DE68917519T2 - Antriebsschaltung zum Antreiben eines piezoelektrischen Vibrators. - Google Patents

Antriebsschaltung zum Antreiben eines piezoelektrischen Vibrators.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebs- bzw. Treiberschaltung zum Treiben eines piezoelektrischen Vibrators.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • In der japanischen Patentanmeldung Sho 61-309113, die am 27. Dezember 1986 angemeldet wurde und für die öffentliche Einsicht am 11. Juli 1988 unter der Offenlegungs-No. 63-167098 offengelegt worden ist, ist eine Ultraschallflüssigkeitspumpe offenbart, die ähnlich im Aufbau zu einem Vibrator vom verschraubten Langevin-Typ ist, und sie kann selbst Flüssigkeit pumpen und verdüsen. In diesem Typ einer Flüssigkeitspumpe bildet die Flüssigkeit, die gepumpt werden soll, die Belastung an der Pumpe, so daß die Belastung in Abhängigkeit einer Änderung in dem Flüssigkeitspegel geändert wird. Eine Belastungsänderung führt zu einer Änderung in der Resonanzfrequenz des Vibrators. Um den Vibrator mit einer höheren Effektivität zu treiben, ist es daher notwendig, die Frequenz der Treiberspannung zu steuern, die zu dem Treiberschaltkreis zugeführt wird. In anderen Typen von Vibratoren wird die Resonanzfrequenz in Abhängigkeit der Belastung, die aufgebracht wird, geändert. In dem Fall eines piezoelektrischen Vibrators wird sich der Resonanzpunkt gerade in Abhängigkeit einer Änderung in der Treiberspannung ändern. Es ist daher in diesen Vibratoren erforderlich, die Treiberfrequenz in Abhängigkeit einer Änderung in dem Resonanzpunkt zu steuern.
  • Bis jetzt sind verschiedene Typen von Treiberschaltkreisen zum Treiben eines piezoelektrischen Vibrators bekannt. Solche Treiberschaltkreise umfassen einen Zweitransistortyp, wie beispielsweise einen Gegentakttyp und einen Halbbrückentyp, ebenso wie einen Einzeltransistortyp, wie beispielsweise einen A-Klasse-Verstärker, einen Oszillator und einen Umschaltschaltkreis. Um die Treiberfrequenz in Abhängigkeit einer Änderung in dem Resonanzpunkt des Vibrators zu ändern, wurde ein Vorschlag gemacht, einen äquivalenten Impedanzanteil zu verwenden, der durch den Vibrator in einem Bereich zwischen der Resonanzfrequenz und der Nichtresonanzfrequenz gebildet wird, wie in einem Colpitz-Oszillator. Alternativ wurde auch vorgeschlagen, eine Steuerung gemäß der Minimalimpedanz vorzunehmen, die an dem Resonanzpunkt des Vibrators auftritt. Beispiele der alternativen Steuerung sind diejenigen, in denen eine Steuerung so vorgenommen wird, daß der Strom durch den Vibrator maximiert wird, und diejenigen, bei denen der Strom und die Spannung in dem Vibrator ermittelt werden, und es wird eine Steuerung so durchgeführt, daß der Strom und die Spannung dieselbe Phase besitzen. Verschiedene Beispiele des Standes der Technik werden im Detail nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Die US-A-427 371 offenbart einen Treiberschaltkreis für einen piezoelektrischen Vibrator, der eine Transformatoreinrichtung, die eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung besitzt, eine Umschalttransistoreinrichtung, die in Reihe mit der Primärwicklung verbunden ist, eine piezoelektrische Vibrationseinrichtung, die mit der Sekundärwicklung verbunden ist, eine Transistortreibereinrichtung zur Zuführung eines Treiberstroms zu der Umschalttransistoreinrichtung, so daß die Umschalttransistoreinrichtung wechselweise auf EIN und AUS geschaltet wird, wodurch die Vibrationseinrichtung mit oder in der Nähe einer Resonanzfrequenz der Vibrationseinrichtung betrieben wird, umfaßt. Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Wandlung einer Spannung, die über die Sekundärwicklung der Transformatoreinrichtung in einer sinusförmigen form gebildet wird, mit der Sekundärwicklung so verbunden ist, daß ein Strom und eine Spannung einer sinusförmigen form zu der Vibrationseinrichtung zugeführt werden, daß eine Phasenvergleichseinrichtung zum Vergleich der Phase des sinusförmigen Stroms an der piezoelektrischen Vibrationseinrichtung mit der Phase der Spannung an der Sekundärwicklung der Transformatoreinrichtungen, vorgesehen ist, um ein Phasendifferenzsignal zu erzeugen, und daß die Treibereinrichtung so gesteuert wird, um die Frequenz des Treiberstroms entsprechend dem Phasendifferenzsignal zu steuern.
