JP5693177B2 - 圧電振動子駆動回路 - Google Patents
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Description
また量産時の振動子の共振周波数、負荷抵抗等の固体のバラツキの吸収をする手段が必要である。
1:圧電振動子全体に流れる電流が最大になるように駆動周波数を制御する。
2:圧電振動子全体に流れる電流と駆動電圧の位相が一致するように駆動周波数を制御する。
1.圧電振動子を駆動するための圧電振動子駆動回路であって、発振周波数可変な自励発振型の発振回路部と、該発振回路部の発振に同期して駆動パルスを作成する駆動パルス作成部と、該駆動パルスに基づいて前記圧電振動子を駆動する出力駆動部と、該圧電振動子全体に流れる電流を検出する駆動電流位相検出部と、前記圧電振動子の等価回路における制動容量Coに流れる電流を検出するための制動電流位相検出部と、前記駆動電流位相検出部の出力から前記制動電流位相検出部の出力を減算して、前記圧電振動子の等価回路におけるLC直列共振回路に流れる電流波形を出力する直列共振回路電流演算部と、前記発振回路部の周波数を該直列共振回路電流演算部の出力周波数に同期させる同期手段と、前記駆動電流位相検出部または前記制動電流位相検出部の出力端から前記出力駆動部の入力端にいたる信号経路のいずれかの部分に挿入された移相回路部を有し、該移相回路部は、前記発振回路部が前記直列共振回路電流演算部の出力周波数に同期して発振している状態に於いて、前記圧電振動子の等価回路におけるLC直列共振回路に流れる電流と前記出力駆動部から前記圧電振動子に印加される駆動電圧の位相差がほぼ0となるように位相調整するものにおいて、前記駆動電流位相検出部は前記圧電振動子に直列に接続された抵抗Rcであり、前記制動電流位相検出部は、一端が前記圧電振動子に接続された容量Caと一端が抵抗Rcに接続された抵抗Rbの直列回路であり、容量Caと制動容量Coとの容量比Ca/Coと、抵抗Rcと抵抗Rbの抵抗比Rc/Rbとをほぼ等しくしたことを特徴とする。
図1は本発明の第1の実施形態を示す回路図である。図1において100は主電源で、携帯型の場合は電池が用いられる。主電源の電圧をVCCと表記する。
図10は本発明の第2の実施形態を示す回路ブロック図である。この実施形態ではPLL回路部310を利用する。このPLL回路部310はVCO(電圧制御発振器)と位相比較器を内蔵し、2つの位相比較入力端IN−A、IN−Bを有する。このPLL回路部310の機能を用いるとIN−AとIN−Bに入力された2つの信号の位相差が0となるように前記VCOの発振周波数と発振位相を制御することができる。
102 PWM最大変調設定部
103 PWMコンパレータ
104 出力駆動部
105 制動電流位相検出部
106 駆動電流位相検出部
107 圧電振動子
108 駆動電圧検出部
109 直列共振回路電流演算部
110 移相回路部
112 微分回路部(同期手段)
113 発振回路部
114 定電圧化電源部
310 PLL回路部
320 PWM用三角波作成部
901 直列共振回路電流検出部
Claims (8)
- 圧電振動子を駆動するための圧電振動子駆動回路であって、発振周波数可変な自励発振型の発振回路部と、該発振回路部の発振に同期して駆動パルスを作成する駆動パルス作成部と、該駆動パルスに基づいて前記圧電振動子を駆動する出力駆動部と、該圧電振動子全体に流れる電流を検出する駆動電流位相検出部と、前記圧電振動子の等価回路における制動容量Coに流れる電流を検出するための制動電流位相検出部と、前記駆動電流位相検出部の出力から前記制動電流位相検出部の出力を減算して、前記圧電振動子の等価回路におけるLC直列共振回路に流れる電流波形を出力する直列共振回路電流演算部と、前記発振回路部の周波数を該直列共振回路電流演算部の出力周