が供給される
ことになり、スイッチを高速でオンすることができ、か
つ駆動電力の効率がよくなる。しかし上記駆動回路で
は、発光ダイオードを駆動した直後から、直ちに上記電
流が急激に低下するため、電流の波高値を大きくする割
にはその効果が小さい。抵抗13′の値を小さくして波
高値を大きくすることは、発光ダイオードの電流耐量か
ら制御がある。また、上記電流を大きくすることは、接
地電位の上昇などにより、周辺の回路に雑音をおよぼす
ため望ましくない。上記のような問題点を解決するため
には、図7に示したような波形の電流が流れるように、
光結合素子の発光ダイオードを駆動する。
FIG. 6 shows the optical coupling element 10 shown in FIG.
3 shows a typical diode current waveform in the light emitting diode drive circuit of FIG. Immediately after applying a voltage to the optical coupling element 10, a large current of E / R 1 instantaneously flows. Therefore, in the optical MOSFET switch circuit using the above drive circuit,
The gate of the FET is instantly charged by the photovoltaic current, and then the holding current for keeping the gate constant is supplied, so that the switch can be turned on at high speed and the efficiency of the driving power is improved. . However, in the above drive circuit, the current sharply drops immediately after driving the light emitting diode, and therefore the effect is small in spite of increasing the peak value of the current. Decreasing the value of the resistor 13 'and increasing the peak value is controlled by the current withstand of the light emitting diode. Further, increasing the current is not desirable because it may cause noise in peripheral circuits due to a rise in ground potential. In order to solve the above problems, the current having the waveform as shown in FIG.
It drives the light emitting diode of the optocoupler.

【0008】すなわち、光MOSFETスイッチのFE
Tゲートを充電して、上記FETをオン状態にするのに
十分な電圧を得るために、必要な電荷Q0に達する時間
をt0とすると、FETのゲートの充電電流iと上記電
荷Q0との間には次式が成立する。
That is, the FE of the optical MOSFET switch
Assuming that the time required to reach the necessary charge Q 0 in order to charge the T gate and obtain the voltage sufficient to turn on the FET is t 0 , the charging current i of the FET gate and the charge Q 0 are given. The following equation holds between and.

【0009】[0009]

【数1】 [Equation 1]

【0010】光結合素子の発光ダイオードの電流とFE
Tのゲートの充電電流とが比例するものとすれば、上記
発光ダイオードの電流ピーク値ipを同じにすれば、図
6に示す波形の電流になるように発光ダイオードを駆動
して、FETがオン状態になる時間t1と、図7に示す
波形の電流になるように発光ダイオードを駆動して、F
ETがオン状態になる時間t2とを比較すると、上記式
における電荷Q0は図6および図7に示した面積S1およ
びS2に相当する。上記面積S1とS2とは当然S1=S2
であるからt2<t1となり、図7に示すような波形の電
流とするように、発光ダイオードを駆動する方がより速
くFETをオン状態にすることができる。
Current and FE of the light emitting diode of the optical coupling element
Assuming that T and the charging current of the gate of proportional, if the current peak value i p of the light emitting diodes in the same, and drives the light emitting diode so that the current waveform shown in FIG. 6, FET is The light emitting diode is driven so that the time t 1 for turning on and the current having the waveform shown in FIG.
Comparing with the time t 2 when ET is in the ON state, the charge Q 0 in the above equation corresponds to the areas S 1 and S 2 shown in FIGS. 6 and 7. The above areas S 1 and S 2 are naturally S 1 = S 2
Therefore, t 2 <t 1 , and the FET can be turned on more quickly by driving the light emitting diode so that the current has a waveform as shown in FIG. 7.