  • Der Treiberschaltkreis der vorliegenden Erfindung ist in seinem Aufbau einfach, kann allerdings mit einer hohen Effektivität und einer hohen Stabilität betrieben werden. Eine präzise und akkurate Steuerung kann durchgeführt werden und ein Treiberschaltkreis vom Typ mit einem einzelnen Transistor kann für einen piezoelektrischen Vibrator mit hoher Leistung verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die Frequenz des Treiberstroms derart gesteuert, daß der Zeitpunkt, zu dem die Spannung an der Sekundärwicklung von einem Zustand entsprechend dem EIN-Zustand der Transistoreinrichtung zu dem AUS-Zustand geändert wird, mit dem Zeitpunkt übereinstimmt, zu dem der sinusförmige Strom an der piezoelektrischen Vibrationseinrichtung einen Nullwert annimmt. Der sinusförmige Strom an der Vibrationseinrichtung besitzt eine Frequenz, die identisch zu der Resonanzfrequenz der piezoelektrischen Vibrationseinrichtung während der Periode ist, die dem AUS-Zustand der Transistoreinrichtung entspricht. Dort, wo die Treiberfrequenz weit von der Resonanzfrequenz entfernt ist, wird der erste erwähnte Zeitpunkt weit von dem zweiten erwähnten Zeitpunkt entfernt sein. Im Gegensatz hierzu wird dort, wo eine Übereinstimmung zwischen einer Treiberfrequenz und der Resonanzfrequenz vorhanden ist, der erste erwähnte Zeitpunkt mit dem zweiten erwähnten Zeitpunkt übereinstimmen. Die Steuerung des Treiberstroms und die Spannung können durch Änderung eines Tastverhältnisses des Treiberstroms durchgeführt werden.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben und mit dem Stand der Technik unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vergleichend dargestellt, in denen:
  • Fig. 1 ein Schaltkreisdiagramm zeigt, das ein Grundkonzept der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • Fig. 2A ein Diagramm zeigt, das die Wellenform des Stroms an der Sekundärwicklung des Transformators darstellt;
  • Fig. 2B ein Diagramm zeigt, das die Wellenform des Stroms an dem piezoelektrischen Vibrator darstellt;
  • Fig. 3 ein Flußdiagramm zeigt, das die Steuerung des Oszillators zur Bildung des Transistortreiberstroms darstellt;
  • Fig. 4 ein Schaltkreisdiagramm zeigt, das die Einzelheiten des Treiberschaltkreises gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • Fig. 5 bis 7 Schaltkreisdiagramme zeigen, die Beispiele von herkömmlichen Treiberschaltkreisen darstellen; und
  • Fig. 8 ein Diagramm zeigt, das das Verhältnis zwischen der Impedanz und der Frequenz in einem piezoelektrischen Element darstellt.
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 5 ist ein Beispiel eines herkömmlichen Gegentakt-Treiberschaltkreises bzw. einer Antriebsschaltung vom Typ mit zwei Transistoren dargestellt, der ein Paar von Transistoren Q2 und Q3 umfaßt, die mit einer Primärwicklung eines Ausgangstransformators T2 in einer Gegentaktbeziehung verbunden sind. Der Transformator T2 besitzt eine Sekundärwicklung, die mit einem piezoelektrischen Vibratorelement TD verbunden ist. Die Transistoren Q2 und Q3 besitzen Basen, die mit einer Steuer- bzw. Treiberspannung entgegengesetzter Phase versorgt werden. Die Primärwicklung des Transformators T2 besitzt eine Mittelanzapfung, die mit einer Bus-Spannung VB verbunden ist.
