JP2008000506A - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波診断装置に関する。詳細には、超音波診断装置における送信信号と受信信号とを分離する送受分離回路及び受信信号を増幅するプリアンプに関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus. Specifically, the present invention relates to a transmission / reception separation circuit that separates a transmission signal and a reception signal in an ultrasonic diagnostic apparatus and a preamplifier that amplifies the reception signal.
一般に、超音波診断装置は超音波探触子及び送信回路及び受信回路及び送受分離回路を備える。超音波探触子は複数の振動素子を有する。送信回路は各振動素子に対応する複数の送信器を有する。各送信器は送信信号を増幅する送信アンプを有する。受信回路は各超音波振動子に対応する複数の受信器を有する。各受信器は受信信号を増幅するプリアンプを有する。プリアンプには振動素子からの信号線が接続される。送信回路と受信回路との接続点には送受分離回路が設けられる。 In general, an ultrasonic diagnostic apparatus includes an ultrasonic probe, a transmission circuit, a reception circuit, and a transmission / reception separation circuit. The ultrasonic probe has a plurality of vibration elements. The transmission circuit has a plurality of transmitters corresponding to the respective vibration elements. Each transmitter has a transmission amplifier that amplifies the transmission signal. The receiving circuit has a plurality of receivers corresponding to each ultrasonic transducer. Each receiver has a preamplifier for amplifying the received signal. A signal line from the vibration element is connected to the preamplifier. A transmission / reception separation circuit is provided at a connection point between the transmission circuit and the reception circuit.
送信時には、高電圧の送信信号(例えば、100Vpp、5MHz)が送信回路から信号線を通って超音波探触子に流れる。受信時には、微小な受信信号(例えば、1Vpp以下)が超音波探触子から信号線を通って受信回路に流れる。
送信信号及び受信信号は1本の信号線を共用するので、受信回路には高電圧の送信信号が流入する。従って、受信回路のプリアンプを送信信号から保護する必要がある。
At the time of transmission, a high-voltage transmission signal (for example, 100 Vpp, 5 MHz) flows from the transmission circuit through the signal line to the ultrasonic probe. At the time of reception, a minute reception signal (for example, 1 Vpp or less) flows from the ultrasonic probe through the signal line to the reception circuit.
Since the transmission signal and the reception signal share one signal line, a high-voltage transmission signal flows into the reception circuit. Therefore, it is necessary to protect the preamplifier of the receiving circuit from the transmission signal.
そこで、送受分離回路にダイオードブリッジやスイッチを備える保護回路を設けて、送信信号から受信回路のプリアンプを保護する超音波診断装置が提案されている(例えば、[特許文献1]参照。)。 Therefore, an ultrasonic diagnostic apparatus has been proposed in which a protection circuit including a diode bridge and a switch is provided in the transmission / reception separation circuit to protect the preamplifier of the reception circuit from a transmission signal (see, for example, [Patent Document 1]).
しかしながら、ダイオードブリッジを備える保護回路では、送信信号から保護するために高耐圧のダイオードが必要であるという問題点がある。さらに、ダイオードの動作抵抗が受信信号経路に存在するのでノイズが生じるという問題点がある。
また、スイッチを備える保護回路では、送信モードと受信モードを切り替えるための切替信号が必要になるという問題点がある。受信時には、保護回路はベース接地型増幅器として動作して入力インピーダンスが小さくなる。従って、受信信号を十分通すには時定数を大きくするべく大容量のコンデンサが必要であるという問題点がある。送信時には、スイッチや出力端子に高電圧がかかる。従って、高耐圧素子が必要であるという問題点がある。
However, a protection circuit including a diode bridge has a problem that a high voltage diode is required to protect against a transmission signal. Furthermore, there is a problem that noise occurs because the operating resistance of the diode exists in the reception signal path.
