JPH0220162B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、正帰還ループに振動子を入れた発
振器についてのものである。

［従来の技術］ 次に、振動子を利用した発振器の従来技術によ
る回路図を第２図により説明する。

第２図の１は音さ振動子、２Ａと２Ｂは圧電素
子、３は正帰還増幅器である。

音さ振動子１は外形がＵ字形で、各音片の長さ
や形状によつて定まる固有の振動数をもつてい
る。

圧電素２Ａ，２Ｂは、音さ振動子の１の各音片
にそれぞれ向かい合うように取り付けられ、圧電
素子２Ｂは振動検出用、圧電素子２Ａは駆動用で
ある。

正帰還増幅器３は、音さ振動子１の機械的振動
が続くように、圧電素子２Ａ→音さ振動子１→圧
電素子２Ｂ→正帰還増幅器３で構成するループに
正帰還をかける。

次に、振動子を利用した発振器の他の従来技術
による回路図を第３図により説明する。

第３図の８Ａと８Ｂはコイル、９Ａと９Ｂは磁
石である。

磁石９Ａ，９Ｂは磁気的結合はしないが、音さ
振動子１の振動部分に向かい合うように取り付け
られる。

コイル８Ａ，８Ｂは、磁石９Ａ，９Ｂを挟むよ
うな形で音さ振動子１からわずかに離れた位置に
固定される。

コイル８Ｂは振動検出用であり、コイル８Ａは
駆動用である。

正帰還増幅器４は、音さ振動子１の機械的振動
が続くように、コイル８Ａ→磁石９Ａ→音さ振動
子１→磁石９Ｂ→コイル８Ｂ→正帰還増幅器４で
構成するループに正帰還をかける。

［発明が解決しようとする課題］ 第２図の圧電素子２Ｂは音さ振動子１の機械的
振幅を電圧に変換するものであるが、圧電素子２
Ｂの電圧変換特性は周囲の温度や湿度の影響を受
けやすい。このため、圧電素子２Ｂの電圧振幅だ
けを一定に制御しても、音さ振動子１の振幅は必
ずしも安定にならないという問題がある。

また、第３図の電磁駆動形音さ発振回路では、
磁石９Ａ，９Ｂの磁力が周囲温度の影響を受ける
ので、第２図の場合と同じように、音さ振動子１
の振幅は必ずしも安定ではないという問題があ
る。

なお、第２図、第３図のような従来回路を改良
したものとして、特開昭56−19207号公報、特開
昭55−149505号公報などがあるが、いずれも音さ
振動子の機械的振動を圧電素子やコイルなどの変
換素子で電圧に変換しているので、温度や湿度な
どで検出感度が変化するという問題は解決されて
いない。

第２図や第３図の発振器を表面電位計などに使
用されることがある。

被測定物の表面電位を非接触の状態で測定する
場合は、被測定物の測定回路の静電容量に機械的
振動を与えることにより、被測定物の表面電位を
振動容量に変換する。このような技術について
は、例えば特公昭58−47672号公報などにも記載
されている。

振動子を用いる表面電位計では、振動子の振動
振幅が一定でないと測定誤差が生ずるという問題
がある。

この発明は、振動子の機械的振動を電気信号に
変換する手段として、振動子の振動部分に非接触
の状態で電極を配置し振動子とこの電極の間に電
位差を設け、振動子の機械的振動で静電容量を振
動させ、振動子の振幅に比例した電気信号を取り
出すようにし、振幅の安定な発振器を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために、この発明では、固
有の振動数をもつ振動子１と、振動子１を駆動す
る圧電素子２と、振動子１の振動部に静電結合さ
れ、直流電圧が加えられる電極３と、電極３と圧
電素子２の間に接続される正帰還増幅器４と、電
極３に接続される整流器５と、整流器５の直流出
力を第１の入力とし、基準電源６の出力を第２の
入力とする差動増幅器７とを備え、差動増幅器７
の出力を正帰還増幅器４の電源とし、整流器５の
出力が基準電源６の出力より大きいときは差動増
幅器７の出力を小さくし、整流器５の出力が基準
電源６の出力より小さいときは差動増幅器７の出
力を大きくする。

次に、この発明による振幅の安定な発振器の回
路図を第１図により説明する。

第１図の２は圧電素子、３は電極、５は整流
器、６は基準電源、７は差動増幅器である。

電極３は、振動子１の振動部に静電結合され、
直流電圧が電源−Ｖから供給される。

正帰還増幅器４は、電極３と圧電素子２の間に
接続され、整流器５は電極３に接続される。

差動増幅器６は、整流器５の直流出力と正帰還
増幅器４の電源の間に接続される。

［作用］ 電極３の検出信号は音さ振動子１の振幅に比例
する。したがつて、この検出信号の振幅が一定に
なるように正帰還増幅器４の出力レベルを制御で
きれば、音さ振動子１の振幅を一定にすることが
できる。第１図は、このような目的を実現するた
めのものである。

第１図では、電極３の検出信号を正帰還増幅器
４の入力に加えるとともに、その一部を整流器５
で整流し、差動増幅器７の一方の入力に加える。

差動増幅器７の他の入力には基準電源６の電圧
を加えており、差動増幅器７はこの２つの入力電
圧の差を増幅する。そして、整流器５の出力が基
準電源６の電圧よりも大きいときは差動増幅器７
の出力が小さくなるように、逆の場合は差動増幅
器７の出力が大きくなるように差動増幅器７の出
力を設定する。

正帰還増幅器４には、供給される電源電圧の変
化により出力レベルが増減する増幅器を使用す
る。

第１図では、差動増幅器７の出力が正帰還増幅
器４の電源電圧として供給されている。したがつ
て、電極３の検出信号が大きくなると差動増幅器
７の出力は小さくなるので、正帰還増幅器４の出
力レベルは小になる。

反対に、電極３の検出信号が小さくなると差動
増幅器７の出力は大きくなるので正帰還増幅器４
の出力レベルは大になり、電極３の検出信号が一
定になるように働く。

すなわち、正帰還増幅器４は振動継続用の正帰
還ループに負帰還をかけ、音さ振動子１の振幅が
一定になるようにするものである。

［発明の効果］ この発明によれば、正帰還ループに振動子を入
れた発振器に、振動検出用に振動子を電極とで構
成する空気コンデンサを採用したので、変換素子
による検出感度への影響が少ない発振器が得られ
る。

したがつて、この発明による発振器を表面電位
計に使用すれば、測定誤差の少ない表面電位計を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による振幅の安定な発振器の
回路図、第２図と第３図は振動子を利用した発振
器の従来技術による回路図である。 １……音さ振動子、２……圧電素子、３……電
極、４……正帰還増幅器、５……整流器、６……
基準電源、７……差動増幅器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固有の振動数をもつ振動子１と、 振動子１を駆動する圧電素子２と、 振動子１の振動部に静電結合され、直流電圧が
   加えられる電極３と、 電極３と圧電素子２の間に接続される正帰還増
   幅器４と、 電極３に接続される整流器５と、 整流器５の直流出力を第１の入力とし、基準電
   源６の出力を第２の入力とする差動増幅器７とを
   備え、 差動増幅器７の出力を正帰還増幅器４の電源と
   し、 整流器５の出力が基準電源６の出力より大きい
   ときは差動増幅器７の出力を小さくし、整流器５
   の出力が基準電源６の出力より小さいときは差動
   増幅器７の出力を大きくすることを特徴とする振
   幅の安定な発振器。