  • Fig. 6 stellt ein Beispiel eines herkömmlichen Treiberschaltkreises vom Halbbrückentyp dar, der ein Paar Transistroren Q4 und Q5 umfaßt, die in Reihe zwischen Anschlüssen verbunden sind, die zu der Energieversorgungsquelle VB führen. Zwischen den Anschlüssen von der Energieversorgungs quelle VB sind ein Paar Kondensatoren C1 und C2 vorgesehen, die in Reihe verbunden sind. Der Ausgangstransformator T3 besitzt eine Primärwicklung, die einerseits mit einer Verbindung zwischen den Transistoren Q4 und Q5 und andererseits mit einer Verbindung zwischen den Kondensatoren T1 und T2 verbunden ist. Der Transformator T3 besitzt eine Sekundärwicklung, die mit einem piezoelektrischen Vibrationselement TD verbunden ist. Die Transistoren Q4 und Q5 besitzen Basen, die mit einer Treiberspannung entgegengesetzter Phase versorgt werden.
  • Es ist erkannt worden, daß Treiberschaltkreise, die in den Fig. 5 und 6 dargestellt sind, für einen piezoelektrischen Vibrator geeignet sind, der einen großen Energieverbrauch besitzt. Es sollte allerdings angemerkt werden, daß der Schaltkreis zwei Transistoren und zwei Treibersignale entgegengesetzter Phase erfordert, so daß die Anordnungen kompliziert verglichen mit einem Schaltkreis des Typs mit einem einzelnen Transistor werden. Weiterhin ist dieser Typ eines Schaltkreises dahingehend nachteilig, daß eine umgekehrte elektromotorische Kraft, die in dem piezoelektrischen Vibrator gebildet wird, von der Sekundärwicklung zu der Primärwicklung des Transistors einen Einfluß hat, um zu verhindern, daß der Transistor von einem EIN-Zustand zu einem AUS-Zustand umgeschaltet wird. Dies wird einen ungünstigen Effekt in dem Bestreben einer Verbesserung der Effektivität des Schaltkreises mit sich bringen. Es sollte weiterhin angemerkt werden, daß in einem Aufbau, bei dem irgendeine Fluktuation der Versorgungsspannung durch eine Steuerung der Impulsbreite des Treibersignals kompensiert wird, die Betriebsweise instabil aufgrund der vorstehend erwähnten, umgekehrten elektromotorischen Kraft werden kann.
  • Wie die Fig. 7 zeigt, ist dort ein herkömmlicher Treiberschaltkreis eines Einzeltransistortyps dargestellt, bei dem ein Transistor Q5 mit der Spannungsquelle VB in Reihe mit der Primärwicklung des Ausgangstransformators T4 verbunden ist. Die Sekundärwicklung des Transformators ist mit einem piezoelektrischen Vibrator TD verbunden. Der Schaltkreis, der in Fig. 7 dargestellt ist, wird gegenüber dem Typ mit zwei Transistoren dahingehend als vorteilhaft angesehen, daß der Schaltkreisaufbau einfach ist und die Steuerung zuverlässig in Abhängigkeit einer Änderung in der Versorgungsspannung durch Änderung der Impulsbreite des Treibersignals durchgeführt werden kann. Der Schaltkreis ist allerdings schwierig hinsichtlich der Anwendung in Verbindung mit einem Vibrator eines hohen Leistungsverbrauchs, da der Transistor einer wesentlichen Belastung unterworfen werden wird. Da kein Transistor vorhanden ist, der die umgekehrte elektromotorische Kraft, die in dem Vibrator TD erzeugt wird, absorbieren kann, kann der Kollektor des Transistors einer Spannung mit einem hohen Wert ausgesetzt werden. Deshalb muß es sich bei dem Transistor um einen Hochspannungstyp handeln.