【0011】本発明は、振動子素子と送波パルスの発生
器と受信器の切換用光MOSスイッチの、切換速度を高
速化するスイッチ回路を得ることを目的とする。
It is an object of the present invention to obtain a switch circuit for increasing the switching speed of an optical MOS switch for switching between a transducer element, a transmitter pulse generator and a receiver.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的は、電界効果ト
ランジスタのゲート電圧を、発光ダイオードと光起電素
子とからなる光結合素子により与えて、アナログスイッ
チを動作させるスイッチ回路において、上記電界効果ト
ランジスタをオン状態にするための発光ダイオードの電
流を、初期の一定期間一定状態に保つスイッチング素子
と、上記一定期間後に上記電界効果トランシズタをオン
状態に維持するゲート電圧を与えるのに必要な、大きさ
の電流を流入させるスイッチング素子と、上記動作シー
ケンスを付与する機能素子とを有することにより達成さ
れる。
The object of the present invention is to provide a switching circuit for operating an analog switch by applying a gate voltage of a field effect transistor by an optical coupling element composed of a light emitting diode and a photovoltaic element. A switching element that keeps the current of the light-emitting diode for turning on the transistor in the constant state for a certain initial period and a gate voltage that keeps the field effect transistor in the on state after the certain period of time. This is achieved by having a switching element that allows a current to flow in and a functional element that imparts the above operation sequence.

【0013】すなわち、上記スイッチ回路は、FETの
ゲートとドレイン間の電位を、発光ダイオードと光起電
ダイオードアレイによる光結合素子によって供給すると
ともに、上記発光ダイオードを切換スイッチで高速にオ
フ状態からオン状態にするために、上記発光ダイオード
の駆動電流を複数のスイッチによって初期に一定の大電
流で駆動し、切換スイッチのFETがオン状態になる
と、その状態を保持するのに必要な小さい電流で駆動す
るようにする。
That is, the switch circuit supplies the potential between the gate and drain of the FET by means of a photo-coupled device including a light emitting diode and a photovoltaic diode array, and at the same time, switches the light emitting diode from an OFF state to an ON state at high speed. In order to enter the state, the drive current of the light emitting diode is initially driven by a constant large current by a plurality of switches, and when the FET of the changeover switch is in the ON state, it is driven by the small current necessary to maintain the state. To do so.

【0014】また、上記スイッチ回路を用いて、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、上
記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、高耐圧アナログスイッチにより、上記探触子の振動
子素子と送波パルス発生器との切換えを行い、従来より
小さい電力で高速の切換操作が行える小型の超音波診断
装置を得る。
Further, by using the above switch circuit, a plurality of transducer elements are arranged to transmit and receive ultrasonic waves, and each transducer element in the probe is provided with a predetermined delay time. Switching between the transducer element of the probe and the transmission pulse generator by means of a transmission pulse generator that applies a drive pulse for launching a sound wave and a high-voltage analog switch, and a faster switching operation with less power than before. A small ultrasonic diagnostic apparatus capable of performing the above is obtained.

【0015】[0015]

【作用】本発明によるスイッチ回路を用いた超音波診断
装置は、複数の振動子素子を配列し超音波を送受波する
探触子と、上記各振動子素子に所定遅延時間を与えて超
音波を打ち出すパルスを印加する送波パルス発生器と
を、高耐圧アナログスイッチで切換えるが、FETから
なる上記アナログスイッチを光結合素子で制御する回路
では、上記アナログスイッチをオフ状態からオン状態に
するとき、光結合素子の発光ダイオードを初期に一定大
電流で駆動し、スイッチがオンになると一定の小電流で
駆動する回路を設け、小さい電力で高速に切換え可能な
動作を行う。
An ultrasonic diagnostic apparatus using a switch circuit according to the present invention includes a probe in which a plurality of transducer elements are arranged to transmit and receive ultrasonic waves, and ultrasonic waves are generated by giving a predetermined delay time to each of the transducer elements. A high-voltage analog switch is used to switch between the transmission pulse generator for applying a pulse for launching a pulse, and a circuit for controlling the analog switch, which is an FET, by an optical coupling element, when the analog switch is turned from the off state to the on state. A circuit for driving the light emitting diode of the optical coupling element with a constant large current at the initial stage and driving with a constant small current when the switch is turned on is provided, and an operation capable of switching at high speed with small power is performed.

