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KR100947829B1 - Apparatus for generating a pulse width modulated transmit pulse in an ultrasound diagnostic system - Google Patents

Apparatus for generating a pulse width modulated transmit pulse in an ultrasound diagnostic system Download PDF

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Publication number
KR100947829B1
KR100947829B1 KR1020070010065A KR20070010065A KR100947829B1 KR 100947829 B1 KR100947829 B1 KR 100947829B1 KR 1020070010065 A KR1020070010065 A KR 1020070010065A KR 20070010065 A KR20070010065 A KR 20070010065A KR 100947829 B1 KR100947829 B1 KR 100947829B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
control signal
switch
signal
pulse
diagnostic system
Prior art date
Application number
KR1020070010065A
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Korean (ko)
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Inventor
이동현
이홍교
이태호
Original Assignee
주식회사 메디슨
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Publication date
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    • B29C55/02Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets
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Abstract

본 발명에 따른 초음파 진단 시스템의 송신 펄스 생성 장치는, 소정의 주기와 듀티 사이클(duty cycle)을 가지는 펄스 신호를 복수의 단계로 위상 지연시켜 복수의 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부; 및 하나의 전원과 접지 사이에 상기 복수의 제어신호에 응답하여 구동하는 복수의 스위치를 포함하되, 상기 복수의 제어신호에 따라 상기 복수의 스위치를 영전압 스위칭(zero voltage switching)하여 펄스폭이 조절되는 송신 펄스 신호를 생성하는 송신 펄서를 포함한다.An apparatus for generating a transmission pulse of an ultrasound diagnostic system according to the present invention includes: a control signal generator configured to generate a plurality of control signals by phase-delaying a pulse signal having a predetermined cycle and a duty cycle in a plurality of steps; And a plurality of switches driven in response to the plurality of control signals between one power supply and ground, wherein pulse widths are adjusted by zero voltage switching of the plurality of switches according to the plurality of control signals. And a transmission pulser for generating a transmission pulse signal.

초음파 진단 시스템, 송신 펄서, 듀티 사이클(duty cycle), 아포디제이션(apodization), 위상 지연 Ultrasonic Diagnostic System, Transmit Pulsor, Duty Cycle, Apodization, Phase Delay

Description

초음파 진단 시스템에서 펄스폭 변조된 송신 펄스를 생성하는 송신 펄스 생성 장치{Apparatus for generating a pulse width modulated transmit pulse in an ultrasound diagnostic system}Apparatus for generating a pulse width modulated transmit pulse in an ultrasound diagnostic system}

도 1은 종래기술에 따른 송신 펄서의 구성을 보여주는 회로도.1 is a circuit diagram showing the configuration of a transmission pulser according to the prior art.

도 2는 초음파 진단 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.2 is a block diagram schematically showing the configuration of an ultrasound diagnostic system;

도 3은 송신 펄스 생성부의 구성을 보여주는 블록도.3 is a block diagram showing a configuration of a transmission pulse generator.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 송신 펄스 생성부의 제어신호 생성부의 구성을 보여주는 블록도.4 is a block diagram showing a configuration of a control signal generator of a transmit pulse generator according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 송신 펄서의 구성을 보여주는 회로도.5 is a circuit diagram showing a configuration of a transmission pulser according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제어신호의 타이밍도.6 is a timing diagram of a control signal according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제어신호에 의해서 생성된 송신 펄스 신호를 보여주는 파형도.7 is a waveform diagram showing a transmission pulse signal generated by a control signal according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

210 프로브 220 Tx/Rx 스위치210 probe 220 Tx / Rx switch

230 송신 펄스 생성부 240 빔포머230 Transmitter pulse generator 240 Beamformer

250 수신 증폭부 260 ADC250 receive amplifier 260 ADC

270 영상신호처리부 280 디스플레이부270 Image Signal Processing Unit 280 Display Unit

232 제어신호 생성부 234 송신 펄서232 Control signal generator 234 Transmit pulser

410 펄스신호 생성부 420 제 1 가변 지연부410 pulse signal generator 420 first variable delay unit

430 제 2 가변 지연부 440 제 3 가변 지연부430 second variable delay unit 440 third variable delay unit

본 발명은 초음파 진단 시스템에 관한 것으로, 특히 초음파 진단 시스템에서 펄스폭 변조된 송신 펄스 신호를 생성할 수 있는 송신 펄스 생성 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic diagnostic system, and more particularly, to a transmission pulse generating apparatus capable of generating a pulse width modulated transmission pulse signal in an ultrasonic diagnostic system.

