JPH07231247A - Ultrasonic wave vibration element drive circuit and fet drive circuit - Google Patents
Ultrasonic wave vibration element drive circuit and fet drive circuitInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、超音波振動素子駆動
回路およびFET(Field Effect Transistor)駆動回
路に関し、さらに詳しくは、回路構成を簡単化でき、効
率を向上でき、入力パルス信号のデューティ比を上げる
ことが出来る超音波振動素子駆動回路およびFET駆動
回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic vibration element drive circuit and an FET (Field Effect Transistor) drive circuit, and more particularly to a simplified circuit configuration, improved efficiency and a duty ratio of an input pulse signal. The present invention relates to an ultrasonic vibration element drive circuit and an FET drive circuit that can increase the temperature.
【0002】[0002]
【従来の技術】図8は、従来の超音波振動素子駆動回路
の一例の回路図である。この超音波振動素子駆動回路5
1において、レベル変換回路Nは、図9の(a)に示す
ような0V〜+5Vのロジックレベルの入力パルス信号
Vinを、図9の(b)に示すような−5V〜+5Vの第
1電圧信号V1に変換する。このため、レベル変換回路
Nは、+5Vの正電源+VDDLと,−5Vの負電源−
VEELとに接続されている。前記レベル変換回路Nの
出力端子は、コンデンサC51の一端に接続されてい
る。2. Description of the Related Art FIG. 8 is a circuit diagram of an example of a conventional ultrasonic vibration element drive circuit. This ultrasonic vibration element drive circuit 5
1, the level conversion circuit N converts the input pulse signal Vin having a logic level of 0V to + 5V as shown in FIG. 9A to the first voltage of −5V to + 5V as shown in FIG. 9B. Convert to signal V1. Therefore, the level conversion circuit N includes a positive power supply + VDL of + 5V and a negative power supply −5V of −5V.
It is connected to VEEL. The output terminal of the level conversion circuit N is connected to one end of a capacitor C51.
【0003】前記コンデンサC51の他端は、コンデン
サC52と抵抗R52の並列回路を介して、NPN型ト
ランジスタTr1とPNP型トランジスタTr2のベー
スに接続されている。また、前記コンデンサC51の他
端は、抵抗R51を介して、グランド(接地電位)に接
続されている。前記NPN型トランジスタTr1のエミ
ッタは、グランドに接続されている。また、前記NPN
型トランジスタTr1のコレクタは、抵抗R53を介し
て+15Vの正電源+VDDHに接続されていると共
に、コンデンサC53と抵抗R55の並列回路を介して
前記PNP型トランジスタTr3のベースに接続されて
いる。一方、前記PNP型トランジスタTr2のエミッ
タは、グランドに接続されている。また、前記PNP型
トランジスタTr2のコレクタは、抵抗R54を介して
−15Vの負電源−VEEHに接続されていると共に、
コンデンサC54と抵抗R56の並列回路を介してNP
N型トランジスタTr4のベースに接続されている。The other end of the capacitor C51 is connected to the bases of an NPN type transistor Tr1 and a PNP type transistor Tr2 via a parallel circuit of a capacitor C52 and a resistor R52. The other end of the capacitor C51 is connected to the ground (ground potential) via the resistor R51. The emitter of the NPN transistor Tr1 is connected to the ground. In addition, the NPN
The collector of the type transistor Tr1 is connected to a + 15V positive power source + VDDH via a resistor R53, and is also connected to the base of the PNP type transistor Tr3 via a parallel circuit of a capacitor C53 and a resistor R55. On the other hand, the emitter of the PNP transistor Tr2 is connected to the ground. Further, the collector of the PNP transistor Tr2 is connected to a negative power source −VEEH of −15V through a resistor R54, and
NP via a parallel circuit of capacitor C54 and resistor R56
It is connected to the base of the N-type transistor Tr4.
【0004】前記PNP型トランジスタTr3のエミッ
タは、前記正電源+VDDHに接続されている。また、
前記PNP型トランジスタTr3のコレクタは、前記N
PN型トランジスタTr4のコレクタに接続されてい
る。また、前記NPN型トランジスタTr4のエミッタ
は、前記負電源−VEEHに接続されている。前記PN
P型トランジスタTr3のコレクタと前記NPN型トラ
ンジスタTr4のコレクタの接続点は、コンデンサC5
5を介し、パルストランスTの1次側T1の一端に接続
されている。また、接続点は、前記抵抗R57を介し
て、グランドに接続されている。この接続点には、図9
の(c)に示すような第2電圧V2が生じる。The emitter of the PNP transistor Tr3 is connected to the positive power source + VDDH. Also,
The collector of the PNP transistor Tr3 is the N
It is connected to the collector of the PN type transistor Tr4. Further, the emitter of the NPN transistor Tr4 is connected to the negative power source -VEEH. The PN
The connection point between the collector of the P-type transistor Tr3 and the collector of the NPN-type transistor Tr4 is a capacitor C5.
The pulse transformer T is connected to one end of the primary side T1 of the pulse transformer T. The connection point is connected to the ground via the resistor R57. At this connection point,
The second voltage V2 shown in (c) of FIG.
