DE2856508A1

DE2856508A1 - Piezoelektrischer wandler sowie diesen verwendende signalwiedergabeanordnung

Info

Publication number: DE2856508A1
Application number: DE19782856508
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Sakamoto
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1977-12-29
Filing date: 1978-12-28
Publication date: 1979-07-12
Also published as: JPS5492307A; NL191375B; DK153608B; BR7808536A; AU4226078A; US4237399A; JPS6123569B2; DK153608C; IT1101699B; SU1367845A3; SE438222B; SE7813380L; DE2856508C2; CH626764A5; GB2011734A; IT7831422A0; FR2413840A1; AU523309B2; NL191375C; ES476411A1

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH D-800C MÖNCHEN 22

Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN Steinsdorfstraße 10

Dr.r.r.nat. W. KÖRBER ? ^ (089, ' 29 66 8,

Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS 2 8 56508

PATENTANWÄLTE _{28> De2ember 197ß}

SONY CORPORATION

7-35 Kitashinagawa 6-chome

Shinagawa-ku

Tokio, Japan

Piezoelektrischer Wandler sowie diesen
verwendende Signalwieder-gabeanordnung

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Dipl.-In₉. H. MITSCHERLICH Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN Dr.r.r.nal. W. KÖRBER

DIpI-In₉. j. scHMiDT-EVERs PATENTANWÄLTE

D-8C00 MDNCHEN 22 Steinsdorfstraße 10

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich generell auf eine Steuerbzw. Treiberschaltung für einen piezoelektrischen Wandler, wie ein Zweielementblatt, und insbesondere auf ein Zweielementblatt und auf die zugehörige Steuerschaltung in einer Anordnung zur Wiedergabe von Bild- oder anderen InformationsSignalen, die in einer Spur auf einen Aufzeichnungsträger, wie beispielsweise in einem Bildbandaufzeichnungsgerät, aufgezeichnet sind, wobei in einer derartigen Anordnung ein von dem Zweielementblatt getragener Magnetkopf so ausgebildet ist, daß er die betreffende Spur genau in Abhängigkeit von einer Steuerspannung abtastet, welche von der Steuerschaltung an das Zweielementblatt abgegeben ist.

Es ist bereits bekannt, zwei piezokeramische Elemente unter Bildung eines Zweielementblattes zu verbinden und eine Auslenkspannung an die betreffenden Elemente abzugeben, die daraufhin in Längsrichtung des Blattes ausgelenkt oder gebogen werden. Die einzelnen keramischen Elemente, die das Zweielementblatt bilden, bestehen aus einem polykristalinen Material mit hoher Dielektrizitätskonstante, wobei das betreffende Material piezoelektrische Eigenschaften erreicht, wenn es dadurch gepolt oder polarisiert wird,daß eseiner starken einseitig gerichteten Spannung ausgesetzt wird.

Wenn zwei elektrisch gepolte piezokeramische Elemente, die zwischen Innen- und Außenelektroden eingefügt sind, an den betreffenden Innenelektroden miteinander ver-

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bunden werden und wenn eine Spannung zwischen die miteinander verbundenen Innenelektroden und der Außenelektrode des Jeweiligen Elements angelegt wird, so daß die betreffende Spannung mit der einen Polrichtung bei dem einen Element und mit der entgegengesetzten Polrichtung beim anderen Element anliegt, dann vervielfacht sich der Ausbiegeeffekt in bezug auf denjenigen Effekt, der dann erzielbar ist, wenn lediglich ein einziges piezokeramisches Element vorgesehen lst_o In Jedem Fall sind Jedoch dann, wenn ein großer Biegewert erforderlich ist, entsprechend hohe Auslenkspannungen anzulegen. Eine derartige hohe Auslenkspannung neigt Jedoch dann, wenn sie in entgegengesetzter Richtung zur Polungsrichtung eine? piezokeramischen oder piezoelektrischen Elements angelegt wird, dazu, das betreffende Element zu depolarisieren und dessen zukünftige Fähigkeit herabzusetzen, sich auszubiegen oder auszulenken.

Eine Anwendung eines Zweielementblattes, welches starke Auslenkungen erfordert, besteht in der Halterung eines Magnetkopfes in einem Bildbandaufzeichnungsgerät, so daß bei Bewegung des Magnetkopfes längs einer Spur auf einem Aufzeichnungsträger, auf dem Bild- oder andere Informationssignale erforderlich sind, eine Steuerspannung oder ein Treibersignal an das Zweielementblatt angelegt werden kann, um den Kopf in einer Richtung quer zur Längsrichtung der Spur auszulenken, so daß beispielsweise die optimale Positionierung des Kopfes in bezug auf die Aufzeichnungsspur beibehalten wird.

Es sind bereits Anordnungen vorgeschlagen worden, um für in zwei Richtungen mögliche Auslenkungen eines Zweielementblattes mit relativ großer Amplitude zu sorgen, ohne daß es dabei zu einer Depolarisierung des betreffenden Zweielementblattes kommt. Beispiele für derartige Anordnungen sind an anderer Stelle beschrieben (uS-Patentanmeldungen, Serial-Nr. 668 und 677 828). Bei derartigen Anordnungen wird den miteinander verbundenen piezokeramischen Elementen dieselbe Polungsrichtung gegeben. Die an die piezokeramischen Elemente ange-

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legten Auslenkspannungen werden so gewählt, daß sie Polaritäten in derselben Richtung besitzen, wie die Polrichtung der Elemente gewählt ist, an die die Auslenkspannungen angelegt werden. Dabei wird insbesondere eine Gleichvorspannung an Jedes piezokeramische Element angelegt, so daß die angelegte Spannung in der Polungsrichtung des Elements auftritt. Außerdem wird der Gleichvorspannung eine Auslenkungs-Wechselspannung überlagert, um die Auslenkung des Zweielementblattes zu steuern. Dabei ist die Höhe der Gleichvorspannung hirreLchend hoch, um sicherzustellen, daß die an das jeweilige piezokeramische Element angelegte tatsächliche bzw. Restspannung stets eine Polarität in der Polimgsrichtung des betreffenden Elementes besitzt.

Die vorstehend betrachtete bekannte Anordnung mit deren Hilfe die Depolarisierung eines Zweielementblattes vermieden wird, ist jedoch von Nachteil, und zwar insbesondere dann, wenn das Zweielementblatt für die Halterung bzw. Befestigung eines Magnetkopfes auf einem sich drehenden Teil einer PUhrungstrommel in einem Bildbandaufzeichnungsgerät verwendet wird. Bei einer derartigen Anwendung eines Zweielementblattes werden die Treiberspannungen oder -signale zur Auslenkung des Zweielementblattes und damit zur Bewegung des Magnetkopfes in einer Richtung quer zur Aufzeichnungsspur über zwei Treiberverstärker bzw. von Vorspannungsquellen den Außenelektroden der piezokeramischen Elemente zugeführt, die mit ihren Innenelektroden miteinander verbunden an Erde bzw. Masse liegen. Abgesehen von den unerwünschten Kosten, die mit der Bereitstellung der beiden Treiberverstärker und der zugehörigen Vorspannungsquellen verknüpft sind, erfordert die beschriebene bekannte Anordnung somit einen in gewisser Hinsicht komplizierten Aufbau zur elektrischen Isolierung des Magnetkopfes von dem Zweielementblatt. Darüber hinaus sind zwei Schleifringe erforderlich, um die Treiberspannungen von den Spannungsquellen an den sich drehenden Teil der Führungstrommel zu übertragen. Dadurch, daß die Gleichvorspannungen an die piezokeramischen Elemente zum Zwecke der Vermeidung der Depolarisierung dieser Elemente

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angelegt werden, zeigt sich überdies, daß die Länge des Zweielementblattes sich über eine längere Zeitspanne hinweg zu ändern versucht, und zwar mit dem Ergebnis, daß die Ausladung des Magnetkopfes in bezug auf die Umfangsfläche der Führungstrommel in unerwünschter Weise verändert wird.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen piezoelektrischen Wandler mit zwei elektrisch gepolten piezoelektrischen Elementen zu schaffen, wobei eine Treiberschaltung zur Auslenkung des Wandlers vorgesehen sein soll, während eine Depolarisierung der Elemente des betreffenden Wandlers und die oben erwähnten Nachteile der bisher bekannten Anordnungen vermieden sein sollen.