波数に同期させる同期手段と、前記駆動電流位相検出部または前記制動電流位相検出部の出力端から前記出力駆動部の入力端にいたる信号経路のいずれかの部分に挿入された移相回路部を有し、該移相回路部は、前記発振回路部が前記直列共振回路電流演算部の出力周波数に同期して発振している状態に於いて、前記圧電振動子の等価回路におけるLC直列共振回路に流れる電流と前記出力駆動部から前記圧電振動子に印加される駆動電圧の位相差がほぼ0となるように位相調整するものにおいて、前記駆動電流位相検出部は前記圧電振動子に直列に接続された抵抗Rcであり、前記制動電流位相検出部は、一端が前記圧電振動子に接続された容量Caと一端が抵抗Rcに接続された抵抗Rbの直列回路であり、容量Caと制動容量Coとの容量比Ca/Coと、抵抗Rcと抵抗Rbの抵抗比Rc/Rbとをほぼ等しくしたことを特徴とする圧電振動子駆動回路。
- 圧電振動子を駆動するための圧電振動子駆動回路であって、発振周波数可変な自励発振型の発振回路部と、該発振回路部の発振に同期して駆動パルスを作成する駆動パルス作成部と、該駆動パルスに基づいて前記圧電振動子を駆動する出力駆動部と、該圧電振動子全体に流れる電流を検出する駆動電流位相検出部と、前記圧電振動子の等価回路における制動容量Coに流れる電流を検出するための制動電流位相検出部と、前記駆動電流位相検出部の出力から前記制動電流位相検出部の出力を減算して、前記圧電振動子の等価回路におけるLC直列共振回路に流れる電流波形を出力する直列共振回路電流演算部と、前記発振回路部の周波数を該直列共振回路電流演算部の出力周波数に同期させる同期手段と、前記駆動電流位相検出部または前記制動電流位相検出部の出力端から前記出力駆動部の入力端にいたる信号経路のいずれかの部分に挿入された移相回路部を有し、該移相回路部は、前記発振回路部が前記直列共振回路電流演算部の出力周波数に同期して発振している状態に於いて、前記圧電振動子の等価回路におけるLC直列共振回路に流れる電流と前記出力駆動部から前記圧電振動子に印加される駆動電圧の位相差がほぼ0となるように位相調整するものにおいて、前記出力駆動部は、一方の端子を電源に接続し、他方の端子をMOSトランジスタのドレイン又はバイポーラトランジスタのコレクタに接続した第1のインダクタと第1の容量の並列回路と、一方の端子を該ドレイン又は該コレクタに接続し、他方の端子を前記MOSトランジスタのソース又はバイポーラトランジスタのエミッタとともに接地した第2のインダクタと第2の容量の直列回路から構成し、前記第1のインダクタと前記第1の容量の並列回路および前記第2のインダクタと前記第2の容量の直列回路の共振周波数がともに圧電振動子の共振周波数fxとほぼ等しくなるように設定し、該第2のインダクタと第2の容量との接続点を出力端としたことを特徴とする圧電振動子駆動回路。
- 圧電振動子を駆動するための圧電振動子駆動回路であって、位相比較器およびVCOを有するPLL回路部と、該PLLの出力に基づいて駆動パルスを作成する駆動パルス作成部と、該駆動パルスに基づいて前記圧電振動子を駆動する出力駆動部と、該圧電振動子全体に流れる電流を検出する駆動電流位相検出部と、前記圧電振動子の等価回路における制動容量Coに流れる電流を検出するための制動電流位相検出部と、前記駆動電流位相検出部の出力から前記制動電流位相検出部の出力を減算して、前記圧電振動子の等価回路におけるLC直列共振回路に流れる電流波形を出力する直列共振回路電流演算部と、前記圧電振動子に印加される駆動電圧を検出する駆動電圧位相検出部を有し、前記PLL回路部の前記位相比較器の一方の入力を前記直列共振回路電流演算部の出力に基づく信号とし、他方の入力を前記駆動電圧位相検出部の出力に基づく信号とし、前記圧電振動子の等価回路におけるLC直列共振回路に流れる電流と前記出力駆動部から前記圧電振動子に印加される駆動電圧の位相差がほぼ0となるようにするものにおいて、前記駆動電流位相検出部は前記圧電振動子に直列に接続された抵抗Rcであり、前記制動電流位相検出部は、一端が前記圧電振動子に接続された容量Caと一端が抵抗Rcに接続された抵抗Rbの直列回路であり、容量Caと制動容量Coとの容量比Ca/Coと、抵抗Rcと抵抗Rbの抵抗比Rc/Rbとをほぼ等しくしたことを特徴とする圧電振動子駆動回路。
