JPS6316130B2 - - Google Patents

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JPS6316130B2
JPS6316130B2 JP56038517A JP3851781A JPS6316130B2 JP S6316130 B2 JPS6316130 B2 JP S6316130B2 JP 56038517 A JP56038517 A JP 56038517A JP 3851781 A JP3851781 A JP 3851781A JP S6316130 B2 JPS6316130 B2 JP S6316130B2
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JP
Japan
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transistor
current
collector
base
resistor
Prior art date
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Expired
Application number
JP56038517A
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Japanese (ja)
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JPS57153639A (en
Inventor
Masanori Oono
Atsuo Sugiura
Shinichi Sano
Hiroshi Tabei
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YOKOKAWA DENKI KK
Original Assignee
YOKOKAWA DENKI KK
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超音波診断装置に接続して使用する超
音波探触子の振動子アレイを選択して駆動する選
択回路の改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement in a selection circuit that selects and drives a transducer array of an ultrasonic probe used in connection with an ultrasonic diagnostic apparatus.

従来のこの種の超音波振動子選択回路を第1図
に示す。振動子アレイの各振動子は同一構成の選
択回路で選択駆動するようになつているが、第1
図はその中の1チヤネルの選択回路のみを代表し
て例示してある。第1図において、Q1は選択信
号IN1によつてON又はOFFとなるスイツチン
グ・トランジスタで、そのコレクタには抵抗R1
を介して高電圧+Vcc(60V)が供給され、その
エミツタはコモンラインに接続されている。一
方、トランジスタQ1のコレクタ・エミツタ間に
は抵抗R2を直列に接続した振動子TRが並列に接
続されている。振動子TRとしてはチタン酸ジル
コン酸鉛系圧電磁器などが使用される。更にこの
振動子TRにはダイオードD1が接続され、このダ
イオードD1にはコンデンサC1を介して信号源S
より駆動パルスPが与えられると共に抵抗R3
介してバイアス用の直流電源V1(+5V)が供給
されている。このような構成において、選択信号
IN1がLOWのときは、トランジスタQ1がOFFと
なり、ダイオードD1は逆バイアスでOFF状態と
なる。平衡状態では振動子TRの一端Aの電位は
高電圧Vccに等しくなる。このため駆動パルスP
が与えられてもA点には現われず、この振動子
TRが励起されることはない。一方、選択信号
IN1がHIGHになると、Q1がONとなるためD1
直流電源V1の5Vバイアス電圧によつてON状態
となり、駆動パルスPがそのままA点に現われ振
動子TRは励振され得る。このように選択信号
IN1を制御することにより振動子TRを選択し駆
動することができる。
A conventional ultrasonic transducer selection circuit of this type is shown in FIG. Each vibrator in the vibrator array is selectively driven by a selection circuit having the same configuration.
The figure shows only one channel selection circuit therein as a representative example. In Figure 1, Q1 is a switching transistor that is turned on or off by the selection signal IN1 , and has a resistor R1 at its collector.
A high voltage +Vcc (60V) is supplied through the terminal, and its emitter is connected to the common line. On the other hand, a resonator TR having a resistor R2 connected in series is connected in parallel between the collector and emitter of the transistor Q1 . As the vibrator TR, a lead titanate zirconate piezoelectric ceramic or the like is used. Furthermore, a diode D1 is connected to this resonator TR, and a signal source S is connected to this diode D1 via a capacitor C1 .
A driving pulse P is applied to the biasing DC power supply V 1 (+5V) via a resistor R 3 . In such a configuration, the selection signal
When IN 1 is LOW, transistor Q 1 is turned off and diode D 1 is reverse biased and turned off. In a balanced state, the potential at one end A of the vibrator TR becomes equal to the high voltage Vcc. Therefore, the drive pulse P
is given, it does not appear at point A, and this oscillator
TR is never excited. On the other hand, the selection signal
When IN 1 becomes HIGH, Q 1 becomes ON, so D 1 becomes ON due to the 5V bias voltage of DC power supply V 1 , and the drive pulse P appears as it is at point A, allowing the vibrator TR to be excited. Select signal like this
By controlling IN 1 , the vibrator TR can be selected and driven.