초음파 진단 시스템은 송신 펄서에서 생성된 송신 펄스를 프로브의 변환소자로 전달하고, 변환소자는 송신 펄스 신호에 응답하여 초음파 신호를 생성한다. 이렇게 생성된 초음파 신호를 대상체로 송신하고, 이에 대한 에코(echo)신호를 수신함으로써 대상체의 초음파 영상 신호를 획득한다. 초음파 영상 신호는 스캔변환, 렌더링 등의 적절한 신호 처리를 한 후, 모니터, 스크린 등과 같은 디스플레이 장치를 통해 초음파 영상으로 디스플레이된다.The ultrasound diagnostic system transmits the transmission pulse generated by the transmission pulser to the conversion element of the probe, and the conversion element generates an ultrasonic signal in response to the transmission pulse signal. The ultrasound signal generated as described above is transmitted to the object, and an echo signal thereof is obtained to obtain an ultrasound image signal of the object. The ultrasound image signal is displayed as an ultrasound image through a display device such as a monitor or a screen after proper signal processing such as scan conversion and rendering.

일반적으로, 초음파 진단 시스템에서는 초음파 신호의 주파수가 높을 수록 해상도가 높은 초음파 영상을 획득할 수 있다. 그러나, 대상체를 통해서 초음파 신호가 송신 될 때 발생하는 초음파 신호의 감쇠 (Attenuation)는 높은 주파수의 초음파 신호가 대상체로 침투할 수 있는 깊이 등을 제한하게 된다. 즉, 대상체에서 초음파 신호의 송신 속도와 진단하고자 하는 공간에 대해서 요구되는 초음파 영상 의 해상도에 의해서 초음파 신호의 주파수는 결정되게 된다.In general, an ultrasound diagnosis system may acquire an ultrasound image having a higher resolution as the frequency of an ultrasound signal is higher. However, the attenuation of the ultrasonic signal generated when the ultrasonic signal is transmitted through the object limits the depth at which the high frequency ultrasonic signal can penetrate into the object. That is, the frequency of the ultrasound signal is determined by the transmission speed of the ultrasound signal in the object and the resolution of the ultrasound image required for the space to be diagnosed.

예를 들어, 사람 몸의 장기, 혈류, 뼈 등에 대한 초음파 신호의 전파 속도 및 감쇠가 서로 다르다. 따라서, 진단하고자 하는 부분에 대해서 원하는 초음파 영상을 얻기 위해서는 적절한 주파수의 조절이 필요하다. 이때, 상기 초음파 신호의 주파수는 프로브에 전달되는 송신 펄스 신호에 의해서 결정된다. 송신 펄스 신호는 각 채널마다 구비된 송신 펄서에서 생성된다.For example, the propagation rate and attenuation of ultrasonic signals to organs, blood flow, bones, etc. of the human body are different. Therefore, in order to obtain a desired ultrasound image for the part to be diagnosed, it is necessary to adjust the appropriate frequency. At this time, the frequency of the ultrasonic signal is determined by the transmission pulse signal transmitted to the probe. The transmit pulse signal is generated in a transmit pulser provided for each channel.

도 1은 종래기술에 따른 송신 펄서(134)의 구성을 보여주는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing the configuration of a transmission pulser 134 according to the prior art.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 송신 펄서는 두 개의 전원, 즉 제 1 전원(+HV) 및 제 2 전원(-HV)이 인가되며, 제 1 제어신호(C1)에 응답하여 제 1 전원(+HV)을 스위칭하기 위한 제 1 스위치(S1)와 제어부(132)에서 출력된 제 2 제어신호(C2)에 응답하여 제 2 전원(-HV)을 스위칭하기 위한 제 2 스위치(S2)로 구성되어 있다. 종래의 송신 펄서는 두 개의 전원을 사용하기 때문에 초음파 진단 시스템에 많은 전원을 필요로 한다.As shown in FIG. 1, two conventional power supply pulsers are applied, that is, a first power source (+ HV) and a second power source (−HV), and the first power source in response to the first control signal C1. In response to the first switch S1 for switching (+ HV) and the second control signal C2 output from the controller 132, the second switch S2 for switching the second power source (-HV). Consists of. Conventional transmit pulsers use two power sources, requiring a lot of power for the ultrasound diagnostic system.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 초음파 진단 시스템에서 하나의 전원을 이용하여 송신 펄스의 폭을 변조할 수 있는 송신 펄스 생성 장치를 제공한다.The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and provides an apparatus for generating a transmission pulse capable of modulating the width of a transmission pulse using a single power supply in an ultrasonic diagnostic system.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 초음파 진단 시스템의 송신 펄스 생성 장치는, 소정의 주기와 듀티 사이클(duty cycle)을 가지는 펄스 신호를 복수의 단계로 위상 지연시켜 복수의 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부; 및 하나의 전원과 접지 사이에 상기 복수의 제어신호에 응답하여 구동하는 복수의 스위치를 포함하되, 상기 복수의 제어신호에 따라 상기 복수의 스위치를 영전압 스위칭(zero voltage switching)하여 펄스폭이 조절되는 송신 펄스 신호를 생성하는 송신 펄서를 포함한다.In order to achieve the above object, the apparatus for generating a transmission pulse of an ultrasonic diagnostic system according to the present invention generates a plurality of control signals by phase-delaying a pulse signal having a predetermined cycle and a duty cycle in a plurality of stages. A control signal generator; And a plurality of switches driven in response to the plurality of control signals between one power supply and ground, wherein pulse widths are adjusted by zero voltage switching of the plurality of switches according to the plurality of control signals. And a transmission pulser for generating a transmission pulse signal.