  • Der Colpitz-Oszillator ist als ein Typ bekannt, der für die Treiberschaltkreissteuerung einer äquivalenten Induktion verwendet wird, die den Vibrator an einem Zwischenbereich zwischen der Resonanzfrequenz und der Nichtresonanzfrequenz des Vibrators vorsieht. Der Oszillator vom Colpitz-Typ wird weitverbreitet in einem Oszillationsschaltkreis verwendet und setzt meistens einen Quarzoszillator ein. Ein piezoelektrisches Element ist in vielerlei Hinsicht ähnlich einem Quarzoszillator, allerdings ist der erstere von dem letzteren in einer bestimmten Eigenschaft unterschiedlich. Genauer gesagt sollte, unter Bezugnahme auf Fig. 8, die eine Impedanzänderung in Abhängigkeit einer Frequenzänderung darstellt, angemerkt werden, daß ein wesentlicher Unterschied zwischen der Resonanzfrequenz fr und der Nichtresonanzfrequenz far im Fall eines piezoelektrischen Elements besteht. Aus diesem Grund ist es praktisch unmöglich, eine hohe Stabilität zu erhalten.
  • Es sollte weiterhin angemerkt werden, daß der Schaltkreis des Einzeltransistortyps, der in der Art und Weise ähnlich des Colpitz-Oszillators angewandt wird, nicht zum Treiben einer Ultraschallpumpe geeignet ist, die einen Aufbau ähnlich zu demjenigen eines verschraubten Langevin-Oszillators besitzt und zum Pumpen und Zerstäuben von Flüssigkeit geeignet ist. Weiterhin ist der Schaltkreis dieses Typs nicht für eine Anwendung in Verbindung mit einer Ultraschallbearbeitungsvorrichtung oder mit einer Ultraschallschweißmaschine geeignet, die eine hohe elektrische Leistung erfordert. Der Schaltkreis dieses Typs ist dazu ausgelegt, den Vibrator unter einer Frequenz zwischen der Resonanzfrequenz und der Nicht- oder Antiresonanzfrequenz zu treiben, so daß das System nicht unter der Resonanzfrequenz betrieben werden kann, unter der ein äußerst wirksamer Betrieb durchgeführt werden kann.
  • In einem Treiberschaltkreis des Typs, in dem die Steuerung basierend auf der minimalen Impedanz an dem Resonanzpunkt des Vibrators durchgeführt wird, kann der Schaltkreis eine Schalteinrichtung vom Transistortyp umfassen. In diesem Typ ist allerdings eine Schwierigkeit der Steuerung in der Praxis verbunden, da eine Spannung oder ein Strom einer sinusförmigen Form nicht zu dem piezoelektrischen Element zugeführt wird. Es ist daher erwünscht, einen Treiberschaltkreis zu schaffen, in dem ein Ausgang mit hoher Frequenz einer sinusförmigen Form gebildet wird. Es sollte allerdings angemerkt werden, daß es mit einem Ausgang einer sinusförmigen form unmöglich ist, Ausgangstransistoren zu erhalten, die mit einer hohen Effektivität betrieben werden.
  • Ein Umschaltschaltkreis kann in dem Treiberschaltkreis vorgesehen werden, so daß die Effektivität des Ausgangstransistors erhöht werden kann. In diesem Aufbau wird allerdings der Strom und die Spannung an dem Vibrator in form von verzerrten Konfigurationen vorliegen, so daß es praktisch unmöglich wird, den Strom und die Spannung derart zu steuern, daß sie dieselbe Phase aufweisen. Es sollte in Erwägung gezogen werden, die Steuerung so auszuführen, daß der Strom an dem piezoelektrischen Element auf einem maximalen Wert beibehalten wird. Allerdings ist diese Lösung nicht zufriedenstellend, da es schwierig ist, den maximalen Wert des Stroms aufgrund der verzerrten Form des Stroms zu ermitteln. Weiterhin besteht eine Möglichkeit, daß sich der maximale Wert des Vibrationselements von Zeit zu Zeit ändert und auch von der Belastung abhangig ist, so daß die Steuerung weiterhin schwierig wird.
