JPS63199504A

JPS63199504A - ピエゾカプラ

Info

Publication number: JPS63199504A
Application number: JP3190787A
Authority: JP
Inventors: Toyoaki Tsunematsu; 常松　豊明; Kazuo Dogakiuchi; 一雄堂垣内
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1987-02-14
Filing date: 1987-02-14
Publication date: 1988-08-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は電歪効果を有する圧電体基板を使用して電気的
に相互に絶縁された回路間で信号の授受を行なうために
使用されるピエゾカブラに関する。

（従来技術）一般に、電気信号の伝達において、適当な手段を用いて
入出力間の接地電位を分離（アイソレート）することが
ノイズ対策として有効であることは広く知られている。

たとえば、ディジタルオーディオディスク（ＤＡＤ）に
おいて、ディジタル回路系とアナログ回路系両者の接地
電位を分離すれば、ディジタル回路系からアナログ回路
系への雑音の侵入が防止される。

従来、この種の接地電位の分離手段としては、第４図に
示すように、一つのケース１内に発光ダイオード２とフ
ォトトランジスタ３とを封止してなるフォトカプラ４や
、第５図に示すようなパルストランス５が周知である。

第４図において、フォトカプラ４の発光ダイオード２は
、入力端子対６．７から入力信号が入力するバッファ８
により駆動される。そして、フォトカプラ４のフォトト
ランジスタ３は、上記発光ダイオード２から入射する光
を電気信号に変換し、その出力をいま一つのバッファ９
を通して出力端子対１１．１２から出力する。上記フォ
トカプラ４の発光ダイオード２およびバッファ８側の入
力回路系には電源＋Ｖｃｃ、が供給され、また、上記フ
ォトカプラ４のフォトトランジスタ３およびいま一つの
）くソファ９側の出力回路系には上記電源＋Ｖｃｃ、と
は別の接地電位を有する別の電源＋ＶｃＣ１が供給され
る。この第４図の回路では、上記入力回路系と出力回路
系は、発光ダイオード２の光により分離（アイソレート
）される。

一方、第５図において、入力端子対１３．１４に入力し
た入力信号はバッファ１５を通してパルストランス５の
一次側に入力され、このパルストランス５の二次側から
いま一つのバッファ１６を通して出力端子対１７．１８
から出力する。この第５図の回路では、バッファ１５を
含む入力回路系とバッファ１６を含む出力回路系とは、
パルストランス５の一次側と二次側の電磁誘導結合によ
り分離される。

ところで、上記のようなフォトカプラｌは、発光ダイオ
ード２やフォトトランジスタ３等の半導体素子を使用し
ているので、使用温度範囲が狭いうえ、上記発光ダイオ
ード２とフォトトランジスタ３は接地電位の分離用とし
て使用するものであるから、上記発光ダイオード２とフ
ォトトランジスタ３とを一体化することができず、低価
格化が困難であるという問題があった。

一方、パルストランス５は、半導体素子を使用していな
いので、使用温度範囲が広く信頼性も高いが、寸法が大
きいうえ、フォトカプラ４よりもさらにコストか高いと
いう問題があった。

そこで、フォトカプラ４やパルストランス５が有してい
る上記のような問題点を解消するため、近年、超音波を
利用した第６図に示すような構造を有するピエゾカプラ
が提案されている。このピエゾカプラは、電歪効果を有
する平板状の圧電体基板２１の対向する両主面に、入出
力間の分離用のスペース２０をおいて、上記圧電体基板
２１を間にして対向する入力電極対２２．２３と出力電
極対２４．２５とを形成するとともに、上記入力電極対
２２．２３は入力端子対２６．２７に、また、上記出力
電極対２４．２５は出力端子対２８゜２９に夫々接続し
たものである。

ところで、このピエゾカプラでは、入力電極対２２．２
３の間で発生された超音波が出力電極対２４．２５に伝
達されるまでの遅延時間を小さくずろため、入力電極対
２２．２３と出力電極対２４．２５との間のスペース２
０の幅はできるだけ小さく設定される。

しかしながら、上記のように、スペース２０の幅を小さ
くすると、圧電体基板２１は高い誘電率を有しているの
で、入力電極対２２．２３と出力Ｔｉ極対２４．２５と
が静電的に結合され、ノイズが入力電極対２２．２３側
から出力電極対２４゜２５側に伝達されてしまうという
問題があった。

（発明の目的）本発明の目的は、入力側から出力側へのノイズの通過が
なく、構造か簡単で信頼性が高く安価なピエゾカプラを
提供することである。

（発明の構成）このため、本発明は、電歪効果を有する平板状の圧電基
板の対向する両主面に、入出力間の分離用のスペースを
おいて、上記圧電基板を間にして対向する入力電極対お
よび出力電極対を形成するとともに、上記スペースに夫
々アース電極対を形成し、上記入力電極対と出力電極対
とはその間に位置する上記アース電極対により相互に静
電的にシールドされていることを特徴としている。上記
アース電極対は入力電極対と出力電極対との静電的な結
合をなくし、入力電極対側から出力電極対側にノイズが
伝達されるのを阻止する。

（発明の効果）本発明によれば、入力電極対と出力電極対との間に形成
されたアース電極対により入力電極対と出力電極対とが
静電的にシールドされ、入力電極対と出力電極対との静
電的な結合がなくなるので、工業的に安価に製造するこ
とのできる簡単な電極構造により、ピエゾカプラの入力
電極対側から出力電極対側へのノイズの通過を防止する
ことができる。