이하에서, 본 발명에 따른 초음파 진단 시스템에서 펄스폭을 변조한 송신 펄스 신호를 생성하는 송신 펄스 생성 장치에 대해서 도 2 내지 6을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a transmission pulse generating apparatus for generating a transmission pulse signal modulated with a pulse width in the ultrasonic diagnostic system according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 6.

도 2는 초음파 진단 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.2 is a block diagram schematically illustrating a configuration of an ultrasound diagnostic system.

도 2를 참조하면, 초음파 진단 시스템(200)은 프로브(210), Tx/Rx 스위치(220), 송신 펄스 생성부(230), 빔포머(240), 수신 증폭부(250), 아날로그-디지털 변환부(260), 영상신호 처리부(270) 및 디스플레이부(280)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the ultrasound diagnosis system 200 includes a probe 210, a Tx / Rx switch 220, a transmission pulse generator 230, a beamformer 240, a reception amplifier 250, and an analog to digital signal. The converter 260 includes an image signal processor 270 and a display 280.

프로브(210)는 초음파 신호를 생성하여 대상체로 송신하고 대상체로부터 반사된 초음파 신호를 수신하여 전기적 수신 신호로 변환한다. Tx/Rx 스위치(220)는 송신 펄스 신호와 수신 신호를 번갈아 가면서 스위칭하는 역할을 한다. 송신 펄스 생성부(230)는 도 3에 도시된 바와 같이 제어신호 생성부(232)와 송신 펄서(234)를 포함하고, 송신 펄서(234)는 제어신호 생성부(232)에서 출력된 제어신호에 응답하여 송신 펄스 신호를 생성한다. 빔포머(240)는 원하는 초음파 영상을 얻기 위한 송신빔 및 수신빔을 형성한다.The probe 210 generates an ultrasound signal, transmits the ultrasound signal to the object, receives the ultrasound signal reflected from the object, and converts the ultrasound signal into an electrical signal. The Tx / Rx switch 220 alternately switches the transmit pulse signal and the receive signal. As shown in FIG. 3, the transmission pulse generator 230 includes a control signal generator 232 and a transmission pulser 234, and the transmission pulser 234 is a control signal output from the control signal generator 232. In response, generate a transmit pulse signal. The beamformer 240 forms a transmission beam and a reception beam to obtain a desired ultrasound image.