In addition, a protection circuit including a switch has a problem that a switching signal for switching between a transmission mode and a reception mode is required. At the time of reception, the protection circuit operates as a grounded base amplifier, and the input impedance is reduced. Therefore, there is a problem that a large-capacitance capacitor is required to increase the time constant in order to pass the received signal sufficiently. During transmission, a high voltage is applied to the switch and the output terminal. Therefore, there is a problem that a high breakdown voltage element is necessary.
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、回路規模を大きくすることなく送信信号から受信回路を保護する超音波診断装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that protects a reception circuit from a transmission signal without increasing the circuit scale.
前述した目的を達成するために本発明は、被検体内に超音波を送受信する超音波振動子を備える超音波探触子と、前記超音波振動子に送信信号を供給する送信部と、前記超音波振動子からの受信信号を増幅するプリアンプを有する受信部と、前記受信部から出力される受信信号に基づいて超音波像を構成する画像処理部と、前記超音波像を表示する画像表示部と、を備える超音波診断装置であって、前記送信部及び前記受信部の接続点と前記プリアンプの入力との間に直列に接続されるコンデンサと、前記コンデンサからみた前記プリアンプの入力抵抗回路と、前記コンデンサと前記プリアンプの入力との間に設けられるクランプ回路と、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides an ultrasonic probe including an ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic waves in a subject, a transmission unit that supplies a transmission signal to the ultrasonic transducer, A reception unit having a preamplifier for amplifying a reception signal from the ultrasonic transducer, an image processing unit for forming an ultrasonic image based on the reception signal output from the reception unit, and an image display for displaying the ultrasonic image An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a capacitor connected in series between a connection point of the transmitting unit and the receiving unit and an input of the preamplifier; and an input resistance circuit of the preamplifier viewed from the capacitor And a clamp circuit provided between the capacitor and the input of the preamplifier.
超音波の送信時には、コンデンサに流入した送信信号は、コンデンサによりカップリングされて直流成分が遮断され、クランプ回路によりクランプされて所定電圧範囲内に制限されて、プリアンプに出力される。
超音波の受信時には、受信信号は、コンデンサと抵抗で構成されるハイパスフィルタを通り、プリアンプに入力されて増幅される。
At the time of ultrasonic transmission, the transmission signal that has flowed into the capacitor is coupled by the capacitor to block the DC component, clamped by the clamp circuit, limited to a predetermined voltage range, and output to the preamplifier.
When receiving ultrasonic waves, the received signal passes through a high-pass filter composed of a capacitor and a resistor, and is input to a preamplifier and amplified.
クランプ回路は、2つのダイオードを含む。一方のダイオードはプリアンプの入力と第1電源との間に順方向に接続され、他方のダイオードはプリアンプの入力とグランドまたは第2電源(基準電源)との間に逆方向に接続される。
尚、送信信号は振幅が大きい信号でありダイオードの順方向動作電圧Vf(0.6V〜0.8V)以上になるのでクランプされる。受信信号は振幅が小さい信号でありダイオードの順方向動作電圧Vfを超えないのでクランプされない。
The clamp circuit includes two diodes. One diode is connected in the forward direction between the input of the preamplifier and the first power supply, and the other diode is connected in the reverse direction between the input of the preamplifier and the ground or the second power supply (reference power supply).
The transmission signal is a signal having a large amplitude and is clamped because it is equal to or higher than the forward operation voltage Vf (0.6 V to 0.8 V) of the diode. Since the received signal is a signal having a small amplitude and does not exceed the forward operating voltage Vf of the diode, it is not clamped.
このように、送信信号の電圧はコンデンサの両端にかかるので、クランプ回路のダイオードは高耐圧である必要はない。また、送信信号はコンデンサを通過後にクランプ回路によりクランプされるので、プリアンプが保護される。 Thus, since the voltage of the transmission signal is applied across the capacitor, the diode of the clamp circuit does not need to have a high breakdown voltage. Further, since the transmission signal is clamped by the clamp circuit after passing through the capacitor, the preamplifier is protected.
