JP2011101072A - Oscillation circuit and atomization device - Google Patents

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Satoshi Ichihara
聡 市原
Motoyasu Nakao
元保 中尾
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oscillation circuit capable of obtaining the amplitude of double or more of a power supply voltage with a small number of components and reducing oscillation frequency variation due to the constant dispersion of electronic components configuring the circuit. <P>SOLUTION: The oscillation circuit 1 includes: an amplification unit 10 for amplifying input signals; a transformer 20 which has a primary side coil L1 and a secondary side coil L2, and in which the primary side coil L1 is connected to the output end of the amplification unit 10; and a feedback unit 30 whose one end is connected to the secondary side coil L2 of the transformer 20 and the other end is connected to the input end of the amplification unit 10 through a piezoelectric vibrator 40. The amplification unit 10 and the transformer 20 do not have a specified resonance frequency, and the feedback unit 30 selects the oscillation signal of a frequency for resonating the piezoelectric vibrator 40 among signals output from the secondary side coil L2 of the transformer 20, to feed the oscillation signal back to the amplification unit 10. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、発振回路、及び該発振回路を用いた霧化装置に関する。   The present invention relates to an oscillation circuit and an atomization device using the oscillation circuit.

従来から、発振回路は、さまざまな電子機器において広く利用されている。例えば、特許文献１には、発振回路を利用して超音波振動子を振動させて液体の噴霧を行う噴霧装置が開示されている。このような噴霧装置では、液体の霧化を促進するため、より高い電圧で超音波振動子を駆動することが好ましい。そこで、特許文献１に記載の回路では、電源電圧を昇圧する昇圧回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ）を設け、電源電圧を該昇圧回路で噴霧に必要な電圧まで昇圧して発振回路に印加している。そのため、この発振回路によれば、電源電圧よりも高い電圧振幅で超音波振動子を駆動することができる。   Conventionally, an oscillation circuit has been widely used in various electronic devices. For example, Patent Document 1 discloses a spraying apparatus that sprays liquid by vibrating an ultrasonic vibrator using an oscillation circuit. In such a spraying device, it is preferable to drive the ultrasonic vibrator with a higher voltage in order to promote atomization of the liquid. Therefore, in the circuit described in Patent Document 1, a booster circuit (DC-DC converter) that boosts the power supply voltage is provided, and the power supply voltage is boosted to a voltage necessary for spraying by the booster circuit and applied to the oscillation circuit. . Therefore, according to this oscillation circuit, the ultrasonic transducer can be driven with a voltage amplitude higher than the power supply voltage.

また、特許文献２には、発振回路を構成する増幅回路と帰還回路との間に、トランジスタと昇圧コイルとからなる昇圧回路が設けられた発振回路が開示されている。このトランジスタのベースは増幅回路の出力端に接続され、エミッタは接地され、コレクタは昇圧コイルと接続されている。この発振回路によれば、昇圧コイルによって昇圧された信号で圧電振動子を励振駆動することができる。   Patent Document 2 discloses an oscillation circuit in which a booster circuit including a transistor and a booster coil is provided between an amplifier circuit and a feedback circuit that constitute the oscillation circuit. The base of this transistor is connected to the output terminal of the amplifier circuit, the emitter is grounded, and the collector is connected to the booster coil. According to this oscillation circuit, the piezoelectric vibrator can be driven to be excited by a signal boosted by the boosting coil.

しかしながら、特許文献１に記載の回路では、発振回路の前段に、電源電圧を昇圧するための昇圧電源回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ）を設ける必要があるため、部品点数が増加し、ひいてはコストの増大や実装面積の増大といった問題が生じる。また、特許文献２に開示されている発振回路では、受動素子で等価的に表される圧電振動子や水晶振動子等を用いた場合には、振動子が安定して自励振を続ける際に、その振動中心に相当する電位、すなわち電源電圧を中心として上下に等しい電圧幅だけ電圧振幅が得られる。そのため、この発振回路で得られる昇圧発振出力の振幅は、電源電圧の２倍までが限界となる。   However, in the circuit described in Patent Document 1, it is necessary to provide a boosting power supply circuit (DC-DC converter) for boosting the power supply voltage in the previous stage of the oscillation circuit, which increases the number of components and thus increases the cost. And an increase in mounting area arise. In addition, in the oscillation circuit disclosed in Patent Document 2, when a piezoelectric vibrator or a crystal vibrator equivalently represented by a passive element is used, when the vibrator continues to be self-excited stably. A voltage amplitude corresponding to the potential corresponding to the vibration center, that is, a voltage width equal to the upper and lower sides with respect to the power supply voltage is obtained. For this reason, the amplitude of the boosted oscillation output obtained by this oscillation circuit is limited to twice the power supply voltage.

一方、特許文献３には、増幅部にトランス（変圧器）を導入した発振回路が開示されている。この発振回路では、増幅部を構成するトランジスタのコレクタにトランスの一次側コイルが接続されている。また、該トランスの二次側コイルとコンデンサとが並列に接続されて並列共振回路が形成されるとともに、トランスで昇圧された電圧が圧電トランス（圧電振動子）に印加される構成となっている。この発振回路によれば、より少ない部品点数で電源電圧の２倍以上の振幅を得ることができる。   On the other hand, Patent Document 3 discloses an oscillation circuit in which a transformer (transformer) is introduced into an amplifier. In this oscillation circuit, a primary coil of a transformer is connected to a collector of a transistor that constitutes an amplification unit. In addition, a secondary resonance coil and a capacitor of the transformer are connected in parallel to form a parallel resonance circuit, and a voltage boosted by the transformer is applied to the piezoelectric transformer (piezoelectric vibrator). . According to this oscillation circuit, an amplitude more than twice the power supply voltage can be obtained with a smaller number of parts.

特開昭５８−７６１５７号公報JP 58-76157 A 特許第２９５２８１５号公報Japanese Patent No. 2952815 特公昭６０−５３４６号公報Japanese Patent Publication No. 60-5346

しかしながら、特許文献３に開示されている発振回路では、二次側コイルＬ２とコンデンサＣ１とで形成された並列共振回路により、圧電振動子の共振周波数成分のみを取り出す構成とされているため、図１２に示されるように、ゲインが大きく取れる反面、並列共振周波数１／｛２π√（Ｌ２・Ｃ１）｝付近で位相、ゲインが急変する。そのため、回路定数Ｌ２、Ｃ１のばらつきに対する発振周波数の変動が大きくなる。すなわち、部品ばらつきによって、発振周波数が大きくずれる。この発振回路を例えば超音波霧化器に適用した場合には、部品ばらつきによって圧電振動子の発振周波数がずれることにより、霧化の効率が低下するおそれがある。   However, since the oscillation circuit disclosed in Patent Document 3 is configured to extract only the resonance frequency component of the piezoelectric vibrator by the parallel resonance circuit formed by the secondary coil L2 and the capacitor C1, FIG. As shown in FIG. 12, the gain can be greatly increased, but the phase and the gain change suddenly near the parallel resonance frequency 1 / {2π√ (L2 · C1)}. Therefore, the fluctuation of the oscillation frequency with respect to the variation of the circuit constants L2 and C1 increases. That is, the oscillation frequency is greatly shifted due to component variations. When this oscillation circuit is applied to, for example, an ultrasonic atomizer, the efficiency of atomization may be reduced due to the oscillation frequency of the piezoelectric vibrator being shifted due to component variations.

