JP4615142B2 - Ultrasonic transducer drive circuit and ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波振動子駆動回路および超音波診断装置に関し、さらに詳しくは、第1電圧からそれより低い第2電圧に切り換えて超音波振動子を駆動する際の待機時間を簡単な構成で短縮できるようにした超音波振動子駆動回路および超音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図7は、従来の超音波振動子駆動回路の一例である。
この超音波振動子駆動回路50は、第1電圧VHとそれより低い第2電圧VLとを電圧切換信号VSに応じて切り換えて供給する電源切換スイッチSwと、その電源切換スイッチSwと接地の間に介設された電源側トランジスタTraおよび接地側トランジスタTrbと、前記電源側トランジスタTraの電源切換スイッチSw側と接地の間に介設されたコンデンサC1と、そのコンデンサC1と前記電源切換スイッチSwの間に介在するインダクタンスL(高周波カット用フィルタのインダクタンス等)と、前記コンデンサC1と接地の間に介設された放電用トランジスタTr0および放電抵抗器Rと、前記電圧切換信号VSに応じて前記トランジスタTr0を制御する放電制御回路52と、送波パルス信号SPに応じて前記トランジスタTra,Trbを制御するゲート制御回路51とを具備してなり、前記電源側トランジスタTraと接地側トランジスタTrbの間から結合コンデンサCcを介して超音波振動子Eをパルス駆動する。
【0003】
前記第1電圧VHおよび第2電圧VLは、図示せぬ電源回路から供給される。
また、前記電圧切換信号VSおよび送波パルス信号SPは、図示せぬ制御回路から入力される。
【0004】
図8は、前記ゲート制御回路51の動作を示すフロー図である。
ステップS21では、図9に示すように、送波パルス信号SPが入力されない非駆動時は、電源側トランジスタTraのゲート電圧Vtaを“Voff”にして電源側トランジスタTraを遮断させ、接地側トランジスタTrbのゲート電圧Vtbを“Von”にして接地側トランジスタTrbを導通させる。そして、送波パルス信号SPが入力されたパルス駆動時は、電源側トランジスタTraのゲート電圧Vtaを“Von”にして電源側トランジスタTraを導通させ、接地側トランジスタTrbのゲート電圧Vtbを“Voff”にして接地側トランジスタTrbを遮断させる。これにより、電圧切換信号VSが第1電圧VHを選択している時はパルス高さVo’=VHの駆動パルスで超音波振動子Eが駆動され、電圧切換信号VSが第2電圧VLを選択している時はパルス高さVo’=VLの駆動パルスで超音波振動子Eが駆動される。
【0005】
ステップS22では、電圧切換信号VSが第1電圧VHから第2電圧VLへ選択を切り換えた時以外は前記ステップS21に戻り、切り換えたときはステップS63へ進む。
【0006】
ステップS63では、図9に示すように、放電用トランジスタTr0のゲート電圧Vt0を“Von”にして放電用トランジスタTr0を導通させる。これにより、コンデンサC1に蓄積された電荷が、トランジスタTr0および放電抵抗器Rを介して放電される(インダクタンスLがあるため、電源切換スイッチSw側へは実質的に放電しない)。そして、コンデンサC1の電圧が第2電圧VLまで低下すると、ゲート電圧Vt0を“Voff”にする。そして、前記ステップS21に戻る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の超音波振動子駆動回路50では、コンデンサC1に蓄積された電荷を放電するための特別な放電回路(52,Tr0,R)があるため放電時間τ’を短縮でき、待機時間が短くて済むが、構成が複雑になる問題点がある。
そこで、本発明の目的は、簡単な構成により、第1電圧からそれより低い第2電圧に切り換えて超音波振動子を駆動する際の待機時間を短縮することが出来る超音波振動子駆動回路および超音波診断装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
第1の観点では、本発明は、第1電圧とそれより低い第2電圧とを切り換えて供給しうる電源手段と、前記電源手段に第1端を接続された抵抗器と、前記抵抗器の第1端側と接地の間に介設されたコンデンサと、前記抵抗器の第2端と接地の間に介設されたトランジスタと、非駆動時は電流を流さず第1電圧が供給されている駆動時は第1電流をパルス状に流し第2電圧が供給されている駆動時は前記第1電流より小さい第2電流をパルス状に流すように前記トランジスタを制御し前記第1電圧から前記第2電圧へ切り換えられた直後の所定時間は前記第2電流より大きい放電電流を流すように前記トランジスタを制御する制御手段とを有する第1駆動回路と、前記第1駆動回路と同構成の第2駆動回路と、前記第1駆動回路の抵抗器の第2端側と前記第2駆動回路の抵抗器の第2端側との差分成分で超音波振動子をパルス駆動する差動出力手段とを具備したことを特徴とする超音波振動子駆動回路を提供する。
上記第1の観点による超音波振動子駆動回路では、第1駆動回路および第2駆動回路において、第1電圧から第2電圧へ切り換えられた直後の所定時間は、第2電圧に合わせた第2電流ではなく、それより大きい放電電流を流すようにトランジスタを制御する。このため、放電時間を短縮でき、待機時間が短くて済む。また、特別な放電回路が必要なく、構成が簡単で済む。