【0005】前記パルストランスTの1次側巻線T1の
他端は、グランドに接続されている。前記パルストラン
スTの2次側巻線Taの一端は、FET52のゲートに
接続されている。また、前記2次側巻線Taの他端は、
前記FET52のソースに接続されている。また、前記
FET52のドレインは、保護抵抗R58を介して、正
電源+HVに接続されている。この正電源+HVは、連
続モード(図9の(a)のような入力パルス信号Vinが
連続的に入力されるモード)のときは+5Vであり、バ
ーストモード(図9の(a)のような入力パルス信号V
inが休止期間をおいて間欠的に入力されるモード)のと
きは+100Vである。前記パルストランスTの2次側
巻線Tbの一端は、FET53のゲートに接続されてい
る。また、前記2次側巻線Tbの他端は、FET53の
ソースに接続されている。また、前記FET53のソー
スは、保護抵抗R59を介して、負電源−HVに接続さ
れている。この負電源−HVは、連続モードのときは−
5Vであり、バーストモードのときは−100Vであ
る。The other end of the primary winding T1 of the pulse transformer T is connected to the ground. One end of the secondary winding Ta of the pulse transformer T is connected to the gate of the FET 52. The other end of the secondary winding Ta is
It is connected to the source of the FET 52. The drain of the FET 52 is connected to the positive power source + HV via the protection resistor R58. This positive power supply + HV is + 5V in the continuous mode (the mode in which the input pulse signal Vin is continuously input as in (a) of FIG. 9) and is in the burst mode (as in (a) of FIG. 9). Input pulse signal V
+ 100V when in is a mode in which the input is made intermittently with a pause period). One end of the secondary winding Tb of the pulse transformer T is connected to the gate of the FET 53. The other end of the secondary winding Tb is connected to the source of the FET 53. The source of the FET 53 is connected to the negative power source -HV via the protection resistor R59. This negative power supply −HV is − in the continuous mode.
It is 5V and is -100V in the burst mode.
【0006】また、前記FET52のソースと前記FE
T53のドレインは接続されており、その接続点は、コ
ンデンサC56およびダイオードDa,Dbの逆並列回
路を介して、負荷である超音波振動素子Lの一端に接続
されている。また、前記接続点は、抵抗R60を介し
て、グランドに接続されている。前記超音波振動素子L
の他端は、グランドに接続されている。前記超音波振動
素子Lの一端に加わる出力電圧Voは、図9の(d)に
示すようになる。Further, the source of the FET 52 and the FE
The drain of T53 is connected, and the connection point is connected to one end of the ultrasonic vibration element L, which is a load, via the capacitor C56 and the anti-parallel circuit of the diodes Da and Db. Further, the connection point is connected to the ground via the resistor R60. The ultrasonic vibration element L
The other end of is connected to ground. The output voltage Vo applied to one end of the ultrasonic transducer L is as shown in FIG.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の超音波振動
素子駆動回路51では、パルストランスTと,そのパル
ストランスTの1次側巻線T1を励磁するためのドライ
バ回路(トランジスタTr1〜Tr4など)とが必要で
あり、また、6種類の電源(−5V,+5V,−15
V,+15V,−100V,+100V)が必要であ
り、構成が複雑になる問題点がある。また、前記ドライ
バ回路での電力損失が大きいため、効率が低くなる問題
点がある。さらに、前記ドライバ回路での発熱を抑制す
るために、入力パルス信号Vinのデューティ比を上げら
れない問題点がある。そこで、この発明の目的は、回路
構成を簡単化でき、効率を向上でき、入力パルス信号の
デューティ比を上げることが出来る超音波振動素子駆動
回路および超音波振動素子に限定されない負荷を駆動す
るための一般的なFET駆動回路を提供することにあ
る。In the above-mentioned conventional ultrasonic vibration element drive circuit 51, the pulse transformer T and the driver circuit for exciting the primary winding T1 of the pulse transformer T (such as the transistors Tr1 to Tr4). ) Is required, and six types of power supplies (-5V, + 5V, -15
V, + 15V, -100V, + 100V) is required, and there is a problem that the configuration becomes complicated. In addition, there is a problem in that the efficiency is low because the power loss in the driver circuit is large. Further, there is a problem that the duty ratio of the input pulse signal Vin cannot be increased in order to suppress heat generation in the driver circuit. Therefore, an object of the present invention is to drive a load that is not limited to an ultrasonic vibration element drive circuit and an ultrasonic vibration element that can simplify the circuit configuration, improve efficiency, and increase the duty ratio of an input pulse signal. It is to provide a general FET driving circuit.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】第1の観点では、この発
明は、PチャネルMOS(Metal Oxide Semiconducto
r)型FETのドレインとNチャネルMOS型FETの
ドレインとを接続し、その接続点とグランドの間に超音
波振動素子を接続し、前記PチャネルMOS型FETの
ソース側に正電源を接続し、前記NチャネルMOS型F
ETのソース側に負電源を接続し、前記PチャネルMO
S型FETのゲート−ソース間に第1の抵抗を接続し、
前記NチャネルMOS型FETのゲート−ソース間に第
2の抵抗を接続し、前記PチャネルMOS型FETのゲ
ート側をアノードにしソース側をカソードにしてダイオ
ードを前記PチャネルMOS型FETのゲート−ソース
間に接続するか又は前記NチャネルMOS型FETのゲ
ート側をカソードにしソース側をアノードにしてダイオ
ードを前記NチャネルMOS型FETのゲート−ソース
間に接続するかのいずれか又は両方の接続を行ない、所
定の駆動信号を前記PチャネルMOS型FETのゲート
および前記NチャネルMOS型FETのゲートにそれぞ
れコンデンサを介して加え、プッシュプル動作により前
記超音波振動素子を駆動することを特徴とする超音波振
動素子駆動回路を提供する。SUMMARY OF THE INVENTION In a first aspect, the present invention provides a P-channel MOS (Metal Oxide Semiconducto).