Darüber hinaus soll ein piezoelektrischer Wandler, wie ein Zweielementblatt, mit einer Treiberschaltung geschaffen werden, durch die eine Depolarisierung der piezokeramischen oder piezoelektrischen Elemente vermieden wird, welche das betreffende Zweielementblatt bilden, während überdies einer äußeren Elektrode des betreffenden Blattes ermöglicht sein soll, mit Erde bzw. Masse verbunden zu werden, um die Anbringung eines Magnetkopfes auf dem betreffenden Blatt ohne die Forderung nach einer Isolierung zwischen den betreffenden Einrichtungen zu erleichtern.

Überdies soJfinjein Zweielementblatt und eine Treiberschaltung für dieses Blatt mit einem relativ einfachen Aufbau geschaffen werden, wobei in dem Fall, daß das Zweielementenblatt zur Halterung des Magnetkopfs in bezug auf einen sich drehenden Teil einer Führungstrommel in einem Bildbandaufzeichnungsgerät verwendet wird, die Treiberspannung oder das Treibersignal für das Zweielementblatt an den sich drehenden Trommelteil über einen einzigen Schleifring übertragen werden können soll.

Schließlich soll eine Treiberschaltung für ein Zweielementblatt der zuvor erwähnten Art geschaffen werden, wobei über die Zeit auftretende Änderungen in der Länge des Zweielement-

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blatte vermieden sein sollen.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die in den Patentansprüchen angegebene Erfindung.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein piezoelektrischer Wandler mit zwei elektrisch gepolten piezoelektrischen Elementen geschaffen, die zwischen Innen- und Außenelektroden vorgesehen sind. Die betreffenden Elemente sind dabei an den Innenelektroden miteinander verbunden. Ferner sind die Elemente entgegengesetzt gepolt. Eine eine Treiberz^spannungsquelle umfassende Treiberschaltung ist an den Außenelektroden der piezoelektrischen Elemente angeschlossen, um den Wandler auszulenken. Ferner ist eine Klemmeinrichtung vorgesehen, welche die Spannung an den miteinander verbundenen Innenelektroden zumindest auf eine Polarität der Treiberspannung hin - welche Polarität entgegengesetzt ist zur Richtung, in der eines der piezoelektrischen Elemente gepolt ist, auf einem relativ kleinen Maximalwert festklemmt, so daß eine nennenswerte Depolarisierung zumindest des betreffenden einen Elementes vermieden ist. Vorzugsweise ist in der vorstehend erwähnten Treiberschaltung gemäß der Erfindung die Außenelektrode eines der piezoelektrischen Elemente mit Erde bzw. Masse verbunden, und die Treiberspannungsquelle ist zwischen der Außenelektrode und dem anderen piezoelektrischen Element und Erde bzw. Masse angeschlossen.

In dem Fall, daß die Treiberspannung beispielsweise eine Wechselspannung ist, um eine Zitterschwingung des Wändlers oder Zweielementblattes hervorzurufen, enthält die Treiberschaltung ferner vorzugsweise eine Klemmeinrichtung, mit deren Hilfe die Spannung an den miteinander verbundenen Innenelektroden auf die Polarität der Treiberspannung hin, welche entgegengesetzt zu der Richtung ist, in der das andere der piezoelektrischen Elemente gepolt ist, auf dem relativ geringen Maximalwert festgeklemmt wird, so daß auch eine nennenswerte Depolarisierung des betreffenden anderen Elementes

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vermieden ist.

Bei einer erwünschten Ausführungsform der Erfindung enthält jede der Klemmeinrichtungen zum Festklemmen der Spannung eine in einer Richtung wirksame Einrichtung, wie eine Diode, die über dem betreffenden piezoelektrischen Element liegt und die so gepolt ist, daß sie einen Stromfluß in entgegengesetzter Richtung zu derjenigen Richtung ermöglicht, in der das betreffende piezoelektrische Element gepolt ist. Ferner ist eine Spannungsbegrenzungseinrichtung vorgesehen, die beispielsweise durch eine ZENER-Diode gebildet ist und die in Reihe zu der in einer Richtung wirksamen Einrichtung liegt.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch in einer Seitenansicht ein bekanntes Zweielementblatt in einem vergrößerten Maßstab. Fig. 2 zeigt schematisch in einer der Ansicht gemäß Fig. 1 ähnlichen Seitenansicht die Auslenkung des Zweielementblattes, wenn ihm eine Treiber- oder Auslenkspannung zugeführt wird. Fig. 3 zeigt schematisch in einer Seitenansicht ein weiteres bekanntes Zweielementblatt mit einer Treiberschaltung für die Verwendung bei der Auslenkung eines von dem Zweielementblatt getragenen Magnetkopfes, wie er in einem Bildbandaufzeichnungsgerät verwendet wird.

Fig. 4 zeigt in einer noch weiteren schematischen Seitenansicht ähnlich der Fig. 3 eine noch weitere bekannte Anordnung, die vorgeschlagen worden ist, um eine Depolarisierung der elektrisch gepolten Elemente des Zweielementblattes zu verhindern. ■

Fig. 5 zeigt schematisch in einer der Fig. 4 ähnlichen Seitenansicht eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 6 zeigt in einem Blockdiagramm ein automatisches Kopf-Nachlaufsystem für ein Bildbandaufzeichnungsgerät, welches ein Zweielementblatt und eine zugehörige Treiberschaltung gemäß der Erfindung aufweist.

Fig. 7 zeigt in einem Schaltplan Einzelheiten eines Teiles des in Fig. 6 dargestellten Systems.

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Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß ein bereits existierender piezoelektrischer Wandler oder ein bereits vorhandenes Zweielementblatt 10 aus zwei piezoelektrischen oder piezokeramischen Platten 11 und 12 besteht, die langgestreckt sein können und die zwischen Innen- und Außenelektroden 13_f 15 bzw. Innen- und Außenelektroden 14, 16 vorgesehen sein können. Dabei sind die Elemente oder Platten 11 und 12 an den entsprechenden Innenelektroden 13 und 14 miteinander verbunden. Ferner sind die piezokeramischen Elemente oder Platten 11 und 12 als in einer gemeinsamen Richtung elektrisch gepolt oder polarisiert dargestellt, wie dies durch die Pfeile 17 bzw. 18 veranschaulicht ist. Wenn eine elektrische Spannung von einer Spannungsquelle 19 her jedem der piezokeramischen Elemente 11 und 12 aufgedrückt wird, beispielsweise zwischen den Außen- und Innenelektroden 15 und 13 bzw. zwischen den Außen- und Innenelektroden 16 und 14, wie dies in Fig. 2 veranschaulicht ist, dann dehnt sich das Element oder die Platte 11 aus, und das Element oder die Platte 12 zieht sich zusammen, so daß das Zweielementblatt 10 sich in seiner Längsrichtung in einem Ausmaß biegt, welches von der Stärke des angelegten elektrischen Feldes abhängt. Wenn die Polarität der von der Spannungsquelle 19 an das Zweielementblatt 10 abgegebenen Spannung umgekehrt wird, dann wird die Biegerichtung entgegengesetzt zu der in Fig. 2 veranschaulichten Biegerichtung sein. Es dürfte Jedoch in jedem Falle klar sein, daß die an das eine oder das andere der piezokeramischen Elemente 11 und 12 angelegte Spannung in entgegengesetzter Richtung zu der elektrischen Polung des jeweiligen Elementes verläuft. Wenn das von der Spannungsquelle 19 an das Zweielementblatt 10 abgegebene Potential oder die abgegebene Treiberspannung relativ groß gemacht wird, so daß eine starke Auslenkung erhalten wird, kann eine derartige Spannung eine Depolarisierung des Elementes 11 oder 12 hervorrufen·, welches in entgegengesetzter Richtung zu der Richtung gepolt ist, in der die große Spannung angelegt wird.