また、クランプ回路に関しては、2つのダイオードをプリアンプ入力とグランドまたは第2電源(基準電源)との間に逆並列接続してもよい。
これにより、グランド中心あるいは第2電源中心の振幅の受信信号をプリアンプに入力することができる。
Regarding the clamp circuit, two diodes may be connected in antiparallel between the preamplifier input and the ground or the second power supply (reference power supply).
As a result, the reception signal having the amplitude at the center of the ground or the center of the second power supply can be input to the preamplifier.
入力抵抗回路は、プリアンプの入力とバイアス電源との間に設けられる抵抗を含む。
これにより、プリアンプの高入力インピーダンス性を確保し、コンデンサの容量及びサイズを十分小さくして回路規模を小さくすることができる。
The input resistance circuit includes a resistor provided between the input of the preamplifier and the bias power source.
As a result, the high input impedance characteristic of the preamplifier can be ensured, and the circuit scale can be reduced by sufficiently reducing the capacitance and size of the capacitor.
また、入力抵抗回路に関しては、スイッチング素子を設けててもよい。スイッチング素子を設ける場合には、超音波の送信時にはスイッチング素子をオンし超音波の受信時にはスイッチング素子をオフすることが望ましい。
これにより、抵抗値が大きい抵抗をオンチップすることが困難な場合であっても抵抗に代えて電界効果トランジスタ等のスイッチング素子を用いることによりIC化等の小型化を図ることができる。
For the input resistance circuit, a switching element may be provided. When a switching element is provided, it is desirable to turn on the switching element when transmitting ultrasonic waves and to turn off the switching element when receiving ultrasonic waves.
Thus, even when it is difficult to on-chip a resistor having a large resistance value, it is possible to reduce the size such as an IC by using a switching element such as a field effect transistor instead of the resistor.
また、コンデンサの容量は、超音波振動子の等価容量と比較して小さくすることが望ましい。
これにより、送信回路の送信アンプの負荷を抑制することができる。
また、入力抵抗回路の抵抗値は、コンデンサの容量と入力抵抗回路の抵抗値とにより決定されるカットオフ周波数が送信信号の周波数より小さくなる抵抗値であることが望ましい。
これにより、受信信号の損失及びノイズを抑制することができる。
Further, it is desirable that the capacity of the capacitor be smaller than the equivalent capacity of the ultrasonic transducer.
Thereby, the load of the transmission amplifier of the transmission circuit can be suppressed.
The resistance value of the input resistance circuit is preferably a resistance value in which the cutoff frequency determined by the capacitance of the capacitor and the resistance value of the input resistance circuit is smaller than the frequency of the transmission signal.
Thereby, the loss and noise of a received signal can be suppressed.
本発明によれば、回路規模を大きくすることなく送信信号から受信回路を保護する超音波診断装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that protects a reception circuit from a transmission signal without increasing the circuit scale.
以下添付図面を参照しながら、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、以下の説明及び添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。 Hereinafter, preferred embodiments of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description and the accompanying drawings, the same reference numerals are given to components having substantially the same functional configuration, and redundant description is omitted.
(1.第1の実施の形態)
最初に、図1及び図2を参照しながら、本発明の第1の実施の形態に係る超音波診断装置1について説明する。
(1. First embodiment)
First, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
(1−1.超音波診断装置1の構成)
図1は、超音波診断装置1の構成図である。
超音波診断装置1は、超音波探触子2、送信回路3、受信回路4、送受分離回路5、制御部6、画像処理部7、画像表示部8から構成される。
(1-1. Configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of the ultrasonic diagnostic apparatus 1.