The drain of the r) type FET and the drain of the N channel MOS type FET are connected, an ultrasonic vibration element is connected between the connection point and the ground, and a positive power source is connected to the source side of the P channel MOS type FET. , The N-channel MOS type F
A negative power source is connected to the source side of ET, and the P channel MO
A first resistor is connected between the gate and source of the S-type FET,
A second resistor is connected between the gate and the source of the N-channel MOS type FET, the gate side of the P-channel MOS type FET is the anode and the source side is the cathode, and the diode is the gate-source of the P-channel MOS type FET. Either or both of them are connected, or the gate side of the N-channel MOS type FET is a cathode and the source side is an anode, and a diode is connected between the gate and the source of the N-channel MOS type FET. An ultrasonic wave characterized in that a predetermined drive signal is applied to the gate of the P-channel MOS type FET and the gate of the N-channel MOS type FET via capacitors respectively, and the ultrasonic vibration element is driven by a push-pull operation. A vibrating element drive circuit is provided.
【0009】第2の観点では、この発明は、Pチャネル
MOS型FETのドレインとNチャネルMOS型FET
のドレインとを接続し、その接続点とグランドの間に負
荷を接続し、前記PチャネルMOS型FETのソース側
に正電源を接続し、前記NチャネルMOS型FETのソ
ース側に負電源を接続し、前記PチャネルMOS型FE
Tのゲート−ソース間に第1の抵抗を接続し、前記Nチ
ャネルMOS型FETのゲート−ソース間に第2の抵抗
を接続し、前記PチャネルMOS型FETのゲート側を
アノードにしソース側をカソードにしてダイオードを前
記PチャネルMOS型FETのゲート−ソース間に接続
するか又は前記NチャネルMOS型FETのゲート側を
カソードにしソース側をアノードにしてダイオードを前
記NチャネルMOS型FETのゲート−ソース間に接続
するかのいずれか又は両方の接続を行ない、所定の駆動
信号を前記PチャネルMOS型FETのゲートおよび前
記NチャネルMOS型FETのゲートにそれぞれコンデ
ンサを介して加え、前記PチャネルMOS型FETと前
記NチャネルMOS型FETとを相補的に駆動すること
を特徴とするFET駆動回路を提供する。According to a second aspect, the present invention provides a drain of a P-channel MOS type FET and an N-channel MOS type FET.
Connected to the drain, a load connected between the connection point and the ground, a positive power source connected to the source side of the P-channel MOS type FET, and a negative power source connected to the source side of the N-channel MOS type FET. The P-channel MOS type FE
A first resistor is connected between the gate and source of T, a second resistor is connected between the gate and source of the N-channel MOS type FET, and the gate side of the P-channel MOS type FET is used as an anode and the source side is A diode is connected between the gate and the source of the P channel MOS type FET as a cathode, or a gate side of the N channel MOS type FET is a cathode and a source side is an anode and the diode is a gate of the N channel MOS type FET. Either or both of the sources are connected to each other, and a predetermined drive signal is applied to the gate of the P-channel MOS type FET and the gate of the N-channel MOS type FET via a capacitor, respectively. Type FET and the N-channel MOS type FET are complementarily driven To provide a driving circuit.
【0010】[0010]
【作用】この発明の超音波振動素子駆動回路およびFE
T駆動回路では、駆動信号の電圧が変化しない定常状態
では、PチャネルMOS型FETのゲート電圧は第1の
抵抗によりそのソース電圧に等しくなり、PチャネルM
OS型FETはオフ状態になる。また、NチャネルMO
S型FETのゲート電圧は第2の抵抗によりそのソース
電圧に等しくなり、NチャネルMOS型FETはオフ状
態になる。駆動信号の電圧が負に変化すると、その変化
がコンデンサを介して伝わり、PチャネルMOS型FE
Tのゲート電圧が下がるから、PチャネルMOS型FE
Tはオン状態に変化する。一方、NチャネルMOS型F
ETのゲート電圧はソース電圧より上がらないから、N
チャネルMOS型FETはオフ状態を保つ。駆動信号の
電圧が正に変化すると、その変化がコンデンサを介して
伝わり、PチャネルMOS型FETのゲート電圧はソー
ス電圧より下がらないから、PチャネルMOS型FET
はオフ状態になる。一方、NチャネルMOS型FETの
ゲート電圧はソース電圧より上がるから、NチャネルM
OS型FETはオン状態に変化する。このように、駆動
信号の電圧が変化すると、それに応じて前記Pチャネル
MOS型FETと前記NチャネルMOS型FETとが相
補的にオン状態とオフ状態に変化し、超音波振動素子ま
たは一般の負荷の一端を正電源または負電源に接続す
る。かくして、プッシュプル動作により超音波振動素子
または一般の負荷が駆動される。The ultrasonic vibrating element drive circuit and FE of the present invention
In the T drive circuit, in a steady state in which the voltage of the drive signal does not change, the gate voltage of the P-channel MOS type FET becomes equal to its source voltage by the first resistance, and
The OS type FET is turned off. In addition, N channel MO
The gate voltage of the S-type FET becomes equal to its source voltage due to the second resistance, and the N-channel MOS type FET is turned off. When the voltage of the drive signal changes negatively, the change is transmitted through the capacitor and the P-channel MOS type FE
Since the gate voltage of T drops, P channel MOS type FE
T changes to the ON state. On the other hand, N-channel MOS type F
Since the gate voltage of ET does not rise above the source voltage, N
The channel MOS type FET remains off. When the voltage of the drive signal changes positively, the change is transmitted through the capacitor and the gate voltage of the P-channel MOS type FET does not drop below the source voltage.