また、放電時に第1駆動回路の抵抗器の第2端側と第2駆動回路の抵抗器の第2端側とに共通に現れる微分波形は差動出力手段で相殺され、パルス駆動に必要な信号だけが超音波振動子へ出力されるので、不必要な送波がなされることを阻止できる。このため、音場の乱れを低減することが可能となり、高レベル送波と低レベル送波とを組み合わせた複合モード時のリアルタイム性(フレームレート)を高くすることが出来る。また、被検体や超音波探触子に加わる負担を軽減できる。
【0009】
第2の観点では、本発明は、第1電圧とそれより低い第2電圧とを切り換えて供給しうる電源手段と、前記電源手段に第1端を接続された抵抗器と、前記抵抗器の第1端側と接地の間に介設されたコンデンサと、前記抵抗器の第2端と接地の間に介設されたトランジスタと、非駆動時は電流を流さず第1電圧が供給されている駆動時は第1電流をパルス状に流し第2電圧が供給されている駆動時は前記第1電流より小さい第2電流をパルス状に流すように前記トランジスタを制御し前記第1電圧から前記第2電圧へ切り換えられた直後の所定時間は前記第2電流より大きい放電電流を流すように前記トランジスタを制御する制御手段とを有する第1駆動回路と、前記第1駆動回路と同構成の第2駆動回路と、接地と前記第1駆動回路の抵抗器の第2端側の間に介設された1次巻線と、前記第2駆動回路の抵抗器の第2端側と接地の間に介設された2次巻線と、前記1次巻線への入力信号および前記2次巻線への入力信号の差分成分を誘起して該誘起信号により超音波振動子をパルス駆動する3次巻線とを具備したことを特徴とする超音波振動子駆動回路を提供する。
上記第2の観点による超音波振動子駆動回路では、1次巻線への入力信号と,2次巻線への入力信号との差分成分を3次巻線に誘起せしめるので、回路的に簡単である。
【0010】
第3の観点では、本発明は、上記構成の超音波振動子駆動回路において、前記3次巻線は、前記1次巻線への入力信号に対して正極性出力を行い、前記2次巻線への入力信号に対して負極性出力を行うことを特徴とする超音波振動子駆動回路を提供する。
上記第3の観点による超音波振動子駆動回路では、3次巻線が、1次巻線入力に対して正極性すなわち同相の信号を出力し、2次巻線入力に対して負極性すなわち逆相の信号を出力するように、巻回の向きや配置を決めることで、超音波振動子への出力段に3巻線タイプのトランス(transformer)を採用できるようになる。
【0011】
第4の観点では、本発明は、上記構成の超音波振動子駆動回路において、前記第1駆動回路の抵抗器の第2端と前記1次巻線との間、および、前記第2駆動回路の抵抗器の第2端と前記2次巻線との間に結合コンデンサをそれぞれ介設したことを特徴とする超音波振動子駆動回路を提供する。
上記第4の観点による超音波振動子駆動回路では、結合コンデンサを介設したので、パルス駆動に不要な直流成分が超音波振動子に加わることを阻止できる。
【0012】
第5の観点では、本発明は、上記構成の超音波振動子駆動回路において、前記第1駆動回路の駆動時に前記第2駆動回路を非駆動とすることで、前記超音波振動子を単極性パルス駆動することを特徴とする超音波振動子駆動回路を提供する。
上記第5の観点による超音波振動子駆動回路では、第1駆動回路の駆動時に第2駆動回路を非駆動とすることで、第1電圧から第2電圧へ切り換えられた直後に不必要な送波がなされることを阻止しつつ、超音波振動子を単極性パルス駆動できるようになる。
【0013】
第6の観点では、本発明は、上記構成の超音波振動子駆動回路において、前記第1駆動回路の駆動時にパルス状に流れる電流から僅かにずれたタイミングで、前記第2駆動回路にパルス状の電流が流れるようにすることで、前記超音波振動子を両極性パルス駆動することを特徴とする超音波振動子駆動回路を提供する。
上記第6の観点による超音波振動子駆動回路では、第1駆動回路とは僅かにずれたタイミングで、第2駆動回路にパルス状の電流が流れるようにすることで、第1電圧から第2電圧へ切り換えられた直後に不必要な送波がなされることを阻止しつつ、超音波振動子を両極性パルス駆動できるようになる。
【0014】
第7の観点では、本発明は、上記構成の超音波振動子駆動回路において、前記第1駆動回路および前記第2駆動回路の制御手段は、前記第1電圧から前記第2電圧へ切り換えられた直後の所定時間は前記トランジスタを完全に導通させるように制御することを特徴とする超音波振動子駆動回路を提供する。
上記第7の観点による超音波振動子駆動回路では、第1電圧から第2電圧へ切り換えられた直後の所定時間は、トランジスタを完全に導通させるように制御するので、コンデンサに蓄積された電荷をトランジスタを介して速やかに放電することが可能となる。このため、コンデンサの電圧が略第2電圧まで低下するまでの放電時間すなわち待機時間をさらに短縮できる。
【0015】
第8の観点では、本発明は、上記構成の超音波振動子駆動回路と、前記超音波振動子駆動回路によりパルス駆動される超音波振動子が内設された超音波探触子とを具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第8の観点による超音波診断装置では、上記構成の超音波振動子駆動回路により超音波振動子を駆動するので、複合モード時のフレームレートを高くして、実質的に画質を向上できるようになる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施の形態により本発明を詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【0017】