The ultrasonic diagnostic apparatus 1 includes an ultrasonic probe 2, a transmission circuit 3, a reception circuit 4, a transmission /
超音波探触子2は複数の超音波振動子9を有する。送信回路3は各超音波振動子9に対応する複数の送信器を有する。各送信器は送信信号を増幅する送信アンプを有する。受信回路4は各超音波振動子9に対応する複数の受信器を有する。各受信器は受信信号を増幅するプリアンプを有する。送信回路3と受信回路4との接続点には送受分離回路5が設けられる。制御部6は送信回路3及び受信回路4に制御信号を送る装置である。
The ultrasonic probe 2 has a plurality of
超音波診断装置1は、送信回路3から送受分離回路5を介して超音波探触子2に送信信号を送り、超音波探触子2から被検体内に超音波信号を照射する。超音波診断装置1は、超音波探触子2により被検体内で反射された超音波信号を受信し、送受分離回路5を介して受信回路4に送り、受信回路4のプリアンプで増幅する。超音波診断装置1は、画像処理部7により超音波信号を画像処理し、画像表示部8により画像表示する。
The ultrasonic diagnostic apparatus 1 sends a transmission signal from the transmission circuit 3 to the ultrasonic probe 2 via the transmission /
(1−2.送受分離保護回路10の構成)
図2は、送受分離保護回路10の構成図である。
送受分離保護回路10は、送信回路3と受信回路4との接続点に設けられる。送受分離保護回路10は、コンデンサC1、ダイオードD1及びダイオードD2、抵抗R1等から構成される。送受分離保護回路10は、図1の送受分離回路5の機能を備える。
送信回路3の接続点と受信回路4のプリアンプ11との間には、コンデンサC1が直列に接続され、ダイオードD1及びダイオードD2及び抵抗R1が並列に接続される。
ダイオードD1のアノード及びダイオードD2のカソードは、コンデンサC1及び抵抗R1及びプリアンプ11に接続される。ダイオードD1のカソードは、電源Vddに接続される。ダイオードD2のアノードは、接地される。抵抗R1は、バイアス電源Vrefに接続される。
プリアンプ11は、FET(Field Effect Transistor:電界効果トランジスタ)入力の低ノイズアンプ(LNA:Low Noise Amp)である。
(1-2. Configuration of Transmission / Reception Separation Protection Circuit 10)
FIG. 2 is a configuration diagram of the transmission / reception separation protection circuit 10.
The transmission / reception separation protection circuit 10 is provided at a connection point between the transmission circuit 3 and the reception circuit 4. The transmission / reception separation protection circuit 10 includes a capacitor C1, a diode D1, a diode D2, a resistor R1, and the like. The transmission / reception separation protection circuit 10 has the function of the transmission /
A capacitor C1 is connected in series between a connection point of the transmission circuit 3 and the preamplifier 11 of the reception circuit 4, and a diode D1, a diode D2, and a resistor R1 are connected in parallel.
The anode of the diode D1 and the cathode of the diode D2 are connected to the capacitor C1, the resistor R1, and the preamplifier 11. The cathode of the diode D1 is connected to the power supply Vdd. The anode of the diode D2 is grounded. The resistor R1 is connected to the bias power supply Vref.
The preamplifier 11 is a low noise amplifier (LNA) with an FET (Field Effect Transistor) input.
(1−3.送受分離保護回路10の動作)
(1−3−1.超音波送信時の動作)
送信回路3は、超音波探触子2に送信信号を送る。送信回路3の送信アンプは、高電圧の送信信号(例えば、100Vpp、2〜10MHz)を出力する。送信信号は、コンデンサC1に流入する。コンデンサC1に流入した送信信号は、コンデンサC1によりカップリングされて直流成分が遮断され、ダイオードD1及びダイオードD2によりクランプされて所定電圧となり、プリアンプ11に出力される。
(1-3. Operation of transmission / reception separation protection circuit 10)
(1-3-1. Operation during ultrasonic transmission)
The transmission circuit 3 sends a transmission signal to the ultrasonic probe 2. The transmission amplifier of the transmission circuit 3 outputs a high-voltage transmission signal (for example, 100 Vpp, 2 to 10 MHz). The transmission signal flows into the capacitor C1. The transmission signal that has flowed into the capacitor C1 is coupled by the capacitor C1 to cut off the DC component, clamped by the diode D1 and the diode D2, becomes a predetermined voltage, and is output to the preamplifier 11.
