特集技術一直線！トランジスタ工房共振ポイント数十 MHz のター 2 ns にゲットをガツンと震わせる成功！超音波振動子をバッチーン！ MOSFETで作る数ns高速パルサ稲葉保 Tamotsu Inaba 3 4MHz水晶発振器＆ 1/200分周器ドライブ・パルス・タイマ PRF 20kHz 外部トリガ入力同期信号用ドライバセレバス・クトトリガ 4 同期出力ディジタル制御分周器 5 今回解説する回路主パルス発生器 PRF：パルス繰り返し周波数 PRF設定 100Hz∼10kHz 極性反転スイッチフォトカプラ 300V ダンピング設定 20, 50, 100, 500Ω 6 t 0 出力エネルギ設定 12.5∼100μJ 6.5ns 超音波プローブ 7 T/R JACK レシーバ出力図 1 数十 MHz 帯域で使うパルサ・レーバ装置の基本構成ブロック超音波振動子のドライブ回路（パルサ）を作る ● 超音波の波長と測定分解能毎年，健康診断をすると必ずお世話になる超音波診断装置のプローブには，数百個の超音波振動子がアレイ状に内蔵されており，立ち上がり時間が数 n ∼数十のパルス信号で駆動されています．最近は，画像分解能を高めるために，超音波の周波数が上がってきています．従来は，立ち上がり時間数十 ns のパルス信号で駆動していましたが，最近は数 ns にまで高周波化が進んでいます．例えば，金属内部のキズを探す非破壊検査や，超音波顕微鏡，厚み測定装置などの分野では，高周波化が進んでいます．周波数を高くすると，距離分解能が改善されるので，より高い周波数成分を持つパルサ回路が必要になります．超音波で何かを調べる場合，1 ∼ 1/4 波長が目安になるといわれています．超音波の伝わる速度は人体や 2014 年 8 月号 1 2 周波数リミッタとワンショット信号切り換えイントロダクション第7章水の場合 1500 m/s 程度です．例えば 40 kHz の超音波なら 1 波長が 34 mm，1/4 波長が 8.5 mm です．ここで 1.7 MHz の超音波を使えば，1 波長が 0.88 mm，1/4 波長が 0.2 mm 程度となり，分解能の向上が見込めます． ● 立ち上がり数 ns，出力数μJ のパルサを作るパルサ回路の出力は，だいたい数十∼数百μJ （ジュール）くらいです．この値は，コンデンサや負荷抵抗の容量により異なります．ジュールは電力 × 時間の単位です．周波数が高い，時間の短いパルスを出力しようとすると，高速なパルスを出力することになり，広帯域なパワー回路が必要です．本章ではカスコード回路をスイッチング回路に接続して，ドレイン−ソース間電圧の立ち上がり時間 tr が 10 ns 以下の高速パルサ回路の作り方を解説します．例として数十 MHz 帯域で使われているパルサ・レーバ装置の基本構成ブロックを図 1 に示します． 123