  • Zunächst wird unter Bezugnahme auf Fig. 1, die das Basiskonzept der vorliegenden Erfindung darstellt, festgestellt werden, daß der Treiberschaltkreis gemäß der vorliegenden Erfindung einen Ausgangstransformator T1 umfaßt, der eine Primärwicklung W1 und eine Sekundärwicklung W2 besitzt. Eine Resetwicklung Wr ist an einem Ende mit einem Ende der Primärwicklung W1 verbunden. Das andere Ende der Resetwicklung Wr ist über eine Diode D1 auf Masse gelegt. Das angegebene eine Ende der Primärwicklung W1 ist mit einem Anschluß VB verbunden, der zu einer Energieversorgung führt. Das andere Ende der Primärwicklung W1 ist mit einem Transistor Q1 verbunden, der eine Basis besitzt, die mit einem Steueroszillator 1 verbunden ist. Der Oszillator 1 erzeugt Ausgangsimpulse, die zu der Basis des Transistors Q1 zugeführt werden. Die Sekundärwicklung W2 ist mit einem piezoelektrischen Vibrator TD verbunden. Eine Spule CH ist in Reihe mit dem Vibrator TD verbunden. Es ist ein Phasenkomparator 2 vorgesehen, der mit der Sekundärwicklung W2 und dem Vibrator TD verbunden ist, um die Phase der Spannung V1 an der Sekundärwicklung W2 und die Phase des Stroms I&sub1; an dem Vibrator TD zu ermitteln. Der Phasenkomparator 2 funktioniert dahingehend, die Phase der Spannung an der Sekundärwicklung des Transformators T1 mit der Phase des Stroms an dem Vibrator TD zu vergleichen, und er erzeugt ein Signal, das zu dem Steueroszillator 1 zugeführt wird, um dadurch die Frequenz des Impulses, der zu dem Transistor Q1 zugeführt wird, zu steuern.
  • Es wird festgestellt werden, daß der Treiberstrom, der zu dem Transistor Q1 zugeführt wird, eine Rechteckform besitzt, so daß eine Spannung einer Rechteckform an der Sekundärwicklung W2 gebildet wird. Durch geeignete Bestimmung der Induktivität der Spule CH ist es möglich, die Spannung über den Vibrator TD und den Strom durch den Vibrator TD in sinusförmigen Wellenformen zu gestalten. Es wird eine Differenz in der Phase zwischen der Spannung und dem Strom an dem Vibrator TD vorhanden sein.
  • Die Treiberfrequenz wird entsprechend der Belastung an dem Vibrator TD, dem Temperaturzustand, der Quellenspannung, usw. gesteuert, da solche Faktoren Änderungen in dem Resonanzpunkt bewirken. Diese Steuerung wird basierend auf einem Phasenvergleich zwischen der Rechteckspannung V1 über die Sekundärwicklung W2 des Transformators T1 und dem sinusförmigen Strom I&sub1; an dem Vibrator TD durchgeführt. Wie nun Fig. 2A zeigt, wird der Zeitpunkt P entsprechend dem Umschalten von dem EIN-Zustand zu dem AUS- Zustand des Transistors Q1 als Referenz herangezogen. Zu diesem Zeitpunkt P wird ein Spannungsanstieg in-der Sekundärwicklung W2 aufgrund des Umschaltens des Transistors Q1 von dem EIN-Zustand zu dem AUS-Zustand vorhanden sein. Zusätzlich wird der Zeitpunkt P' in Fig. 2B als weitere Referenz herangezogen. Zu diesem Zeitpunkt P' überquert der Strom I&sub1; durch den Vibrator TD die Null-Linie. Die Steuerung der Treiberfrequenz wird so vorgenommen, daß die Zeitpunkte P und P' im wesentlichen miteinander übereinstimmen. Es ist erkannt worden, daß der Strom I&sub1; durch den Vibrator TD eine Frequenz besitzt, die mit der Resonanzfrequenz fr des Vibrators TD während des AUS-Zustands des Transistors Q1 übereinstimmt, und die Zeitpunkte P und P' werden weit entfernt sein, falls die Treiberfrequenz von der Resonanzfrequenz des Vibrators TD weit entfernt
  • ist. Die Zeitpunkte P und P' stimmen miteinander überein, wenn die Treiberfrequenz mit der Resonanzfrequenz des piezoelektrischen Vibrators TD übereinstimmt. Die Zeitpunkte P und P' können durch Änderung des Tastverhältnisses des Treiberstroms, der zu dem Transistor Q1 zugeführt wird, übereinstimmend gestaltet werden. Das Tastverhältnis kann durch das Verhältnis T&sub1;/(T&sub1;+T&sub2;) in Fig. 2A dargestellt werden.