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、少ない部品点数で電源電圧の２倍以上の振幅を得ることができ、かつ、回路を構成する電子部品の定数ばらつきに起因する発振周波数変動を低減することが可能な発振回路、及び該発振回路を用いた霧化装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can obtain an amplitude more than twice the power supply voltage with a small number of components, and is caused by variations in constants of electronic components constituting the circuit. It is an object of the present invention to provide an oscillation circuit capable of reducing fluctuations in oscillation frequency and an atomization device using the oscillation circuit.

本発明に係る発振回路は、入力される信号を増幅する増幅部と、一次側コイルと二次側コイルとを有し、増幅部の出力端に一次側コイルが接続されたトランスと、トランスの二次側コイルに一端が接続されるとともに、他端が振動子を介して増幅部の入力端に接続される帰還部とを備え、増幅部及びトランスが特定の共振周波数を持たず、帰還部が、トランスの二次側コイルから出力される信号の内、振動子を共振させる周波数の信号を選択して増幅部へ帰還させることを特徴とする。   An oscillation circuit according to the present invention includes an amplifying unit that amplifies an input signal, a primary side coil and a secondary side coil, a transformer having a primary side coil connected to an output end of the amplifying unit, A feedback unit having one end connected to the secondary side coil and the other end connected to the input end of the amplifying unit via the vibrator, and the amplifying unit and the transformer do not have a specific resonance frequency, and the feedback unit Is characterized in that a signal having a frequency for resonating the vibrator is selected from signals output from the secondary coil of the transformer and fed back to the amplifying unit.

本発明に係る発振回路によれば、増幅部と帰還部との間にトランスが挿入されている。そのため、高圧電源を設けることなく、トランスの巻数比に応じて、電源電圧の２倍以上の振幅を持った発振信号を生成して、振動子に印加することができる。ここで、増幅部は共振周波数を持たず、専ら帰還部で振動子の共振周波数の信号を選択するように構成されている。このように、増幅部及びトランスは共振周波数（共振回路）を有しないため、ゲインは小さいが、振動子の共振周波数付近においてゲイン、位相回転量が略一定（フラット）になるように設計することができる。よって、増幅部を構成する部品の定数ばらつきによる発振周波数への影響を低減することができる。その結果、少ない部品点数で電源電圧の２倍以上の振幅を得ることができ、かつ、回路を構成する電子部品の定数ばらつきに起因する発振周波数変動を低減することが可能となる。   According to the oscillation circuit of the present invention, the transformer is inserted between the amplifying unit and the feedback unit. Therefore, without providing a high-voltage power supply, an oscillation signal having an amplitude twice or more the power supply voltage can be generated and applied to the vibrator according to the turns ratio of the transformer. Here, the amplifying unit does not have a resonance frequency, and the feedback unit is configured to select a signal having the resonance frequency of the vibrator exclusively. As described above, since the amplification unit and the transformer do not have a resonance frequency (resonance circuit), the gain is small, but the gain and phase rotation amount are designed to be substantially constant (flat) in the vicinity of the resonance frequency of the vibrator. Can do. Therefore, it is possible to reduce the influence on the oscillation frequency due to variations in the constants of the components constituting the amplification unit. As a result, it is possible to obtain an amplitude that is twice or more the power supply voltage with a small number of components, and it is possible to reduce oscillation frequency fluctuations caused by variations in constants of electronic components constituting the circuit.

本発明に係る発振回路では、増幅部が、トランジスタを有し、該トランジスタのコレクタにトランスの一次側コイルが接続されたエミッタ接地型増幅回路であり、ベースとトランスの二次側コイルとの間に帰還部が接続されていることが好ましい。   The oscillation circuit according to the present invention is a grounded-emitter amplifier circuit in which the amplifying unit includes a transistor and the primary side coil of the transformer is connected to the collector of the transistor, and between the base and the secondary side coil of the transformer. It is preferable that a feedback unit is connected to the.

この場合、トランジスタのコレクタにトランスの一次側コイルが接続されているため、コレクタ端では、電源電圧を中心として該電源電圧の２倍の振幅を持った発振信号が生成される。そして、この発振信号がトランスによってさらに昇圧される。よって、電源電圧をＶｃｃ、トランスの一次側コイルの巻数をＬ１、二次側コイルの巻数をＬ２とすると、２Ｖｃｃ√（Ｌ２／Ｌ１）の振幅を持った発振信号を振動子に印加することが可能となる。   In this case, since the primary coil of the transformer is connected to the collector of the transistor, an oscillation signal having an amplitude twice that of the power supply voltage is generated around the power supply voltage at the collector end. This oscillation signal is further boosted by the transformer. Therefore, when the power supply voltage is Vcc, the number of turns of the primary coil of the transformer is L1, and the number of turns of the secondary coil is L2, an oscillation signal having an amplitude of 2Vcc√ (L2 / L1) can be applied to the vibrator. It becomes possible.

本発明に係る発振回路では、帰還部が、コルピッツ型又はハートレー型の帰還回路により構成されていることが好ましい。このようにすれば、増幅部が共振回路を有していなくても、すなわち、増幅部が共振周波数を選択する機能を有していなくても、帰還部で発振周波数を決定することができる。   In the oscillation circuit according to the present invention, it is preferable that the feedback section is constituted by a Colpitts type or Hartley type feedback circuit. In this way, even if the amplification unit does not have a resonance circuit, that is, even if the amplification unit does not have a function of selecting a resonance frequency, the oscillation frequency can be determined by the feedback unit.

本発明に係る発振回路では、振動子が、圧電振動子であることが好ましい。この場合、振動子として周波数安定性が高い圧電振動子を用いることにより、安定した発振信号を得ることが可能となる。   In the oscillation circuit according to the present invention, the vibrator is preferably a piezoelectric vibrator. In this case, a stable oscillation signal can be obtained by using a piezoelectric vibrator having high frequency stability as the vibrator.

本発明に係る霧化装置は、上記発振回路と、圧電振動子に液体を供給する供給手段とを備えることを特徴とする。   An atomization apparatus according to the present invention includes the above-described oscillation circuit and supply means for supplying a liquid to the piezoelectric vibrator.

本発明に係る霧化装置によれば、上述した発振回路を備えているため、電源電圧の２倍以上の振幅を持ち、かつ発振周波数変動が小さい発振信号により圧電振動子を駆動することができる。よって、霧化に好適な振幅・周波数を持った発振信号を圧電振動子に印加することができる。その結果、好ましい粒子径の霧を大量に発生させることが可能となる。   According to the atomizing device of the present invention, since the above-described oscillation circuit is provided, the piezoelectric vibrator can be driven by an oscillation signal having an amplitude that is twice or more the power supply voltage and a small oscillation frequency variation. . Therefore, an oscillation signal having an amplitude and frequency suitable for atomization can be applied to the piezoelectric vibrator. As a result, it is possible to generate a large amount of mist having a preferable particle size.

本発明によれば、少ない部品点数で電源電圧の２倍以上の振幅を得ることができ、かつ、回路を構成する電子部品の定数ばらつきに起因する発振周波数変動を低減することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to obtain an amplitude that is twice or more the power supply voltage with a small number of components, and it is possible to reduce oscillation frequency fluctuations caused by variations in the constants of electronic components constituting the circuit.