しかしながら、IN1がHIGHでQ1がONのとき、
抵抗R1には大きな電流Ic(R1=30KΩでIc=
2mA)が流れ高電圧源の消費電力が大き過ぎる
という欠点がある。抵抗R1を大きくすれば消費
電力を小さくすることはできるが、Vccが高電圧
のため極めて大きい抵抗値とする必要がある。し
かし、高い抵抗値を使用すると、IN1をLOWに
したときのA点の0VからVccまでの立上り時間
が極めて長くなる。通常抵抗R1は30KΩ,R2
2KΩ、振動子TRの容量は500PFであるので立上
り時間は約15μsであるが、R1を高抵抗にすると
立上り時間が長くなり振動子の高速切換駆動が実
現できないという問題が生ずる。
However, when IN 1 is HIGH and Q 1 is ON,
Resistor R 1 has a large current Ic (R 1 = 30KΩ and Ic =
2mA) and the power consumption of the high voltage source is too large. Power consumption can be reduced by increasing the resistance R1 , but since Vcc is a high voltage, it is necessary to have an extremely large resistance value. However, if a high resistance value is used, the rise time from 0V to Vcc at point A when IN 1 is set to LOW becomes extremely long. Normal resistance R 1 is 30KΩ, R 2 is
Since the capacitance of the resonator TR is 2KΩ and 500PF, the rise time is approximately 15 μs. However, if R1 is made to have a high resistance, the rise time becomes longer and a problem arises in that high-speed switching drive of the resonator cannot be realized.

本発明の目的は、このような欠点を除き、Vcc
電源の消費電流を低減し得る超音波振動子選択回
路を提供することにある。
It is an object of the present invention to eliminate such drawbacks and to
An object of the present invention is to provide an ultrasonic transducer selection circuit that can reduce current consumption of a power source.

以下図面を用いて本発明を実施例につき詳しく
説明する。第2図は本発明に係る超音波振動子選
択回路の一実施例を示す要部構成図である。第2
図において、第1図と同一部分には同一符号を付
しその説明は省略する。Q2は第2のトランジス
タ、D2はダイオード、Q3はマルチベース・トラ
ンジスタ、CMはカレントミラー定電流回路を示
す。マルチベース・トランジスタQ3は同一特性
のN個のPNPトランジスタQ31〜Q3Nのベースを
共通に接続してなるものである。このトランジス
タQ3のエミツタには共通に高電圧+Vccが与えら
れており、トランジスタQ31のコレクタは第2の
トランジスタQ2のベースに接続されている。ト
ランジスタQ2のコレクタには前記高電圧Vccが供
給されており、そのエミツタはダイオードD2
介して第1のトランジスタQ1のコレクタに接続
されると共に抵抗R4を介して振動子TRの一端に
接続されている。このトランジスタQ31,Q2
Q1、ダイオードD2,D1及び抵抗R4で構成された
部品は1チヤネルの選択回路を構成したもので、
マルチベース・トランジスタQ3の他のトランジ
スタQ32,Q33〜Q3Nについても同一の回路を接続
しているが、図では煩雑さを避けるためにそれら
の回路は省略してある。定電流回路CMは従来よ
り公知の定電流回路であつて、ダイオード接続の
トランジスタQ6のコレクタに抵抗R6を介して直
流電圧+5Vを与え、一方そのベースがトランジ
スタQ6のベースと接続されたトランジスタQ5
抵抗R5を介してトランジスタQ6のエミツタと共
通にコモンラインに接続して構成したものであ
る。このトランジスタQ5のコレクタは、ダイオ
ード接続のPNPトランジスタQ4のコレクタに接
続してある。更にこのトランジスタQ4はそのエ
ミツタに高電圧Vccが印加され、かつそのベース
はマルチベース・トランジスタQ3のベースと接
続してある。このような定電流回路CMにおいて
トランジスタQ4に流れる電流I4は、トランジスタ
Q5,Q6、抵抗R5及び抵抗R6に流れる電流I5によ
つて決る次式の関係を満足する一定電流となる。
この場合、トランジスタQ5とQ6は実質的に同一
の特性を有するものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram of essential parts showing an embodiment of the ultrasonic transducer selection circuit according to the present invention. Second
In the figure, the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted. Q 2 is a second transistor, D 2 is a diode, Q 3 is a multi-base transistor, and CM is a current mirror constant current circuit. The multi-base transistor Q3 is formed by connecting the bases of N PNP transistors Q31 to Q3N having the same characteristics in common. A high voltage +Vcc is commonly applied to the emitters of the transistors Q3 , and the collector of the transistor Q31 is connected to the base of the second transistor Q2 . The collector of the transistor Q2 is supplied with the high voltage Vcc, and its emitter is connected to the collector of the first transistor Q1 via a diode D2 and to one end of the resonator TR via a resistor R4 . It is connected to the. These transistors Q 31 , Q 2 ,
The components consisting of Q 1 , diodes D 2 , D 1 and resistor R 4 constitute a 1-channel selection circuit.
Although the same circuits are connected to the other transistors Q 32 , Q 33 to Q 3N of the multi-base transistor Q 3 , these circuits are omitted in the figure to avoid complexity. The constant current circuit CM is a conventionally known constant current circuit in which a DC voltage of +5V is applied to the collector of a diode-connected transistor Q6 via a resistor R6 , and its base is connected to the base of the transistor Q6 . The transistor Q5 is connected to the common line through the resistor R5 and the emitter of the transistor Q6 . The collector of this transistor Q5 is connected to the collector of a diode-connected PNP transistor Q4 . Further, this transistor Q4 has a high voltage Vcc applied to its emitter, and its base is connected to the base of the multi-base transistor Q3 . In such a constant current circuit CM, the current I 4 flowing through the transistor Q 4 is
This is a constant current that satisfies the relationship of the following equation determined by Q 5 , Q 6 , the current I 5 flowing through the resistor R 5 and the resistor R 6 .
In this case, transistors Q 5 and Q 6 have substantially the same characteristics.