【0016】上記発光ダイオードの駆動回路の原理を図
8に示す。発光ダイオード8と光起電ダイオードアレイ
9とからなる光結合素子10において、上記発光ダイオ
ード8の一端には図示のように抵抗R1、R2とスイッチ
1、S2とが接続され、発光ダイオード8の電流は電圧
がEである電源から供給されるように構成されている。
ここでスイッチS1およびS2を閉じると、ip=E/R1
の大きさの電流が流れ、光結合素子10に接続されたF
ETを高速でオン状態にすることができる。その後、ス
イッチS1だけを開くと発光ダイオード8はis=E(R
1+R2)の小電流を維持することができる。上記のよう
に複数のスイッチを設けた発光ダイオード8の駆動回路
によって上記のような効果を得ることができる。
FIG. 8 shows the principle of the drive circuit for the light emitting diode. In an optical coupling element 10 composed of a light emitting diode 8 and a photovoltaic diode array 9, resistors R 1 and R 2 and switches S 1 and S 2 are connected to one end of the light emitting diode 8 as shown in the drawing to emit light. The current of the diode 8 is configured to be supplied from a power source whose voltage is E.
Now, when switches S 1 and S 2 are closed, i p = E / R 1
Current of magnitude F flows and is connected to the optical coupling element 10
The ET can be turned on at high speed. After that, when only the switch S 1 is opened, the light emitting diode 8 is i s = E (R
A small current of 1 + R 2 ) can be maintained. The above effect can be obtained by the drive circuit of the light emitting diode 8 provided with the plurality of switches as described above.

【0017】[0017]

【実施例】つぎに本発明の実施例を図面とともに説明す
る。図1は本発明によるスイッチ回路を用いた超音波診
断装置要部の一実施例を示す回路図、図2は上記超音波
診断装置の全構成を示す図である。超音波診断装置は超
音波を利用して、被検体の診断部位の断層像を得るもの
であって、本発明によるスイッチ回路を用いた超音波診
断装置の要部は、図1に示すように、探触子2と送波パ
ルス発生器31、32、……3nおよび受信器51、52
……5nと切換スイッチ部6とを有している。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a main part of an ultrasonic diagnostic apparatus using a switch circuit according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the entire configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus. The ultrasonic diagnostic apparatus obtains a tomographic image of a diagnostic region of a subject using ultrasonic waves, and the main part of the ultrasonic diagnostic apparatus using the switch circuit according to the present invention is as shown in FIG. , The probe 2, the transmission pulse generators 3 1 , 3 2 , ... 3 n and the receivers 5 1 , 5 2 ,
... 5 n and a changeover switch section 6 are provided.

【0018】上記探触子2は被検体の診断部位に対して
超音波を送受波するものであって、例えば短冊状に形成
された複数の振動子素子11、12、……1mが吸音材の
上に隣接して一列状に配置されている。送波パルス発生
器31〜3nは、上記探触子2内の各振動子素子11〜1m
から選択した振動子素子に所定の遅延時間に所定の遅延
時間を与えて、超音波打ち出しの駆動パルスを印加し、
受信器51〜5nは被検体からのエコー信号を受信するも
ので、例えばそれぞれn個設けられている。切換スイッ
チ部6は、縦形のMOSFET12a、12bを逆直列接
続してなる高耐圧アナログスイッチ41、42、……4m
を用い、上記探触子2の振動子素子11〜1mと送波パル
ス発生器31〜3nとの接続の切り換えを行い、例えば電
子リニア走査を行うように制御するものである。ここで
本発明においては、上記切換スイッチ部6として用いら
れる高耐圧アナログスイッチ41〜4mは、符号41に対
して記した第1の高耐圧アナログスイッチの内部回路図
に示すように構成されている。また、本発明の特徴であ
る上記高耐圧アナログスイッチの駆動回路141、1
2、……14mは、符号141を付して示す上記内部回
路図41の駆動回路に示すような構成になっている。こ
こで用いている高耐圧アナログスイッチの内部構成は、
図3に示す従来回路と同じである。
The probe 2 transmits / receives ultrasonic waves to / from a diagnostic region of a subject and has a plurality of transducer elements 1 1 , 1 2 , ... 1 m formed in strips, for example. Are arranged in a line adjacent to and above the sound absorbing material. The transmitted pulse generators 3 1 to 3 n are the transducer elements 1 1 to 1 m in the probe 2.
A predetermined delay time is given to the transducer element selected from, a drive pulse for ultrasonic ejection is applied,
Each of the receivers 5 1 to 5 n receives an echo signal from the subject and is provided with, for example, n each. The changeover switch unit 6 is a high voltage analog switch 4 1 , 4 2 , ... 4 m formed by connecting vertical MOSFETs 12 a and 12 b in anti-series.
Is used to switch the connection between the transducer elements 1 1 to 1 m of the probe 2 and the transmitted pulse generators 3 1 to 3 n, and control is performed so as to perform electronic linear scanning, for example. Here, in the present invention, the high breakdown voltage analog switches 4 1 to 4 m used as the changeover switch section 6 are configured as shown in the internal circuit diagram of the first high breakdown voltage analog switch noted with reference numeral 4 1 . Has been done. Further, the drive circuits 14 1 , 1 of the high breakdown voltage analog switch, which is a feature of the present invention,
4 2, ...... 14 m has a structure as shown in the drive circuit of the internal circuit 4 1 showing by reference numeral 14 1. The internal structure of the high voltage analog switch used here is
This is the same as the conventional circuit shown in FIG.