第１実施形態に係る発振回路の構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration of an oscillation circuit according to a first embodiment. 第１実施形態に係る発振回路の増幅部（トランスを含む）のシミュレーションモデルを示す図である。It is a figure which shows the simulation model of the amplification part (a transformer is included) of the oscillation circuit which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る発振回路の増幅部（トランスを含む）のゲイン・位相特性を示す図である。It is a figure which shows the gain and phase characteristic of the amplifier part (a transformer is included) of the oscillation circuit which concerns on 1st Embodiment. 圧電振動子の等価回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of a piezoelectric vibrator. 第１実施形態に係る発振回路の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the oscillation circuit which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る発振回路における回路定数ばらつきと発振周波数との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the circuit constant dispersion | variation in the oscillation circuit which concerns on 1st Embodiment, and an oscillation frequency. 第１実施形態に係る発振回路の変形例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a modification of the oscillation circuit according to the first embodiment. 第２実施形態に係る発振回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the oscillation circuit which concerns on 2nd Embodiment. 第２実施形態に係る発振回路の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the oscillation circuit which concerns on 2nd Embodiment. 第３実施形態に係る発振回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the oscillation circuit which concerns on 3rd Embodiment. 実施形態に係る超音波霧化装置の霧化粒子噴射部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the atomization particle injection part of the ultrasonic atomizer which concerns on embodiment. 従来の発振回路の増幅部のゲイン、位相特性を示す図である。It is a figure which shows the gain of the amplification part of a conventional oscillation circuit, and a phase characteristic.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.

［第１実施形態］
まず、図１を用いて、第１実施形態に係る発振回路１の構成について説明する。図１は、発振回路１の構成を示す回路図である。 [First Embodiment]
First, the configuration of the oscillation circuit 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of the oscillation circuit 1.

発振回路１は、直流電源電圧Ｖｃｃに制限されることなく、圧電振動子４０に適切な電圧を印加して、発振させることができるコルピッツ型の発振回路である。そのため、発振回路１は、入力（又は帰還）される発振信号を増幅する増幅部１０と、一次側コイル（インダクタ）Ｌ１と二次側コイル（インダクタ）Ｌ２とを有し、増幅部１０から出力される発振信号を昇圧するトランス２０と、トランス２０によって昇圧された発振信号を圧電振動子４０を介して増幅部１０に帰還させる帰還部３０とを備えている。なお、増幅部１０及びトランス２０の（ゲイン、位相回転量）を（Ａｖ、θｖ）とし、帰還部３０の（ゲイン、位相回転量）を（Ａβ、θβ）とした場合に、発振回路１は、次式（１）（２）の発振条件（振幅条件及び位相条件）を満たしている。
振幅条件： Ａｖ・Ａβ≧１ ・・・（１）
位相条件： θｖ＋θβ＝３６０・ｎ （ｎ＝０，１，２，・・） ・・・（２）
続いて、発振回路１の各構成要素をより具体的に説明する。 The oscillation circuit 1 is a Colpitts type oscillation circuit that can oscillate by applying an appropriate voltage to the piezoelectric vibrator 40 without being limited to the DC power supply voltage Vcc. Therefore, the oscillation circuit 1 includes an amplification unit 10 that amplifies an input (or feedback) oscillation signal, a primary side coil (inductor) L1, and a secondary side coil (inductor) L2, and outputs from the amplification unit 10. A transformer 20 that boosts the oscillation signal to be generated and a feedback unit 30 that feeds back the oscillation signal boosted by the transformer 20 to the amplification unit 10 via the piezoelectric vibrator 40 are provided. When the (gain, phase rotation amount) of the amplification unit 10 and the transformer 20 is (Av, θv) and the (gain, phase rotation amount) of the feedback unit 30 is (Aβ, θβ), the oscillation circuit 1 is The oscillation conditions (amplitude condition and phase condition) of the following expressions (1) and (2) are satisfied.
Amplitude condition: Av · Aβ ≧ 1 (1)
Phase condition: θv + θβ = 360 · n (n = 0, 1, 2,...) (2)
Next, each component of the oscillation circuit 1 will be described more specifically.

増幅部１０は、励振用のＮＰＮトランジスタＱ１と、そのバイアス抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３、によって構成されたエミッタ接地型の増幅回路である。より詳細には、電源Ｖｃｃ−ＧＮＤ間に挿入された抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続部に、トランジスタＱ１のベースが接続されており、該ベースには帰還部３０を介して帰還される発振信号が入力される。一方、トランジスタＱ１のエミッタは、抵抗Ｒ３を介して接地されている。また、コレクタには、トランス２０の一次側コイルＬ１が接続されており、増幅部１０で増幅された信号は、このトランス２０に出力される。   The amplifying unit 10 is a grounded emitter type amplifying circuit including an NPN transistor Q1 for excitation and bias resistors R1, R2, and R3. More specifically, the base of the transistor Q1 is connected to the connection portion between the resistors R1 and R2 inserted between the power sources Vcc and GND, and the oscillation signal fed back via the feedback portion 30 is connected to the base. Is entered. On the other hand, the emitter of the transistor Q1 is grounded via a resistor R3. The collector is connected to the primary coil L1 of the transformer 20, and the signal amplified by the amplifying unit 10 is output to the transformer 20.

トランス２０は、一次側コイル（インダクタ）Ｌ１と二次側コイル（インダクタ）Ｌ２とを有して構成された信号昇圧用のトランスである。ここで、一次側コイルＬ１の一端及び二次側コイルＬ２の一端は電源Ｖｃｃに接続され、一次側コイルＬ１の他端は、トランジスタＱ１のコレクタに接続されている。トランス２０は、増幅部１０から出力される発振信号を一次側コイルＬ１と二次側コイルＬ２との巻数比Ｌ２／Ｌ１に応じて昇圧して出力する。そして、トランス２０によって昇圧された発振信号は、二次側コイルＬ２の他端から出力され、帰還部３０を構成する圧電振動子４０に印加されるとともに、該圧電振動子４０（帰還部３０）を介して上述した増幅部１０を構成するトランジスタＱ１のベースに戻される。なお、トランス２０によって昇圧された発振信号は、Ｖｏｓｃ点から取り出すこともできる。   The transformer 20 is a signal boosting transformer configured to include a primary side coil (inductor) L1 and a secondary side coil (inductor) L2. Here, one end of the primary side coil L1 and one end of the secondary side coil L2 are connected to the power source Vcc, and the other end of the primary side coil L1 is connected to the collector of the transistor Q1. The transformer 20 boosts and outputs the oscillation signal output from the amplifying unit 10 in accordance with the turn ratio L2 / L1 between the primary coil L1 and the secondary coil L2. The oscillation signal boosted by the transformer 20 is output from the other end of the secondary side coil L2, applied to the piezoelectric vibrator 40 constituting the feedback section 30, and the piezoelectric vibrator 40 (feedback section 30). Is returned to the base of the transistor Q1 constituting the amplifying unit 10 described above. The oscillation signal boosted by the transformer 20 can be taken out from the Vosc point.

ここで、図２に示される増幅部１０（トランス２０を含む）のシミュレーションモデルを用いて演算した増幅部１０（トランス２０を含む）のゲイン、位相特性を図３に示す。図２に示されるように、このシミュレーションモデルでは、トランジスタＱ１としてＱＣ１８１５（２ＳＣ１８１５）を用い、抵抗Ｒ１，Ｒ２＝１０ｋΩ、抵抗Ｒ３＝４．７Ω、トランス２０の一次側コイルＬ１＝３０μＨ、二次側コイルＬ２＝１８０μＨ、コンデンサＣ３＝１μＦと設定した。また、電源電圧Ｖｃｃ＝３Ｖ、入力信号源Ｖ１をＡＣ１０Ｖとしてシミュレーションを行った。   Here, FIG. 3 shows the gain and phase characteristics of the amplifier 10 (including the transformer 20) calculated using the simulation model of the amplifier 10 (including the transformer 20) shown in FIG. As shown in FIG. 2, in this simulation model, QC1815 (2SC1815) is used as the transistor Q1, resistors R1, R2 = 10 kΩ, resistor R3 = 4.7Ω, the primary side coil L1 of the transformer 20 = 30 μH, the secondary side Coil L2 = 180 μH and capacitor C3 = 1 μF were set. The simulation was performed with the power supply voltage Vcc = 3V and the input signal source V1 being AC10V.

