[发明专利]半导体开关电路、信号处理装置以及超声波诊断装置

说明书

技术领域

本发明涉及具备高耐压的双向模拟开关的半导体开关电路、以及使用了该半导体开关电路的信号处理装置和超声波诊断装置。

背景技术

近年来，伴随着超声波诊断装置的普及，需求更进一步的小型化、低价化。超声波诊断装置具备：用于收发超声波的压电探头、以及用于收发该压电探头的驱动信号和超声波信号的双向模拟开关，另外还具备用于驱动该双向模拟开关的多个电源。目前的超声波诊断装置存在安装多个电源成为障碍，从而无法实现广泛的小型化这样的问题。

在专利文献1的课题中，记载有“提供一种具有良好的线性，并且电力损耗较少的双向模拟开关的半导体装置。此外，提供一种检测精度高的超声波诊断装置。”，作为其解决方法，记载有“在内置了在双向上能够接通或断开的开关电路、和所述开关电路的驱动电路的双向模拟开关的半导体装置中，所述驱动电路与第一以及第二电源连接，所述第一电源电压在施加给所述开关电路的输入输出端子的信号的最大电压值以上，所述第二电源电压在施加给所述开关电路的输入输出端子的信号的最小电压值以下，另外所述驱动电路在所述第一电源与所述开关电路之间，具备串联连接的齐纳二极管和P型MOSFET。此外，在超声波诊断装置中，具备所述半导体装置。”。

图5表示比较例中的超声波诊断装置2A的主要部分结构。

如图5所示，比较例的超声波诊断装置2A具备：基于触发信号而生成发送信号的发送驱动部7、将该发送信号提供给探头4的电子开关9A、由多个压电元件(未图示)构成的探头4、提供可变电压的驱动用电源5、以及提供固定电压的偏置用电源3。超声波诊断装置2A通过进行电子开关9A内部的多个双向模拟开关的开关动作，向探头4的规定的压电元件提供发送信号，来进行超声波扫描。

电子开关9A，与设置在探头4中的多个压电元件相对应地设置有作为多个双向模拟开关的半导体开关电路。半导体开关电路与机械式继电器相比，具有高可靠性、小型、高速开关、低消耗电力、低噪音、长寿命等多种优点。

驱动用电源5接受交流电力(图中记载为AC输入)的提供，基于电压控制信号生成正负驱动电压，并将生成的正负驱动电压提供给发送驱动部7。

偏置用电源3接受交流电力的提供，生成固定的正负偏置电压，并将这些正负偏置电压提供给电子开关9A。该正负偏置电压相比于驱动用电源5提供的正负驱动电压为高电压。

这样，超声波诊断装置2A中，分别设置有单独生成发送驱动部7的动作所需的驱动电压的驱动用电源5、和单独生成电子开关9的控制所需的偏置电压的偏置用电源3。由此，超声波诊断装置2A的零件个数增加，成为阻碍小型化的主要原因。

图6表示比较例中的高耐压模拟开关集成电路90A的框图。

构成比较例中的电子开关9A的高耐压模拟开关集成电路90A(半导体开关电路的一例)具备：进行多个开关的动作切换的移位寄存器91、保持开关的动作状态的锁存电路92、输出开关8A、以及驱动该输出开关8A的电平移位控制电路1A。

移位寄存器91将输入信号DIN一边与输入信号CLK同步地移位，一边作为信号D输出至锁存电路92的各段。输出信号DOUT将输出至锁存电路92的最后段的信号输出。

锁存电路92由多段构成，通过输入信号LE来锁存信号D和信号CL。锁存电路92将被锁存的各信号分别向电平移位控制电路1A的各段输出。

电平移位控制电路1A由多段构成，其基于锁存电路92锁存的各信号，将输出开关8A的各段接通断开。

输出开关8A由多段构成。输出开关8A的第1段切换是否向输入输出端子101-1与输入输出端子102-1之间传递切换模拟电压信号。以后以相同的方式，输出开关8A的第n段切换是否向输入输出端子101-n与输入输出端子102-n之间传递模拟电压信号。

移位寄存器91和锁存电路92是将低压电源VDD作为驱动电源的低压电路。输出开关8A和电平移位控制电路1A是将正高压电源VPP和负高压电源VNN作为驱动电源的高压电路。正高压电源VPP被设定为比施加给输入输出端子101、102的信号电压高。负高压电源VNN被设定为比施加给输入输出端子101、102的信号电压低。

图7表示比较例中的高耐压模拟开关集成电路90A的一部分的电路图。图7仅表示成为比较例的高耐压模拟开关集成电路90A的主要部分的输出开关8A、作为其驱动电路的电平移位控制电路1A的1段。