【0019】上記高耐圧アナログスイッチの駆動回路1
1、142、……14mは、発光ダイオード8に接続し
た抵抗R1、R2と、これらの抵抗に流れる電流を制御す
るスイッチング素子としてのFET15、16、および
モノスティブルマルチバイブレータ(以下MMと略記す
る)17によって構成される。ここで、電圧Eなる電源
にはコンデンサ18を設けておくと、上記発光ダイオー
ド8に瞬時大電流が流れた時の電圧変動が抑制されて都
合がよい。上記駆動回路141〜14mで閉じるべき回路
の信号入力の信号入力端子に信号が印加されると、上記
MM17は信号の立上りでトリガされ、一定時間
(t3)パルス信号が出力されるようになっている。そ
のため、FET15は導通し、抵抗R1によって決まる
i=E/R1なる大電流が時間t3まで流れ、その結果ア
ナログスイッチとなるFET7aおよび7bをオン状態
にする。ここで一定時間t3は上記FET7aと7bが
オン状態に達するのに必要な時間に設計されている。一
方、図示のIN端子に信号が印加されると、FET15
も同時に導通するため、上記FET15がオフ状態にな
ると発光ダイオード8の電流は、抵抗R1とR2とによっ
て定まる大きさの電流i=E/(R1+R2)になる。こ
れはFET7aおよび7bをオン状態に維持するのに必
要な大きさであればよく、上記FETをそれぞれオン状
態にしておくための電力を少なくするのに効果がある。
Driving circuit 1 for the above-mentioned high voltage analog switch
4 1, 14 2, ...... 14 m , the light emitting diode and a resistor R 1, R 2 connected to 8, FET15,16 as a switching element for controlling a current flowing through these resistors and mono side stable multivibrator ( Hereinafter, abbreviated as MM) 17. Here, if a capacitor 18 is provided in the power source of the voltage E, it is convenient to suppress the voltage fluctuation when an instantaneous large current flows through the light emitting diode 8. When a signal is applied to the signal input terminal of the signal input of the circuit to be closed by the drive circuits 14 1 to 14 m , the MM 17 is triggered by the rising edge of the signal and a pulse signal is output for a certain time (t 3 ). It has become. Therefore, the FET 15 becomes conductive, and a large current i = E / R 1 determined by the resistance R 1 flows until time t 3 , and as a result, the FETs 7a and 7b that are analog switches are turned on. Here, the constant time t 3 is designed to be the time required for the FETs 7a and 7b to reach the ON state. On the other hand, when a signal is applied to the IN terminal shown in the figure, the FET 15
Since the FET 15 is turned off at the same time, the current of the light emitting diode 8 becomes a current i = E / (R 1 + R 2 ) of a magnitude determined by the resistors R 1 and R 2 . This may be of a size required to maintain the FETs 7a and 7b in the ON state, and is effective in reducing the power for keeping the FETs in the ON state.