図1は、本発明の一実施形態に係る超音波診断装置を示す構成図である。
この超音波診断装置100は、多数の超音波振動子Eが内設され且つそれらにより超音波パルスを被検体内へ送信すると共に該被検体内から超音波エコーを受信する超音波探触子21と、前記超音波振動子Eをパルス駆動する超音波振動子駆動回路10と、音線方向ごとの音線信号を生成する受信部22と、前記音線信号の強度やドプラ成分に基づいてBモード画像データやCFM(color Flow Mapping)画像データを生成するDSC(Digital Scan Converter)23と、画像を表示するCRT(Cathode Ray Tube)24とを具備して構成されている。
なお、前記超音波振動子駆動回路10には、図示せぬ電源回路から第1電圧VHとそれより低い第2電圧VLが供給され、図示せぬ制御回路から電圧切換信号VSおよび送波パルス信号SP1,SP2が入力される。
【0018】
図2は、前記超音波振動子駆動回路10を示す構成図である。
この超音波振動子駆動回路10において、第1駆動回路11は、前記第1電圧VHと第2電圧VLとを電圧切換信号VSに応じて切り換えて供給する電源切換スイッチSwと、その電源切換スイッチSwに第1端を接続された抵抗器R1と、その抵抗器R1の第1端側と接地の間に介設されたコンデンサC1と、そのコンデンサC1と前記電源切換スイッチSwの間に介在するインダクタンスL(高周波カット用フィルタのインダクタンス等)および逆流防止用ダイオードD1と、前記抵抗器R1の第2端と接地の間に介設されたトランジスタTr1および抵抗器R2と、前記電圧切換信号VSおよび前記送波パルス信号SP1に応じて前記トランジスタTr1を制御するゲート制御回路1とを具備して構成されている。なお、前記抵抗器R1,R2は、耐圧や耐久性を高める見地から、電力用のタイプを採用することが好ましい。また、図示では、前記トランジスタTr1をFET(Field-Effect Transistor)としたが、通常のトランジスタ、すなわちバイポーラトランジスタ(bipolar transistor)を使用してもよい。
第2駆動回路12は、前記第1駆動回路11と同構成である(トランジスタTr2およびゲート制御回路2を具備する)。
【0019】
トランス13において、1次巻線M1の第1端は接地され、第2端は結合コンデンサCcを介して前記第1駆動回路11の抵抗器R1の第2端に接続されている。
2次巻線M2の第1端は結合コンデンサCcを介して前記第2駆動回路12の抵抗器R1の第2端に接続され、第2端は接地されている。
3次巻線M3の第1端は前記超音波振動子Eの一端が接続され、第2端は接地されている。前記超音波振動子Eの他端は接地されている。
図示のように、巻回の向きが同じ1次巻線M1と2次巻線M2とを1列に配置し、各巻線の逆側端子に信号を入力するので、3次巻線M3の端子間には、前記1次巻線M1への入力に対して正極性かつ前記2次巻線M2への入力に対して負極性の電圧が誘起され、出力電圧Voとなる。
【0020】
図3は、前記超音波振動子駆動回路10が単極性パルス駆動を行う場合の前記ゲート制御回路1の動作を示すフロー図である。
ステップS1では、図4に示すように、送波パルス信号SP1が入力されない非駆動時は、ゲート電圧Vt1を“0”にし、トランジスタTr1にドレイン電流I1を流さない。そして、送波パルス信号SP1が入力され且つ電圧切換信号VSが第1電圧VHを選択している時は、ゲート電圧Vt1を“vh”にし、トランジスタTr1に比較的大きな第1ドレイン電流Ihを流す。
これにより、第1駆動電圧Vd1に含まれるパルス高さV1=R1・Ihの駆動パルスが、結合コンデンサCcを介して、前記1次巻線M1の第2端へ入力される。
なお、このステップS1の期間中、前記ゲート制御回路2には、送波パルス信号SP2が入力されず、非駆動状態のままである。したがって、ゲート電圧Vt2は“0”のままであり、トランジスタTr2にドレイン電流I2は流れず、第2駆動電圧Vd2は第1電圧VHのままである。
この結果、図4に示すように、出力電圧Voにおけるパルス高さV1=R1・Ihの駆動パルスすなわち単極性パルスで超音波振動子Eが駆動される。
【0021】
ステップS2では、電圧切換信号VSが第1電圧VHから第2電圧VLへ選択を切り換えた時以外は前記ステップS1に戻り、切り換えたときはステップS3へ進む。
【0022】
ステップS3では、図4に示すように、電圧切換信号VSが第2電圧VLを選択しているにもかかわらず、ゲート電圧Vt1を“vx”にする。ここで、“vx”は、電圧切換信号VSが第2電圧VLを選択している時のゲート電圧vLよりも高い電圧であり、好ましくは電圧切換信号VSが第1電圧VHを選択している時のゲート電圧vh以上の電圧であり、トランジスタTr1が完全に導通する“Von”としてもよい。これにより、トランジスタTr1にドレイン電流Ixが流れ、コンデンサC1に蓄積された電荷がトランジスタTr1を介して放電される(インダクタンスLや逆流防止用ダイオードD1があるため、電源切換スイッチSw側へは放電しない)。そして、コンデンサC1の電圧が略第2電圧VLまで低下しうる規定時間τまでゲート電圧Vt1を“vx”に維持する。なお、電圧切換信号VSが第1電圧VHから第2電圧VLへ選択を切り換えてから次の送波パルス信号SP1が入力されるまでの時間Tは、前記規定時間τよりも長い。
このとき、図4に示すように、第1駆動電圧Vd1と第2駆動電圧Vd2には、コンデンサC1の放電による微分波形が共通に現れるので、3次巻線M3の出力電圧Voは“0”となる。