Turns off. On the other hand, since the gate voltage of the N-channel MOS type FET is higher than the source voltage,
The OS type FET changes to the ON state. Thus, when the voltage of the drive signal changes, the P-channel MOS type FET and the N-channel MOS type FET change correspondingly to the ON state and the OFF state, and the ultrasonic vibration element or the general load is changed. Connect one end of the to a positive or negative power supply. Thus, the push-pull operation drives the ultrasonic vibration element or a general load.
【0011】[0011]
【実施例】以下、図に示す実施例によりこの発明をさら
に詳細に説明する。なお、これによりこの発明が限定さ
れるものではない。The present invention will be described in more detail with reference to the embodiments shown in the drawings. The present invention is not limited to this.
【0012】−第1実施例− 図1は、この発明の第1実施例の超音波振動素子駆動回
路1を示す回路図である。この超音波振動素子駆動回路
1において、レベル変換回路Nは、図2の(a)に示す
ような0V〜+5Vのロジックレベルの入力パルス信号
Vinを、図2の(b)に示すような+5V〜−5Vの第
1電圧信号V1に変換する。このため、レベル変換回路
Nは、+5Vの正電源+VDDLと,−5Vの負電源−
VEELとに接続されている。なお、通常、8V以上の
電圧差がある電圧信号をゲートに与えればFETをオン
・オフできるので、前記正電源+VDDLは+4Vより
正であればよく、前記負電源−VDDLは−4Vより負
であればよい。前記レベル変換回路Nの出力端子は、コ
ンデンサC1の一端およびコンデンサC2の一端に接続
されている。First Embodiment FIG. 1 is a circuit diagram showing an ultrasonic vibration element drive circuit 1 according to the first embodiment of the present invention. In the ultrasonic transducer driving circuit 1, the level conversion circuit N converts the input pulse signal Vin having a logic level of 0V to + 5V as shown in FIG. 2A to + 5V as shown in FIG. It is converted into a first voltage signal V1 of -5V. Therefore, the level conversion circuit N includes a positive power supply + VDL of + 5V and a negative power supply −5V of −5V.
It is connected to VEEL. Note that normally, the FET can be turned on / off by applying a voltage signal having a voltage difference of 8 V or more to the gate, so that the positive power supply + VDDL may be more positive than +4 V, and the negative power supply −VDDL may be more negative than -4 V. I wish I had it. The output terminal of the level conversion circuit N is connected to one end of the capacitor C1 and one end of the capacitor C2.
【0013】前記コンデンサC1の他端には、Pチャネ
ルエンハンスメントMOS型FET2(以下、単にFE
T2という)のゲートが接続されると共に、ダイオード
D1のアノードと抵抗R2の一端とが接続されている。
前記ダイオードD1のカソードと前記抵抗R2の他端
は、前記FET2のソースに接続され、そのFET2の
ソースは、保護抵抗R1を介して正電源+HVに接続さ
れている。この正電源+HVは、連続モードのときは+
5Vであり、バーストモードのときは+100Vであ
る。The other end of the capacitor C1 is connected to a P-channel enhancement MOS type FET2 (hereinafter simply referred to as FE).
(Referred to as T2) and the anode of the diode D1 is connected to one end of the resistor R2.
The cathode of the diode D1 and the other end of the resistor R2 are connected to the source of the FET2, and the source of the FET2 is connected to the positive power source + HV via the protection resistor R1. This positive power supply + HV is + in the continuous mode.
It is 5V and + 100V in the burst mode.
【0014】前記コンデンサC2の他端には、Nチャネ
ルエンハンスメントMOS型FET3(以下、単にFE
T3という)のゲートが接続されると共に、ダイオード
D2のカソードと抵抗R4の一端とが接続されている。
前記ダイオードD2のアノードと前記抵抗R4の他端
は、前記FET3のソースに接続され、そのFET3の
ソースは、保護抵抗R3を介して負電源−HVに接続さ
れている。この正電源−HVは、連続モードのときは−
5Vであり、バーストモードのときは−100Vであ
る。At the other end of the capacitor C2, an N-channel enhancement MOS type FET3 (hereinafter simply referred to as FE
The gate of T3) is connected, and the cathode of the diode D2 is connected to one end of the resistor R4.
The anode of the diode D2 and the other end of the resistor R4 are connected to the source of the FET3, and the source of the FET3 is connected to the negative power source -HV via the protection resistor R3. This positive power supply-HV is-
It is 5V and is -100V in the burst mode.
【0015】また、前記FET2のドレインと前記FE
T3のドレインは接続されており、その接続点は、コン
デンサC3およびダイオードDa,Dbの逆並列回路を
介して、負荷である超音波振動素子Lの一端に接続され
ている。また、前記接続点は、抵抗R5を介して、グラ
ンドに接続されている。前記超音波振動素子Lの他端
は、グランドに接続されている。The drain of the FET 2 and the FE
The drain of T3 is connected, and the connection point is connected to one end of the ultrasonic vibration element L, which is a load, via the capacitor C3 and the anti-parallel circuit of the diodes Da and Db. Further, the connection point is connected to the ground via the resistor R5. The other end of the ultrasonic vibration element L is connected to the ground.