Bei einer besonderen vorhandenen Anwendung eines Zweielement-

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blattes 1OA, wie es in Fig. 3 veranschaulicht ist, sind die piezokeramischen Elemente 11A und 12A des Zweielementblattes wiederum zwischen Innenelektroden 13A bzw. 14A und Außenelektroden 15A bzw. 16A vorgesehen und an ihren entsprechenden Innenelektroden 13A und 1AA miteinander verbunden. Die piezokeramischen Elemente 11A und 12A sind in diesem Fall jedoch als in entgegengesetzten Richtungen zueinander elektrisch gepolt dargestellt, wie dies durch die Pfeile 17A und 18A veranschaulicht ist. Darüber hinaus ist das Zweielementblatt 1OA an einem Ende, wie an der Stelle 20, abgestützt oder als ausladender Teil ausgebildet, und an dem anderen oder freien Ende des Zweielementblattes 10A ist ein Magnetkopf 21 mittels eines Isolators 22 angebracht, der den Kopf 21 in Abstand von der Außenelektrode 15A hält. Eine gemäß dem Stand der Technik vorgesehenen Treiberschaltung zur Auslenkung des Zweielementblattes 10A ist als eine Wechselspannungsquelle 19A enthaltend dargestellt. Diese Spannungsquelle ist mit ihren entgegengesetzten Seiten an den Außenelektroden 15A und 16A angeschlossen. Die vorstehend erwähnte Treiberschaltung ist derart wirksam, daß sie das Zweielementblatt 1OA alternativ nach oben bzw. nach unten auslenkt, so daß der Magnetkopf 21 am freien Ende des betreffenden Blattes entsprechende Bewegungen ausführt. Bei der Anbringung des Kopfes 21 an dem Zweielementblatt 10A treten jedoch Schwierigkeiten auf, und zwar aufgrund der Notwendigkeit, einen Isolator 22 zwischen dem Kopf 21 und der Elektrode 15A vorsehen zu müssen, um die mit Hilfe des Kopfes 21 wiedergegebenen Bild- oder anderen Informationssignale von dem Treiber- oder Auslenkungssignal zu trennen, welches an das Zweielementblatt 10A von der Signalquelle 19A her zugeführt wird. Ferner zeigt sich, daß in jeder Halbperiode der von der Signalquelle 19A an das Zweielementblatt 1OA abgegebenen Treiberwechselspannung die Polarität einer derartigen Treiberoder Auslenkungsspannung in einer Richtung verläuft, die zur Depolarisierung entweder des piezokeramischen Elementes 11A oder des piezokeramischen Elementes 12A neigt. Wenn die Struktur 20, von der das Zweielementblatt 10A absteht, beispielsweise ein sich drehender Teil einer Magnetführungstrommel in

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einem nach dem Helikal-Abtastprinzip arbeitenden Bildbandaufzeichnungsgerät ist, dann sind überdies zwei Schleifringe erforderlich, wie sie mit 23 und 24 in Fig. 3 angedeutet sind, um die Treiber- oder Auslenkungsspannung von der Signalquelle 19A an den sich drehenden Trommelteil und damit zu den Außenelektroden 15A und 16A des Zweielementblattes hin zu übertragen.

Um den mit der Anordnung gemäß Fig. 3 verbundenen Depolarisierungseffekt zu vermeiden, ist die aus Fig. 5 ersichtliche und im einzelnen an anderer Stelle (siehe US-Patentanmeldungen, Serial-Nr. 668 581 und 677 828) beschriebene Schaltungsanordnung vorgeschlagen würden, gemäß der ein Zweielementblatt 1OB mit piezokeramischen Elementen 11B und 12B versehen wird, die elektrisch in derselben oder gemeinsamen Richtung gepolt sind, wie dies durch die Pfeile 17B und 18B veranschaulicht ist. Dabei sind die Innenelektroden 13B und 14B, an denen die Elemente 11B bzw. 12B miteinander verbunden sind, an der Stelle 25 an Masse bzw. Erde angeschlossen, und zwar beispielsweise über eine Anordnung 2OB, von der das eine Ende des Blattes 10B absteht. Ferner ist bei der aus Fig. 4 ersichtlichen bekannten Anordnung die eine Treiberwechselspannung abgebende Spannungsquelle 19B mit ihrer einen Seite an Masse bzw. Erde angeschlossen, wie an der Stelle 26, während die andere Seite der Spannungsquelle 19B über die Reihenschaltung eines Treiberverstärkers' 27 und einer Gleichvorspannung squelle 28 sowie über eine dazu parallelliegende Reihenschaltung eines Treiberverstärkers 29 und einer Gleichvorspannungsquelle 30 an den Außenelektroden 15B und 16B angeschlossen ist.

Die Gleichvorspannungsquellen 28 und 30 geben dabei Gleichvorspannungen mit zueinander entgegengesetzter Polarität ab, so daß die betreffenden Gleichvorspannungen bei Anlegen an die Elemente 11B bzw. 12B in den Polungsrichtungen der piezokeramischen Elemente 11B bzw« 12B wirken. Darüber hinaus ist die Gleichvorspannung der Jeweiligen Gleichvorspannungsquelle 2ß

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bzw. 30 vorzugsweise so gewählt, daß sie 1/2 Vmax beträgt, wobei Vmax die maximale Spitzenausgangsspannung des betreffenden Treiberverstärkers 27 oder 29 bedeutet. Deshalb kann sogar in dem Fall, daß der Verstärker 27 oder der Verstärker eine Ausgangsspannung von 1/2 Vmax octer-1/2 Vmax abgibt, die an das Element 11B oder 12B abgegebene Spannung in bezug auf die Polungsrichtung des betreffenden Elements nicht umgekehrt werden.

Obwohl die unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschriebene bekannte Anordnung wirksam ist, um eine Depolarisierung der piezokeramischen Elemente 11B und 12B zu vermeiden, weist eine derartige Anordnung dennoch eine Anzahl von Nachteilen auf. So muß insbesondere in dem Fall, daß das Zweielementblatt 1OB zur Halterung bzw. Aufnahme eines Magnetkopfes 21B verwendet wird und daß dieser Magnetkopf auf die von der Spannungsquelle 19B abgegebene Treiberspannung oder das abgegebene Treibersignal hin ausgelenkt wird, ein Isolator 22B zwischen dem Kopf 21B und der Außenelektrode 15B vorgesehen werden, so daß das von dem Kopf 21B wiedergegebene Signal elektrisch von dem Treibersignal isoliert ist. Deshalb wird die Halterungsstruktur für den Kopf 21 in unerwünschter Weise kompliziert. Ferner sind in dem Fall, daß die Anordnung 2OB, von der das Zweielementblatt 10B absteht, ein sich drehender Teil einer Bandführungstrommel ist, wiederum zwei Schleifringe 23B und 24B erforderlich, wie dies in Fig. 4 veranschaulicht ist, um die Treibersignale den Außenelektroden 15B bzw. 16B des Zweielementblattes zuzuführen. Die Notwendigkeit nach Bereitstellung von zwei Treiberverstärkern 27 und 29 und von zwei Gleichvorspannungsquellen 28 und 30 stellt einen weiteren Nachteil der in Fig. 4 dargestellten Schaltungsanordnung dar, und zwar insofern, als die Komplexheit und die damit verbundenen Kosten erhöht sind. Aufgrund der ständigen Abgabe der Gleichvorspannungen an die piezokeramisehen Elemente 11B und 12B neigt überdies die Gesamtlänge des Zweielelementblattes 10B dazu, über eine längere Zeitspanne hinweg zuzunehmen. Wenn das Blatt 10B dazu benutzt wird, den Magnetkopf 21B in bezug auf

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einen sich drehenden Teil der Bandführungstrommel in einem Bildbandaufzeichnungsgerät zu halten bzw. zu tragen, dann ändert die erwähnte Zunahme der Länge des Zweielementblattes 1OB in unerwünschter Weise das Ausmaß, in welchem der Kopf 21B über die Umfangsflache der Bandführungstrommel hinausragt.