【0023】
ステップS4では、規定時間τだけ待機し、規定時間τが経過したら前記ステップS1に戻る。
【0024】
図5は、前記超音波振動子駆動回路10が両極性パルス駆動を行う場合の前記ゲート制御回路1,2の動作を示すフロー図である。左側のフローは、前記ゲート制御回路1のフローである。右側のフローは、前記ゲート制御回路2のフローである。
ステップS1〜S4は、図3のステップS1〜S4と同じ処理である。したがって、図6に示すように、電圧切換信号VSと,送波パルス信号SP1と,ゲート電圧Vt1と,ドレイン電流I1と,供給電圧Vsと,第1駆動電圧Vd1の各波形は、図4の各波形と同じである。
ステップSS1では、図6に示すように、前記ゲート制御回路2は、送波パルス信号SP2が入力されない非駆動時は、ゲート電圧Vt2を“0”にし、トランジスタTr2にドレイン電流I2を流さない。そして、送波パルス信号SP2が入力され且つ電圧切換信号VSが第1電圧VHを選択している時は、ゲート電圧Vt2を“vh”にし、トランジスタTr2に比較的大きなドレイン電流Ihを流す。なお、前記送波パルス信号SP2のタイミングは、前記ゲート制御回路1に入力される送波パルス信号SP1から僅かに遅れたタイミングである。
これにより、第2駆動電圧Vd2に含まれるパルス高さV2=R1・Ihの駆動パルスが、結合コンデンサCcを介して、前記2次巻線M2の第1端へ入力される。
この結果、図6に示すように、出力電圧Voにおけるパルス高さV1=R1・Ihの正極性パルスの直後にパルス高さV2=R1・Ihの負極性パルスが続く両極性パルスで超音波振動子Eが駆動される。
【0025】
ステップSS2では、電圧切換信号VSが第1電圧VHから第2電圧VLへ選択を切り換えた時以外は前記ステップSS1に戻り、切り換えたときはステップSS3へ進む。
【0026】
ステップSS3では、図6に示すように、電圧切換信号VSが第2電圧VLを選択しているにもかかわらず、ゲート電圧Vt2を“vx”にする。この“vx”は、上記図3のステップS3における“vx”と同等である(ただし、トランジスタTr1をトランジスタTr2と読み替えるものとする)。これにより、トランジスタTr2にドレイン電流Ixが流れ、コンデンサC1に蓄積された電荷がトランジスタTr2を介して放電される(インダクタンスLや逆流防止用ダイオードD1があるため、電源切換スイッチSw側へは放電しない)。そして、コンデンサC1の電圧が略第2電圧VLまで低下しうる規定時間τまでゲート電圧Vt2を“vx”に維持する。
このとき、図6に示すように、第1駆動電圧Vd1と第2駆動電圧Vd2には、コンデンサC1の放電による微分波形が共通に現れるので、3次巻線M3の出力電圧Voは“0”となる。
【0027】
ステップSS4では、規定時間τだけ待機し、規定時間τが経過したら前記ステップS1に戻る。
【0028】
以上の超音波振動子駆動回路10によれば、第1駆動回路11および第2駆動回路12は、第1電圧VHから第2電圧VLへ切り換えられた直後の所定時間τについて、第2電圧VLに合わせた第2電流ILではなく、それより大きい放電電流Ixを流すようにトランジスタTr1,Tr2を制御するから、放電時間を短縮でき、待機時間τが短くて済む。また、特別な放電回路が必要なく、構成が簡単で済む。また、放電時の微分波形を超音波振動子Eに印加せずに済む。
【0029】
また、以上の超音波診断装置100によれば、第1電圧VHから第2電圧VLへの切り替え時に不必要な送波を行わないので、複合モード時のリアルタイム性を高めることが出来る(これに対し、不必要な送波による音場の乱れがある場合には、それが終息するまで待機する必要がある)。
【0030】
なお、前記電圧切換信号VSが第1電圧VHを選択している時と第2電圧VLを選択している時とで単極性パルス駆動と両極性パルス駆動とを切り替えてもよい(単極性パルス駆動と両極性パルス駆動の先後は任意である)。
また、前記電源切換スイッチSwの代わりに、オープン端子を経由して切り換わる構成のスイッチSwを用い、第1電圧VHから第2電圧VLへと電圧を切り換える時、規定時間τだけオープン端子で待機してから第2電圧VLへと切り換えるようし、逆流防止用ダイオードD1を省略してもよい。
【0031】
【発明の効果】
本発明の超音波振動子駆動回路および超音波診断装置によれば、特別な放電回路の要らない簡単な構成になり、コストを低減できる。
また、第1電圧からそれより低い第2電圧に切り換えて超音波振動子を駆動する際に、音場が乱れないので、待機時間を短縮して高フレームレート化を図ることが可能となり、実質的に画質を向上できる。
さらに、単極性パルス駆動と両極性パルス駆動のいずれにも対応可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る超音波診断装置を示す構成図である。
【図2】図1の超音波診断装置における超音波振動子駆動回路を示す構成図である。
【図3】図2の超音波振動子駆動回路の単極性パルス駆動時の動作制御を示すフロー図である。
【図4】図2の超音波振動子駆動回路における各部の波形図である。
【図5】図2の超音波振動子駆動回路の両極性パルス駆動時の制御動作を示すフロー図である。
【図6】図2の超音波振動子駆動回路における各部の別の波形図である。
【図7】従来の超音波振動子駆動回路の一例を示す構成図である。
【図8】図7の超音波振動子駆動回路の制御動作を示すフロー図である。