【0020】本発明による高耐圧アナログスイッチを超
音波診断装置の切換スイッチとして用いた場合における
動作については、上記の通りであるが、本切換スイッチ
回路を使用した超音波診断装置全体の構成を図2に示
す。図2において、幅が狭い振動子素子11〜1nを一列
状に配列した探触子2に対する、送波パルス発生器3か
らのパルスの送波と該送波パルスに基づくエコー信号の
受信は、本発明の高耐圧アナログスイッチからなる切換
スイッチ部6により選択切換えられる。上記切換スイッ
チにより選択切換えられたそれぞれの受信エコー信号
は、時間とともに利得が変化する増幅器18を経たの
ち、各信号に対し超音波ビームの指向性が適切な特性に
なるように時間遅延を与える遅延回路19を経て、加算
器20により加算する機能を有する整相回路21に導か
れる。上記整相回路21の出力は検波器22で検波さ
れ、表示装置23に断層像などの診断情報として表示さ
れるが、上記した一連の動作は、図示の制御部24によ
って制御される。
The operation when the high withstand voltage analog switch according to the present invention is used as the changeover switch of the ultrasonic diagnostic apparatus is as described above. However, the configuration of the entire ultrasonic diagnostic apparatus using this changeover switch circuit is shown in FIG. 2 shows. In FIG. 2, transmission of a pulse from a transmission pulse generator 3 to a probe 2 in which transducer elements 1 1 to 1 n having a narrow width are arranged in a line and reception of an echo signal based on the transmission pulse. Are selectively switched by the changeover switch unit 6 composed of the high withstand voltage analog switch of the present invention. Each of the received echo signals selectively switched by the change-over switch passes through the amplifier 18 whose gain changes with time, and is then delayed by giving a time delay to each signal so that the directivity of the ultrasonic beam becomes appropriate. After passing through the circuit 19, it is guided to the phasing circuit 21 having a function of adding by the adder 20. The output of the phasing circuit 21 is detected by the detector 22 and displayed on the display device 23 as diagnostic information such as a tomographic image, but the series of operations described above is controlled by the control unit 24 shown in the figure.

【0021】[0021]

【発明の効果】上記のように本発明によるスイッチ回路
とそれを用いた超音波診断装置は、電界効果トランジス
タのゲート電圧を、発光ダイオードと光起電素子とから
なる光結合素子により与えて、アナログスイッチを動作
させるスイッチ回路において、上記電界効果トランジス
タをオン状態にするための発光ダイオードの電流を、初
期の一定期間一定状態に保つスイッチング素子と、上記
一定期間後に上記電界効果トランシズタをオン状態に維
持するゲート電圧を与えるのに必要な大きさの電流を流
入させるスイッチング素子と、上記動作シーケンスを付
与する機能素子とを有することにより、高耐圧アナログ
スイッチとして動作する電界効果トランジスタを光結合
回路で制御するとともに、上記光結合回路に用いられて
いる発光ダイオードを、複数のスイッチング素子とこれ
に接続された抵抗およびモノスティブルマルチバイブレ
ータを用いて、高耐圧アナログスイッチの制御信号印加
後の初期の一定時間一定の大電流を流し、その後、その
大きさを減じた一定の電流としてオン状態を維持するよ
うになっている。したがって、上記高耐圧アナログスイ
ッチ回路は、少ない消費電力で発光ダイオードをオフ状
態からオン状態に高速切換えすることができ、上記スイ
ッチを多数使用する超音波診断装置では、振動子素子と
送波パルス発生器およびエコー信号受信器との高速切換
が行えるにかかわらず、電力消費量が少なく、そのため
小型化され低コストで、高性能な超音波診断装置を得る
ことができる。
As described above, in the switch circuit according to the present invention and the ultrasonic diagnostic apparatus using the switch circuit, the gate voltage of the field effect transistor is given by the optical coupling element including the light emitting diode and the photovoltaic element, In a switch circuit that operates an analog switch, a switching element that keeps a current of a light emitting diode for turning on the field effect transistor in a constant state for an initial fixed period, and turns on the field effect transistor after the fixed period. A field effect transistor that operates as a high breakdown voltage analog switch is provided in an optical coupling circuit by including a switching element that allows a current of a magnitude necessary to provide a gate voltage to be maintained and a functional element that imparts the above operation sequence. In addition to controlling, the light emitting diode used in the above optical coupling circuit Using a plurality of switching elements, resistors connected to them, and a monostable multivibrator, a large constant current is passed for a certain period of time after the control signal is applied to the high voltage analog switch, and then its magnitude is changed. The ON state is maintained as a reduced constant current. Therefore, the high withstand voltage analog switch circuit can switch the light emitting diode from the off state to the on state at high speed with low power consumption, and in the ultrasonic diagnostic apparatus using a large number of the switches, the transducer element and the transmission pulse are generated. Although a high-speed switching between the ultrasonic wave receiver and the echo signal receiver can be performed, a high-performance ultrasonic diagnostic apparatus can be obtained which consumes less electric power and is therefore smaller in size and lower in cost.