kT/qlnI5/I4=R5・I4 ここに、kはボルツマンの係数 Tは絶対温度(〓) qは電子の電荷 lnは自然対数記号 このような構成における本発明の動作を次に説
明する。選択信号IN1をLOWからHIGHにしたと
きは次のように動作する。トランジスタQ1がON
となり、振動子TRに充電されていた電荷が抵抗
R4、ダイオードD2及びトランジスタQ1を経て放
電する。この場合トランジスタQ2は、ダイオー
ドD2のためそのエミツタ電位はベースより高く
OFF状態となつている。従つてトランジスタQ31
のコレクタ電流はQ2のベースに流入することな
く総べてQ1を通してコモンラインに直接流れる。
この状態ではA点の電位はダイオードD2及びト
ランジスタQ1による約1Vの電位となり、そのた
めダイオードD1はON状態となり、信号源Sから
のパルスPはA点に現われ振動子TRを駆動する
ことができる。この場合、トランジスタQ1を通
して流れるVcc系の電流I3は、トランジスタQ4
流れる電流I4に等しく、例えばR5=2KΩ,R6
10KΩとすれば約40μAである。次に他のチヤネ
ルの振動子を選択し、選択信号IN1がHIGHから
LOWになつたときの動作を説明する。トランジ
スタQ1がOFFになり、従つてトランジスタQ31
電流I3はトランジスタQ2のベースに流入しhFE(Q2
の電流増幅率)倍されて抵抗R4を介して振動子
TRに流れ込む。この場合ダイオードD2は逆バイ
アスになるためI3がトランジスタQ2を迂回して振
動子TRに流れ込むことは無い。振動子TRに電
荷が充電されトランジスタQ2のベースとほぼ同
電位(ほぼ+Vcc電圧)となると、ダイオードD1
はOFF状態となり信号源Sより発せられる駆動
パルスPはA点には現われない。この場合のA点
の0VからVcc電圧までの立上り時間tは、hFE
50,I3=40μA,振動子TRの容量Cを500PFとす
れば、 hFE・I3・t=C・Vcc の関係よりt=15μsとなり、従来回路における立
上り時間と同程度かもしくは若干早くなつてい
る。
kT/qlnI 5 /I 4 =R 5・I 4where , k is Boltzmann's coefficient T is absolute temperature (〓) q is electron charge ln is natural logarithm symbol The operation of the present invention in this configuration is as follows. explain. When the selection signal IN 1 is changed from LOW to HIGH, the operation is as follows. Transistor Q 1 is ON
Therefore, the charge stored in the resonator TR becomes the resistance
Discharge via R 4 , diode D 2 and transistor Q 1 . In this case, transistor Q 2 is a diode D 2 , so its emitter potential is higher than its base.
It is in the OFF state. Therefore transistor Q 31
The collector current of all flows directly to the common line through Q1 without flowing into the base of Q2 .
In this state, the potential at point A is about 1V due to diode D 2 and transistor Q 1 , so diode D 1 is in the ON state, and pulse P from signal source S appears at point A to drive the resonator TR. Can be done. In this case, the Vcc current I 3 flowing through the transistor Q 1 is equal to the current I 4 flowing through the transistor Q 4 , for example, R 5 = 2KΩ, R 6 =
If it is 10KΩ, it is about 40μA. Next, select the transducer of the other channel, and change the selection signal IN 1 from HIGH to
I will explain the operation when it goes to LOW. Transistor Q 1 is turned off, so the current I 3 of transistor Q 31 flows into the base of transistor Q 2 and h FE (Q 2
current amplification factor) is multiplied by the oscillator through the resistor R 4
Flows into TR. In this case, diode D 2 becomes reverse biased, so I 3 does not bypass transistor Q 2 and flow into resonator TR. When the resonator TR is charged and has almost the same potential as the base of the transistor Q 2 (approximately +Vcc voltage), the diode D 1
is in the OFF state, and the drive pulse P emitted from the signal source S does not appear at point A. In this case, the rise time t from 0V at point A to Vcc voltage is h FE =
50, I 3 = 40 μA, and the capacitance C of the resonator TR is 500 PF, then from the relationship h FE・I 3・t=C・Vcc, t=15 μs, which is about the same as the rise time in the conventional circuit or slightly faster. It's summery.