  • Wie die Fig. 3 zeigt, ist dort ein Beispiel der Steuerung für den Steueroszillator 1 dargestellt. In dem Verfahrensschritt 1 wird der Zeitpunkt P gelesen und dann wird in dem Verfahrensschritt 2 der Zeitpunkt P' gelesen. Dann wird der Phasenvergleich in dem Verfahrensschritt 3 durchgeführt. Danach wird in dem Verfahrensschritt 4 eine Entscheidung vorgenommen, ob die Zeitpunkte P und P' zueinander übereinstimmend sind. Falls die Antwort JA ist, wird die Treiberfrequenz so beibehalten, wie sie in dem Verfahrensschritt 5 vorliegt. Falls der Zeitpunkt P zu dem Zeitpunkt P' nach vorne verschoben ist, wird die Treiberfrequenz in dem Verfahrensschritt 6 erhöht. Falls der Zeitpunkt P zu dem Zeitpunkt P' verzögert ist, wird die Treiberfrequenz in dem Verfahrensschritt 7 erniedrigt.
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 4 ist nun ein Treiberschaltkreis dargestellt, der einen integrierten Schaltkreis 10 umfaßt, der einen Spannungssteueroszillator 1A und einen Phasenkomparator 8 besitzt, die so angeordnet sind, um eine PLL-Schleife zu bilden. Über die zweite Wicklung W2 des Transformators T1 ist ein Spannungsteiler vorhanden, der durch Widerstände R1 und R2 gebildet ist, die mit einem Wellenprofilformungsschaltkreis 6 verbunden sind. Der Ausgang des Schaltkreises 6 ist mit dem Phasenkomparator 8 verbunden, um den Komparator 8 mit einem Signal zu versorgen, das die Phase der Spannung an der Sekundärwicklung W2 darstellt. Der piezoelektrische Vibrator TD ist über einen Widerstand R3 geerdet und die Verbindung zwischen dem Vibrator TD und dem Widerstand R3 ist mit einem Wellenprofilformungsschaltkreis 5 verbunden. Der Ausgang des Schaltkreises 5 ist mit dem Phasenkomparator 8 verbunden, um den Komparator mit einer Information über die Phase des Stroms durch den Vibrator TD zu versorgen. Der Wellenprofilformungsschaltkreis 6 funktioniert derart, um ein Impulssignal zu erzeugen, das den Zeitpunkt P darstellt, der dem Zeitpunkt entspricht, zu dem der Transistor Q1 von dem EIN-Zustand zu dem AUS-Zustand umgeschaltet wird. Der Wellenformbildungsschaltkreis 5 funktioniert derart, um einen Impuls zu erzeugen, der den Zeitpunkt P' darstellt, bei dem es sich um den Zeitpunkt handelt, bei dem der Strom I&sub1; durch den Vibrator TD die Null-Linie durchquert.
  • Der Phasenkomparator 8 erzeugt eine konstante Referenzspannung Vst, wenn die Zeitpunkte P und P' miteinander übereinstimmen. Falls die Zeitpunkte P und P' nicht miteinander übereinstimmen, erzeugt der Komparator 8 ein Differenzsignal dV zusätzlich zu der Referenzspannung Vst. Das Referenzsignal dV kann einen positiven oder einen negativen Wert in Abhängigkeit der Richtungen der Verschiebung des Zeitpunkts P im Hinblick auf den Zeitpunkt P' annehmen. Der Ausgang des Komparators 8 wird zu dem Oszillator 1A zugeführt. In dem Fall, in dem das Differenzsignal erzeugt wird, wird die Treiberfrequenz, die durch den Oszillator 1A gebildet wird, so geändert, daß die Zeitpunkte P und P' miteinander übereinstimmen. Für die Ermittlung des Stroms I&sub1; kann eine Sekundärwicklung benachbart zu der Spule CH vorgesehen werden, und es kann eine Spannung, die in der Sekundärwicklung erzeugt wird, ermittelt werden.
  • Wiederum wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2A und 2B ersichtlich werden, daß der Zeitpunkt P1, der dem Zeitpunkt entspricht, zu dem der Transistor Q1 von dem AUS-Zustand zu dem EIN-Zustand umgeschaltet wird, und der Zeitpunkt P1', wo der Strom I&sub1; die Null-Linie durchquert, als Referenzen für die Steuerung der Treiberfrequenz herangezogen werden können.

