JPS6117363B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6117363B2 JPS6117363B2 JP11311378A JP11311378A JPS6117363B2 JP S6117363 B2 JPS6117363 B2 JP S6117363B2 JP 11311378 A JP11311378 A JP 11311378A JP 11311378 A JP11311378 A JP 11311378A JP S6117363 B2 JPS6117363 B2 JP S6117363B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- circuit
- phase
- impedance
- self
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は圧電素子の最低固有振動数で安定に
発振する自励発振回路に関するものである。
発振する自励発振回路に関するものである。
第１図は従来の自励発振回路の一例を示す。図
において、１は正相増巾器、２，４はコンデン
サ、３，５は抵抗器である。
において、１は正相増巾器、２，４はコンデン
サ、３，５は抵抗器である。
第１図はターマン型発振器と呼ばれるもので、
抵抗器３及びコンデンサ２で入力Viaと出力V2と
の間へ接続された進相帰還回路を構成すると共
に、抵抗５及びコンデンサ４で入力Viaへ接続さ
れた遅相帰還回路を構成し、正相増巾器１の出力
V2から、入力Viaへの帰還回路の位相伝達特性の
零となる周波数を選択して発振させ零位相選択型
発振回路を構成するものである。第２図に圧電素
子の等価回路を示す。図において、６は圧電素子
であり、２１，２４，２５はコンデンサ、２３は
コイル、２２，２６は抵抗である。第２図に示
した圧電素子は、第２図に示すように抵抗２
２、コンデンサ２４，コイル２３の直列回路と、
コンデンサ２１との並列回路で表わされる。さら
にこの等価回路は共振時には、第２図に示すよ
うなコンデンサ２１と抵抗２２との並列回路、又
は第２図で示すようなコンデンサ２５と抵抗２
６との直列回路で表わされる。
抵抗器３及びコンデンサ２で入力Viaと出力V2と
の間へ接続された進相帰還回路を構成すると共
に、抵抗５及びコンデンサ４で入力Viaへ接続さ
れた遅相帰還回路を構成し、正相増巾器１の出力
V2から、入力Viaへの帰還回路の位相伝達特性の
零となる周波数を選択して発振させ零位相選択型
発振回路を構成するものである。第２図に圧電素
子の等価回路を示す。図において、６は圧電素子
であり、２１，２４，２５はコンデンサ、２３は
コイル、２２，２６は抵抗である。第２図に示
した圧電素子は、第２図に示すように抵抗２
２、コンデンサ２４，コイル２３の直列回路と、
コンデンサ２１との並列回路で表わされる。さら
にこの等価回路は共振時には、第２図に示すよ
うなコンデンサ２１と抵抗２２との並列回路、又
は第２図で示すようなコンデンサ２５と抵抗２
６との直列回路で表わされる。
第３図は、圧電素子のインピーダンスと位相の
周波数特性を示すグラフである。
周波数特性を示すグラフである。
第１図に示したターマン型発振回路の抵抗３及
びコンデンサ２からなる進相帰還回路の部分を、
圧電素子６におき換えて、発振周波数条件及び発
振振幅条件を満たすように抵抗５及びコンデンサ
４の値を選びさえすれば、第１図の発振回路は圧
電素子の自励発振回路とすることができる。
びコンデンサ２からなる進相帰還回路の部分を、
圧電素子６におき換えて、発振周波数条件及び発
振振幅条件を満たすように抵抗５及びコンデンサ
４の値を選びさえすれば、第１図の発振回路は圧
電素子の自励発振回路とすることができる。
ところで、圧電素子が超音波振動子のように固
有振動数を複数個持つような場合、前述の自励発
振回路はどの周波数で発振するか規定できないと
いう問題がある。超音波振動子のように周波数安
定性と、音響的出力の増加の両者が同時に要求さ
れる場合には、自励発振回路で、しかも出力は矩
形波駆動される場合が多い為に、より高周波での
発振が起り易い。
有振動数を複数個持つような場合、前述の自励発
振回路はどの周波数で発振するか規定できないと
いう問題がある。超音波振動子のように周波数安
定性と、音響的出力の増加の両者が同時に要求さ
れる場合には、自励発振回路で、しかも出力は矩
形波駆動される場合が多い為に、より高周波での
発振が起り易い。