【図9】図7の超音波振動子駆動回路における各部の波形図である。
【符号の説明】
1,2 ゲート制御回路
10 超音波振動子駆動回路
11 第1駆動回路
12 第2駆動回路
13 トランス
21 超音波探触子
100 超音波診断装置
E 超音波振動子
C1 コンデンサ
Cc 結合コンデンサ
D1 逆流防止用ダイオード
E 超音波振動子
I1,I2 ドレイン電流
L インダクタンス
M1 1次巻線
M2 2次巻線
M3 3次巻線
R1,R2 抵抗器
SP1,SP2 送波パルス信号
Sw 電源切換スイッチ
Tr1,Tr2 トランジスタ
Vd1,Vd2 駆動電圧
VH 第1電圧
VL 第2電圧
VS 電圧切換信号
V1,V2 パルス高さ
Vt1,Vt2 ゲート電圧
Vo 出力電圧[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic transducer driving circuit and an ultrasonic diagnostic apparatus. More specifically, the present invention relates to a standby time when driving an ultrasonic transducer by switching from a first voltage to a second voltage lower than the first voltage. The present invention relates to an ultrasonic transducer drive circuit and an ultrasonic diagnostic apparatus that can be shortened.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 shows an example of a conventional ultrasonic transducer driving circuit.
The ultrasonic
[0003]
The first voltage VH and the second voltage VL are supplied from a power supply circuit (not shown).
The voltage switching signal VS and the transmission pulse signal SP are input from a control circuit (not shown).
[0004]
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the
In step S21, as shown in FIG. 9, when the transmission pulse signal SP is not input, the gate voltage Vta of the power supply side transistor Tra is set to “Voff” to shut off the power supply side transistor Tra, and the ground side transistor Trb. The gate voltage Vtb is set to “Von” to make the ground side transistor Trb conductive. When the transmission pulse signal SP is input, the gate voltage Vta of the power supply side transistor Tra is set to “Von” to make the power supply side transistor Tra conductive, and the gate voltage Vtb of the ground side transistor Trb is set to “Voff”. Thus, the ground side transistor Trb is shut off. Thereby, when the voltage switching signal VS selects the first voltage VH, the ultrasonic transducer E is driven by the driving pulse having the pulse height Vo ′ = VH, and the voltage switching signal VS selects the second voltage VL. When this occurs, the ultrasonic transducer E is driven with a drive pulse having a pulse height Vo ′ = VL.
[0005]
In step S22, the process returns to step S21 except when the voltage switching signal VS switches the selection from the first voltage VH to the second voltage VL, and when switched, the process proceeds to step S63.