Claims (6)

1. Treiberschaltkreis für einen piezoelektrischen Vibrator, der einen Transformator (T1), der eine Primärwicklung (W1) und eine Sekundärwicklung (W2) besitzt, eine Umschalttransistoreinrichtung (Q1), die in Reihe mit der Primärwicklung (W1) verbunden ist, eine piezoelektrische Vibrationseinrichtung (TD), die mit der Sekundärwicklung (W2) verbunden ist, eine Transistortreibereinrichtung (1A) zur Zuführung eines Treiberstroms zu der Umschalttransistoreinrichtung (Q1), so daß die Umschalttransistoreinrichtung wechselweise auf EIN und AUS geschaltet wird, wodurch die Vibrationseinrichtung (TD) an oder in der Nähe einer Resonanzfrequenz der Vibrationseinrichtung (TD) betrieben wird, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (CH) zur Wandlung einer Spannung, die über die Sekundärwicklung (H2) des Transformators (T1) in einer sinusförmigen Form gebildet wird, mit der Sekundärwicklung (W2) so verbunden sind, daß ein Strom und eine Spannung einer sinusförmigen Form zu der Vibrationseinrichtung (TD) zugeführt werden, daß eine Phasenvergleichseinrichtung (8) zum Vergleich der Phase des sinusförmigen Stroms an der piezoelektrischen Vibrationseinrichtung (TD) mit der Phase der Spannung an der Sekundärwicklung (W2) des Transformators (T1), vorgesehen ist, um ein Phasendifferenzsignal zu erzeugen, und daß die Treibereinrichtung (1A) so gesteuert wird, um die Frequenz des Treiberstroms entsprechend dem Phasendifferenzsignal zu steuern.
2. Treiberschaltkreis nach Anspruch 1, in dem die Einrichtung zur Wandlung einer Spannung, die über die Sekundärwicklung (W2) in sinusförmiger Form gebildet wird, eine Spuleneinrichtung (CH) aufweist, die in Reihe mit der piezoelektrischen Vibrationseinrichtung (TD) verbunden ist.
3. Treiberschaltkreis nach Anspruch 1 oder 2, in dem die Phasenvergleichseinrichtung (8) eine Einrichtung zur Ermittlung eines Zeitpunkts in der Spannung an der Sekundärwicklung (W2) des Transformators (T1), der einem Zeitpunkt entspricht, zu dem die Transistoreinrichtung (21) von einem EIN-Zustand zu einem AUS-Zustand umgeschaltet wird, und einem anderen Zeitpunkt entspricht, zu dem der Strom an der piezoelektrischen Vibrationseinrichtung, in der der Strom erhöht wird und eine Null-Linie durchquert, umgeschaltet wird, und Einrichtungen zur Steuerung der Frequenz des Treiberstroms umfaßt, derart, daß der eine und andere Zeitpunkt miteinander übereinstimmen.
4. Treiberschaltkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die Phasenvergleichseinrichtung (8) eine Einrichtung zur Ermittlung eines ersten Zeitpunkts in der Spannung an der Sekundärwicklung (W2) des Transformators (T1) aufweist, der einem Zeitpunkt entspricht, zu dem die Transistoreinrichtung (Q1) von einem AUS-Zustand zu einem EIN-Zustand umgeschaltet wird, und einem zweiten Zeitpunkt entspricht, zu dem der Strom an der piezoelektrischen Vibrationseinrichtung (TD), zu dem der Strom herabgesetzt wird und eine Null- Linie durchquert, umgeschaltet wird, und Einrichtungen zur Steuerung der Frequenz des Treiberstroms umfaßt, derart, daß der erste und der zweite Zeitpunkt miteinander übereinstimmen.
5. Treiberschaltkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die Transistortreibereinrichtung und die Frequenzsteuereinrichtung in der Form eines Oszillators (1A) vorhanden sind, der integral mit einer Phasenvergleichseinrichtung (8) in einem integrierten Schaltkreis (10) gebildet ist.
6. Treiberschaltkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die Primärwicklung (W1) des Transformators (T1) mit einer Resetwicklung (Wr) verbunden ist, die mit einer Diodeneinrichtung (D1) zur Spannungsbegrenzung verbunden ist, die in der Resetwicklung (Hr) aufgrund einer umgekehrten elektromotorischen Kraft der piezoelektrischen Vibrationseinrichtung (TD) gebildet wird.
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