【0016】次に、この超音波振動素子駆動回路1の動
作を説明する。バーストモードのときは、図2の(a)
に示すような0V〜+5Vのロジックレベルの入力パル
ス信号Vinがレベル変換回路Nに入力される。入力パル
ス信号Vinの周波数は、通常、2MHz〜10MHzで
ある。すると、レベル変換回路Nは、図2の(b)に示
すような+5V〜−5Vの第1電圧信号V1を出力す
る。FET2のゲート電圧Vg1は、図2の(c)に示
すように、定常状態では+HVであり、第1電圧信号V
1が+5Vから−5Vに変化するとVn(=+HV−1
0V)になったあと略C1・R2の時定数で+HVへと
変化し、第1電圧信号V1が−5Vから+5Vに変化す
ると+HVになる。一方、FET3のゲート電圧Vg2
は、図2の(d)に示すように、定常状態では−HVで
あり、第1電圧信号V1が+5Vから−5Vに変化する
と−HVになり、第1電圧信号V1が−5Vから+5V
に変化するとVm(=−HV+10V)になったあと略
C2・R4の時定数で−HVへと変化する。Next, the operation of the ultrasonic vibration element drive circuit 1 will be described. In the burst mode, (a) of FIG.
An input pulse signal Vin having a logic level of 0V to + 5V as shown in (4) is input to the level conversion circuit N. The frequency of the input pulse signal Vin is usually 2 MHz to 10 MHz. Then, the level conversion circuit N outputs the first voltage signal V1 of + 5V to -5V as shown in FIG. The gate voltage Vg1 of the FET2 is + HV in the steady state as shown in (c) of FIG.
When 1 changes from + 5V to -5V, Vn (= + HV-1
0V) and then changes to + HV with a time constant of approximately C1 · R2, and becomes + HV when the first voltage signal V1 changes from -5V to + 5V. On the other hand, the gate voltage Vg2 of FET3
2 is -HV in the steady state, and becomes -HV when the first voltage signal V1 changes from + 5V to -5V, and the first voltage signal V1 changes from -5V to + 5V, as shown in (d) of FIG.
When it changes to Vm (= -HV + 10V), it changes to -HV with a time constant of approximately C2 · R4.
【0017】FET2は、ゲート電圧Vg1がソース電
圧よりも十分低くなるとオン状態となり、ゲート電圧V
g1がソース電圧に近くなるかソース電圧より高くなる
とオフ状態になる。一方、FET3は、ゲート電圧Vg
2がソース電圧よりも十分高くなるとオン状態となり、
ゲート電圧Vg2がソース電圧に近くなるかソース電圧
より低くなるとオフ状態になる。すなわち、FET2と
FET3は、定常状態では共にオフ状態であり、入力パ
ルス信号Vinにより相補的にオン状態とオフ状態にな
る。このため、超音波振動素子Lの一端に加わる出力電
圧Voは、図2の(e)に示すように、定常状態では0
Vであり、入力パルス信号Vinがあると、FET2とF
ET3のプッシュプル動作により、+HV〜−HVの幅
で振れる。これにより、超音波振動素子Lが駆動され
る。The FET2 is turned on when the gate voltage Vg1 becomes sufficiently lower than the source voltage, and the gate voltage Vg1
When g1 is close to or higher than the source voltage, it turns off. On the other hand, the FET3 has a gate voltage Vg
When 2 becomes sufficiently higher than the source voltage, it turns on,
When the gate voltage Vg2 becomes close to the source voltage or becomes lower than the source voltage, it is turned off. That is, FET2 and FET3 are both off in the steady state, and are turned on and off complementarily by the input pulse signal Vin. Therefore, the output voltage Vo applied to one end of the ultrasonic transducer L is 0 in the steady state as shown in (e) of FIG.
V and the input pulse signal Vin, FET2 and F
By the push-pull operation of ET3, it swings in the width of + HV to -HV. As a result, the ultrasonic vibration element L is driven.
【0018】連続モードのときは、入力パルス信号Vin
が連続的になるだけで、基本的にバーストモードのとき
と同じ動作である。従って、図3に波形図を示すが、説
明は省略する。In the continuous mode, the input pulse signal Vin
However, the operation is basically the same as in burst mode. Therefore, although the waveform diagram is shown in FIG. 3, the description is omitted.
【0019】なお、時定数C2・R4が大きいと、ゲー
ト電圧Vg2がVmから−HVへと戻るのに時間がかか
り、入力パルス信号Vinがなくなった後もFET3が不
必要に長くオンし続けるので、時定数C2・R4を小さ
くする必要がある。一方、時定数C1・R2が大きくて
も、入力パルス信号Vinがなくなった時にFET2が直
ちにオフになるので、時定数C1・R2を小さくする必
要はない。If the time constant C2.R4 is large, it takes time for the gate voltage Vg2 to return from Vm to -HV, and the FET3 continues to be turned on unnecessarily long even after the input pulse signal Vin disappears. It is necessary to reduce the time constants C2 and R4. On the other hand, even if the time constants C1 and R2 are large, the FET2 is immediately turned off when the input pulse signal Vin disappears, so it is not necessary to reduce the time constants C1 and R2.
【0020】上記超音波振動素子駆動回路1によれば、
図8に示すようなパルストランスTやドライバ回路(ト
ランジスタTr1〜Tr4など)が不要となり、また、
4種類の電源(−5V,+5V,−100V,+100
V)で済むので、構成が簡単になる。また、電力損失が
大きい前記ドライバ回路がないため、効率が高くなる。
さらに、前記ドライバ回路での発熱の問題がないため、
入力パルス信号Vinの周波数やデューティ比に余裕がで
きる。According to the ultrasonic vibration element drive circuit 1,
A pulse transformer T and a driver circuit (transistors Tr1 to Tr4, etc.) as shown in FIG. 8 are unnecessary, and
4 types of power supply (-5V, + 5V, -100V, +100
Since V) is sufficient, the configuration becomes simple. Further, since the driver circuit with large power loss is not provided, the efficiency becomes high.
