[发明专利]超声成像设备

说明书

技术领域

本发明涉及包括生成用于驱动压电换能器(piezoelectrictransducer)的电信号的脉冲器(pulsar)的超声成像设备。

背景技术

最近，在驱动用于生成在超声成像设备中的超声波的压电换能器的电信号中使用了包括多个相同的波形的脉冲群波形(参考专利文献1)。脉冲群波形具有对应于压电换能器的谐振频率的约3MHz到10MHz的频率，并具有约100V的电压幅值。同时被驱动的压电换能器的数目达到几十个信道，超声成像设备的特征在于紧凑性，这样，最好是用于生成这些脉冲群波形的发射单元具有简单的配置。

作为用于生成脉冲群波形的、具有简单的配置的发射单元，存在有多电平(multilevel)脉冲器，在其中具有不同电平的电源电压的推挽电路(push-pull circuit)并联地耦合。多电平脉冲器通过接通或关断推挽电路而逐段(stepwise)切换输出电压，以便简单地生成由类似于正弦波的伪(pseudo)正弦波组成的脉冲群波形。

[专利文献1]日本专利申请公开No.2000-005169(第一页，图7)

然而，根据上述的背景技术，当输出电压被逐段切换时，将发生功率损失。具体地，当多电平脉冲器的输出电压被逐段切换时，将发生被向具有电容性电特性的压电换能器进行充电的电荷的充电和放电。在压电换能器与被并联耦合到电容性压电换能器的接地电阻器之间发生充电和放电，这造成功率损失的发生。

具体地，功率损失造成热生成，并对于驱动多信道的超声成像设备而言变为相当大的水平。

希望解决前述的问题。

发明内容

根据本发明的第一方面的超声成像设备，提供预定的电压到压电换能器，用来发射超声波，该设备包括：脉冲器，其包括被耦合到压电换能器的输出线和多个第一推挽电路，这些第一推挽电路的输出单元被耦合到输出线；以及电源单元，其把多个具有不同电平的电源电压提供到多个第一推挽电路，其中多个第一推挽电路的至少任一个第一推挽电路包括第一整流元件(rectification element)，它阻止反向电流流到配置第一推挽电路的第一互补晶体管中，以及脉冲器包括第二推挽电路，其输出单元被耦合到输出线，将与在具有第一整流元件的第一推挽电路中相同的电源电压施加到第二推挽电路，通过接通配置第二推挽电路的第二互补晶体管，在第二推挽电路中流过与在第一推挽电路中的电流方向相反的电流。

在根据第一方面的发明中，通过接通配置第二推挽电路的第二互补晶体管，在第二推挽电路中流过与在第一推挽电路中的电流方向相反的电流。

根据本发明的第二方面的超声成像设备，其中电源单元把多个电源电压中间的最大驱动电压提供到不带有第一整流元件的第一推挽电路。

在根据第二方面的发明中，具有最大驱动电压的第一推挽电路不配备第一整流元件。

根据本发明的第三方面的超声成像设备，其中在第一或第二方面描述的超声成像设备中，第一推挽电路包括：相对于输出单元在电源电压的高电压侧处的P沟道第一场效应晶体管；和相对于输出单元在电源电压的低电压侧处的N沟道场效应晶体管，以作为第一互补晶体管。

根据本发明的第四方面的超声成像设备，其中在第三方面描述的超声成像设备中，第二推挽电路包括：相对于被耦合到输出线的输出单元在高电压侧处的N沟道第二场效应晶体管；和相对于输出单元在低电压侧处的P沟道场效应晶体管，以作为第二互补晶体管，并且该第二推挽电路还包括第二整流元件，其被串联地耦合到各个第二场效应晶体管。

在根据第四方面的发明中，第二推挽电路的互补晶体管的N沟道或P沟道极性与第一推挽电路的互补晶体管的N沟道或P沟道极性相反，以及输出单元的第二整流元件限制其中电流流动的方向。

根据本发明的第五方面的超声成像设备，其中在第四方面描述的超声成像设备中，被串联地耦合到各个N沟道第二场效应晶体管的每个第二整流元件是以从输出单元朝向电源单元的正向(forward)方向被耦合的二极管，以及被串联地耦合到各个P沟道第二场效应晶体管的每个第二整流元件是以从电源单元朝向输出单元的正向方向被耦合的二极管。

在根据第五方面的发明中，在第二推挽电路中电流被允许以与在具有第一整流元件的第一推挽电路的互补晶体管中流动电流的方向不同的方向流动。

根据本发明的第六方面的超声成像设备，在第四或第五方面描述的超声成像设备中，包括脉冲器控制单元，其接通或关断第一场效应晶体管和第二场效应晶体管。