[0006]
In step S63, as shown in FIG. 9, the gate voltage Vt0 of the discharge transistor Tr0 is set to “Von” to make the discharge transistor Tr0 conductive. As a result, the electric charge accumulated in the capacitor C1 is discharged through the transistor Tr0 and the discharge resistor R (since there is an inductance L, it is not substantially discharged to the power supply selector switch Sw side). When the voltage of the capacitor C1 decreases to the second voltage VL, the gate voltage Vt0 is set to “Voff”. Then, the process returns to step S21.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional ultrasonic
Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultrasonic transducer driving circuit capable of shortening a standby time when driving an ultrasonic transducer by switching from a first voltage to a second voltage lower than the first voltage with a simple configuration. It is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In a first aspect, the present invention provides power supply means that can switch and supply a first voltage and a second voltage lower than the first voltage, a resistor having a first end connected to the power supply means, A capacitor interposed between the first end side and ground, a transistor interposed between the second end of the resistor and ground, and the first voltage is supplied without passing current when not driven. The transistor is controlled so as to flow a first current in a pulsed manner during driving and a second current smaller than the first current is pulsed during driving in which a second voltage is supplied. A first drive circuit having control means for controlling the transistor so that a discharge current larger than the second current flows for a predetermined time immediately after switching to the second voltage; and a first drive circuit having the same configuration as the first drive circuit Two drive circuits and a second resistor of the first drive circuit There is provided an ultrasonic transducer drive circuit comprising differential output means for pulse-driving the ultrasonic transducer with a differential component between the first side and the second end side of the resistor of the second drive circuit. .
In the ultrasonic transducer driving circuit according to the first aspect, in the first driving circuit and the second driving circuit, a predetermined time immediately after the switching from the first voltage to the second voltage is performed according to the second voltage. The transistor is controlled so that a discharge current larger than the current flows. Therefore, the discharge time can be shortened and the standby time can be shortened. Further, no special discharge circuit is required, and the configuration is simple.
Also, the differential waveform that appears in common on the second end side of the resistor of the first drive circuit and the second end side of the resistor of the second drive circuit at the time of discharge is canceled by the differential output means, and is necessary for pulse driving. Since only the signal is output to the ultrasonic transducer, unnecessary transmission can be prevented. For this reason, it is possible to reduce the disturbance of the sound field, and it is possible to increase the real-time property (frame rate) in the composite mode in which high-level transmission and low-level transmission are combined. In addition, the burden on the subject and the ultrasound probe can be reduced.
[0009]
In a second aspect, the present invention relates to a power supply means capable of switching and supplying a first voltage and a second voltage lower than the first voltage, a resistor having a first end connected to the power supply means, A capacitor interposed between the first end side and ground, a transistor interposed between the second end of the resistor and ground, and the first voltage is supplied without passing current when not driven. The transistor is controlled so as to flow a first current in a pulsed manner during driving and a second current smaller than the first current is pulsed during driving in which a second voltage is supplied. A first drive circuit having control means for controlling the transistor so that a discharge current larger than the second current flows for a predetermined time immediately after switching to the second voltage; and a first drive circuit having the same configuration as the
In the ultrasonic transducer driving circuit according to the second aspect, since the differential component between the input signal to the primary winding and the input signal to the secondary winding is induced in the tertiary winding, the circuit is simple. It is.
[0010]
In a third aspect, the present invention provides the ultrasonic transducer driving circuit having the above-described configuration, wherein the tertiary winding performs a positive output with respect to an input signal to the primary winding, and the secondary winding. Provided is an ultrasonic transducer driving circuit which performs negative output with respect to an input signal to a line.
In the ultrasonic transducer driving circuit according to the third aspect, the tertiary winding outputs a positive polarity signal, that is, an in-phase signal, to the primary winding input, and a negative polarity, ie, reverse, to the secondary winding input. By determining the winding direction and arrangement so as to output a phase signal, a three-winding type transformer can be adopted for the output stage to the ultrasonic transducer.
[0011]
In a fourth aspect, the present invention provides an ultrasonic transducer drive circuit having the above-described configuration, wherein the second drive circuit includes a second end of a resistor of the first drive circuit and the primary winding, and the second drive circuit. An ultrasonic transducer driving circuit is provided, wherein a coupling capacitor is interposed between the second end of the resistor and the secondary winding.
In the ultrasonic transducer driving circuit according to the fourth aspect, since the coupling capacitor is interposed, it is possible to prevent a direct current component unnecessary for pulse driving from being applied to the ultrasonic transducer.
[0012]
In a fifth aspect, the present invention provides the ultrasonic transducer driving circuit having the above-described configuration, wherein the ultrasonic transducer is made unipolar by disabling the second drive circuit when the first drive circuit is driven. Provided is an ultrasonic transducer driving circuit characterized by being pulse-driven.