シミュレーションの結果を図３に示す。図３の横軸は周波数（ｋＨｚ）、縦軸はゲイン（ｄＢ：左目盛）及び位相（ｄｅｇ：右目盛）である。また、ゲインを実線で、位相を破線で示した。増幅部１０（トランス２０を含む）は並列共振回路を含んでいないため、ゲインは低いが、図３に示されるように、ゲイン及び位相回転量は圧電振動子４０の共振周波数（１１５ｋＨｚ）付近において略一定となっている。そのため、回路定数ばらつきの発振周波数に及ぼす影響が非常に小さい。   The result of the simulation is shown in FIG. In FIG. 3, the horizontal axis represents frequency (kHz), and the vertical axis represents gain (dB: left scale) and phase (deg: right scale). The gain is indicated by a solid line and the phase is indicated by a broken line. Since the amplifying unit 10 (including the transformer 20) does not include a parallel resonance circuit, the gain is low. However, as shown in FIG. 3, the gain and the amount of phase rotation are around the resonance frequency (115 kHz) of the piezoelectric vibrator 40. It is almost constant. For this reason, the influence of circuit constant variations on the oscillation frequency is very small.

帰還部３０は、圧電振動子４０と帰還コンデンサＣ１，Ｃ２とからなる所謂コルピッツ型の帰還回路として構成されている。具体的には、圧電振動子４０の入力端子がトランス２０の二次側コイルＬ２に接続されるとともに、圧電振動子４０の出力端子が増幅部１０のトランジスタＱ１のベースに接続されている。また、圧電振動子４０の入力端子がコンデンサＣ１を介して接地されるとともに、圧電振動子４０の出力端子がコンデンサＣ２を介して接地されている。帰還部３０は、上述した位相条件を満たすように位相回転量を調整する。また、帰還部３０は、発振回路１の発振周波数を決定する周波数選択機能を有している。すなわち、帰還部３０は、トランス２０の二次側コイルＬ２から出力される信号の内、圧電振動子４０を共振させる周波数の発振信号を選択して増幅部１０へ戻す働きをする。   The feedback unit 30 is configured as a so-called Colpitts-type feedback circuit including a piezoelectric vibrator 40 and feedback capacitors C1 and C2. Specifically, the input terminal of the piezoelectric vibrator 40 is connected to the secondary coil L2 of the transformer 20, and the output terminal of the piezoelectric vibrator 40 is connected to the base of the transistor Q1 of the amplifying unit 10. Further, the input terminal of the piezoelectric vibrator 40 is grounded via the capacitor C1, and the output terminal of the piezoelectric vibrator 40 is grounded via the capacitor C2. The feedback unit 30 adjusts the phase rotation amount so as to satisfy the above-described phase condition. The feedback unit 30 also has a frequency selection function that determines the oscillation frequency of the oscillation circuit 1. That is, the feedback unit 30 functions to select an oscillation signal having a frequency for resonating the piezoelectric vibrator 40 from among the signals output from the secondary coil L2 of the transformer 20 and return the selected oscillation signal to the amplification unit 10.

圧電振動子４０は、例えば、ＰＺＴやチタン酸バリウム等の圧電セラミックスから形成されている。圧電振動子４０は、図４に示されるように、コイルＬｓ、コンデンサＣｓ、及び抵抗器Ｒｓの直列回路と、コンデンサＣｐとが並列接続された等価回路で表される。圧電振動子４０は、特定の周波数で共振特性を示し、電圧が印加されると逆圧電効果によって強い機械的振動を起こし、その機械的振動に見合った電圧を圧電効果によって出力する。なお、この機械的振動が、例えば、液体の霧化等に利用される。   The piezoelectric vibrator 40 is made of, for example, a piezoelectric ceramic such as PZT or barium titanate. As shown in FIG. 4, the piezoelectric vibrator 40 is represented by an equivalent circuit in which a series circuit of a coil Ls, a capacitor Cs, and a resistor Rs and a capacitor Cp are connected in parallel. The piezoelectric vibrator 40 exhibits resonance characteristics at a specific frequency. When a voltage is applied, the piezoelectric vibrator 40 causes strong mechanical vibration due to an inverse piezoelectric effect, and outputs a voltage corresponding to the mechanical vibration due to the piezoelectric effect. This mechanical vibration is used for, for example, liquid atomization.

次に、図１及び図５を併せて参照しつつ、発振回路１の動作について説明する。ここで、図５は、発振回路１の動作を説明するための図であり、発振回路１各部の動作波形を（ａ）〜（ｄ）に示す。具体的には、図５（ａ）はトランジスタＱ１のベース電位Ｖｂ（Ｖ）を示し、（ｂ）は一次側コイルＬ１の誘導起電流ＩＬの変化割合ｄＩＬ／ｄｔ（ｍＡ）を示す。また、（ｃ）はトランジスタＱ１のコレクタ電位Ｖｃ（図１のＶｃ点の電位）（Ｖｐｐ）を示し、（ｄ）は、発振回路１の出力Ｖｏｓｃ（図１のＶｏｓｃ点の電位）（Ｖｐｐ）を示す。ここでは、上記各動作波形を（１）第１過程〜（４）第４過程（図５において破線で区切られた（１）〜（４）に対応）に分けて説明する。 Next, the operation of the oscillation circuit 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 5 together. Here, FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the oscillation circuit 1, and the operation waveforms of the respective parts of the oscillation circuit 1 are shown in (a) to (d). Specifically, FIG. 5 (a) shows the base potential of the transistor Q1 Vb (V), indicating the (b) a change in the induced electromotive current I L of the primary coil L1 is the ratio dI L / dt (mA). (C) shows the collector potential Vc of the transistor Q1 (potential at the point Vc in FIG. 1) (Vpp), and (d) shows the output Vosc of the oscillation circuit 1 (potential at the point of Vosc in FIG. 1) (Vpp). Indicates. Here, the operation waveforms will be described by dividing them into (1) the first process to (4) the fourth process (corresponding to (1) to (4) separated by a broken line in FIG. 5).

（１）第１過程
第１過程は、ベース電位Ｖｂが、トランジスタＱ１の閾値Ｖｔｈ（０．６Ｖ）よりも大きく、かつベース電位Ｖｂが増加する過程である。この過程では、まず、ベース電位Ｖｂが増加し始めることに伴い、トランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ間が導通し始め、トランジスタＱ１が次第にＯＮ状態となる。それにより、図１に示す矢印の向き（以下「＋」方向という）に一次側コイルＬ１に流れる電流Ｉｃが増加し始める。一方、電流Ｉｃが増加するに従って、一次側コイルＬ１に流れる電流Ｉｃの増加を妨げる方向（「−」方向）に、誘導起電流ＩＬが流れる。その結果、コイルＬ１には誘導起電圧−Ｌ１・ｄＩＬ／ｄｔが発生する。第１過程では、ｄＩＬ／ｄｔ＜０であるため、コレクタ電位Ｖｃは、Ｖｃｃ＋Ｌ１・ｄＩＬ／ｄｔと昇圧される。なお、コイルＬ１で位相遅れが９０°生じるため、ベース電位Ｖｂに対してコレクタ電位Ｖｃは常に９０°遅れる。 (1) First Process The first process is a process in which the base potential Vb is larger than the threshold value Vth (0.6 V) of the transistor Q1 and the base potential Vb increases. In this process, first, as the base potential Vb begins to increase, the collector-emitter of the transistor Q1 begins to conduct, and the transistor Q1 gradually turns on. Thereby, the current Ic flowing in the primary coil L1 starts to increase in the direction of the arrow shown in FIG. 1 (hereinafter referred to as “+” direction). On the other hand, according to current Ic increases, the direction to inhibit any increase in the current Ic flowing through the primary coil L1 - the ( "" direction), the induced electromotive current I L flows. As a result, an induced electromotive voltage −L1 · dI L / dt is generated in the coil L1. In the first process, since dI L / dt <0, the collector potential Vc is boosted to Vcc + L1 · dI L / dt. Since the phase delay is 90 ° in the coil L1, the collector potential Vc is always delayed by 90 ° with respect to the base potential Vb.