증폭부(250)는 Tx/Rx 스위치를 통해 전달 받은 수신신호를 증폭하고, 증폭된 수신 신호는 아날로그-디지털 변환부(260)에서 디지털 수신 신호로 변환되어 빔포 머(240)로 전달된다. 빔포머(240)는 수신한 디지털 수신 신호에 대해서 수신집속을 실시하여 수신빔을 형성한다. 영상신호처리부(270)는 수신빔을 신호 처리하여 영산 신호를 획득한다. 디스플레이부(280)는 영상 신호를 수신하여 대상체의 초음파 영상을 디스플레이한다.The amplifier 250 amplifies the received signal received through the Tx / Rx switch, the amplified received signal is converted into a digital received signal from the analog-digital converter 260 is transmitted to the beamformer 240. The beamformer 240 focuses the received digital received signal to form a receive beam. The image signal processing unit 270 processes the reception beam to obtain a Youngsan signal. The display 280 receives an image signal and displays an ultrasound image of the object.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 송신 펄스 생성부의 제어신호 생성부의 구성을 보여주는 블록도이다. 송신 펄스 생성부는 제 1, 2, 3 및 4 제어신호(S1(t), S2(t), S3(t) 및 S4(t))를 생성한다. 도 4를 참조하면, 제어신호 생성부(232)는 펄스신호 생성부(410), 제 1 가변 지연부(420), 제 2 가변 지연부(430) 및 제 3 가변 지연부(440)를 포함한다. 펄스신호 생성부(410)는 소정의 주기와 및 듀티 사이클(duty cycle)을 가지는 펄스 신호를 제 1 제어신호(S1(t))로 생성한다. 바람직하게, 본 발명의 일실시예에서 펄스신호 생성부(410)는 50%의 듀티 사이클을 가지는 펄스 신호를 생성한다. 제 1 가변 지연부(420)는 지연량을 조절할 수 있는 가변 지연소자로 구성되며, 제 1 제어신호(S1(t))의 위상을 지연(이하, 제 1 지연)하여 제 2 제어신호(S4(t))를 출력한다. 가변 지연소자로는 제어 가능한 RC 지연 소자 또는 쉬프트 레지스터 (shift register) 등을 이용할 수 있다.4 is a block diagram illustrating a configuration of a control signal generator of a transmission pulse generator according to an exemplary embodiment of the present invention. The transmission pulse generator generates the first, second, third and fourth control signals S1 (t), S2 (t), S3 (t) and S4 (t). Referring to FIG. 4, the control signal generator 232 includes a pulse signal generator 410, a first variable delay unit 420, a second variable delay unit 430, and a third variable delay unit 440. do. The pulse signal generator 410 generates a pulse signal having a predetermined cycle and a duty cycle as the first control signal S1 (t). Preferably, in one embodiment of the present invention, the pulse signal generator 410 generates a pulse signal having a duty cycle of 50%. The first variable delay unit 420 is composed of a variable delay element capable of adjusting a delay amount, and delays a phase of the first control signal S1 (t) (hereinafter, referred to as a first delay) to control the second control signal S4. (t)) As the variable delay element, a controllable RC delay element or a shift register may be used.

제 2 가변 지연부(430)는 제 1 가변 지연부(420)와 유사하게 가변 지연소자로 구성되며, 제 1 제어신호(S1(t))를 부동 시간 변환(dead time inverting)에 필요한 시간만큼 위상을 지연(이하, 제 2 지연)시켜서 제 3 제어신호(S3(t))를 출력한다. 제 2 지연은 제 1 제어신호(S1(t))와 제 3 제어신호(S3(t))의 위상이 서로 오버랩 되지 않도록 설정된다. 제 3 가변 지연부(440)는 제 1 가변 지연부(420)와 동일하게 구성되며 제 2 가변 지연부(430)에서 출력되는 제 3 제어신호(S3(t))를 위상 지연(이하, 제 3 지연)시켜 제 4 제어신호(S2(t))를 출력한다. 본 발명의 실시예에서는 실질적으로 제 1 지연 및 제 3 지연이 동일하다.Similar to the first variable delay unit 420, the second variable delay unit 430 is configured as a variable delay element, and the first control signal S1 (t) is provided for a time required for dead time inverting. The third control signal S3 (t) is output by delaying the phase (hereinafter referred to as a second delay). The second delay is set so that the phases of the first control signal S1 (t) and the third control signal S3 (t) do not overlap each other. The third variable delay unit 440 is configured in the same manner as the first variable delay unit 420 and phase-delays the third control signal S3 (t) output from the second variable delay unit 430. The third control signal S2 (t) is outputted. In the embodiment of the present invention, the first delay and the third delay are substantially the same.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 송신 펄서(234)의 구성을 보여주는 회로도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 송신 펄서(234)는 제 1, 2, 3, 4 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4), 전압 변환부(510) 및 출력부(520)를 포함한다. 제 1 스위치(SW1)와 제 3 스위치(SW3)는 전원(Vs)과 접지 사이에 직렬로 연결된다. 또한, 제 2 스위치(SW2)와 제 4 스위치(SW4)도 전원(Vs)과 접지 사이에 직렬로 연결되며, 제 1 스위치(SW1)와 제 3 스위치(SW3)는 제 2 스위치(SW2)와 제 4 스위치(SW4)와 병렬로 연결된다. 본 발명의 실시예에서는 제 1, 2, 3, 4 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4)로 FET(Field Effect Transistor)등 다양한 스위칭 소자가 이용될 수 있으며, 제 1, 2, 3, 4 제어신호(S1(t), S2(t), S3(t), S4(t))는 제 1, 2, 3, 4 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4)를 구동하는 역할을 한다. 예를 들어, 제 1, 2, 3, 4 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4)가 FET로 구현될 경우, 제 1, 2, 3, 4 제어신호(S1(t), S2(t), S3(t), S4(t))는 FET(Field Effect Transistor)의 게이트(gate)로 각각 인가된다.5 is a circuit diagram showing the configuration of a transmission pulser 234 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the transmission pulser 234 according to the embodiment of the present invention includes first, second, third and fourth switches SW1, SW2, SW3, and SW4, a voltage converter 510, and an output unit ( 520). The first switch SW1 and the third switch SW3 are connected in series between the power supply Vs and the ground. In addition, the second switch SW2 and the fourth switch SW4 are also connected in series between the power supply Vs and the ground, and the first switch SW1 and the third switch SW3 are connected to the second switch SW2. It is connected in parallel with the fourth switch SW4. In the embodiment of the present invention, various switching elements such as a field effect transistor (FET) may be used as the first, second, third, and fourth switches SW1, SW2, SW3, and SW4. The signals S1 (t), S2 (t), S3 (t) and S4 (t) serve to drive the first, second, third and fourth switches SW1, SW2, SW3 and SW4. For example, when the first, second, third, and fourth switches SW1, SW2, SW3, and SW4 are implemented as FETs, the first, second, third, and fourth control signals S1 (t), S2 (t), S3 (t) and S4 (t) are applied to the gate of the field effect transistor (FET), respectively.