この発明の目的は、複数個の固有振動数を有す
る圧電素子を使つてもその最低固有振動数で安定
に作動する自励発振回路を提供することである。
る圧電素子を使つてもその最低固有振動数で安定
に作動する自励発振回路を提供することである。
以下、この発明の一実施例について詳しく説明
する。第４図に示す自励発振回路は進相帰還回路
として抵抗３及びコンデンサ２からなる進相回路
と、直列に挿入された圧電素子６を並列接続して
構成した以外は、第１図に示した自励発振回路と
同一である。
する。第４図に示す自励発振回路は進相帰還回路
として抵抗３及びコンデンサ２からなる進相回路
と、直列に挿入された圧電素子６を並列接続して
構成した以外は、第１図に示した自励発振回路と
同一である。
上記のように構成された自励発振回路におい
て、進相回路の抵抗３及びコンデンサ２の値は次
のように選ぶものとする。
て、進相回路の抵抗３及びコンデンサ２の値は次
のように選ぶものとする。
まず、第１に圧電素子６を取り外した時の発振
周波数が、圧電素子６の最低固有振動数に近い値
で発振すること。第２に、最低固有振動数近傍で
の抵抗３及びコンデンサ２の直列回路のインピー
ダンスは、圧電素子６の共振点でのインピーダン
スより十分大きく、反共振点でのインピーダンス
より小さいこと。第３に、抵抗３及びコンデンサ
２の直列回路のインピーダンスは、圧電素子６の
高次の共振点でのインピーダンスに比べて大きす
ぎないことである。尚、進相回路のインピーダン
ス特性を第３図ａに示した。
周波数が、圧電素子６の最低固有振動数に近い値
で発振すること。第２に、最低固有振動数近傍で
の抵抗３及びコンデンサ２の直列回路のインピー
ダンスは、圧電素子６の共振点でのインピーダン
スより十分大きく、反共振点でのインピーダンス
より小さいこと。第３に、抵抗３及びコンデンサ
２の直列回路のインピーダンスは、圧電素子６の
高次の共振点でのインピーダンスに比べて大きす
ぎないことである。尚、進相回路のインピーダン
ス特性を第３図ａに示した。
以上の条件を満足するように抵抗３及びコンデ
ンサ２の値を選ぶとすると、最低固有振動数での
発振は、抵抗３及びコンデンサ２からなる進相回
路に影響される事が少なく、圧電素子の共振点で
発振する。高次の共振点での発振は、進相回路に
より抑制される。圧電素子が高温度に加熱されて
著しくインピーダンス値が変化したような場合で
も、進相回路のみで、固有振動数近傍で発振して
いる為に、圧電素子が正常に復帰するやいなや、
最低固有振動数での発振動作が再び可能である。
ンサ２の値を選ぶとすると、最低固有振動数での
発振は、抵抗３及びコンデンサ２からなる進相回
路に影響される事が少なく、圧電素子の共振点で
発振する。高次の共振点での発振は、進相回路に
より抑制される。圧電素子が高温度に加熱されて
著しくインピーダンス値が変化したような場合で
も、進相回路のみで、固有振動数近傍で発振して
いる為に、圧電素子が正常に復帰するやいなや、
最低固有振動数での発振動作が再び可能である。
以上説明したとおり、この発明の自励発振回路
は、進相回路の抵抗３及びコンデンサ２の値を適
当に選ぶことにより圧電素子６の最低固有振動数
に相当した周波数で安定に発振する。
は、進相回路の抵抗３及びコンデンサ２の値を適
当に選ぶことにより圧電素子６の最低固有振動数
に相当した周波数で安定に発振する。
また、上記実施例では十分な利得a0を持つた正
相増巾器を用いた発振回路について説明したが、
圧電素子を矩形波形駆動する目的には、十分な利
得を持ち、正相、反転両入力端子を持つた演算増
巾器又は電圧比較器を用いても同等の効果が期待
できる。
相増巾器を用いた発振回路について説明したが、
圧電素子を矩形波形駆動する目的には、十分な利
得を持ち、正相、反転両入力端子を持つた演算増
巾器又は電圧比較器を用いても同等の効果が期待
できる。
第５図は、第４図に示した自励発振回路を、正
相、反転入力端子を備えた電圧比較器により構成
したものであり、図において、５１は電圧比較器
としての増巾器、５２，５３は抵抗である。
相、反転入力端子を備えた電圧比較器により構成
したものであり、図において、５１は電圧比較器
としての増巾器、５２，５３は抵抗である。
こゝにおいて、増幅器５１の出力端子と正相入
力端子との間には、圧電素子６が直列に挿入され
ていると共に、これに対してコンデンサ２および
抵抗３による進相回路が並列に接続されており、
反転入力端子には、コンデンサ４および抵抗５に
よる遅相帰還回路が接続され、第４図と同様に零
位置相選択型発振回路が構成されている。