Aus Fig. 5 geht hervor, daß gemäß der vorliegenden Erfindung ein piezoelektrischer Wandler oder ein Zweielementblatt 1OC zwei piezoelektrische oder piezokeramische Elemente oder Platten 11C oder 12C aufweist, die elektrisch in entgegengesetzten Richtungen gepolt sind, wie dies durch die Pfeile 17C und 18C veranschaulicht ist. Derartige Elemente 11C und 12C sind dabei an ihren Innenelektroden 13C bzw. 14C miteinander verbunden. In der Treiberschaltung gemäß der Erfindung ist eine eine Treiberwechselspannung abgebende Spannungsquelle 19C mit der einen Seiten an Erde bzw. Masse angeschlossen, wie an der Stelle 26C, und mit der anderen Seite ist die betreffende Treiberspannungsquelle 19C an der Außenelektrode 15C des Zweielementblattes 1OC angeschlossen. Die andere Außenelektrode 16C des Blattes 10C ist mit Erde bzw. Masse verbunden, wie an der Stelle 25C, und zwar beispielsweise über die Anordnung 2OC, an der der eine Teil des Blattes 11C absteht. Da die Außenelektrode 16C geerdet ist, kann ein Magnetkopf 21C, der beispielsweise für die Wiedergabe von Bildsignalen dient, direkt und einfach an dem freien Endteil des Blattes 10C befestigt werden, und zwar an der Außenelektrode 16C dieses Blattes, ohne daß dadurch die Gefahr auftritt, daß irgendeine Störung zwischen den von dem Kopf 21C wiedergegebenen Bild- oder sonstigen Informationssignalen und dem Treibersignal auftritt, welches zur Auslenkung des Blattes 10C dient.

Gemäß der Erfindung ist die Treiberschaltung für das Zweielementblatt 10C generell "mit Klemmeinrichtungen versehen, welche die Spannung an den miteinander verbundenen Innenelektroden 13C und 14C auf einem relativ kleinen Maximalwert festklemmen, und zwar zumindest auf eine Polarität der von der

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Treiberspannungsquelle 19C abgegebenen Treiberspannung, welche Polarität entgegengesetzt ist zu der Richtung, in der eines der piezoelektrischen Elemente 11C und 12C gepolt ist. Auf diese Weise wird eine nennenswerte Depolarisierung zumindest des betreffenden einen Elementes vermieden. In dem Fall, daß die Treiberspannung von der Spannungsquelle 19C eine Wechselspannung ist, ist die Klemmeinrichtung bzw. sind die Klemmeinrichtungen vorzugsweise in bezug auf beide Polaritäten der Spannung an den miteinander verbundenen Innenelektroden 13C und 14C wirksam, so daß eine nennenswerte Depolarisierung der beiden Elemente 11C und 12C vermieden ist.

■j Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind die oben beschriebenen Klemmeinrichtungen durch eine Reihenschaltung einer Diode 31 und einer ZENER-Diode 32 gebildet, wobei diese Reihenschaltung zwischen den miteinander verbundenen Innenelektroden 13C und 14C und der Außenelektrode 14C liegt. Ferner ist eine eine Diode 33 und eine ZENER-Diode 34 enthaltende Reihenschaltung vorgesehen, die zwischen den Innenelektroden 13C und 14C und der Außenelektrode 16C oder der Erdungsanschlußstelle bei 25C liegt. Die Dioden 31 und 33 sind dabei so gepolt, daß sie in den Richtungen leiten, in denen die Elemente 12C bzw. 11C gepolt sind. Die ZENER-Dioden 32 und 34 sind vorzugsweise so gewählt, daß sie eine ZENER-Spannung Vz besitzen, die zwischen 1/3 Emax und 1/2 Emax liegt, wobei Emax der maximale Wert der Spannung ist, die an das Element 11C oder 12C in der Richtung angelegt werden kann, in der das betreffende Element gepolt ist, um eine weitgehend lineare Beziehung zwischen der sich ergebenden Auslenkung und dem Wert der angelegten Spannung zu erzielen.

In dem Fall, daß das Zweielementblatt 1OC für die Halterung des Kopfes 21C auf einem sich drehenden Teil der Bandführungstrommel in einem Bandaufzeichnungsgerät verwendet wird, kann ein derartiger sich drehender Teil der Trommel aus Metall sein und geerdet werden, und die Dioden 31 und 32 und die ZENER-Dioden 32 und 34 können Teil einer Schaltungsanordnung sein,

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die auf dem sich drehenden Führungstrommelteil angebracht ist. Dies führt dazu, daß dann lediglich ein einziger Schleifring 23C erforderlich ist, um die Treiberspannung oder das Treibersignal von der Spannungsquelle 19C an das Blatt 1OC abzugeben.

Die Dioden 31 und 32 und die ZENER-Dioden 32 und 34 wirken ■ als Spannungsteiler, so daß dann, wenn die Spannungsquelle 19C eine Treiberspannung von +E liefert, eine Spannung von + 1/2 E jedem der piezoelektrischen Elemente oder Platten 11C und 12C zugeführt wird. Venn eine solche Spannung von +1/2E niedriger ist als die ZENER-Spannung Vz, was bedeutet, daß +E<+2Vz ist, dann befindet sich jede der ZENER-Dioden 32 und 34 in ihrem Aus-Zustand, so daß das Zweielementblatt 1OC durch die Spannung +E gesteuert wird. Wenn die Treiberspannung +E höher ist als +2Vz, dann wird eine der ZENER-Dioden 32, 34 leitend oder eingeschaltet, so daß die Spannung der leitenden ZENER-Diode auf +Vz geklemmt wird. Wenn die Treiberspannung einen Wert von +E>+2Vz besitzt, dann ist die Diode 31 in Sperrrichtung vorgespannt, so daß die ZENER-Diode 32 sich in ihrem Aus-Zustand befindet, während die Diode 33 in Durchlaßrichtung vorgespannt ist. Dies führt dazu, daß sich die ZENER-Diode in ihrem Ein-Zustand befindet. Deshalb wird die Spannung an dem Verbindungspunkt zwischen den ZENER-Dioden 32 und 34 auf +Vz geklemmt. Obwohl die an das piezoelektrische Element 12C abgegebene Spannung entgegengerichtet zu der Polungsrichtung des betreffenden Elementes ist, stellt die beschriebene Klemmwirkung sicher, daß eine solche Spannung auf dem konstanten, relativ geringen Wert von Vz gehalten wird. Gleichzeitig wird die Spannung (E-Vz) an das piezoelektrische Element 11C in dessen Polungsrichtung angelegt, um die nach oben gerichtete Auslenkung des Zweielementblattes 1OC zu bewirken.