전압 변환부(510)는 변압기(transformer)로 구현되며, 전압 변환부(510)의 제 1 입력단은 제 1 스위치(SW1)와 제 3 스위치(SW3)를 연결하는 제 1 노드(N1)에 연결되며, 전압 변환부(510)의 제 2 입력단은 제 2 스위치(SW2)와 제 4 스위치(SW4)를 연결하는 제 2 노드(N2)에 연결된다. 전압 변환부(510)에서 전원 전 압(Vs)을 변환하여 출력부(520)로 출력되며, 출력부(530)는 최종적으로 송신 펄스 신호를 출력한다.The voltage converter 510 is implemented as a transformer, and the first input terminal of the voltage converter 510 is connected to the first node N1 connecting the first switch SW1 and the third switch SW3. The second input terminal of the voltage converter 510 is connected to a second node N2 connecting the second switch SW2 and the fourth switch SW4. The voltage converter 510 converts the power supply voltage Vs and outputs the output voltage to the output unit 520. The output unit 530 finally outputs a transmission pulse signal.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제어신호의 타이밍도이다.6 is a timing diagram of a control signal according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, t1에 제 1 제어신호(S1(t))의 로직 레벨(logic level)이 "하이"(high)(이하, "하이"라고 함)가 되면 도 5에 도시된 제 1 스위치(SW1)가 온(on)되어 전원(Vs)이 제 1 스위치(SW1)을 통하여 제 1 노드(N1)로 인가된다. 이후, 제 1 제어신호(S1(t))가 제 1 가변 지연부(420)에서 제 1 지연(Φ)만큼 지연되어 t2에 제 2 제어신호(S4(t))가 "하이"가 되면, 제 4 스위치(SW4)가 온(on) 되어 제 2 노드(N2)가 접지와 연결된다. 이에 따라, 제 1 노드에 인가된 전원(Vs)이 전압 변환부(510)를 통하여 제 2 노드(N2)로 공급되어, 전압 변환부(510)에 공급된 전원(Vs)은 소정의 전압 레벨로 변환되어 출력부(520)로 출력된다.As shown in FIG. 6, when t1 has a logic level of the first control signal S1 (t) becoming “high” (hereinafter, referred to as “high”), it is shown in FIG. 5. The first switch SW1 is turned on so that the power source Vs is applied to the first node N1 through the first switch SW1. Thereafter, when the first control signal S1 (t) is delayed by the first delay delay Φ in the first variable delay unit 420 and the second control signal S4 (t) becomes “high” at t2, The fourth switch SW4 is turned on to connect the second node N2 to ground. Accordingly, the power Vs applied to the first node is supplied to the second node N2 through the voltage converter 510, and the power Vs supplied to the voltage converter 510 is at a predetermined voltage level. Is converted to and output to the output unit 520.