（２）第２過程
第２過程は、ベース電位Ｖｂが、トランジスタＱ１の閾値Ｖｔｈよりも大きく、かつベース電位Ｖｂが減少する過程である。この過程では、ベース電位Ｖｂが減少し始めることに伴って、一次側コイルＬ１に流れる電流Ｉｃが減少し始める。そのため、その変化を妨げる向き（「＋」方向）に誘導起電流ＩＬが流れるように、Ｖｃ点（図１参照）に誘導起電圧が発生する。第２過程では、ｄＩＬ／ｄｔ＞０であるため、コレクタ電位Ｖｃは、Ｖｃｃ−Ｌ１・ｄＩＬ／ｄｔとなり、減少を始める。ただし、トランジスタＱ１のコレクタ電位ＶｃはＧＮＤ以下にはならないため、コレクタ電位Ｖｃ＝ＧＮＤとなったところで減少は止まる。 (2) Second Process The second process is a process in which the base potential Vb is larger than the threshold value Vth of the transistor Q1 and the base potential Vb decreases. In this process, as the base potential Vb starts to decrease, the current Ic flowing through the primary coil L1 starts to decrease. Therefore, to flow induced electromotive current I L in the direction ( "+" direction) that prevents the change, induced electromotive force is generated in the Vc point (see Figure 1). In the second process, since dI L / dt> 0, the collector potential Vc becomes Vcc−L1 · dI L / dt and starts decreasing. However, since the collector potential Vc of the transistor Q1 does not become equal to or lower than GND, the decrease stops when the collector potential Vc = GND.

（３）第３過程
第３過程は、ベース電位Ｖｂが、トランジスタＱ１の閾値Ｖｔｈよりも小さく、かつベース電位Ｖｂがさらに減少する過程である。この過程において、ベース電位Ｖｂが減少すると、一次側コイルＬ１に流れる電流Ｉｃがさらに減少する。ただし、その減少割合は次第に低下する。それに伴い、その変化を妨げる向き（「＋」方向）に誘導起電流ＩＬが流れるようにＶｃ点に発生する誘導起電圧も徐々に低下する。よって、第３過程では、ｄＩＬ／ｄｔ＞０であるため、コレクタ電位ＶｃはＶｃｃ−Ｌ１・ｄＩＬ／ｄｔとなるが、ここで、−Ｌ１・ｄＩＬ／ｄｔの値が次第に減少するため、Ｖｃ点の電位は徐々に増加する。 (3) Third Process The third process is a process in which the base potential Vb is smaller than the threshold value Vth of the transistor Q1 and the base potential Vb further decreases. In this process, when the base potential Vb decreases, the current Ic flowing through the primary coil L1 further decreases. However, the rate of decrease gradually decreases. Along with this, also gradually decreases induced electromotive voltage generated in the direction ( "+" direction) induced electromotive current I L Vc point to flow to prevent its variation. Therefore, in the third process, since dI L / dt> 0, the collector potential Vc becomes Vcc−L1 · dI L / dt, but here, the value of −L1 · dI L / dt gradually decreases. , Vc point potential gradually increases.

（４）第４過程
第４過程は、ベース電位ＶｂがトランジスタＱ１の閾値Ｖｔｈよりも小さく、かつベース電位Ｖｂが増加する過程である。この過程において、ベース電位Ｖｂが増加に転じると、それに合わせて、一次側コイルＬ１に流れる電流Ｉｃが増加に転じる。よって、その変化を妨げる向き（「−」方向）に誘導起電流ＩＬが流れるように、Ｖｃ点に誘導起電圧が発生する。第４過程では、ｄＩＬ／ｄｔ＜０であるため、コレクタ電位Ｖｃは、Ｖｃｃ＋Ｌ１・ｄＩＬ／ｄｔとなり、さらに増加する。ただし、その増加割合は徐々に低下する。 (4) Fourth Process The fourth process is a process in which the base potential Vb is smaller than the threshold value Vth of the transistor Q1 and the base potential Vb increases. In this process, when the base potential Vb starts to increase, the current Ic flowing through the primary coil L1 starts to increase accordingly. Therefore, the direction that prevents the change ( "-" direction) to flow induced electromotive current I L, induced electromotive voltage is generated in the Vc point. In the fourth process, since dI L / dt <0, the collector potential Vc becomes Vcc + L1 · dI L / dt and further increases. However, the rate of increase gradually decreases.

このように、コレクタ電位Ｖｃ（Ｖｃ点）には、電源電圧Ｖｃｃを基準として、±Ｌ１・ｄＩＬ／ｄｔだけ昇圧された信号が出力される。ただし、上述したようにコレクタ電位Ｖｃ＜ＧＮＤとはならないので、得られる振幅の下限はＧＮＤである。また、圧電振動子４０は機械的共振子であり、基準バイアス電圧に対して正負方向に等しく振動することから、Ｖｃ点で得られる発振振幅は最大で２×Ｖｃｃ（Ｖｐｐ）となる。 Thus, a signal boosted by ± L1 · dI L / dt is output to the collector potential Vc (point Vc) with reference to the power supply voltage Vcc. However, since the collector potential Vc <GND is not satisfied as described above, the lower limit of the obtained amplitude is GND. Further, since the piezoelectric vibrator 40 is a mechanical resonator and vibrates equally in the positive and negative directions with respect to the reference bias voltage, the oscillation amplitude obtained at the point Vc is 2 × Vcc (Vpp) at the maximum.

そして、次に、得られた発振信号Ｖｃは、トランス２０の二次側コイルＬ２に伝達されることで、電源電圧範囲（Ｖｃｃ−ＧＮＤ）に制限されることなく、√（Ｌ２／Ｌ１）倍に昇圧されて出力される（図５（ｄ）参照）。従って、Ｖｏｓｃ点（図１参照）で得られる振動振幅Ｖｏｓｃは、２×Ｖｃｃ×√（Ｌ２／Ｌ１）となる。   Then, the obtained oscillation signal Vc is transmitted to the secondary coil L2 of the transformer 20, so that it is not limited to the power supply voltage range (Vcc-GND), and is multiplied by √ (L2 / L1). And output after being boosted (see FIG. 5D). Accordingly, the vibration amplitude Vosc obtained at the Vosc point (see FIG. 1) is 2 × Vcc × √ (L2 / L1).