送信信号の電圧は、コンデンサC1に印加されダイオードD1及びダイオードD2に出力される。コンデンサC1からの出力電圧の振幅が正であり電源Vddと比較して所定電圧(例えば、0.6V〜0.7V)より大きい場合にはダイオードD1が動作し、プリアンプ11への出力電圧は、[電源Vddの電圧値]+[所定電圧(例えば、+0.6V程度)]でクランプされる。コンデンサC1からの出力電圧の振幅が負であり所定電圧(例えば、−0.6V〜−0.7V)より小さい場合にはダイオードD2が動作し、プリアンプ11への出力電圧は、[所定電圧(例えば、−0.6V程度)]でクランプされる。
例えば、電源Vddの電圧値が5Vである場合、送信信号がプリアンプ11に入力する際の電圧は、−0.6V〜+5.6V程度に制限される。従って、後段のプリアンプ11のFETは、損傷を受けない。
The voltage of the transmission signal is applied to the capacitor C1 and output to the diode D1 and the diode D2. When the amplitude of the output voltage from the capacitor C1 is positive and is larger than a predetermined voltage (for example, 0.6V to 0.7V) compared to the power supply Vdd, the diode D1 operates, and the output voltage to the preamplifier 11 is It is clamped by [voltage value of power supply Vdd] + [predetermined voltage (for example, about +0.6 V)]. When the amplitude of the output voltage from the capacitor C1 is negative and is smaller than a predetermined voltage (for example, −0.6 V to −0.7 V), the diode D2 operates, and the output voltage to the preamplifier 11 is [predetermined voltage ( For example, about −0.6V)].
For example, when the voltage value of the power supply Vdd is 5V, the voltage when the transmission signal is input to the preamplifier 11 is limited to about −0.6V to + 5.6V. Therefore, the FET of the subsequent preamplifier 11 is not damaged.
ダイオードD1及びダイオードD2に流れる電流は、コンデンサC1のインピーダンスで決定される。また、コンデンサC1は、送信回路3の送信アンプの負荷にもなるので超音波探触子2の容量より十分小さい容量であることが望ましい。一方、コンデンサC1は、受信信号を低周波まで減衰なく通すには大きい容量であることが望ましい。従って、コンデンサC1の容量は、数pF〜数10pF程度とすることが望ましい。 The current flowing through the diode D1 and the diode D2 is determined by the impedance of the capacitor C1. Further, since the capacitor C1 also serves as a load of the transmission amplifier of the transmission circuit 3, it is desirable that the capacitance is sufficiently smaller than the capacitance of the ultrasonic probe 2. On the other hand, it is desirable that the capacitor C1 has a large capacity in order to pass the received signal to a low frequency without attenuation. Therefore, it is desirable that the capacitance of the capacitor C1 be about several pF to several tens pF.