Furthermore, since there is no problem of heat generation in the driver circuit,
There is a margin in the frequency and duty ratio of the input pulse signal Vin.
【0021】−第2実施例− 図4に、第2実施例の超音波振動素子駆動回路11を示
す。この超音波振動素子駆動回路11は、上記第1実施
例の超音波振動素子駆動回路1からダイオードD1を省
略した構成である。上記超音波振動素子駆動回路11に
よれば、ダイオードD1がないため、FET2のゲート
電圧がソース電圧より高くなってしまう期間が生じる
が、本質的な動作は変わらず、構成は簡単になる。な
お、ダイオードD2は省略できない。その理由は、ダイ
オードD2がないと、入力パルス信号Vinが正に変化し
た時、ゲート電圧Vg2が下がってしまい、次に入力パ
ルス信号Vinが負に変化した時、ゲート電圧Vg2がソ
ース電圧より少し高くなる程度となって、FET3をオ
ンできなくなるからである。但し、第1電圧信号V1を
反転すれば(すなわち、定常状態で−5Vとし、パルス
入力時に+5Vになるようにすれば)、逆に、ダイオー
ドD1が必要になり、ダイオードD2を省略できる。こ
のときは、前述の理由により、時定数C1・R2を小さ
くする必要があるが、時定数C2・R4は大きくてもよ
い。-Second Embodiment- FIG. 4 shows an ultrasonic transducer driving circuit 11 according to a second embodiment. This ultrasonic vibration element drive circuit 11 has a configuration in which the diode D1 is omitted from the ultrasonic vibration element drive circuit 1 of the first embodiment. According to the ultrasonic vibration element drive circuit 11, there is a period in which the gate voltage of the FET2 becomes higher than the source voltage because the diode D1 is not provided, but the essential operation does not change and the configuration is simplified. The diode D2 cannot be omitted. The reason is that without the diode D2, when the input pulse signal Vin changes positively, the gate voltage Vg2 drops, and when the input pulse signal Vin next changes negatively, the gate voltage Vg2 is slightly lower than the source voltage. This is because the FET3 cannot be turned on as the voltage becomes higher. However, if the first voltage signal V1 is inverted (that is, it is set to −5V in the steady state and becomes + 5V at the time of pulse input), the diode D1 is required, and the diode D2 can be omitted. At this time, the time constants C1 and R2 need to be made small for the reasons described above, but the time constants C2 and R4 may be made large.
【0022】−第3実施例− 図5に、第3実施例の超音波振動素子駆動回路21を示
す。第1実施例と異なる点は、レベル変換回路Nの電源
として、+12Vの正電源+VDDL’だけを接続した
ことである。なお、前記正電源+VDDL’は、+8V
より正であればよい。-Third Embodiment- FIG. 5 shows an ultrasonic transducer driving circuit 21 of the third embodiment. The difference from the first embodiment is that only the + 12V positive power source + VDDL 'is connected as the power source of the level conversion circuit N. The positive power supply + VDDL 'is + 8V
It should be more positive.
【0023】次に、この超音波振動素子駆動回路21の
動作を説明する。バーストモードのときは、図6の
(a)に示すような0V〜+5Vのロジックレベルの入
力パルス信号Vinがレベル変換回路Nに入力される。す
ると、レベル変換回路Nは、図6の(b)に示すような
+12V〜0Vの第1電圧信号V1’を出力する。FE
T2のゲート電圧Vg1’は、図6の(c)に示すよう
に、定常状態では+HVであり、第1電圧信号V1が+
12Vから0Vに変化するとVn(=+HV−12V)
になったあと略C1・R2の時定数で+HVへと変化
し、第1電圧信号V1が0Vから+12Vに変化すると
+HVになる。一方、FET3のゲート電圧Vg2’
は、図6の(d)に示すように、定常状態では−HVで
あり、第1電圧信号V1が+12Vから0Vに変化する
と−HVになり、第1電圧信号V1が0Vから+12V
に変化するとVm(=−HV+12V)になったあと略
C2・R4の時定数で−HVへと変化する。Next, the operation of the ultrasonic transducer driving circuit 21 will be described. In the burst mode, the input pulse signal Vin having a logic level of 0V to + 5V as shown in FIG. 6A is input to the level conversion circuit N. Then, the level conversion circuit N outputs the first voltage signal V1 ′ of + 12V to 0V as shown in FIG. 6B. FE
The gate voltage Vg1 ′ of T2 is + HV in the steady state as shown in (c) of FIG. 6, and the first voltage signal V1 is +
Vn (= + HV-12V) when changing from 12V to 0V
After that, it changes to + HV with a time constant of approximately C1 · R2, and becomes + HV when the first voltage signal V1 changes from 0V to + 12V. On the other hand, the gate voltage Vg2 ′ of FET3
6 is -HV in the steady state, and becomes -HV when the first voltage signal V1 changes from + 12V to 0V, and the first voltage signal V1 changes from 0V to + 12V, as shown in (d) of FIG.
When it changes to Vm (= -HV + 12V), it changes to -HV with a time constant of approximately C2 · R4.