Wenn die Treiberspannung einen Wert von -E^-2Vz besitzt, dann ist die Diode 33 in Sperrichtung vorgespannt, wodurch die ZENER-Diode 34 in ihren Aus-Zustand gelangt, während die

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Diode 31 in Durchlaßrichtung vorgespannt ist, was zur Folge hat, daß die ZENER-Diode 32 in den Ein-Zustand gelangt. Deshalb wird die konstante, relativ niedrige Spannung Vz, die entgegengerichtet ist zu der Polungsrichtung des Elementes 11C, an dieses Element angelegt, und die Spannung (E-Vz) wird an das andere Element 12C angelegt, um das Zweielementblatt 1OC nach unten auszulenken.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Auslenkungsempfindlichkeit des Zweielementblattes 1OC gemäß der Erfindung unabhängig von dem Wert der Treiberspannung konstant ist. Wenn insbesondere der absolute Wert der Treiberspannung E niedriger ist als 2Vz, dann wird die Spannung 1/2E an jedes der Elemente 11C und 12C angelegt. Demgemäß entspricht die resultierende Auslenkung des Zweielementblattes 1OC dem absoluten Wert E der Treiberspannung. Wenn der absolute Wert der Treiberspannung E höher ist als 2Vz, dann wird die ZENER-Spannung Vz an das eine der Elemente 11C, 12C angelegt, und die Spannung(E-Vz) wird an die andere der Platten 11C, 12C angelegt. Deshalb wird eines der Elemente 11C, 12C entsprechend der Spannung Vz ausgelenkt, während das andere Element der Elemente 11C und 12C in Übereinstimmung mit der Spannung (E-Vz) ausgelenkt wird. Damit entspricht die gesamte Auslenkung des Zweielementblattes 10C der Spannung E.

Da die ZENER-Spannung Vz einen relativ niedrigen Wert besitzt, der beispielsweise zwischen 1/3Emax und 1/2Emax liegt, wie dies zuvor beschrieben worden ist, dürfte ferner einzusehen sein, daß die Abgabe einer derartigen niedrigen Spannung an das eine oder das andere der Elemente 11C und 12C in entgegengesetzter Richtung zu der Polungsrichtung keine nennenswerte Depolarisierung eines derartigen Elementes bewirkt.

Wenn die Treiberwechselspannung von der Spannungsquelle 19C bei einer der Polaritäten einen erheblich begrenzten absolutely Wert besitzt, dann kann entweder die die Diode 31 und die

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ZENER-Diode 32 umfassende Reihenschaltung oder die die Diode und die ZENER-Diode 34 umfassende Reihenschaltung aus der Treiberschaltung gemäß der Erfindung weggelassen werden.

In Fig. 6 sind diejenigen Teile, die mit den zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschriebenen Teilen übereinstimmen, mit den gleichen Bezugszeichen wie zuvor bezeichnet. In Fig. 6 sind ein Zweielementblatt 1OC und eine dafür vorgesehene Treiberschaltung gemäß der Erfindung bei Anwendung in einem automatischen Kopfnachlaufsystem in einem mit Helikal-Abtastung arbeitenden Bildbandaufzeichnungsgerät veranschaulicht. Das veranschaulichte Bildbandaufzeichnungsgerät weist eine Führungstrommel auf, die durch Strichpunktlinien angedeutet ist und die generell mit 35 bezeichnet ist. Diese Führungstrommel weist einen drehbaren oberen Trommelteil aus einem leitenden Metall auf, der den Träger 2OC für das Zweielementblatt 10C bildet. Die Führungstrommel 35 weist ferner einen feststehenden unteren Trommelteil 36 auf, wobei ein radialer Umfangsöffnungsschlitz 37 zwischen den Trommelteilen 2OC und 36 gebildet ist. Das die vorliegende Erfindung verkörpernde Zweielementblatt 10C ist an seinem Grundteil oder inneren Endteil an der Unterseite des drehbaren oberen Trommelteiles 2OC befestigt, beispielsweise mittels eines Befestigungsbügels 38, der einen leitenden Weg zwischen der Außenelektrode I6C des Blattes 10C und dem leitenden Metall des Trommelteiles 2OC schafft. Das Zweielementblatt 10C ist in Längsrichtung so bemessen, daß bei Anbringung in der vorstehend erwähnten Art und Weise in bezug auf den sich drehenden Trommelteil 2OC der Magnetkopf 21C in der Form eines an dem freien oder äußeren Ende des Blattes angebrachten Plättchens durch den Schlitz 37 hindurchragt und in vertikaler Richtung oder in einer Richtung parallel zur Rotationsachse des Trommelteils 2OC bewegbar ist. Diese Bewegung erfolgt auf die Auslenkung des Zweielementblattes 10C infolge der Zuführung eines Treibersignals Sf zu dem betreffenden Blatt. Ein Magnetband (nicht dargestellt) ist schraubenlinienförmig, d.h. unter einem Winkel zu der Ebene des Schlitzes 37 um einen nennenswerten Teil, beispielsweise

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tun etwa die Hälfte des Umfangs der Trommel 35 herumzuwiekeln, so daß auf die Drehung des Kopfes 21C mit dem oberen Trommelteil 2OC . der Kopf 21C eine schräge Abtastung über das Magnetband ausführt, wobei er gleichzeitig in der senkrecht zu der Abtastrichtung verlaufenden Richtung auf die Auslenkung des Zweielementblattes 1OC hin bewegt wird oder oszilliert.

Bei einem automatischen Kopfnachlaufsystem, bei dem die vorliegende Erfindung angewandt werden kann, wie dies in Fig. 6 und 7 veranschaulicht ist, ist ein Dehnungsspannungsmesser 39 an 3er Oberfläche des Zweielementblattes 10C befestigt, wobei der betreffende Dehnungsspannungsmesser an der Außenelektrode 16C befestigt ist. Er wird auf die Auslenkung des Zweielementblattes hin in sich ändernder Weise gespannt bzw. gedehnt und wirkt mit einer zugehörigen Schaltung 40 zusammen, die zur Erzeugung eines Auslenkungs-Detektorsignals Sg dient. Dieses Signal zeigt das Ausmaß und die Richtung der Auslenkung des Kopfes 21C aus der Ruhestellung heraus an. Bei dem automatischen Kopfnachlaufsystem gemäß Fig. 6 sind die Auslenkungssignalgeneratorschaltung 40 und ein Wiedergabeverstärker 41 zur Verstärkung des Ausgangssignals des Kopfes 21C in einer Schaltungsanordnung 42 enthalten, die in geeigneter Weise innerhalb des sich drehenden oberen Trommelteiles 2OC der Führungstrommel 35 untergebracht ist.

Wie in Fig. 7 dargestellt, werden die von dem Kopf 21C wiedergegebenen Signale nach Verstärkung mittels des Wiedergabeverstärkers 41 von dem sich drehenden Trommelteil· 2OC als wiedergegebenes Signal Sa mittels eines Drehumformers bzw. Transformators 43 abgegeben. Gemäß Fig. 7 ist ein Drehnungsspannungsmesser 39 sowohl in seiner tatsächlichen Lage auf der Außenelektrode 16C des Doppelelementblattes 10C als auch in einer von dieser Stellung entfernten Stellung bei 39' angedeutet, um die Verbindung mit der zugehörigen Auslenkungs-Detektorschaltung 40 einfach zu veranschaulichen. Der Dehnungsspannungsmesser 39 kann ein Dehnungsspannungsmesser vom soge-

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nannten Widerstandsdraht-Typ sein, dem ein konstanter Strom über einen Feldeffekttransistor 44 zugeführt wird, der an einer geeigneten Spannungsquelle (nicht dargestellt) über einen mit 45 angedeuteten Schleifring angeschlossen ist. Es dürfte ersichtlich sein, daß die Auslenkung des Zweielementblattes 1OC eine entsprechende Änderung im Widerstand des Dehnungsspannungsmessers 39 hervorruft und damit in der Spannung, die an dem Dehnungsspannungsmesser liegt und die das Auslenkungs-Detektorsignal darstellt. Ein derartiges Auslenkungs-Detektorsignal oder eine solche Spannung wird mittels eines Verstärkers 46 verstärkt, der einen Operationsverstärker 47, Widerstände 48 und 49 und einen Kondensator 50 aufweist. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 47 wird als Auslenkungs-Detektorsignal Sg einem Schleifring 51 zugeführt, um über diesen Schleifring an das übrige Nachlaufsystem abgegeben zu werden, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Ein weiterer Schleifring 52 kann für die Verbindung nach Erde hin vorgesehen sein. Der zuvor erwähnte Schleifring 23C ..dient zur Aufnahme des elektrischen Treibersignals Sf für das Zweielementblatt 10C.