本実施形態によれば、トランジスタＱ１のコレクタにトランス２０の一次側コイルＬ１が接続されているため、コレクタ端では、電源電圧Ｖｃｃを中心として該電源電圧Ｖｃｃの２倍の振幅を持った発振信号が生成される。そして、この発振信号がトランス２０によってさらに昇圧されるため、電源電圧Ｖｃｃ×２×√（Ｌ２／Ｌ１）の発振振幅Ｖｏｓｃを得ることができる。よって、トランス２０の巻数比Ｌ２／Ｌ１を適切に設定することで、圧電振動子４０を、電源電圧Ｖｃｃの２倍以上の発振振幅Ｖｏｓｃで駆動することができる。また、増幅部１０及びトランス２０は共振周波数を持たず、専ら帰還部３０で圧電振動子４０の共振周波数の発振信号を選択するように構成されている。このように、増幅部１０及びトランス２０は共振周波数（共振回路）を持たないため、ゲインは小さいが、圧電振動子４０の共振周波数付近においてゲイン、位相回転量が略一定になるように設計することができる。よって、増幅部１０を構成する部品の定数ばらつきによる発振周波数への影響を低減することができる。その結果、少ない部品点数で電源電圧の２倍以上の振幅を得ることができ、かつ、回路を構成する電子部品の定数ばらつきに起因する発振周波数変動を低減することが可能となる。   According to the present embodiment, since the primary coil L1 of the transformer 20 is connected to the collector of the transistor Q1, an oscillation signal having an amplitude twice as large as the power supply voltage Vcc centered on the power supply voltage Vcc at the collector end. Is generated. Since this oscillation signal is further boosted by the transformer 20, the oscillation amplitude Vosc of the power supply voltage Vcc × 2 × √ (L2 / L1) can be obtained. Therefore, by appropriately setting the turns ratio L2 / L1 of the transformer 20, the piezoelectric vibrator 40 can be driven with an oscillation amplitude Vosc that is twice or more the power supply voltage Vcc. Further, the amplifying unit 10 and the transformer 20 do not have a resonance frequency, and the feedback unit 30 is exclusively configured to select an oscillation signal having the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 40. As described above, since the amplifying unit 10 and the transformer 20 do not have a resonance frequency (resonance circuit), the gain is small, but the gain and the phase rotation amount are designed to be substantially constant near the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 40. be able to. Therefore, it is possible to reduce the influence on the oscillation frequency due to variations in the constants of the components constituting the amplification unit 10. As a result, it is possible to obtain an amplitude that is twice or more the power supply voltage with a small number of components, and it is possible to reduce oscillation frequency fluctuations caused by variations in constants of electronic components constituting the circuit.

ここで、発振回路１における回路定数ばらつきと発振周波数との関係を図６に示す。また、図６には、増幅部に並列共振回路を含む上記特許文献３記載の従来技術における回路定数ばらつきと発振周波数との関係も併せて示した。図６の実線は、発振回路１を構成するトランス２０の二次側コイルＬ２、及び帰還部３０のコンデンサＣ１，Ｃ２の定数を±１０％変化させたときの発振周波数変動量をシミュレーションにより求めた結果である。また、図６の破線は、従来技術の増幅部の並列共振回路の二次側コイルＬ２、コンデンサＣ１の定数を±１０％変化させたときの発振周波数変動量をシミュレーションにより求めた結果である。図６に示されるように、発振回路１では、部品の定数が±１０％変化したとしても、発振周波数変動量は略ゼロである。このように、発振回路１は、部品の定数ばらつきに対する発振周波数の安定性に優れていることがシミュレーションによっても確認された   Here, the relationship between the circuit constant variation in the oscillation circuit 1 and the oscillation frequency is shown in FIG. FIG. 6 also shows the relationship between the circuit constant variation and the oscillation frequency in the prior art described in Patent Document 3 including the parallel resonant circuit in the amplifier. The solid line in FIG. 6 shows the amount of oscillation frequency fluctuation when the constants of the secondary coil L2 of the transformer 20 and the capacitors C1 and C2 of the feedback unit 30 are changed by ± 10% by simulation. It is a result. Further, the broken line in FIG. 6 is a result of obtaining the fluctuation amount of the oscillation frequency by simulation when the constants of the secondary coil L2 and the capacitor C1 of the parallel resonance circuit of the amplifying unit of the prior art are changed by ± 10%. As shown in FIG. 6, in the oscillation circuit 1, even if the constant of the component changes by ± 10%, the oscillation frequency fluctuation amount is substantially zero. As described above, it was also confirmed by simulation that the oscillation circuit 1 is excellent in stability of the oscillation frequency with respect to the constant variation of the parts.

さらに、本実施形態によれば、振動子として周波数安定性が高い圧電振動子４０を用いることにより、より安定した発振信号を得ることができる。   Furthermore, according to this embodiment, a more stable oscillation signal can be obtained by using the piezoelectric vibrator 40 having high frequency stability as the vibrator.

［第１実施形態の変形例］
上述した発振回路１では、一次側コイルＬ１の一端及び二次側コイルＬ２の一端は共に電源Ｖｃｃに接続されていたが、一次側コイルＬ１の一端を電源Ｖｃｃに接続するとともに、二次側コイルＬ２の一端をＧＮＤに接続する構成としてもよい。ここで、このように構成した発振回路１Ａを図７に示す。発振回路１Ａによれば、上述した発振回路１と同様の効果を奏することができる。さらに、この発振回路１Ａによれば、ＧＮＤ電位を基準に±Ｌ１・ｄＩＬ／ｄｔだけ昇圧された信号がＶｃ点に出力されるため、直流電圧が印加されない形で圧電振動子４０を駆動することが可能となる。 [Modification of First Embodiment]
In the oscillation circuit 1 described above, one end of the primary side coil L1 and one end of the secondary side coil L2 are both connected to the power source Vcc. However, while one end of the primary side coil L1 is connected to the power source Vcc, It is good also as a structure which connects the end of L2 to GND. Here, the oscillation circuit 1A configured as described above is shown in FIG. According to the oscillation circuit 1A, the same effects as those of the oscillation circuit 1 described above can be obtained. Furthermore, according to this oscillation circuit 1A, since the signal boosted by ± L1 · dI L / dt with respect to the GND potential is output to the point Vc, the piezoelectric vibrator 40 is driven without applying a DC voltage. It becomes possible.

［第２実施形態］
次に、図８を用いて、第２実施形態に係る発振回路２の構成について説明する。図８は、発振回路２の構成を示す回路図である。なお、図８において第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。 [Second Embodiment]
Next, the configuration of the oscillation circuit 2 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of the oscillation circuit 2. In FIG. 8, the same or equivalent components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

発振回路２は、トランジスタを用いた増幅部１０に代えて、オペアンプを用いた増幅部１２が用いられている点で上述した発振回路１と異なっている。また、それに合わせて、トランス２０の接続形態が発振回路１と異なっている。なお、その他の構成は、発振回路１と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。   The oscillation circuit 2 is different from the oscillation circuit 1 described above in that an amplification unit 12 using an operational amplifier is used instead of the amplification unit 10 using a transistor. In accordance with this, the connection form of the transformer 20 is different from that of the oscillation circuit 1. Since other configurations are the same as or similar to those of the oscillation circuit 1, detailed description thereof is omitted here.

増幅部１２は、オペアンプＵ１と、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２とで構成された反転増幅器を有している。より具体的には、両電源タイプのオペアンプＵ１と、帰還部３０とオペアンプＵ１の反転入力端子（−）とを接続する抵抗Ｒ２１と、オペアンプＵ１の出力端子と反転入力端子（−）とを接続する帰還（フィードバック）抵抗Ｒ２２とで反転増幅器が構成されている。オペアンプＵ１の非反転入力端子（＋）は、接地されている。また、オペアンプＵ１の出力端子とトランス２０のコイルＬ１とはコンデンサＣ２３を介して接続されている。このコンデンサＣ２３は、オペアンプＵ１の出力端子とトランス２０の一次側コイルＬ１とが直流的に短絡されることを防ぐための直流成分カット用コンデンサである。   The amplifying unit 12 includes an inverting amplifier including an operational amplifier U1 and resistors R21 and R22. More specifically, the dual power supply type operational amplifier U1, the resistor R21 that connects the feedback unit 30 and the inverting input terminal (−) of the operational amplifier U1, and the output terminal and the inverting input terminal (−) of the operational amplifier U1 are connected. An inverting amplifier is constituted by the feedback resistor R22. The non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier U1 is grounded. The output terminal of the operational amplifier U1 and the coil L1 of the transformer 20 are connected via a capacitor C23. The capacitor C23 is a DC component cutting capacitor for preventing the output terminal of the operational amplifier U1 and the primary coil L1 of the transformer 20 from being short-circuited in a DC manner.