(1−3−2.超音波受信時の動作)
超音波探触子2からの受信信号は、非常に小さい。従って、受信信号は、ダイオードD1及びダイオードD2にクランプされない。受信信号は、コンデンサC1と抵抗R1で構成されるハイパスフィルタを通り、受信回路4のプリアンプ11に入力される。受信信号は、プリアンプ11により増幅され受信処理部12により信号処理される。
(1-3-2. Operation when receiving ultrasonic waves)
The received signal from the ultrasound probe 2 is very small. Therefore, the received signal is not clamped by the diode D1 and the diode D2. The received signal passes through a high-pass filter composed of a capacitor C1 and a resistor R1, and is input to the preamplifier 11 of the receiving circuit 4. The received signal is amplified by the preamplifier 11 and processed by the
受信信号のノイズに関しては、信号源の抵抗(超音波探触子2の出力インピーダンス)より抵抗R1を十分大きくすることにより、抵抗R1による熱雑音を抑制することができる。また、抵抗R1を十分大きくすることにより、コンデンサC1の容量を小さくすることができる。
例えば、コンデンサC1の容量が10pFであり抵抗R1の抵抗値が100kΩである場合には、時定数τは1μsecとなる。そして、これらのコンデンサC1及び抵抗R1により構成されるハイパスフィルタの遮断周波数(カットオフ周波数)fcは、fc=1/(2π・C1・R1)≒160kHz、となる。超音波診断装置における送信信号及び受信信号の周波数は2〜10MHzであるので、遮断周波数は100kHz〜1MHz程度が適当である。従って、コンデンサC1の容量が10pFである場合には抵抗R1の抵抗値を100kΩ以上とすることが望ましい。
Regarding the noise of the received signal, the thermal noise due to the resistor R1 can be suppressed by making the resistor R1 sufficiently larger than the resistance of the signal source (the output impedance of the ultrasonic probe 2). Further, the capacitance of the capacitor C1 can be reduced by sufficiently increasing the resistance R1.
For example, when the capacitance of the capacitor C1 is 10 pF and the resistance value of the resistor R1 is 100 kΩ, the time constant τ is 1 μsec. The cut-off frequency (cutoff frequency) fc of the high-pass filter constituted by the capacitor C1 and the resistor R1 is fc = 1 / (2π · C1 · R1) ≈160 kHz. Since the frequencies of the transmission signal and the reception signal in the ultrasonic diagnostic apparatus are 2 to 10 MHz, the cutoff frequency is suitably about 100 kHz to 1 MHz. Therefore, when the capacitance of the capacitor C1 is 10 pF, it is desirable that the resistance value of the resistor R1 be 100 kΩ or more.
(1−4.効果)
以上説明したように、第1の実施の形態では、送信回路の接続点と受信回路のプリアンプとの間にコンデンサが直列に設けられ、相補ダイオード及びバイアス電源に接続する抵抗が並列に設けられる。送信信号の電圧はコンデンサの両端にかかるので、相補ダイオードは高耐圧である必要はない。また、送信信号はコンデンサを通過後に相補ダイオードによりクランプされるので、受信回路のプリアンプが保護される。
(1-4. Effect)
As described above, in the first embodiment, the capacitor is provided in series between the connection point of the transmission circuit and the preamplifier of the reception circuit, and the resistor connected to the complementary diode and the bias power supply is provided in parallel. Since the voltage of the transmission signal is applied across the capacitor, the complementary diode need not have a high breakdown voltage. Further, since the transmission signal is clamped by the complementary diode after passing through the capacitor, the preamplifier of the reception circuit is protected.
また、バイアス電源に接続する抵抗を設けることにより、プリアンプの高入力インピーダンス性を確保し、コンデンサの容量及びサイズを十分小さくして回路規模を小さくすることができる。
さらに、超音波探触子の容量と比較してコンデンサの容量を十分小さくすることができるので、送信回路の送信アンプの負荷が増大することもない。
In addition, by providing a resistor connected to the bias power source, the high input impedance of the preamplifier can be ensured, the capacity and size of the capacitor can be sufficiently reduced, and the circuit scale can be reduced.
Furthermore, since the capacity of the capacitor can be made sufficiently smaller than the capacity of the ultrasonic probe, the load on the transmission amplifier of the transmission circuit does not increase.
(2.第2の実施の形態)
次に、図3を参照しながら、本発明の第2の実施の形態について説明する。
(2. Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
(2−1.送受分離保護回路10aの構成)
図3は、送受分離保護回路10aの構成図である。
第2の実施の形態の送受分離保護回路10aは、第1の実施の形態の送受分離保護回路10のダイオードD1及びダイオードD2に代えて、ダイオードD3及びダイオードD4を用いたものである。
(2-1. Configuration of Transmission / Reception Separation Protection Circuit 10a)
FIG. 3 is a configuration diagram of the transmission / reception separation protection circuit 10a.