In the ultrasonic transducer driving circuit according to the fifth aspect, the second driving circuit is not driven when the first driving circuit is driven, so that unnecessary transmission is performed immediately after switching from the first voltage to the second voltage. The ultrasonic transducer can be driven with a unipolar pulse while preventing the wave from being generated.
[0013]
In a sixth aspect, the present invention relates to the ultrasonic transducer drive circuit having the above-described configuration, wherein the second drive circuit is pulsed at a timing slightly deviated from the current that flows in a pulsed manner when the first drive circuit is driven. The ultrasonic transducer driving circuit is characterized in that the ultrasonic transducer is driven by bipolar pulses by allowing the current to flow.
In the ultrasonic transducer driving circuit according to the sixth aspect, the second voltage is changed from the first voltage to the second voltage by causing a pulsed current to flow through the second driving circuit at a timing slightly shifted from the first driving circuit. The ultrasonic transducer can be driven in bipolar pulses while preventing unnecessary transmission immediately after switching to the voltage.
[0014]
In a seventh aspect, the present invention provides the ultrasonic transducer drive circuit having the above-described configuration, wherein the control means of the first drive circuit and the second drive circuit is switched from the first voltage to the second voltage. An ultrasonic transducer driving circuit is provided, wherein the transistor is controlled to be completely turned on for a predetermined time immediately after.
In the ultrasonic transducer driving circuit according to the seventh aspect, since the transistor is controlled to be completely conductive for a predetermined time immediately after switching from the first voltage to the second voltage, the charge accumulated in the capacitor is reduced. It becomes possible to discharge quickly through the transistor. For this reason, it is possible to further shorten the discharge time, that is, the standby time until the voltage of the capacitor decreases to substantially the second voltage.
[0015]
In an eighth aspect, the present invention includes an ultrasonic transducer drive circuit having the above-described configuration, and an ultrasonic probe in which an ultrasonic transducer that is pulse-driven by the ultrasonic transducer drive circuit is provided. An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by the above is provided.
In the ultrasonic diagnostic apparatus according to the eighth aspect, since the ultrasonic transducer is driven by the ultrasonic transducer drive circuit having the above-described configuration, it is possible to increase the frame rate in the composite mode and substantially improve the image quality. become.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. Note that the present invention is not limited thereby.
[0017]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
The ultrasonic
The ultrasonic
[0018]
FIG. 2 is a configuration diagram showing the ultrasonic
In the ultrasonic
The second drive circuit 12 has the same configuration as the first drive circuit 11 (including the transistor Tr2 and the gate control circuit 2).
[0019]
In the transformer 13, the first end of the primary winding M1 is grounded, and the second end is connected to the second end of the resistor R1 of the first drive circuit 11 via a coupling capacitor Cc.
The first end of the secondary winding M2 is connected to the second end of the resistor R1 of the second drive circuit 12 through a coupling capacitor Cc, and the second end is grounded.
The first end of the tertiary winding M3 is connected to one end of the ultrasonic transducer E, and the second end is grounded. The other end of the ultrasonic transducer E is grounded.
As shown in the figure, the primary winding M1 and the secondary winding M2 having the same winding direction are arranged in a row, and a signal is input to the opposite terminal of each winding, so the terminal of the tertiary winding M3. In the meantime, a voltage having a positive polarity with respect to the input to the primary winding M1 and a negative polarity with respect to the input to the secondary winding M2 is induced to become an output voltage Vo.
[0020]
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the
In step S1, as shown in FIG. 4, when the transmission pulse signal SP1 is not input, the gate voltage Vt1 is set to “0” and the drain current I1 does not flow through the transistor Tr1. When the transmission pulse signal SP1 is input and the voltage switching signal VS selects the first voltage VH, the gate voltage Vt1 is set to “vh” and a relatively large first drain current Ih is allowed to flow through the transistor Tr1. .
As a result, a drive pulse having a pulse height V1 = R1 · Ih included in the first drive voltage Vd1 is input to the second end of the primary winding M1 via the coupling capacitor Cc.
During the period of step S1, the transmission pulse signal SP2 is not input to the
As a result, as shown in FIG. 4, the ultrasonic transducer E is driven by a drive pulse of the pulse height V1 = R1 · Ih at the output voltage Vo, that is, a unipolar pulse.
[0021]
In step S2, the process returns to step S1 except when the voltage switching signal VS switches the selection from the first voltage VH to the second voltage VL, and when switched, the process proceeds to step S3.