Es dürfte einzusehen sein, daß der Dehnungsspannungsmesser 39 aufgrund der Tatsache, daß die Außenelektrode 16C des Zweielementblattes 1OC mit Erde verbunden ist, in herkömmlicher Weise an der Außenelektrode 1bC angebracht sein kann, ohne daß das Auslenkungs-Detektorsignal Sg - welches der Auslenkung des Kopfes 21C aus seiner Ruhestellung entspricht - dem Treibersignal Sf für das Zweielementblatt 10C überlagert wird. Selbstverständlich erlaubt die Erdung der Außenelektrode 16C des Zweielementblattes 10C auch, daß - wie zuvor beschrieben der Wiedergabekopf 21C in geeigneter Weise direkt auf der Außenelektrode angebracht wird, ohne daß die wiedergegebenen Bild- oder sonstigen Informationssignale dem Auslenkungs-Detektorsignal oder dem Treibersignal überlagert sind. Darüber hinaus funktioniert die Schaltungsanordnung mit den Dioden 31

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und 33 und den ZENER-Dioden 32 und 34 - diese Bauelemente sind ebenfalls in der Schaltungsanordnung 42 gemäß Fig. 7 enthalten, und über sie wird das Treibersignal Sf an das Zweielementblatt 1OC gemäß Fig. 7 angelegt - wie zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben in der Weise, daß eine Depolarisierung der piezokeramischen Elemente 11C und 12C vermieden ist, während sichergestellt ist, daß das Zweielementblatt eine gleichmäßige Empfindlichkeit bezüglich des Treibersignals besitzt. Im übrigen sind hier sämtliche anderen Vorteile erzielt, die oben in Verbindung mit Fig. 5 erwähnt worden sind.

Zurückkommend auf Fig. 6 dürfte ersichtlich sein, daß in dem automatischen Kopfnachlaufsystem - bei dem die Erfindung zweckmäßigerweise angewandt wird - das wiedergegebene Signal Sa, welches über den Dreh-Transformator 43 von dem Wiedergabeverstärker 41 erhalten wird und welches in herkömmlicher Weise ein frequenzmoduliertes Signal ist, einer Hüllkurven-Detektorschaltung 53 zugeführt. Wie nachstehend noch beschrieben wird, ist das Signal Sa ein amplitudenmoduliertes Signal mit einem Zitter- oder Schwingungssignal Sc, welches eine feste Frequenz fc besitzt, die bei etwa 450 Hz liegen kann. Die Amplitudenänderungen des Ausgangssignals oder Hüllsignals Sb von der Hüllkurven-Detektorschaltung 53 kennzeichnet u.a. Nachlauffehler, die zwischen der Bewegungsbahn des Kopfes 21C und einer Aufzeichnungsspur auf dem von der Trommel 35 geführten und von dem Kopf abgetasteten Magnetband vorhanden sind. Das Hüllkurvensignal Sb enthält ferner unerwünschte Frequenzkomponenten, und zwar zusätzlich zu der Nachlauffehlerinformation mit der Zitter- oder Schwingungssignalfrequenz fc. Dabei können derartige Frequenzkomponenten beispielsweise bei den ersten und zweiten Resonanzfrequenzen und bei der Parallelresonanzfrequenz des Zweielementblattes 10C auftreten. Ferner enthält das Hüllkurvensignal verschiedene weitere Frequenzkomponenten aufgrund entsprechender Einschwingverhältnisse. Derartige unerwünschte Frequenzkomponenten - die in nachteiliger Weise die Ermittelung und Korrektur des Nachlauffehlers

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zwischen dem Abtastweg des Kopfes 21C und einer Aufzeichnungsspur auf dem Magnetband beeinflussen würden - werden dadurch beseitigt, daß das als Hüllkurvensignal bezeichnete Hüllsignal Sb durch ein Bandpaßfilter 54 geleitet wird, welches so ausgelegt ist, daß es ein auf der Zitter- oder Schwingungsfrequenz fc, welche die Nachlauffehlerinformation enthält, zentriertes Frequenzband durchläßt_β Das von dem Bandpaßfilter 54 erzielte Ausgangssignal Sb¹, welches noch die oben beschriebenen unerwünschten Frequenzkomponenten enthält, wird dem einen Eingang eines Multiplizierers oder Gegentaktmodulators 55 zugeführt. Das Auslenkungs-Detektorsignal Sg, welches über den Schleifring 51 von der Detektorschaltung 40 her erhalten wird, wird einem weiteren Bandpaßfilter 56 zugeführt. Dieses Bandpaßfilter 56 zugeführt. Dieses Bandpaßfilter 56 besitzt dieselbe Charakteristik bzw. Kennlinie wie das Filter 54, so daß das Filter 56 ebenfalls ein auf die Zitter- oder Schwingungsfrequenz fc zentriertes Frequenzband hindurchzulassen vermag. Das von dem Filter 56 sich ergebende Ausgangssignal Sg¹ enthält noch die unerwünschten Frequenzkomponenten, wie die Komponenten mit den ersten und zweiten Resonanz- und Parallelresonanzfrequenzen des Zweielementblattes 1OC und die verschiedenen anderen Frequenzkomponenten, die sich aufgrund von Einschaltvorgängen ergeben. Darüber hinaus enthält das betreffende Ausgangssignal die Komponente mit der Zitteroder Schwingungsfrequenz fc. Das Signal Sg oder Sg¹ kennzeichnet die Auslenkung des Kopfes 1OC aus seiner Ruhelage anstatt die relative Einstellung des Kopfes in bezug auf die Mitte einer abgetasteten Spur, so daß das Signal Sg¹ bei Abgabe an den anderen Eingang des Multiplizierers oder Gegentaktmodulators 55 keine Information in bezug auf den Nachlaufbzw. Spurfehler enthält. Ferner dürfte einzusehen sein, daß die Frequenz, Phase und Amplitude der in dem Auslenkungs-Anzeigesignal Sg¹ enthaltenen unerwünschten Frequenzkomponenten weitgehend der Frequenz, Phase bzw. Amplitude der entsprechenden unerwünschten Frequenzkomponenten entsprechen, die in dem von dem Filter 54 erhaltenen Hüllsignal Sb¹ enthalten sind. Aufgrund dieser Tatsache sind aus einem von dem Multiplizierer

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oder Gegentaktmodulator 55 abgegebenen Ausgangssignal Sj welches die Differenz oder Summe der Frequenzen der den beiden Eingängen des Multiplizierers 55 zugeführten Signale kennzeichnet - die Komponenten der Zitter- oder Schwingungsfrequenzen fc und die Komponenten der unerwünschten Frequenzen eliminiert, wie die Resonanzfrequenzen ersterund zweiter Ordnung und die Parallelresonanzfrequenz des Zweielementblattes 1OC.