【0024】FET2は、ゲート電圧Vg1’がソース
電圧よりも十分低くなるとオン状態となり、ゲート電圧
Vg1’がソース電圧に近くなるかソース電圧より高く
なるとオフ状態になる。一方、FET3は、ゲート電圧
Vg2’がソース電圧よりも十分高くなるとオン状態と
なり、ゲート電圧Vg2’がソース電圧に近くなるかソ
ース電圧より低くなるとオフ状態になる。すなわち、F
ET2とFET3は、定常状態では共にオフ状態であ
り、入力パルス信号Vinにより相補的にオン状態とオフ
状態になる。このため、超音波振動素子Lの一端に加わ
る出力電圧Voは、図6の(e)に示すように、定常状
態では0Vであり、入力パルス信号Vinがあると、FE
T2とFET3のプッシュプル動作により、+HV〜−
HVの幅で振れる。これにより、超音波振動素子Lが駆
動される。The FET2 is turned on when the gate voltage Vg1 'becomes sufficiently lower than the source voltage, and turned off when the gate voltage Vg1' becomes close to the source voltage or becomes higher than the source voltage. On the other hand, the FET3 is turned on when the gate voltage Vg2 ′ is sufficiently higher than the source voltage, and is turned off when the gate voltage Vg2 ′ is close to the source voltage or lower than the source voltage. That is, F
The ET2 and the FET3 are both off in the steady state, and are turned on and off complementarily by the input pulse signal Vin. Therefore, the output voltage Vo applied to one end of the ultrasonic transducer L is 0 V in the steady state as shown in (e) of FIG. 6, and when the input pulse signal Vin is present, the FE
+ HV ~ -by push-pull operation of T2 and FET3
It swings in the width of HV. As a result, the ultrasonic vibration element L is driven.
【0025】連続モードのときは、入力パルス信号Vin
が連続的になるだけで、基本的にバーストモードのとき
と同じ動作である。従って、図7に波形図を示すが、説
明は省略する。In the continuous mode, the input pulse signal Vin
However, the operation is basically the same as in burst mode. Therefore, a waveform diagram is shown in FIG. 7, but the description is omitted.
【0026】上記超音波振動素子駆動回路21によれ
ば、図8に示すようなパルストランスTやドライバ回路
(トランジスタTr1〜Tr4など)が不要となり、ま
た、5種類の電源(+12V,−5V,+5V,−10
0V,+100V)で済むので、構成が簡単になる。ま
た、電力損失が大きい前記ドライバ回路がないため、効
率が高くなる。さらに、前記ドライバ回路での発熱の問
題がないため、入力パルス信号Vinの周波数やデューテ
ィ比に余裕ができる。According to the ultrasonic vibrating element drive circuit 21, the pulse transformer T and the driver circuit (transistors Tr1 to Tr4, etc.) shown in FIG. 8 are unnecessary, and five kinds of power supplies (+ 12V, -5V, + 5V, -10
(0V, + 100V), so the structure is simple. Further, since the driver circuit with large power loss is not provided, the efficiency becomes high. Furthermore, since there is no problem of heat generation in the driver circuit, there is a margin in the frequency and duty ratio of the input pulse signal Vin.
【0027】−他の実施例− 上記第1実施例〜第3実施例では負荷が超音波振動素子
Lであったが、超音波振動素子L以外の負荷を駆動する
ことも可能である。この場合、上記超音波振動素子駆動
回路1,11,21は、一般的なFET駆動回路とな
る。-Other Embodiments-In the first to third embodiments, the load was the ultrasonic vibration element L, but it is also possible to drive a load other than the ultrasonic vibration element L. In this case, the ultrasonic transducer driving circuits 1, 11 and 21 are general FET driving circuits.
【0028】[0028]
【発明の効果】この発明の超音波振動素子駆動回路およ
びFET駆動回路によれば、パルストランスやそのドラ
イバ回路が不要となり、また、電源の種類が少なくて済
むので、構成が簡単になる。また、前記ドライバ回路で
の電力損失がないため、効率が高くなる。さらに、前記
ドライバ回路での発熱の問題がないため、駆動周波数や
デューティ比に余裕ができ、自由度を向上できる。According to the ultrasonic vibrating element drive circuit and the FET drive circuit of the present invention, the pulse transformer and its driver circuit are not required, and the number of types of power sources is small, so that the configuration is simple. Further, since there is no power loss in the driver circuit, the efficiency is high. Furthermore, since there is no problem of heat generation in the driver circuit, there is a margin in the drive frequency and duty ratio, and the degree of freedom can be improved.
【図1】この発明の第1実施例の超音波振動素子駆動回
路の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of an ultrasonic vibration element drive circuit according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1の超音波振動素子駆動回路の各部のバース
トモード時の波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram of each part of the ultrasonic transducer driving circuit of FIG. 1 in a burst mode.
【図3】図1の超音波振動素子駆動回路の各部の連続モ
ード時の波形図である。FIG. 3 is a waveform diagram of each part of the ultrasonic transducer driving circuit of FIG. 1 in a continuous mode.
【図4】この発明の第2実施例の超音波振動素子駆動回
路の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of an ultrasonic vibration element drive circuit according to a second embodiment of the present invention.
【図5】この発明の第3実施例の超音波振動素子駆動回
路の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of an ultrasonic vibration element drive circuit according to a third embodiment of the present invention.
【図6】図5の超音波振動素子駆動回路の各部のバース
トモード時の波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram of each part of the ultrasonic transducer driving circuit of FIG. 5 in a burst mode.
【図7】図5の超音波振動素子駆動回路の各部の連続モ
ード時の波形図である。7 is a waveform diagram of each part of the ultrasonic transducer driving circuit of FIG. 5 in a continuous mode.
【図8】従来の超音波振動素子駆動回路の回路図であ
る。FIG. 8 is a circuit diagram of a conventional ultrasonic transducer driving circuit.
【図9】図8の超音波振動素子駆動回路の各部のバース
トモード時の波形図である。9 is a waveform diagram of each part of the ultrasonic transducer driving circuit of FIG. 8 in a burst mode.