上述したように、トランス２０の一次側コイルＬ１の一端はコンデンサＣ２３を介してオペアンプＵ１の出力端子に接続されており、該一次側コイルＬ１の他端は接地されている。一方、トランス２０の二次側コイルＬ２の一端は帰還部３０に接続されており、該二次側コイルＬ２の他端は接地されている。トランス２０によって昇圧された発振信号は、二次側コイルＬ２の一端から出力され、帰還部３０を構成する圧電振動子４０に印加されるとともに、該圧電振動子４０（帰還部３０）及び抵抗Ｒ２１を介してオペアンプＵ１の反転入力端子（−）にフィードバックされる。なお、帰還部３０の構成は、上述した第１実施形態のものと同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。   As described above, one end of the primary side coil L1 of the transformer 20 is connected to the output terminal of the operational amplifier U1 via the capacitor C23, and the other end of the primary side coil L1 is grounded. On the other hand, one end of the secondary side coil L2 of the transformer 20 is connected to the feedback unit 30, and the other end of the secondary side coil L2 is grounded. The oscillation signal boosted by the transformer 20 is output from one end of the secondary side coil L2, applied to the piezoelectric vibrator 40 constituting the feedback section 30, and the piezoelectric vibrator 40 (feedback section 30) and resistor R21. Is fed back to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier U1. Since the configuration of the feedback unit 30 is the same as that of the first embodiment described above, detailed description thereof is omitted here.

次に、図８及び図９を併せて参照しつつ、発振回路２の動作について説明する。ここで、図９は、発振回路２の動作を説明するための図であり、発振回路２各部の動作波形を（ａ）〜（ｃ）に示す。具体的には、図９（ａ）はオペアンプＵ１の入力電圧ＡＭＰ＿ＩＮ（Ｖｐｐ）を示し、（ｂ）はオペアンプＵ１の出力電圧ＡＭＰ＿ＯＵＴ（Ｖｐｐ）を示し、（ｃ）は発振回路２の出力ＯＳＣ＿ＯＵＴ（Ｖｐｐ）を示す。   Next, the operation of the oscillation circuit 2 will be described with reference to FIGS. 8 and 9 together. Here, FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the oscillation circuit 2, and the operation waveforms of the respective parts of the oscillation circuit 2 are shown in FIGS. Specifically, FIG. 9A shows the input voltage AMP_IN (Vpp) of the operational amplifier U1, FIG. 9B shows the output voltage AMP_OUT (Vpp) of the operational amplifier U1, and FIG. 9C shows the output OSC_OUT ( Vpp).

まず、図９（ａ）に示される発振信号がオペアンプＵ１の反転入力端子（−）に入力された場合、この入力信号に対して位相が１８０°変化（反転）した出力信号（増幅信号）がオペアンプＵ１の出力端子から出力される（図９（ｂ）参照）。なお、増幅部１２では、増幅素子であるオペアンプＵ１に供給される電源電圧範囲（Ｖｃｃ−Ｖｅｅ）の振幅を持った出力信号が得られる。   First, when the oscillation signal shown in FIG. 9A is input to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier U1, an output signal (amplified signal) whose phase is changed (inverted) by 180 ° with respect to this input signal. The signal is output from the output terminal of the operational amplifier U1 (see FIG. 9B). In the amplifying unit 12, an output signal having an amplitude in the power supply voltage range (Vcc−Vee) supplied to the operational amplifier U1 that is an amplifying element is obtained.

オペアンプＵ１から出力された発振信号は、トランス２０の一次側コイルＬ１に入力される。ここで、トランス２０は受動素子であるため、オペアンプＵ１に供給される電源電圧幅に制限を受けることが無く、一次側コイルＬ１に入力された信号を√（Ｌ２／Ｌ１）倍に昇圧して二次側コイルＬ２から出力する。その結果、発振回路２の出力Ｖｏｓｃは、Ｖｃｃ×√（Ｌ２／Ｌ１）となる。   The oscillation signal output from the operational amplifier U1 is input to the primary coil L1 of the transformer 20. Here, since the transformer 20 is a passive element, the signal input to the primary coil L1 is boosted by √ (L2 / L1) times without being limited by the power supply voltage width supplied to the operational amplifier U1. Output from the secondary coil L2. As a result, the output Vosc of the oscillation circuit 2 becomes Vcc × √ (L2 / L1).

本実施形態によれば、電源電圧Ｖｃｃ×√（Ｌ２／Ｌ１）の発振振幅Ｖｏｓｃを得ることができる。よって、トランス２０の巻数比Ｌ２／Ｌ１を適切に設定することで、圧電振動子４０を、電源電圧Ｖｃｃの２倍以上の発振振幅Ｖｏｓｃで駆動することができる。   According to this embodiment, the oscillation amplitude Vosc of the power supply voltage Vcc × √ (L2 / L1) can be obtained. Therefore, by appropriately setting the turns ratio L2 / L1 of the transformer 20, the piezoelectric vibrator 40 can be driven with an oscillation amplitude Vosc that is twice or more the power supply voltage Vcc.

［第３実施形態］
次に、図１０を用いて、第３実施形態に係る発振回路３の構成について説明する。図１０は、発振回路３の構成を示す回路図である。なお、図１０において第２実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。 [Third Embodiment]
Next, the configuration of the oscillation circuit 3 according to the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of the oscillation circuit 3. In FIG. 10, the same or equivalent components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals.

発振回路３は、オペアンプＵ１の反転増幅器を用いた増幅部１２に代えて、ＣＭＯＳインバータを用いた増幅部１３が用いられている点で上述した発振回路２と異なっている。なお、その他の構成は、発振回路２と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。本実施形態によっても、上述した第２実施形態と同様の作用・効果を奏することができる。   The oscillation circuit 3 is different from the oscillation circuit 2 described above in that an amplification unit 13 using a CMOS inverter is used instead of the amplification unit 12 using an inverting amplifier of the operational amplifier U1. Since other configurations are the same as or similar to those of the oscillation circuit 2, detailed description thereof is omitted here. Also according to this embodiment, the same operation and effect as the above-described second embodiment can be achieved.

続いて、図１１を参照しつつ、発振回路１を用いた超音波霧化装置１００について説明する。図１１は、超音波霧化装置１００の霧化粒子噴射部を示す模式図である。   Next, the ultrasonic atomizer 100 using the oscillation circuit 1 will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a schematic diagram showing an atomized particle injection unit of the ultrasonic atomizer 100.

超音波霧化装置１００の霧化粒子噴射部は、フレーム１０１に支持された円盤状の圧電振動子（圧電セラミック）４０と、圧電振動子４０の中心部に形成され、該圧電振動子４０の振動面に液体を供給するオリフィス（供給手段）１０２とを備えている。圧電振動子４０には、該圧電振動子４０を超音波振動させる発振回路１が接続されている。また、オリフィス１０２には、図示省略した貯留タンクから配管を通して、例えば芳香剤を含む液体などが供給される。   The atomized particle injection unit of the ultrasonic atomizer 100 is formed at the center of the disk-shaped piezoelectric vibrator (piezoelectric ceramic) 40 supported by the frame 101 and the piezoelectric vibrator 40. And an orifice (supply means) 102 for supplying a liquid to the vibration surface. An oscillation circuit 1 that ultrasonically vibrates the piezoelectric vibrator 40 is connected to the piezoelectric vibrator 40. Further, for example, a liquid containing a fragrance is supplied to the orifice 102 through a pipe from a storage tank (not shown).