계속해서, 제 1 제어신호(S1(t))의 로직 레벨이 t3에 "로우(low)"(이하, "로우"라고 함)가 되면 제 1 스위치(SW1)가 오프(off)되어 전압 변환부(510)에 전원(Vs)의 공급이 중단된다. 이때, 제 4 스위치(SW4)는 제 3 제어신호(S3(t))가 하이가 되어 제 3 스위치(SW3)를 온(on)시킬 때까지 온(on) 상태를 유지한다. 이때 전류는 제 4 스위치(SW4)에서 전압 변환부(510)를 통하여 제 3 스위치(SW3)로 흐르게 된다. 제 3 스위치(SW3)가 온될 때 제 3 스위치(SW3)의 양단의 전압차가 0V인 상태이기 때문에 제 3 스위치(SW3)는 스트레스(stress) 없이 온(on)이 된다. 즉, 영전압 스위칭(zero-voltage switching)이 된다. 제 3 스위치(SW3)가 온(on)이 된 후, 제 2 제어신호(S4(t))는 "로우"로 전이한다.Subsequently, when the logic level of the first control signal S1 (t) becomes "low" (hereinafter referred to as "low") at t3, the first switch SW1 is turned off to convert the voltage. Supply of power Vs to the unit 510 is stopped. At this time, the fourth switch SW4 is maintained in the on state until the third control signal S3 (t) becomes high and the third switch SW3 is turned on. At this time, the current flows from the fourth switch SW4 to the third switch SW3 through the voltage converter 510. Since the voltage difference between both ends of the third switch SW3 is 0 V when the third switch SW3 is turned on, the third switch SW3 is turned on without stress. That is, zero-voltage switching. After the third switch SW3 is turned on, the second control signal S4 (t) transitions to "low".

제 2 가변 지연부(430)에서 제 2 지연(부동 시간 변환에 필요한 시간)만큼 지연되어 출력된 제 3 제어신호(S3(t))가 t4에 "하이"가 되면, 도 5에 도시된 제 3 스위치(SW3)가 온(on)되어 제1 노드(N1)가 접지와 연결된다. 이후, 제 3 제어신호(S3(t))를 제 3 가변 지연부(440)에서 제 1 지연(Φ) 만큼 지연시켜 출력된 제 4 제어신호(S2(t))가 t5에 "하이"가 되면, 제 2 스위치(SW2)가 온(on)되어 전원(Vs)이 제 2 노드(N2)로 인가된다. 이에 따라, 제 2 노드(N2)에 인가된 전원(Vs)이 전압 변환부(510)를 통하여 제1 노드(N1)로 공급되어, 전압 변환부(510)에 공급된 전원(Vs)은 소정 레벨 변환되어 출력부(520)로 출력된다.When the third control signal S3 (t) output by being delayed by the second variable delay unit 430 by the second delay (time required for the floating time conversion) becomes “high” at t4, the second variable delay unit 430 shown in FIG. The third switch SW3 is turned on to connect the first node N1 to ground. Thereafter, the third control signal S3 (t) is delayed by the third variable delay unit 440 by the first delay Φ, and the fourth control signal S2 (t) output as “high” at t5. When the second switch SW2 is turned on, the power supply Vs is applied to the second node N2. Accordingly, the power Vs applied to the second node N2 is supplied to the first node N1 through the voltage converter 510, and the power Vs supplied to the voltage converter 510 is predetermined. The level is converted and output to the output unit 520.

계속해서, 제 3 제어신호(S3(t))가 t6에 "로우(low)" 가 되면 제 3 스위치(SW3)가 오프(off)되어 전압 변환부(510)에 전원(Vs)의 공급이 중단된다. 이때, 제 2 스위치(SW2)는 소정시간 동안 온(on)되어 전류가 제 2 스위치(SW2)에서 전압 변환부(510)를 거쳐 제 1 스위치(SW1)로 흐르게 된다. 이때, t7에서 제 1 제어신호(S1(t))가 하이가 되어 제 1 스위치(SW1)가 온(on) 될 때, 제 1 스위치(SW1)의 양단의 전압차가 0V인 상태이기 때문에 제 1 스위치(SW1)는 스트레스 없이 온(on)된다. 즉, 영전압 스위칭이 된다. 상기 언급한 동작을 반복적으로 실시하여 송신펄스 신호를 생성한다.Subsequently, when the third control signal S3 (t) becomes " low " at t6, the third switch SW3 is turned off to supply the power Vs to the voltage converter 510. It stops. In this case, the second switch SW2 is turned on for a predetermined time so that a current flows from the second switch SW2 through the voltage converter 510 to the first switch SW1. At this time, when the first control signal S1 (t) becomes high at t7 and the first switch SW1 is turned on, the voltage difference between the both ends of the first switch SW1 is 0V. The switch SW1 is on without stress. That is, zero voltage switching is performed. The above-mentioned operation is repeatedly performed to generate a transmission pulse signal.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 제어신호에 의해서 생성된 송신 펄스 신호를 보여주는 파형도이다.7 is a waveform diagram illustrating a transmission pulse signal generated by a control signal according to an embodiment of the present invention.