1,11,21 超音波振動素子駆動回路 2 Pチャネルエンハンスメ
ントMOS型FET 3 Nチャネルエンハンスメ
ントMOS型FET C1,C2,C3 コンデンサ R1,R3 保護抵抗 R2,R4,R5 抵抗 D1,D2,Da,Db ダイオード L 超音波振動素子 N,N’ レベル変換回路 Vin 入力パルス信号 +HV 正電源 −HV 負電源 Vo 出力電圧1,11,21 Ultrasonic transducer driving circuit 2 P-channel enhancement MOS type FET 3 N-channel enhancement MOS type FET C1, C2, C3 capacitors R1, R3 protective resistors R2, R4, R5 resistors D1, D2, Da, Db diodes L Ultrasonic transducer N, N 'Level conversion circuit Vin Input pulse signal + HV Positive power supply −HV Negative power supply Vo Output voltage
Claims (2)
NチャネルMOS型FETのドレインとを接続し、その
接続点とグランドの間に超音波振動素子を接続し、前記
PチャネルMOS型FETのソース側に正電源を接続
し、前記NチャネルMOS型FETのソース側に負電源
を接続し、前記PチャネルMOS型FETのゲート−ソ
ース間に第1の抵抗を接続し、前記NチャネルMOS型
FETのゲート−ソース間に第2の抵抗を接続し、前記
PチャネルMOS型FETのゲート側をアノードにしソ
ース側をカソードにしてダイオードを前記PチャネルM
OS型FETのゲート−ソース間に接続するか又は前記
NチャネルMOS型FETのゲート側をカソードにしソ
ース側をアノードにしてダイオードを前記NチャネルM
OS型FETのゲート−ソース間に接続するかのいずれ
か又は両方の接続を行ない、所定の駆動信号を前記Pチ
ャネルMOS型FETのゲートおよび前記NチャネルM
OS型FETのゲートにそれぞれコンデンサを介して加
え、プッシュプル動作により前記超音波振動素子を駆動
することを特徴とする超音波振動素子駆動回路。1. A drain of a P-channel MOS type FET is connected to a drain of an N-channel MOS type FET, an ultrasonic transducer is connected between the connection point and the ground, and the source side of the P-channel MOS type FET is connected. To the source side of the N-channel MOS type FET, a negative power source is connected to the source side of the N-channel MOS type FET, and a first resistor is connected between the gate and the source of the P-channel MOS type FET. A second resistor is connected between the gate and the source, the gate side of the P-channel MOS type FET is the anode and the source side is the cathode, and the diode is the P-channel M-type.
The diode is connected between the gate and the source of the OS-type FET, or the diode is the N-channel M with the gate side and the source side of the N-channel MOS FET being the cathode and the anode side, respectively.
Either or both of the connection between the gate and the source of the OS type FET is made, and a predetermined drive signal is supplied to the gate of the P channel MOS type FET and the N channel M.
An ultrasonic vibrating element drive circuit, characterized in that the ultrasonic vibrating element is driven by a push-pull operation in addition to the gates of the OS type FETs via capacitors.
NチャネルMOS型FETのドレインとを接続し、その
接続点とグランドの間に負荷を接続し、前記Pチャネル
MOS型FETのソース側に正電源を接続し、前記Nチ
ャネルMOS型FETのソース側に負電源を接続し、前
記PチャネルMOS型FETのゲート−ソース間に第1
の抵抗を接続し、前記NチャネルMOS型FETのゲー
ト−ソース間に第2の抵抗を接続し、前記PチャネルM
OS型FETのゲート側をアノードにしソース側をカソ
ードにしてダイオードを前記PチャネルMOS型FET
のゲート−ソース間に接続するか又は前記NチャネルM
OS型FETのゲート側をカソードにしソース側をアノ
ードにしてダイオードを前記NチャネルMOS型FET
のゲート−ソース間に接続するかのいずれか又は両方の
接続を行ない、所定の駆動信号を前記PチャネルMOS
型FETのゲートおよび前記NチャネルMOS型FET
のゲートにそれぞれコンデンサを介して加え、前記Pチ
ャネルMOS型FETと前記NチャネルMOS型FET
とを相補的に駆動することを特徴とするFET駆動回
路。2. A drain of a P-channel MOS type FET and a drain of an N-channel MOS type FET are connected, a load is connected between the connection point and the ground, and a positive power source is connected to the source side of the P-channel MOS type FET. A negative power source is connected to the source side of the N-channel MOS type FET, and a first source is connected between the gate and the source of the P-channel MOS type FET.
And a second resistor connected between the gate and the source of the N-channel MOS type FET, and the P-channel M
The gate of the OS type FET is an anode and the source side is a cathode, and the diode is the P-channel MOS type FET.
Of the N-channel M
The gate of the OS type FET is a cathode and the source side is an anode, and the diode is the N-channel MOS type FET.
Either or both of the gate and source of the P-channel MOS are connected to make a predetermined drive signal.
Type FET gate and said N-channel MOS type FET
To the gates of the P-channel MOS type FET and the N-channel MOS type FET
An FET driving circuit characterized in that and are complementarily driven.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022194A JPH07231247A (en) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | Ultrasonic wave vibration element drive circuit and fet drive circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2022194A JPH07231247A (en) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | Ultrasonic wave vibration element drive circuit and fet drive circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07231247A true JPH07231247A (en) | 1995-08-29 |
Family
ID=12021118
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022194A Pending JPH07231247A (en) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | Ultrasonic wave vibration element drive circuit and fet drive circuit |
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