このような超音波霧化装置１００において、発振回路１の電源がＯＮされた場合、発振回路１から出力される発振信号によって圧電振動子４０が駆動されて超音波振動を開始するとともに、オリフィス１０２から例えば芳香剤を含む液体などが圧電振動子４０の振動面に供給される。ここで、圧電振動子４０から機械的エネルギーを得て液体の霧化に利用する場合は、圧電振動子４０に高電圧を印加することが好ましい。そのため、超音波霧化装置１００では、発振回路１の電源電圧Ｖｃｃを３Ｖとし、発振回路１を構成する増幅部１０及びトランス２０によって発振信号を増幅・昇圧し、電源電圧Ｖｃｃ以上の自励振振幅を得ている。より具体的には、安定して霧化を得るために、圧電振動子４０の共振周波数において、１０Ｖｐｐにて自励振させている。その結果、圧電振動子４０が超音波振動することによって、圧電振動子４０の表面に供給される例えば芳香剤を含む液体が霧化され、霧化粒子噴射部から外部へ放出される。   In such an ultrasonic atomizer 100, when the power supply of the oscillation circuit 1 is turned on, the piezoelectric vibrator 40 is driven by the oscillation signal output from the oscillation circuit 1 to start ultrasonic vibration, and the orifice 102 For example, a liquid containing a fragrance is supplied to the vibration surface of the piezoelectric vibrator 40. Here, when mechanical energy is obtained from the piezoelectric vibrator 40 and used for atomizing the liquid, it is preferable to apply a high voltage to the piezoelectric vibrator 40. Therefore, in the ultrasonic atomizer 100, the power supply voltage Vcc of the oscillation circuit 1 is set to 3 V, and the oscillation signal is amplified and boosted by the amplification unit 10 and the transformer 20 constituting the oscillation circuit 1, and the self-excited amplitude greater than the power supply voltage Vcc. Have gained. More specifically, in order to obtain atomization stably, self-excitation is performed at 10 Vpp at the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 40. As a result, when the piezoelectric vibrator 40 is ultrasonically vibrated, a liquid containing, for example, a fragrance supplied to the surface of the piezoelectric vibrator 40 is atomized and discharged from the atomized particle ejection unit to the outside.

本実施形態によれば、圧電振動子４０を駆動する発振回路に上述した発振回路１を適用しているため、電源電圧Ｖｃｃ×２×√（Ｌ２／Ｌ１）倍の振幅を持ち、かつ発振周波数変動が小さい発振信号を圧電振動子４０に供給することができる。よって、霧化に好適な振幅・周波数を持った発振信号で圧電振動子４０を駆動することができる。その結果、用途に適した好ましい粒子径の霧を大量に発生させることが可能となる。   According to the present embodiment, since the above-described oscillation circuit 1 is applied to the oscillation circuit that drives the piezoelectric vibrator 40, the oscillation voltage has the amplitude of the power supply voltage Vcc × 2 × √ (L2 / L1) times and the oscillation frequency. An oscillation signal with small fluctuation can be supplied to the piezoelectric vibrator 40. Therefore, the piezoelectric vibrator 40 can be driven by an oscillation signal having an amplitude and frequency suitable for atomization. As a result, it is possible to generate a large amount of mist having a preferable particle size suitable for the application.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、帰還部３０をコルピッツ型の帰還回路で構成したが、これに代えて、例えばハートレー型の帰還回路等で構成することもできる。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the feedback unit 30 is configured by a Colpitts type feedback circuit, but may be configured by, for example, a Hartley type feedback circuit.

また、上記実施形態では、振動子として圧電振動子を用いたが、これに代えて、例えば水晶振動子等を用いてもよい。また、上記実施形態では、発振回路１を超音波霧化装置１００に適用したが、他の発振回路１Ａ，２，３を用いてもよい。なお、発振回路１〜３の適用対象は超音波霧化装置には限られない。   In the above embodiment, the piezoelectric vibrator is used as the vibrator. However, instead of this, for example, a quartz vibrator or the like may be used. Moreover, in the said embodiment, although the oscillation circuit 1 was applied to the ultrasonic atomizer 100, other oscillation circuits 1A, 2, and 3 may be used. The application target of the oscillation circuits 1 to 3 is not limited to the ultrasonic atomizer.

１，１Ａ，２，３ 発振回路
１０，１２，１３ 増幅部
Ｑ１ トランジスタ
Ｕ１ オペアンプ
Ｎ１ インバータ
２０ トランス
Ｌ１ 一次側コイル
Ｌ２ 二次側コイル
３０ 帰還部
４０ 圧電振動子
１００ 超音波霧化装置

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A, 2,3 Oscillator 10, 10, 13 Amplifier part Q1 Transistor U1 Operational amplifier N1 Inverter 20 Transformer L1 Primary side coil L2 Secondary side coil 30 Feedback part 40 Piezoelectric vibrator 100 Ultrasonic atomizer

Claims (5)

入力される信号を増幅する増幅部と、
一次側コイルと二次側コイルとを有し、前記増幅部の出力端に一次側コイルが接続されたトランスと、
前記トランスの二次側コイルに一端が接続されるとともに、他端が振動子を介して前記増幅部の入力端に接続される帰還部と、を備え、
前記増幅部及び前記トランスは特定の共振周波数を持たず、
前記帰還部は、前記トランスの二次側コイルから出力される信号の内、前記振動子を共振させる周波数の信号を選択して前記増幅部へ帰還させることを特徴とする発振回路。 An amplifier for amplifying the input signal;
A transformer having a primary side coil and a secondary side coil, and a primary side coil connected to the output end of the amplifying unit;
A feedback unit having one end connected to the secondary side coil of the transformer and the other end connected to the input end of the amplification unit via a vibrator;
The amplification unit and the transformer do not have a specific resonance frequency,
The oscillation circuit according to claim 1, wherein the feedback unit selects a signal having a frequency at which the vibrator resonates from signals output from the secondary coil of the transformer, and feeds back the signal to the amplification unit. 前記増幅部は、トランジスタを有し、該トランジスタのコレクタに前記トランスの一次側コイルが接続されたエミッタ接地型増幅回路であり、ベースと前記トランスの二次側コイルとの間に前記帰還部が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の発振回路。   The amplifying unit includes a transistor, and is a grounded-emitter amplifier circuit in which a primary coil of the transformer is connected to a collector of the transistor, and the feedback unit is provided between a base and a secondary coil of the transformer. The oscillation circuit according to claim 1, wherein the oscillation circuit is connected. 前記帰還部は、コルピッツ型又はハートレー型の帰還回路により構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発振回路。   The oscillation circuit according to claim 1, wherein the feedback unit is configured by a Colpitts type or Hartley type feedback circuit. 前記振動子は、圧電振動子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発振回路。   The oscillation circuit according to claim 1, wherein the vibrator is a piezoelectric vibrator. 請求項４に記載の発振回路と、
前記圧電振動子に液体を供給する供給手段と、を備えることを特徴とする霧化装置。

An oscillation circuit according to claim 4;
An atomizing device comprising: a supply means for supplying a liquid to the piezoelectric vibrator.

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