（実施例）以下、添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。

本発明に係るピエゾカプラの電極構造を示す斜視図およ
び縦断面図を夫々第１図および第２図に示す。

上記ピエゾカプラ３Ｉは、四角形の平板状の圧電体基板
３２と、入力電極対３３．３４と、出力電極対３５．３
６と、アース電極対３７．３８とからなる。

上記圧電体基板３２は、たとえばチタン酸ジルコン酸鉛
（ＰＺＴ）等の圧電材料からなり、その対向する両主面
には、入出力間の分離用のスペース３９をおいて、上記
入力電極対３３．３４と出力電極対３５．３６とが形成
されている。そして、上記スペース３９には、上記アー
ス電極対３７゜３８が形成されている。

圧電体基板３２の入力電極対３３．３４の間の領域およ
び圧電体基板３２の出力電極対３５．３６の間の領域は
、好ましくは第２図において夫々矢印Ａ１およびＡ、で
示すように、互いに逆向きに分極（ポーリング）される
。そして、上記圧電体基板３２のアース電極対３７．３
８の間の領域には分極されていない非ポーリング領域が
形成される。

圧電体基板３２がこのように分極されている理由につい
ては後に説明する。

上記入力電極対３３．３４は入力端子対４１゜４２に接
続され、上記出力電極対３５．３６は出力端子対４３．
４４に接続される。また、上記アース電極対３７．３８
はアース端子対４５．４６に接続される。

上記アース端子対４５．４６は入力側もしくは出力側の
安定な電位に接続される。

このような構成であれば、入力端子対４１．４２に印加
された信号電圧は、圧電体基板３２の入力電極対３３．
３４の間の領域を変形させる。この変形は圧電体基板３
２内を伝わり、出力電極対３５．３６側で信号電圧とし
て取り出される。このとき、上記入力電極対３３．３４
と出力電極対３５．３６とは、その間にアース電極対３
７．３８が形成されているので、入力電極対３３．３４
と出力電極対３５．３６との静電的な結合はなく、従っ
て、入力側と出力側との静電的な結合によって、入力側
から出力側にノイズが伝達されるのが防止される。

なお、圧電体基板３２の上記入力電極対３３゜３４と出
力電極対３５．３６との間の領域が分極されていると、
アース電極対３７．３８の接地により圧電体基板３２の
変形が抑制され、信号の伝達効率が低下する。一方、入
力電極対３３．３４から出力電極対３５．３６への信号
の遅延時間をできるだけ小さくするため、上記入力電極
対３３゜３４と出力電極対３５．３６との間のスペース
３９はできるだけ狭いことが好ましい。しかし、このよ
うな狭いスペース３９のアース電極対３７゜３８の間の
領域に非ポーリング領域を形成することは困難である。

これは、ポーリング時に電気力線が入力電極対３３．３
４の間および出力電極対３５．３６の間からはみ出し、
アース電極対３７．３８の間の上記領域にまで侵入する
からである。そこで、上記実施例では、圧電体基板３２
は、既に説明したように、入力電極対３３．３４の間の
領域と出力電極対３５．３６の間の領域とで互いに逆方
向に分極している。このようにすれば、入力電極対３３
．３４の間の領域からアース電極対３７．３８側にはみ
出した電気力線による分極方向と、出力電極対３５．３
６の間の領域からアース電極対３７．３８側にはみ出し
た電気力線による分極方向とが逆になり、上記アース電
極対３７．３８の間の上記領域での分極がなくなり、非
ポーリング領域が形成されることになる。

次に、本発明のいま一つの実施例を第３図に示す。

第３図に示すピエゾカプラは、ディスク状の圧電体基板
４６の対向する両主面に夫々、円形の出力電極対４７．
４８を中心にして、その外側に、順に、リング状のアー
ス電極対４９．５０および出力電極対５１．５２を形成
したものである。上記入力電極対５１．５２は入力端子
対５３．５４に、また、上記出力電極対４７．４８は出
力端子、　対５７．５８に夫々接続され、アース電極対
４９゜５０はアース端子対５５．５６に接続される。

上記第３図のピエゾカプラ５９も第１図のピエゾカプラ
３１と同様の作用および効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るピエゾカプラの一実施例の電極構
成を示す斜視図、第２図は第１図のピエゾカプラの電極構成を示す縦断面
図、第３図は本発明に係るピエゾカプラのいま一つの実施例
の電極構成を示す一部破断斜視図、第４図はフォトカプ
ラによる接地電位の分離回路の回路図、第５図はパルストランスによる接地電位の分離回路の回
路図、第６図は従来のピエゾカプラの説明図である。３１・・・ピエゾカプラ、３２・・・圧電体基板、３３
．３４・・・入力電極対、３５．３６・・・出力電極対、３７．３８・・・アース電極対、３９・・・スペース、　４６・・・圧電体基板、４７．
４８・・・入力電極対、４９．５０・・・アース電極対、５１．５２・・・出力電極対。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電歪効果を有する平板状の圧電体基板と、この圧
電体基板の対向する両主面に夫々形成され、この圧電体
基板を間にして対向する入力電極対と、上記圧電体基板の両主面に上記入力電極対から分離用の
スペースをおいて形成され、上記圧電体基板を間にして
対向する出力電極対と、上記スペースに夫々形成されたアース電極対とからなり
、上記入力電極対と出力電極対とはその間に位置する上記
アース電極対で相互に静電シールドされていることを特
徴とするピエゾカプラ。