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

【図1】本発明によるスイッチ回路を用いた超音波診断
装置要部の一実施例を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of an essential part of an ultrasonic diagnostic apparatus using a switch circuit according to the present invention.

【図2】上記超音波診断装置の全構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the entire configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus.

【図3】従来の超音波診断装置の要部を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a main part of a conventional ultrasonic diagnostic apparatus.

【図4】切換スイッチ回路に用いられる光結合素子の特
性例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a characteristic example of an optical coupling element used in a changeover switch circuit.

【図5】従来の切換スイッチの駆動回路を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing a drive circuit of a conventional changeover switch.

【図6】従来の駆動回路の特性を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating characteristics of a conventional drive circuit.

【図7】本発明の駆動回路の特性を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating characteristics of the drive circuit of the present invention.

【図8】本発明によるスイッチ回路の原理を説明する図
である。
FIG. 8 is a diagram illustrating the principle of a switch circuit according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、12、……1m 振動子素子 31、32、……3n 送波パルス発生器 41、42、……4m アナログスイッチ 51、52、……5n 受信器 7a、7b 電界効果トランジスタ 8 発光ダイオード 9 光起電素子 10 光結合素子 141〜14m アナログスイッチの駆動回路 15、16 発光ダイオードの電流を制御するスイッ
チング素子
1 1 , 1 2 , ... 1 m Transducer element 3 1 , 3 2 , 3 n Transmitted pulse generator 4 1 , 4 2 , 4 m Analog switch 5 1 , 5 2 , 5 n receiver 7a, 7b field effect transistor 8 emitting diodes 9 photovoltaic element 10 optically coupled device 14 1 to 14 m switching element for controlling a current of the analog switch drive circuit 15, 16 light emitting diodes

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電界効果トランジスタのゲート電圧を、発
光ダイオードと光起電素子とからなる光結合素子により
与えて、アナログスイッチを動作させるスイッチ回路に
おいて、上記電界効果トランジスタをオン状態にするた
めの発光ダイオードの電流を、初期の一定期間一定状態
に保つスイッチング素子と、上記一定期間後に上記電界
効果トランシズタをオン状態に維持するゲート電圧を与
えるのに必要な、大きさの電流を流入させるスイッチン
グ素子と、上記動作シーケンスを付与する機能素子とを
有することを特徴とするスイッチ回路。
1. A switch circuit for operating an analog switch by applying a gate voltage of a field effect transistor by an optical coupling element composed of a light emitting diode and a photovoltaic element, for turning on the field effect transistor. A switching element that keeps the current of the light emitting diode in a constant state for a certain initial period, and a switching element that flows in a current of a magnitude necessary to give a gate voltage that keeps the field effect transistor in an ON state after the certain period. And a functional element that imparts the above-mentioned operation sequence, a switch circuit.
【請求項2】上記請求項1記載のスイッチ回路を用い
て、振動子素子を送波パルス発生器または受信器に接続
切換えする超音波診断装置。
2. An ultrasonic diagnostic apparatus, which uses the switch circuit according to claim 1 to connect and switch a transducer element to a transmission pulse generator or a receiver.
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