以上説明したように、本発明によれば、マルチ
ベース・トランジスタQ3に流れるVcc電流からの
電流は充分小さく、従来の選択回路に比べて振動
子充電電流はほぼ同程度であるもののVcc電源の
総合的な消費電流は結果的に低減され得る超音波
振動子選択回路を実現することができる。
As explained above, according to the present invention, the current from the Vcc current flowing through the multi-base transistor Q3 is sufficiently small, and although the resonator charging current is approximately the same as in the conventional selection circuit, the Vcc power supply It is possible to realize an ultrasonic transducer selection circuit whose overall current consumption can be reduced as a result.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の超音波振動子選択回路の一例を
示す要部構成図、第2図は本発明に係る超音波振
動子選択回路の一実施例を示す要部構成図であ
る。 R1〜R6…抵抗、Q1,Q2,Q4〜Q6…トランジス
タ、Q3…マルチベース・トランジスタ、Q31
Q3N…PNPトランジスタ、TR…振動子、D1,D2
…ダイオード、V1…直流電源。
FIG. 1 is a block diagram of main parts showing an example of a conventional ultrasonic transducer selection circuit, and FIG. 2 is a block diagram of main parts showing an embodiment of an ultrasonic transducer selection circuit according to the present invention. R 1 to R 6 …Resistor, Q 1 , Q 2 , Q 4 to Q 6 … Transistor, Q 3 … Multibase transistor, Q 31 to
Q 3N ...PNP transistor, TR...resonator, D 1 , D 2
...diode, V 1 ...DC power supply.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 N個のPNPトランジスタでなるマルチベー
ス・トランジスタとこのマルチベース・トランジ
スタのベース電流に関連した電流を一定電流にす
るようにしたカレントミラー定電流回路を具え、
N個の振動子それぞれに対し、常時は前記PNP
トランジスタのコレクタ電流でON状態となる第
2のトランジスタQ2とこの第2のトランジスタ
Q2のエミツタに接続した抵抗R4を介して高電圧
を印加し、駆動時には前記PNPトランジスタの
コレクタとコモンライン間に挿入接続した第1の
トランジスタQ1をON状態にして前記PNPトラ
ンジスタのコレクタ電流を直接コモンラインに流
し、前記第2のトランジスタQ2をOFF状態にす
ると共に前記抵抗R4と、前記第2のトランジス
タQ2のエミツタと前記第1のトランジスタQ1
コレクタ間に接続したダイオードD2と、第1の
トランジスタQ1とを介して振動子に充電された
電荷を放電するようにしてなる超音波振動子選択
回路。
Equipped with a multi-base transistor consisting of 1N PNP transistors and a current mirror constant current circuit that makes the current related to the base current of this multi-base transistor a constant current,
For each of N oscillators, the above PNP is always
A second transistor Q2 that is turned on by the collector current of the transistor and this second transistor
A high voltage is applied through the resistor R4 connected to the emitter of Q2 , and when driving, the first transistor Q1 inserted and connected between the collector of the PNP transistor and the common line is turned on, and the collector of the PNP transistor is turned on. A current is passed directly to the common line to turn off the second transistor Q2 , and the resistor R4 is connected between the emitter of the second transistor Q2 and the collector of the first transistor Q1 . An ultrasonic transducer selection circuit configured to discharge charges stored in a transducer via a diode D2 and a first transistor Q1 .
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