[0022]
In step S3, as shown in FIG. 4, the gate voltage Vt1 is set to “vx” even though the voltage switching signal VS selects the second voltage VL. Here, “vx” is a voltage higher than the gate voltage vL when the voltage switching signal VS selects the second voltage VL, and preferably the voltage switching signal VS selects the first voltage VH. The voltage may be equal to or higher than the current gate voltage vh, and may be “Von” in which the transistor Tr1 is completely turned on. As a result, the drain current Ix flows through the transistor Tr1, and the electric charge accumulated in the capacitor C1 is discharged through the transistor Tr1 (there is no inductance L and a backflow prevention diode D1, so that the electric current is not discharged toward the power switch SW. ). Then, the gate voltage Vt1 is maintained at “vx” until the specified time τ when the voltage of the capacitor C1 can be reduced to substantially the second voltage VL. The time T from when the voltage switching signal VS switches the selection from the first voltage VH to the second voltage VL until the next transmission pulse signal SP1 is input is longer than the specified time τ.
At this time, as shown in FIG. 4, since the differential waveform due to the discharge of the capacitor C1 appears in common in the first drive voltage Vd1 and the second drive voltage Vd2, the output voltage Vo of the tertiary winding M3 is “0”. It becomes.
[0023]
In step S4, the process waits for a specified time τ, and returns to step S1 when the specified time τ has elapsed.
[0024]
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the
Steps S1 to S4 are the same processes as steps S1 to S4 in FIG. Therefore, as shown in FIG. 6, the waveforms of the voltage switching signal VS, the transmission pulse signal SP1, the gate voltage Vt1, the drain current I1, the supply voltage Vs, and the first drive voltage Vd1 are shown in FIG. Same as each waveform.
In step SS1, as shown in FIG. 6, the
As a result, a drive pulse having a pulse height V2 = R1 · Ih included in the second drive voltage Vd2 is input to the first end of the secondary winding M2 via the coupling capacitor Cc.
As a result, as shown in FIG. 6, ultrasonic vibration is generated by a bipolar pulse in which a negative pulse having a pulse height V2 = R1 · Ih is immediately followed by a positive pulse having a pulse height V1 = R1 · Ih at the output voltage Vo. Child E is driven.
[0025]
In step SS2, the process returns to step SS1 except when the voltage switching signal VS switches the selection from the first voltage VH to the second voltage VL, and when it switches, the process proceeds to step SS3.
[0026]
In step SS3, as shown in FIG. 6, the gate voltage Vt2 is set to “vx” despite the voltage switching signal VS selecting the second voltage VL. This “vx” is equivalent to “vx” in step S3 of FIG. 3 (provided that the transistor Tr1 is replaced with the transistor Tr2). As a result, the drain current Ix flows through the transistor Tr2, and the electric charge accumulated in the capacitor C1 is discharged through the transistor Tr2 (there is no inductance L and a backflow prevention diode D1, and therefore no discharge to the power supply selector switch Sw side. ). Then, the gate voltage Vt2 is maintained at “vx” until the specified time τ when the voltage of the capacitor C1 can be reduced to substantially the second voltage VL.
At this time, as shown in FIG. 6, since the differential waveform due to the discharge of the capacitor C1 appears in common in the first drive voltage Vd1 and the second drive voltage Vd2, the output voltage Vo of the tertiary winding M3 is “0”. It becomes.
[0027]
In step SS4, the process waits for a specified time τ, and returns to step S1 when the specified time τ has elapsed.
[0028]
According to the ultrasonic
[0029]
Further, according to the ultrasonic
[0030]
The unipolar pulse driving and the bipolar pulse driving may be switched between when the voltage switching signal VS selects the first voltage VH and when the second voltage VL is selected (unipolar pulse driving). The driving and driving of bipolar pulse driving are optional.)
Further, when the voltage is switched from the first voltage VH to the second voltage VL by using the switch Sw configured to be switched via the open terminal instead of the power source changeover switch Sw, the switch is on standby at the open terminal for a specified time τ. Then, the backflow prevention diode D1 may be omitted by switching to the second voltage VL.
[0031]
【The invention's effect】
According to the ultrasonic transducer driving circuit and the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, a simple configuration that does not require a special discharge circuit is required, and the cost can be reduced.
Further, when the ultrasonic transducer is driven by switching from the first voltage to the second voltage lower than the first voltage, the sound field is not disturbed, so that it is possible to shorten the standby time and increase the frame rate. Image quality can be improved.
Furthermore, both unipolar pulse driving and bipolar pulse driving can be supported.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing an ultrasonic transducer drive circuit in the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing operation control during unipolar pulse driving of the ultrasonic transducer driving circuit of FIG. 2;
4 is a waveform diagram of each part in the ultrasonic transducer drive circuit of FIG. 2; FIG.
FIG. 5 is a flowchart showing a control operation at the time of bipolar pulse driving of the ultrasonic transducer driving circuit of FIG. 2;
6 is another waveform diagram of each part in the ultrasonic transducer driving circuit of FIG. 2; FIG.
FIG. 7 is a configuration diagram showing an example of a conventional ultrasonic transducer driving circuit.
8 is a flowchart showing a control operation of the ultrasonic transducer drive circuit of FIG.
9 is a waveform diagram of each part in the ultrasonic transducer driving circuit of FIG. 7; FIG.
[Explanation of symbols]
1, 2
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