The transmission / reception separation protection circuit 10a of the second embodiment uses a diode D3 and a diode D4 in place of the diode D1 and the diode D2 of the transmission / reception separation protection circuit 10 of the first embodiment.
ダイオードD3のカソード及びダイオードD4のアノードは、コンデンサC1及び抵抗R1及びプリアンプ11に接続される。ダイオードD3のアノード及びダイオードD4のカソードは、接地される。
第1の実施の形態のプリアンプ11は、所定の電圧値を中心とした入力電圧範囲について動作するアンプである。第2の実施の形態のプリアンプ11aは、グランド中心の入力電圧範囲について動作するアンプである。
The cathode of the diode D3 and the anode of the diode D4 are connected to the capacitor C1, the resistor R1, and the preamplifier 11. The anode of the diode D3 and the cathode of the diode D4 are grounded.
The preamplifier 11 of the first embodiment is an amplifier that operates over an input voltage range centered on a predetermined voltage value. The preamplifier 11a according to the second embodiment is an amplifier that operates in an input voltage range centered on the ground.
(2−2.送受分離保護回路10aの動作)
送信信号の電圧は、コンデンサC1に印加されダイオードD1及びダイオードD2に出力される。コンデンサC1からの出力電圧の振幅が正である場合にはダイオードD4が動作し、プリアンプ11への出力電圧は、所定の正電圧でクランプされる。コンデンサC1からの出力電圧の振幅が負である場合にはダイオードD3が動作し、プリアンプ11への出力電圧は、所定の負電圧でクランプされる。従って、後段のプリアンプ11のFETは、損傷を受けない。
(2-2. Operation of transmission / reception separation protection circuit 10a)
The voltage of the transmission signal is applied to the capacitor C1 and output to the diode D1 and the diode D2. When the amplitude of the output voltage from the capacitor C1 is positive, the diode D4 operates and the output voltage to the preamplifier 11 is clamped at a predetermined positive voltage. When the amplitude of the output voltage from the capacitor C1 is negative, the diode D3 operates and the output voltage to the preamplifier 11 is clamped with a predetermined negative voltage. Therefore, the FET of the subsequent preamplifier 11 is not damaged.
(2−3.効果)
以上説明したように、第2の実施の形態においても第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、グランド中心の振幅の受信信号をプリアンプに入力することができる。
(2-3. Effect)
As described above, also in the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In addition, a reception signal having a ground-centered amplitude can be input to the preamplifier.
(3.第3の実施の形態)
次に、図4を参照しながら、本発明の第3の実施の形態について説明する。
(3. Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
(3−1.送受分離保護回路10bの構成)
図4は、送受分離保護回路10bの構成図である。
第3の実施の形態の送受分離保護回路10bは、第1の実施の形態の送受分離保護回路10の抵抗R1に代えて、電界効果トランジスタ(FET:Field Effect Transistor)Q1を用いたものである。制御部13は、電界効果トランジスタQ1のオン・オフを制御する装置である。
(3-1. Configuration of Transmission / Reception Separation Protection Circuit 10b)
FIG. 4 is a configuration diagram of the transmission / reception separation protection circuit 10b.
The transmission / reception separation protection circuit 10b according to the third embodiment uses a field effect transistor (FET) Q1 instead of the resistor R1 of the transmission / reception separation protection circuit 10 according to the first embodiment. . The
(3−2.送受分離保護回路10aの動作)
送信時には、制御部13は電界効果トランジスタQ1をオンし、プリアンプ11への出力電圧は、ダイオードD1及びダイオードD2によりクランプされる。また、受信時には、制御部13は電界効果トランジスタQ1をオフし、バイアス電源Vrefの電圧がプリアンプ11の入力端子に保持されると同時にプリアンプ11の高入力インピーダンス性が確保される。
(3-2. Operation of transmission / reception separation protection circuit 10a)
At the time of transmission, the
(3−3.効果)
以上説明したように、第3の実施の形態においても第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、抵抗値が大きい抵抗をオンチップすることが困難な場合であっても、抵抗に代えてFETを用いることにより、送受分離保護回路10b等のIC化を行うことができる。
(3-3. Effect)
As described above, the same effects as those of the first embodiment can be obtained in the third embodiment.