도 7은 전압 변환부(510)에서 변압 비율이 1:1인 경우의 출력을 나타낸 것이다. 도 7에 도시된 송신 펄스 신호의 파형에서 제 1 펄스폭(W1)과 제 2 펄스폭(W2)은 제 1 지연 및 제 3 지연에 의해서 결정된다. 예를 들어, 제 1 지연 및 제 3 지연을 늘리면 제 1 펄스폭(W1)과 제 2 펄스폭(W2)은 상대적으로 줄어들고, 반면에 제 1 지연 및 제 3 지연을 줄이면 제 1 펄스폭(W1)과 제 2 펄스폭(W2)은 상대적으로 늘어나는 것을 알 수 있다.7 illustrates an output when the voltage ratio 510 has a transformer ratio of 1: 1. In the waveform of the transmission pulse signal shown in FIG. 7, the first pulse width W1 and the second pulse width W2 are determined by the first delay and the third delay. For example, increasing the first delay and the third delay decreases the first pulse width W1 and the second pulse width W2 relatively, while decreasing the first delay and the third delay decreases the first pulse width W1. ) And the second pulse width W2 are relatively increased.

본 발명의 실시예에 따른 송신 펄스 생성부는 제어신호의 위상을 조절하여 펄스폭이 조절된 송신 펄스 신호를 생성할 수 있으며, 송신 펄서의 제 1 스위치(SW1) 및 제 3 스위치(SW3)의 구동시 각 스위치의 전압차를 0V로 하여 스트레스 없이 영전압 스위칭(zero voltage switching)을 할 수 있어 송신 펄스 신호에 발행할 수 있는 스파이크(spike) 등과 같은 노이즈를 줄일 수 있다.The transmission pulse generator according to an embodiment of the present invention may generate a transmission pulse signal having a pulse width adjusted by adjusting a phase of a control signal, and driving the first switch SW1 and the third switch SW3 of the transmission pulser. Zero voltage switching can be performed without stress by setting the voltage difference between the time switches to 0 V, thereby reducing noise such as spikes that can be issued to the transmission pulse signal.

상술한 실시예는 본 발명의 원리를 응용한 다양한 실시예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않음을 이해해야 한다. 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질로부터 벗어남이 없이 여러 가지 변형이 가능함을 명백히 알 수 있을 것이다.It is to be understood that the above described embodiments are merely illustrative of some of the various embodiments employing the principles of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications may be made without departing from the spirit of the invention.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 송신 펄스 신호는 단전원을 이용하여 생성함으로 초음파 진단 시스템의 전원의 개수를 줄일 수 있으며, 제어신호들의 위상 지연을 조절하여 다양한 펄스 폭을 가지는 송신 펄스 신호를 생성할 수 있으므로 초음파 진단 시스템의 프로브의 변환소자에서 아포디제이션(apodization)을 할 수 있어서 사이드 로브(side lobe)를 줄일 수 있다. 또한, 아포디제이션을 함에 있어서 송신 펄서의 각 스위치를 항상 일정한 듀티 사이클을 가지는 제어신호를 위상 지연만을 조절하여 구동함으로써 스위치 소자의 주파수 특성에 상관없이 높은 주파수의 송신 펄스를 생성할 수 있다.As described above, the transmission pulse signal according to the present invention can be generated using a single power source to reduce the number of power sources of the ultrasound diagnostic system, and to control the phase delay of the control signals to generate the transmission pulse signal having various pulse widths. As a result, apodization may be performed at the transducer of the probe of the ultrasound diagnostic system, thereby reducing side lobes. In addition, in apodization, each switch of the transmission pulser drives a control signal having a constant duty cycle at all times by adjusting only a phase delay, thereby generating a high frequency transmission pulse regardless of the frequency characteristic of the switch element.

또한, 송신 펄서의 스위치를 영전압 스위칭하도록 하여 송신 펄스 신호에서 노이즈를 줄일 수 있다.In addition, zero-voltage switching of the switch of the transmission pulser can reduce noise in the transmission pulse signal.