力端子との間には、圧電素子６が直列に挿入され
ていると共に、これに対してコンデンサ２および
抵抗３による進相回路が並列に接続されており、
反転入力端子には、コンデンサ４および抵抗５に
よる遅相帰還回路が接続され、第４図と同様に零
位置相選択型発振回路が構成されている。
第５図ａは、第４図の増巾器１を増巾器５１と
置換し、単一電源動作が可能なように、抵抗５２
及び抵抗５３を用いてバイアス電位を与えたもの
である。これは基本的なターマン型発振回路であ
り、第４図の実施例と全く同等の作用が得られ
る。
置換し、単一電源動作が可能なように、抵抗５２
及び抵抗５３を用いてバイアス電位を与えたもの
である。これは基本的なターマン型発振回路であ
り、第４図の実施例と全く同等の作用が得られ
る。
第５図ｂ及びｃは、第５図ａの抵抗５及びコン
デンサ４からなる遅相帰還回路を、それぞれ変形
したものであり、基本的にはターマン型発振回路
であつて、第４図に示した自励発振回路と同等の
効果が得られることは明らかである。
デンサ４からなる遅相帰還回路を、それぞれ変形
したものであり、基本的にはターマン型発振回路
であつて、第４図に示した自励発振回路と同等の
効果が得られることは明らかである。
特に、第５図ｃの実施例の場合、前述の他の実
施例と異なり、進相回路と遅相回路とが縦続接続
されていない為に、発振条件の選択が容易であ
る。つまり、進相帰還回路、遅相帰還回路の回路
定数の決定には、主に位相選択条件を考慮するだ
けでよい。インピーダンスは、進相回路とバイア
ス回路の部分と、遅相帰還回路の部分で独立に設
定できる。
施例と異なり、進相回路と遅相回路とが縦続接続
されていない為に、発振条件の選択が容易であ
る。つまり、進相帰還回路、遅相帰還回路の回路
定数の決定には、主に位相選択条件を考慮するだ
けでよい。インピーダンスは、進相回路とバイア
ス回路の部分と、遅相帰還回路の部分で独立に設
定できる。
この為に、たとえば超音波振動子のように周波
数安定性も十分に必要で、音響出力をさらに大き
く取り出したい場合には、圧電素子を変成器結合
しても、前述の実施例の時のように発振条件を満
足することが期待できる。
数安定性も十分に必要で、音響出力をさらに大き
く取り出したい場合には、圧電素子を変成器結合
しても、前述の実施例の時のように発振条件を満
足することが期待できる。
第６図は、第５図ｃの自励発振回路の進相帰還
回路を直列に挿入された変成器によりされた圧電
素子で構成したものである。図において、６１は
変成器である。
回路を直列に挿入された変成器によりされた圧電
素子で構成したものである。図において、６１は
変成器である。
圧電素子６は変成器６１でインピーダンス変換
されて、ターマン型発振回路の進相帰還回路を構
成している。この為に自励発振回路として動作す
ると同時に、圧電素子には昇圧された駆動波形が
印加されて、電源電圧が低い値でも、高い音響出
力を得ることができる。
されて、ターマン型発振回路の進相帰還回路を構
成している。この為に自励発振回路として動作す
ると同時に、圧電素子には昇圧された駆動波形が
印加されて、電源電圧が低い値でも、高い音響出
力を得ることができる。
以上説明した通り、この発明によれば、零位相
選択型発振回路の進相帰還回路の部分を、進相回
路と並列接続された圧電素子で構成するという簡
単な構成で、圧電素子の最低固有振動数で安定に
発振する自励発振回路が得られる効果がある。さ
らに、零位相選択型発振回路の進相帰還回路の部
分を、変成器結合された圧電素子で構成するよう
にすれば、低い電源電圧でも高い振動出力が得ら
れる自励発振回路が得られる効果がある。
選択型発振回路の進相帰還回路の部分を、進相回
路と並列接続された圧電素子で構成するという簡
単な構成で、圧電素子の最低固有振動数で安定に
発振する自励発振回路が得られる効果がある。さ
らに、零位相選択型発振回路の進相帰還回路の部
分を、変成器結合された圧電素子で構成するよう
にすれば、低い電源電圧でも高い振動出力が得ら
れる自励発振回路が得られる効果がある。
第１図は従来の電位相選択型発振回路を示す電
気回路図、第２図は圧電素子の等価回路図、第３
図は圧電素子の位相、インピーダンス特性図、第
４図は本発明の一実施例を示す電気回路図、第５
図は本発明の他の実施例を示す電気回路図、第６
図は本発明のさらに他の実施例を示す電気回路図
である。 図において、１は正相増巾器、２はコンデン
サ、３は抵抗、４はコンデンサ、５は抵抗、６は
圧電素子、５１は増巾器、６１は変成器である。
なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示
すものとする。
気回路図、第２図は圧電素子の等価回路図、第３
図は圧電素子の位相、インピーダンス特性図、第
４図は本発明の一実施例を示す電気回路図、第５
図は本発明の他の実施例を示す電気回路図、第６
図は本発明のさらに他の実施例を示す電気回路図
である。 図において、１は正相増巾器、２はコンデン
サ、３は抵抗、４はコンデンサ、５は抵抗、６は
圧電素子、５１は増巾器、６１は変成器である。
なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示
すものとする。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 正相増巾器の入出力間に進相帰還回路を接続
し、かつ、正相増巾器の入力に遅相帰還回路を接
続した零位相選択型発振回路において、進相帰還
回路へ直列に挿入された圧電素子と、この圧電素
子に並列接続され圧電素子の最低固有振動数近傍
において圧電素子の共振点インピーダンスより十
分大きくかつ圧電素子の反共振点インピーダンス
より小さいインピーダンスを有する進相回路とを
備えた事を特徴とする自励発振回路。 ２ 圧電素子が複数個の固有振動数を有すること
を特徴とした特許請求の範囲第１項記載の自励発
振回路。 ３ 増巾器の出力端子と正相入力端子との間に進
相帰還回路を接続し、かつ、反転入力端子に遅相
帰還回路を接続した零位置選択型発振回路におい
て、進相帰還回路へ直列に挿入された圧電素子
と、この圧電素子に並列接続され圧電素子の最低
固有振動数近傍において圧電素子の共振点インピ
ーダンスより十分大きくかつ圧電素子の反共振イ
ンピーダンスより小さいインピーダンスを有する
進相回路とを備えた事を特徴とする自励発振回
路。 ４ 圧電素子が複数個の固有振動数を有すること
を特徴とした特許請求の範囲第３項記の自励発振
回路。 ５ 増巾器の出力端子と正相入力端子との間に進
相帰還回路を接続し、かつ、反転入力端子に遅相
帰還回路を接続した零位相選択型発振回路におい
て、進相帰還回路へ直列に挿入された変成器によ
り結合された圧電素子と、これに並列接続され圧
電素子の最低固有振動数近傍において圧電素子の
共振点インピーダンスより十分大きくかつ圧電素
子の反共振インピーダンスより小さいインピーダ
ンスを有する進相回路とを備えた事を特徴とする
自励発振回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11311378A JPS5539453A (en) | 1978-09-13 | 1978-09-13 | Self-oscillating circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11311378A JPS5539453A (en) | 1978-09-13 | 1978-09-13 | Self-oscillating circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5539453A JPS5539453A (en) | 1980-03-19 |
| JPS6117363B2 true JPS6117363B2 (ja) | 1986-05-07 |
Family
ID=14603829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11311378A Granted JPS5539453A (en) | 1978-09-13 | 1978-09-13 | Self-oscillating circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5539453A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5035017B2 (ja) * | 2008-02-26 | 2012-09-26 | 富士通株式会社 | 発振回路 |
-
1978
- 1978-09-13 JP JP11311378A patent/JPS5539453A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5539453A (en) | 1980-03-19 |
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