Even when it is difficult to on-chip a resistor having a large resistance value, an IC such as the transmission / reception separation protection circuit 10b can be realized by using an FET instead of the resistor.
(4.IC化)
近年、2次元超音波探触子のようにチャネル数が多い場合、チャネル毎に送受分離保護回路及び受信回路を設けるのは回路規模やケーブル本数の観点から困難である。プリアンプと超音波振動子との間のケーブル長も短い方が望ましい。従って、送受分離保護回路及び受信回路の少なくとも一部をIC化して超音波探触子部分に搭載することが望ましい。第1の実施の形態〜第3の実施の形態に係る送受分離保護回路は、高耐圧を必要としない相補ダイオードと小容量のコンデンサにより構成されるので、IC化に適している。
(4. IC)
In recent years, when the number of channels is large as in a two-dimensional ultrasonic probe, it is difficult to provide a transmission / reception separation protection circuit and a reception circuit for each channel from the viewpoint of circuit scale and the number of cables. It is desirable that the cable length between the preamplifier and the ultrasonic transducer is also short. Therefore, it is desirable that at least a part of the transmission / reception separation protection circuit and the reception circuit is integrated into an IC and mounted on the ultrasonic probe portion. The transmission / reception separation protection circuit according to the first to third embodiments is composed of a complementary diode that does not require a high breakdown voltage and a small-capacitance capacitor, and is therefore suitable for IC implementation.
図5は、配線間容量を示す図である。
IC化の際には、回路基板16上の配線14と配線15との間に配線間容量C2を設けることが望ましい。サイズの小さい高耐圧チップコンデンサをIC外部に設けてもよい。
FIG. 5 is a diagram showing the inter-wiring capacitance.
In the case of an IC, it is desirable to provide an interwiring capacitance C2 between the wiring 14 and the
(5.その他)
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
(5. Other)
The preferred embodiments of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
1………超音波診断装置
2………超音波探触子
3………送信回路
4………受信回路
5………送受分離回路
6、13………制御部
7………画像処理部
8………画像表示部
9………超音波振動子
10、10a、10b………送受分離保護回路
11………プリアンプ
12………受信処理部
14、15………配線
16………回路基板
C1、C2………コンデンサ(容量素子)
R1………抵抗(抵抗素子)
D1、D2、D3、D4………ダイオード
Q1………トランジスタ
Vdd、Vref………電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ......... Ultrasonic diagnostic apparatus 2 ......... Ultrasonic probe 3 ......... Transmission circuit 4 .........
R1 ..... resistor (resistance element)
D1, D2, D3, D4 ......... Diode Q1 ......... Transistor Vdd, Vref ......... Power supply
Claims (6)
前記送信部及び前記受信部の接続点と前記プリアンプの入力との間に直列に接続されるコンデンサと、
前記コンデンサからみた前記プリアンプの入力抵抗回路と、
前記コンデンサと前記プリアンプの入力との間に設けられるクランプ回路と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。 An ultrasonic probe including an ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic waves in a subject, a transmission unit that supplies a transmission signal to the ultrasonic transducer, and a preamplifier that amplifies a reception signal from the ultrasonic transducer An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a receiving unit having: an image processing unit that forms an ultrasonic image based on a reception signal output from the receiving unit; and an image display unit that displays the ultrasonic image. ,
A capacitor connected in series between a connection point of the transmitter and the receiver and an input of the preamplifier;
An input resistance circuit of the preamplifier viewed from the capacitor;
A clamp circuit provided between the capacitor and the input of the preamplifier;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
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