Claims (7)

초음파 진단 시스템의 송신 펄스 생성 장치에 있어서,In the transmission pulse generator of the ultrasonic diagnostic system, 소정의 주기와 듀티 사이클(duty cycle)을 가지는 펄스 신호를 복수의 단계로 위상 지연시켜 복수의 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부; 및A control signal generator for generating a plurality of control signals by phase-delaying a pulse signal having a predetermined cycle and a duty cycle in a plurality of steps; And 하나의 전원과 접지 사이에 상기 복수의 제어신호에 응답하여 구동하는 복수의 스위치를 포함하되, 상기 복수의 제어신호에 따라 상기 복수의 스위치를 영전압 스위칭(zero voltage switching)하여 펄스폭이 조절되는 송신 펄스 신호를 생성하는 송신 펄서And a plurality of switches driven in response to the plurality of control signals between one power supply and ground, wherein pulse widths are adjusted by zero voltage switching of the plurality of switches according to the plurality of control signals. Transmit pulser to generate transmit pulse signal 를 포함하는 초음파 진단 시스템의 송신 펄스 생성 장치.Transmission pulse generation apparatus of the ultrasonic diagnostic system comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어신호 생성부는,The control signal generator, 상기 펄스 신호를 제 1 제어신호로서 생성하는 신호 생성부;A signal generator which generates the pulse signal as a first control signal; 상기 제 1 제어신호를 제 1 지연만큼 위상을 지연하여 제 2 제어신호를 출력 하는 제 1 가변 지연부;A first variable delay unit delaying a phase of the first control signal by a first delay and outputting a second control signal; 상기 제 1 제어신호를 제 2 지연만큼 위상을 지연하여 제 3 제어신호를 출력하는 제 2 가변 지연부; 및A second variable delay unit delaying a phase of the first control signal by a second delay and outputting a third control signal; And 상지 제 3 제어신호를 제 3 지연만큼 위상을 지연하여 제 4 제어신호를 출력하는 제 3 가변 지연부A third variable delay unit delaying a phase of the upper third control signal by a third delay and outputting a fourth control signal 를 포함하는 초음파 진단 시스템의 송신 펄스 생성 장치.Transmission pulse generation apparatus of the ultrasonic diagnostic system comprising a. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 송신 펄서는,The transmission pulser, 상기 전원과 접지 사이에 직렬로 연결되며, 상기 제 1 제어신호 및 상기 제 2 제어신호에 응답하여 각각 스위칭하는 제 1 스위치 및 제 2 스위치;A first switch and a second switch connected in series between the power supply and the ground and respectively switching in response to the first control signal and the second control signal; 상기 전원과 접지 사이에 직렬로 연결되고 상기 제 1 스위치 및 제 2 스위치와 병렬로 연결되며, 상기 제 3 제어신호 및 상기 제 4 제어신호에 응답하여 각각 스위칭하는 제 3 스위치 및 제 4 스위치;A third switch and a fourth switch connected in series between the power supply and the ground and connected in parallel with the first switch and the second switch, and respectively switching in response to the third control signal and the fourth control signal; 상기 제 1 스위치와 상기 제 2 스위치의 사이의 제 1 노드(node)와 상기 제 3 스위치와 상기 제 4 스위치의 사이의 제 2 노드에 연결되며, 상기 제 1, 2, 3, 4 스위치의 동작에 따라서 상기 전원을 공급받아 상기 전원의 전압을 변환하기 위한 전압 변환부; 및An operation of the first, second, third, and fourth switches connected to a first node between the first switch and the second switch and a second node between the third switch and the fourth switch; A voltage converter configured to convert the voltage of the power by receiving the power; And 상기 변환된 전압을 펄스 신호로 출력하는 출력부Output unit for outputting the converted voltage as a pulse signal 를 포함하는 초음파 진단 시스템의 송신 펄스 생성 장치.Transmission pulse generation apparatus of the ultrasonic diagnostic system comprising a. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 송신 펄스 신호의 펄스폭은 상기 제 1 지연에 의해서 결정되는 초음파 진단 시스템의 송신 펄스 생성 장치.And a pulse width of the transmission pulse signal is determined by the first delay. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제 1, 2, 3, 4 스위치는 FET(Field Effect Transistor)인 초음파 진단 시스템의 송신 펄스 생성 장치.The first, second, third and fourth switches are field effect transistors (FETs). 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 제 1, 2, 3, 4 제어신호는 FET의 게이트에 각각 인가되는 초음파 진단 시스템의 송신 펄스 생성 장치.And transmitting the first, second, third and fourth control signals to the gate of the FET, respectively. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 펄스 신호의 듀티 사이클은 50%인 초음파 진단 시스템의 송신 펄스 생성 장치.Wherein the duty cycle of the pulse signal is 50%.
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