Das von dem Multiplizierer 55 abgegebene Ausgangssignal Sj enthält die Information bezüglich der Nachlauf- bzw. Spurfehle;? und außerdem eine Frequenzkomponente mit der Frequenz 2fc, die von dem Multiplizierer 55 erzeugt worden ist. Diese Frequenzkomponente wird durch ein Bandbeseitigungsfilter 57 beseitigt. Das Filter 57 kann derart wirksam sein, daß es den Durchlaß der Frequenzkomponenten in einem relativ schmalen Band sperrt, das auf die Frequenz 2fc zentriert ist_o Als Ergebnis dieser Maßnahme wird vom Ausgang des Bandbeseitigungsfilters 57 ein Nachlauffehlersignal Sk abgegeben, welches eine Abweichung des Kopfes 21c von der Mittellinie einer Aufzeichnungsspur kennzeichnet, die von dem betreffenden Kopf abgetastet wird. Das Nachlauffehlersignal Sk wird einem Addierer bzw. einer Addierschaltung 58 zugeführt, in der das betreffende Signal zu einem Zitter- oder Schwingungssignal Sc hinzuaddiert wird, welches von einem Oszillator 59 erhalten wird. Das Ausgangssignal oder Signalgemisch Se von dem Addierer 58 wird einer Treiberschaltung oder einem Verstärker 60 zugeführt, der ein entsprechendes Treibersignal Sf abgibt, welches über den Schleifring 23C der Außenelektrode 16C des Zweielementblattes 1OC und der Spannungsteiler-Klemmschaltung gemäß der Erfindung zugeführt wird, die aus den Dioden 31 und 33 und den ZENER-Dioden 32 und 34 besteht. Es dürfte einzusehen sein, daß ein derartiges Treibersignal Sf das Zweielementblatt 10C derart steuert, daß die Nullstellung des Kopfes 21C bei Schwingung in der quer zur Längsrichtung einer Aufzeichnungsspur verlaufenden Richtung der Mitte einer derartigen Spur in der Querrichtung betrachtet entspricht.

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-V-

Wie schematisch in Fig. 6 angedeutet, kann der Addierer 58 ferner ein Signal Si mit einem dreieckförmigen Signalverlauf aufnehmen. Ein derartiges Signal wird, wie an sich bekannt, beim Zeitlupen- oder Stillstands-Wiedergabebetrieb des Bildbandaufzeichnungsgeräts abgegeben, um die winkelmäßige Abweichung der Bahn des sich drehenden Kopfes 21C in bezug auf die Längsrichtung der jeweiligen Aufzeichnungsspur auf dem Magnetband zu kompensieren, die sich aufgrund der Tatsache ergibt, daß die Fortbwegungsgeschwindigkeit des Bandes in Längsrichtung bei dem Zeitlupen- oder Stillstands-Wiedergabebetrieb verschieden ist von der normalen Fortbewegungsgeschwindigkeit des Bandes während des Aufzeichnens der jeweiligen Aufzeichnungsspur.

Zusammenfassend ist darauf hinzuweisen, daß im Falle eines Zweielementblattes und der dafür vorgesehenen Treiberschaltung gemäß der Erfindung eine Depolarisierung der piezoelektrischen oder piezokeramischen Elemente des Zweielementblattes vermieden ist, ohne daß dabei die Forderung nach Bereitstellung einer komplizierten oder teuren Treiberschaltung existiert, wie dies beispielsweise bei der bekannten Schaltungs_anordnung gemäß Fig. 4 der Fall ist, gemäß der in typischer Weise zwei Treiberverstärker 27 und 29 und Gleichvorspannungsquellen und 30 erforderlich sind. Wenn das Zweielementblatt gemäß der Erfindung auf einem sich drehenden Teil, beispielsweise einem sich drehenden Teil einer Bandführungstrommel in einem Bildbandaufzeichnungsgerät anzubringen ist, dann ist überdies lediglich der einzige Schleifring 23C erforderlich, um das Treibersignal zu dem Zweielementblatt 1OC hin zu übertragen. Bei Anwendung der Erfindung in einem automatischen Kopfnachlaufsystem, wie es unter Bezugnahme auf Fig. 6 und 7 beschrieben worden ist, existiert keine Forderung dahingehend, für eine Isolation zwischen dem Magnetkopf 21C und der geerdeten Außenelektrode 16C des Zweielementblattes zu sorgen. Ein Spannungsdehnungsmesser 39 kann dabei direkt auf der geerdeten Elektrode 16C des Zweielementblattes 10C befestigt

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werden, ohne durch das elektrische Feld beeinflußt zu werden»

Durch die Erfindung ist also ein piezoelektrischer Wandler, wie ein Zweielementblatt, geschaffen, welches zwei piezoelektrische Elemente enthält, die in entgegengesetzten Richtungen entgegengesetzt gepolt sind und die zwischen Innen- und Außenelektroden vorgesehen sind. Dabei sind die betreffenden Elemente an ihren Innenelektroden miteinander verbunden. Ferner ist eine Treiberschaltung vorgesehen, die eine Treiberspannung an die Außenelektroden anlegt, von denen in wünschenswerter Weise eine Elektrode geerdet ist. Durch die betreffende Spannung wird der Wandler ausgelenkt. Die genannte Treiberschaltung klemmt die Spannung an den miteinander verbundenen Innenelektroden auf einem relativ geringen Maximalwert, und zwar zumindest bei einer Polarität der Treiberspannung, welche Polarität entgegengesetzt zur Richtung ist, in der das betreffende eine piezoelektrische Element gepolt ist. Auf diese Weise wird eine nennenswerte Depolarisierung zumindest des betreffenden einen Elementes vermieden. Die vorstehend beschriebene Anordnung ist besonders geeignet und erwünscht in einer Anordnung, in der ein Magnetkopf längs einer Spur eines Magnetbandes oder anderen Aufzeichnungsträgers bewegt wird, um in einer derartigen Spur aufgezeichnete Informationssignale wiederzugeben. Dabei trägt das Zweielementblatt den Kopf, um ihn in einer Richtung quer zur Längsrichtung der betreffenden Spur auszulenken, und zwar auf das Auftreten der betreffenden Treiberspannung hin.

ORIGINAL INSPECTED

Der Patentanwalt

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Claims

Patentansprüche

1. Piezoelektrischer Wandler mit zwei elektrisch gepolten piezoelektrischen Elementen, die zwischen Innen- und Außenelektroden vorgesehen sind und die an den betreffenden Innenelektroden miteinander verbunden sind, und mit einer Treiberschaltung, die eine Treiberspannung an den Wandler zu dessen Auslenkung abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Elemente (11CjIZC) entgegengesetzt zueinander gepolt sind,

daß eine Spannungsquelle (19C; 60) die Treiberspannung (Sf) an die Außenelektroden (11C, 16C) der piezoelektrischen Elemente (11C, 12C) abgibt, und daß ein Spannungsteilernetzwerk (31-34) vorgesehen ist, welches die Spannung an den miteinander verbundenen Innenelektroden (13C, 14C) auf einem relativ kleinen Maximalwert (Vz) zumindest bezüglich einer Polarität der Treiberspannung (Sf) klemmt, welche Polarität entgegengesetzt zu der Richtung (17C oder 18C) ist, in der das eine der piezoelektrischen Elemente (11C oder 12C) gepolt ist, derart, daß eine nennenswerte Depolarisierung zumindest des betreffenden einen Elementes vermieden ist.

2. Wandler mit einer Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenelektrode (16C) des betreffenden einen piezoelektrischen Elements an Erde (25C) liegt und daß die die Treiberspannung abgebende Signalquelle (19C) zwischen der Außenelektrode (15C) des anderen piezoelektrischen Elements und Erde (26C) liegt.

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ORIGlMAL INSPECTED

3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Klemmen der Spannung an den Irmenelektroden (13C, 14C) das Spannungsteilernetzwerk ein in einer Richtung leitfähiges Element (31 oder 33) enthält, welches an dem einen piezoelektrischen Element (11C oder 12C) angeschlossen ist und einen Stromfluß in einer Richtung zuläßt, die entgegengesetzt ist zu der Richtung (17C oder 18C)₃ in der das betreffende eine Element (11C oder 12C) gepolt ist, und daß in Reihe zu dem in einer Richtung leitfähigen Element (31 oder 33) ein Spannungsbegrenzer (32 oder 34) liegt.

4. Wandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in einer Richtung leitfähige Element eine Diode (31 oder 33) ist und daß der Spannungbegrenzer eine ZENER-Diode (32 oder 34) ist.

5. Wandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ZENER-Diode (32 oder 34) eine ZENER-Spannung (Vz) besitzt, die etwa zwischen einem Drittel und der Hälfte der maximalen Spannung (Emax) ist, die an das betreffende eine piezoelektrische Element (11C oder 12C) in der Richtung (17C oder 18C) anlegbar ist, in der das betreffende piezoelektrische Element gepolt ist, um eine weitgehend lineare Beziehung zwischen der resultierenden Auslenkung und der maximalen Spannung zu erzielen.

6. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberspannung eine Wechselspannung ist und daß das Spannungsteilernetzwerk so ausgelegt ist, daß es die Spannung an den miteinander verbundenen Innenelektroden (13C, 14C) bezüglich derjenigen Polarität der Treiberspannung (Sf), die entgegengesetzt ist zu der Richtung (18C oder 17C), in der das andere piezoelektrische Element (12C oder 11C) gepolt ist, auf dem betreffenden relativ geringen Maximalwert (Vz) derart klemmt, daß

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auch eine nennenswerte Depolarisierung des betreffenden anderen piezoelektrischen Elements vermieden ist.

7. Wandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Klemmen der Spannung das Spannungsteilernetzwerk ein in einer Richtung leitfähiges Element (33 oder 31) enthält, welches an dem betreffenden anderen piezoelektrischen Element (12C oder 11C) angeschlossen ist und welches einen Stromfluß in einer Richtung ermöglicht, die entgegengesetzt zu der Richtung verläuft, in der das betreffende piezoelektrische Element (12C oder 11C) gepolt ist, und daß in Reihe zu dem in einer Richtung leitfähigen Element (3^J3 oder 31) ein Spannungsbegrenzer (34 oder 32) liegt.

8. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Wandler ein Zweielementblatt ist.

9. Anordnung zur Wiedergabe von InformationsSignalen, die in einer Spur auf einem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet sind, mit einem längs der Spur bewegbaren Wandler zur Wiedergabe der in der Spur aufgezeichneten Informationssignale, mit einem Wandlerträger, der ein Zweielementblatt enthält, welches an einem Ende festgehalten ist und an dem anderen Ende den Wandler trägt und an diesem Ende für eine Auslenkung in der quer zur Längsrichtung der Spur verlaufenden Richtung frei ist, wobei das betreffende Zweielementblatt zwei elektrisch gepolte piezoelektrische Elemente aufweist, die zwischen Innen- und Außenelektroden vorgesehen sind und die an den betreffenden Innenelektroden miteinander verbunden sind, und mit einer Treiberschaltung zur Abgabe einer Treiberspannung an das Zweielementblatt zu dessen Auslenkung, insbesondere unter Verwendung eines Wandlers nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrischen Elemente (11C, 12C) entgegengesetzt zueinander gepolt sind,

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daß die die Treiberspannung (Sf) abgebende Spannungsquelle (60) an den Außenelektroden (15C, 16C) der piezoelektrischen Elemente angeschlossen ist, und daß ein Spannungsteilerne werk (31-3A) vorgesehen ist, welches bei einem relati geringen Maximalwert (Vz) die Spannung an den miteinandt; verbundenen Innenelektroden (13C, 14C) zumindest hinsichtlich einer Polarität der Treiberspannung (Sf) klemmt, welche Polarität entgegengesetzt ist zur Richtung (17C oder 18C), in der das betreffende eine piezoelektrische Element (11C oder 12C) gepolt ist, derart, daß eine nennenswerte Depolarisierung zumindest des betreffenden einen Elements vermieden ist.

10.Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenelektrode (16C) des betreffenden einen piezoelektrischen Elements an Erde (25C) liegt und daß die die Treiberspannung abgebende Spannungsquelle (60) zwischen der Außenelektrode (15C) des anderen piezoelekerischen Elements und Erde (26C) liegt.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger ein Magnetband ist, auf dem die genannte Spur unter einer Schräglage verläuft, wobei entsprechende Spuren der betreffenden Spur vorangehen und nachfolgen und parallel zu dieser verlaufen und ebenfalls Informationssignale aufgezeichnet enthalten, daß das Magnetband schraubenlinienförmig um zumindest einen Teil des Umfangs einer geerdeten Führungstrommel (35) herumgeführt und in Längsrichtung bewegbar ist, daß zumindest ein Teil (20C) der Führungstrommel (35) drehbar ist und daß das Zweielementblatt (10C) mit der Außenelektrode (16C) des einen piezoelektrischen Elementes (12C) an dem betreffenden drehbaren Teil (20C) der Führungstrommel derart angebracht ist, daß sich das Zweielementblatt mit diesem drehbaren Teil der Führungstrommel zu drehen vermag und dadurch eine Abtastbewegung längs einer Spur ausführt, die durch Fortbewegung des Bandes in entsprechender Nähe

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positioniert ist.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberspannung eine Wechselspannung ist, daß das Spannungsteilernetzwerk die Spannung an den miteinander verbundenen Innenelektroden (13C, 14CJ auf diejenige Polarität der Treiberspannung (Sf) hin, die entgegengesetzt zur Richtung (18C oder 17C) verläuft, in der das andere piezoelektrische Element (12C oder 11C) gepolt ist, auf dem genannten relativ geringen Maximalwert (Vz) begrenzt, derart, daß auch eine weitgehende Depolarisierung des betreffenden anderen Elements vermieden ist.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das S_pannungsteilernetzwerk zum Klemmen der Spannung ein in einer Richtung Heitfähiges Element (31 oder 33) enthält, welches an dem entsprechenden piezoelektrischen Element (11C, 12C) angeschlossen ist und einen Stromfluß in einer Richtung zuläßt, die entgegengesetzt ist zu der Richtung (17C, 18C), in der das betreffende Element (11C, 12C) gepolt ist, und daß in Reihe zu dem in einer Richtung leitfähigen Element (31, 33) ein Spannungsbegrenzer (32 oder 34) liegt.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jedes in einer Richtung leitfähige Element durch eine Diode (31» 33) gebildet ist und daß jeder Spannungsbegrenzer durch eine ZENER-Diode (32, 34) gebildet ist.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auslenkungssignalgenerator (39» 40) vorgesehen ist, der ein Auslenkungssignal (Sg) entsprechend der Auslenkung des Wandlers (21C) in der genannten Querrichtung aus der Ruhestellung heraus erzeugt, daß die Treiberschaltung ferner einen Oszillator (59) enthält, der ein Zitterschwingungssignal (Sc) abgibt, welches bei Abgabe an das Zweielementblatt (10C) den Wandler (21C)

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in der genannten Querrichtung um eine Nullposition herum schwingen läßt, daß ein Hüllkurvendetektor (53) vorgesehen ist, der die Hüllkurve des Ausgangssignals des Wandlers (21C) in dem Fall ermittelt, daß dieser sich längs einer Spur bewegt und in der genannten Querrichtung schwingt, daß ein Synchron-Demodulator (55) vorgesehen ist, der das ermittelte Hüllsignal von dem Hüllkurvendetektor (53) mittels des Auslenkungssignals (Sg) derart demoduliert, daß ein Nachlauffehlersignal (Sk) erzielbar ist, welches kennzeichnend ist für die Nullpositions-Abweichung des Wandlers (21C) von der Mitte der Spur in der betrachteten Querrichtung, und daß eine Addiererschaltung (58) vorgesehen ist, die das Nachlauffehlersignal (Sk) und das Zitterschwingungssignal (Sc) unter Abgabe der Treiberspannung (Sf) für das Zweielementblatt (1OC) addiert.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslenkungssignalgenerator einen Dehnungsspannungsmesser (39) enthält, der an derjenigen Außenelektrode (16C) befestigt ist, die geerdet ist, derart, daß der betreffende Dehnungsspannungsmesser entsprechend der Ausbiegung des Zweielementblattes (10C) eine Spannung erfährt, und daß eine Schaltung (40) vorgesehen ist, die das Auslenkungssignal in Übereinstimmung mit der Verformung des Dehnungsspannungsmessers (39) bereitstellt.

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