- 圧電振動子を駆動するための圧電振動子駆動回路であって、位相比較器およびVCOを有するPLL回路部と、該PLLの出力に基づいて駆動パルスを作成する駆動パルス作成部と、該駆動パルスに基づいて前記圧電振動子を駆動する出力駆動部と、該圧電振動子全体に流れる電流を検出する駆動電流位相検出部と、前記圧電振動子の等価回路における制動容量Coに流れる電流を検出するための制動電流位相検出部と、前記駆動電流位相検出部の出力から前記制動電流位相検出部の出力を減算して、前記圧電振動子の等価回路におけるLC直列共振回路に流れる電流波形を出力する直列共振回路電流演算部と、前記圧電振動子に印加される駆動電圧を検出する駆動電圧位相検出部を有し、前記PLL回路部の前記位相比較器の一方の入力を前記直列共振回路電流演算部の出力に基づく信号とし、他方の入力を前記駆動電圧位相検出部の出力に基づく信号とし、前記圧電振動子の等価回路におけるLC直列共振回路に流れる電流と前記出力駆動部から前記圧電振動子に印加される駆動電圧の位相差がほぼ0となるようにするものにおいて、前記出力駆動部は、一方の端子を電源に接続し、他方の端子をMOSトランジスタのドレイン又はバイポーラトランジスタのコレクタに接続した第1のインダクタと第1の容量の並列回路と、一方の端子を該ドレイン又は該コレクタに接続し、他方の端子を前記MOSトランジスタのソース又はバイポーラトランジスタのエミッタとともに接地した第2のインダクタと第2の容量の直列回路から構成し、前記第1のインダクタと前記第1の容量の並列回路および前記第2のインダクタと前記第2の容量の直列回路の共振周波数がともに圧電振動子の共振周波数fxとほぼ等しくなるように設定し、該第2のインダクタと第2の容量との接続点を出力端としたことを特徴とする圧電振動子駆動回路。
- 圧電振動子を駆動するための圧電振動子駆動回路であって、発振周波数可変な自励発振型の発振回路部と、該発振回路部の発振に同期して駆動パルスを作成する駆動パルス作成部と、該駆動パルスに基づいて前記圧電振動子を駆動する出力駆動部と、該圧電振動子全体に流れる電流を検出する駆動電流位相検出部と、前記圧電振動子の等価回路における制動容量Coに流れる電流を検出するための制動電流位相検出部と、前記駆動電流位相検出部の出力から前記制動電流位相検出部の出力を減算して、前記圧電振動子の等価回路におけるLC直列共振回路に流れる電流波形を出力する直列共振回路電流演算部を有し、前記駆動電流位相検出部または前記直列共振回路電流演算部の出力信号を前記発振回路部に帰還することにより、前記圧電振動子全体に流れる電流または前記圧電振動子の等価回路におけるLC直列共振回路に流れる電流と、前記圧電振動子に印加される駆動電圧の位相差がほぼ0となるように制御するとともに、前記直列共振回路電流演算部の出力振幅を検出する直列共振回路電流検出部を設け、該直列共振回路電流検出部の出力が一定になるように前記駆動パルス幅を制御するものにおいて、前記駆動電流位相検出部は前記圧電振動子に直列に接続された抵抗Rcであり、前記制動電流位相検出部は、一端が前記圧電振動子に接続された容量Caと一端が抵抗Rcに接続された抵抗Rbの直列回路であり、容量Caと制動容量Coとの容量比Ca/Coと、抵抗Rcと抵抗Rbの抵抗比Rc/Rbとをほぼ等しくしたことを特徴とする圧電振動子駆動回路。
- 圧電振動子を駆動するための圧電振動子駆動回路であって、発振周波数可変な自励発振型の発振回路部と、該発振回路部の発振に同期して駆動パルスを作成する駆動パルス作成部と、該駆動パルスに基づいて前記圧電振動子を駆動する出力駆動部と、該圧電振動子全体に流れる電流を検出する駆動電流位相検出部と、前記圧電振動子の等価回路における制動容量Coに流れる電流を検出するための制動電流位相検出部と、前記駆動電流位相検出部の出力から前記制動電流位相検出部の出力を減算して、前記圧電振動子の等価回路におけるLC直列共振回路に流れる電流波形を出力する直列共振回路電流演算部を有し、前記駆動電流位相検出部または前記直列共振回路電流演算部の出力信号を前記発振回路部に帰還することにより、前記圧電振動子全体に流れる電流または前記圧電振動子の等価回路におけるLC直列共振回路に流れる電流と、前記圧電振動子に印加される駆動電圧の位相差がほぼ0となるように制御するとともに、前記直列共振回路電流演算部の出力振幅を検出する直列共振回路電流検出部を設け、該直列共振回路電流検出部の出力が一定になるように前記駆動パルス幅を制御するものにおいて、前記出力駆動部は、一方の端子を電源に接続し、他方の端子をMOSトランジスタのドレイン又はバイポーラトランジスタのコレクタに接続した第1のインダクタと第1の容量の並列回路と、一方の端子を該ドレイン又は該コレクタに接続し、他方の端子を前記MOSトランジスタのソース又はバイポーラトランジスタのエミッタとともに接地した第2のインダクタと第2の容量の直列回路から構成し、前記第1のインダクタと前記第1の容量の並列回路および前記第2のインダクタと前記第2の容量の直列回路の共振周波数がともに圧電振動子の共振周波数fxとほぼ等しくなるように設定し、該第2のインダクタと第2の容量との接続点を出力端としたことを特徴とする圧電振動子駆動回路。
- 圧電振動子を駆動するための圧電振動子駆動回路であって、発振周波数可変な自励発振型の発振回路部と、該発振回路部の発振に同期して駆動パルスを作成する駆動パルス作成部と、該駆動パルスに基づいて前記圧電振動子を駆動する出力駆動部と、該圧電振動子全体に流れる電流を検出する駆動電流位相検出部を有し、該駆動電流位相検出部の出力信号を前記発振回路部に帰還する事により該発振回路部の発振周波数を前記圧電振動子の振動周波数に同期させる圧電振動子駆動回路であって、前記駆動電流位相検出部の出力端から前記出力駆動部の入力端に至る信号経路のいずれかの部分に移相回路部を設け、前記圧電振動子全体に流れる電流または前記圧電振動子の等価回路におけるLC直列共振回路に流れる電流と、前記圧電振動子に印加される駆動電圧の位相差がほぼ0となるように位相調整するものにおいて、前記出力駆動部は、一方の端子を電源に接続し、他方の端子をMOSトランジスタのドレイン又はバイポーラトランジスタのコレクタに接続した第1のインダクタと第1の容量の並列回路と、一方の端子を該ドレイン又は該コレクタに接続し、他方の端子を前記MOSトランジスタのソース又はバイポーラトランジスタのエミッタとともに接地した第2のインダクタと第2の容量の直列回路から構成し、前記第1のインダクタと前記第1の容量の並列回路および前記第2のインダクタと前記第2の容量の直列回路の共振周波数がともに圧電振動子の共振周波数fxとほぼ等しくなるように設定し、該第2のインダクタと第2の容量との接続点を出力端としたことを特徴とする圧電振動子駆動回路。
- 前記駆動電流位相検出部は、前記圧電振動子に直列に接続された容量Ccであり、前記制動電流位相検出部は、一端が前記圧電振動子に接続された容量Caと一端が容量Ccに接続された容量Cbの直列回路であり、容量Caと制動容量Coとの容量比Ca/Coと、容量Cbと容量Ccとの容量比Cb/Ccとをほぼ等しくしたことを特徴とする請求項2、請求項4、請求項6、請求項7いずれか一に記載の圧電振動子駆動回路。
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