JPH0563046B2 - - Google Patents
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- JPH0563046B2 JPH0563046B2 JP27136086A JP27136086A JPH0563046B2 JP H0563046 B2 JPH0563046 B2 JP H0563046B2 JP 27136086 A JP27136086 A JP 27136086A JP 27136086 A JP27136086 A JP 27136086A JP H0563046 B2 JPH0563046 B2 JP H0563046B2
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- Japan
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- electroacoustic transducer
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- pwm signal
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- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
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- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
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- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
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Landscapes
- Amplifiers (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は電気音響変換器用電力増幅器に関し、
特にPWM（Pulse Width Modulation）信号を利
用する形式で水中で運用される、たかだか10KHz
以下の低周波用の電歪型電気音響変換器の駆動用
電力を供給する電気音響変換器用電力増幅器に関
する。
特にPWM（Pulse Width Modulation）信号を利
用する形式で水中で運用される、たかだか10KHz
以下の低周波用の電歪型電気音響変換器の駆動用
電力を供給する電気音響変換器用電力増幅器に関
する。
チタン酸バリウム磁器等の各種電歪材料で構成
され、水中で駆動される電気音響変換器はよく知
られており、また駆動用電力として所定の周波数
の正弦波を変調波として発生したPWM信号を利
用して高い電力能率を得る利用手段もよく知られ
ている。
され、水中で駆動される電気音響変換器はよく知
られており、また駆動用電力として所定の周波数
の正弦波を変調波として発生したPWM信号を利
用して高い電力能率を得る利用手段もよく知られ
ている。
PWM信号による駆動用電力を利用する場合に
は、PWM信号を低域フイルタに通して変調波と
しての正弦波周波数成分の電圧を抽出したうえ、
この正弦波周波数成分の電圧を昇圧し印加するた
めの、インピーダンス整合をかねた出力トランス
を介して電気音響変換器に印加される。
は、PWM信号を低域フイルタに通して変調波と
しての正弦波周波数成分の電圧を抽出したうえ、
この正弦波周波数成分の電圧を昇圧し印加するた
めの、インピーダンス整合をかねた出力トランス
を介して電気音響変換器に印加される。
第３図は従来のPWM方式による電気音響変換
器用電力増幅器の基本例を示すブロツク図であ
る。
器用電力増幅器の基本例を示すブロツク図であ
る。
入力トランス１、コンパレータ２、三角波発生
器３はPWM信号発生回路を形成する。入力トラ
ンス１を介して周波数ｆの正弦波がコンパレータ
２に供給され、また三角波発生器３からは三角波
がコンパレータ２に供給され、コンパレータ２は
これら２入力の電圧比較によりPWM信号を発生
する。
器３はPWM信号発生回路を形成する。入力トラ
ンス１を介して周波数ｆの正弦波がコンパレータ
２に供給され、また三角波発生器３からは三角波
がコンパレータ２に供給され、コンパレータ２は
これら２入力の電圧比較によりPWM信号を発生
する。
第４図は第３図におけるPWM信号の発生を説
明するための波形図である。コンパレータ２は正
弦波と三角波の２入力を電圧比較するが、この場
合、三角波入力は、正弦波周波数の数倍乃至数10
倍の周波数に選ぶことが必要であり、たとえば第
４図では正弦波が3KHzに対し三角波は30KHzを
選んだ場合を例としている。このような２入力を
受けたコンパレータ２は、その出力として30KHz
のPWM信号を第４図に示すように出力する。こ
のように、正弦波と三角波との電圧比較が最も基
本的なPWM信号発生の手段となつている。
明するための波形図である。コンパレータ２は正
弦波と三角波の２入力を電圧比較するが、この場
合、三角波入力は、正弦波周波数の数倍乃至数10
倍の周波数に選ぶことが必要であり、たとえば第
４図では正弦波が3KHzに対し三角波は30KHzを
選んだ場合を例としている。このような２入力を
受けたコンパレータ２は、その出力として30KHz
のPWM信号を第４図に示すように出力する。こ
のように、正弦波と三角波との電圧比較が最も基
本的なPWM信号発生の手段となつている。
第３図において、コンパレータ２は第４図に示
すようなPWM信号を出力しドライバー段として
の演算増幅器５に出力する。演算増幅器５は、こ
の入力を増幅したのち電力増幅器６に供給する。
すようなPWM信号を出力しドライバー段として
の演算増幅器５に出力する。演算増幅器５は、こ
の入力を増幅したのち電力増幅器６に供給する。
電力増幅器６は、こうして受けた入力の電力増
幅を行なつて出力する。この出力はフイルタ用コ
イル１１および電気音響変換器との整合トランス
をかねた出力トランス１２の一次側にＣで示した
電気音響変換器１０の一次側換算実効キヤパシタ
ンスによる低域フイルタを介してフイルタリング
され、正弦波の3KHz成分が抽出され、これが出
力トランス１２の二次側に昇圧して駆動電圧とし
て誘導され、電気音響変換器１０を周波数ｆで駆
動する。
幅を行なつて出力する。この出力はフイルタ用コ
イル１１および電気音響変換器との整合トランス
をかねた出力トランス１２の一次側にＣで示した
電気音響変換器１０の一次側換算実効キヤパシタ
ンスによる低域フイルタを介してフイルタリング
され、正弦波の3KHz成分が抽出され、これが出
力トランス１２の二次側に昇圧して駆動電圧とし
て誘導され、電気音響変換器１０を周波数ｆで駆
動する。
上述した従来の電気音響変換器用電力増幅器
は、電力増幅した正弦波出力を負荷の電気音響変
換器に整合、昇圧して供給する利用方法が殆んど
であり、従つて出力トランスの使用が前提となつ
ている。この出力トランスは周波数が低くなる程
大型化することが避けられず、近時遠距離伝搬等
の目的によつて利用周波数の低周波化が進む運用
分野ではこの出力トランスの小型軽量化ができな
いため実装状態が肥大化し易いという欠点があ
り、特に多チヤンネルの送受波回路を備えた場合
には、これによる装置の形状膨大化が著しいとい
う欠点がある。
は、電力増幅した正弦波出力を負荷の電気音響変
換器に整合、昇圧して供給する利用方法が殆んど
であり、従つて出力トランスの使用が前提となつ
ている。この出力トランスは周波数が低くなる程
大型化することが避けられず、近時遠距離伝搬等
の目的によつて利用周波数の低周波化が進む運用
分野ではこの出力トランスの小型軽量化ができな
いため実装状態が肥大化し易いという欠点があ
り、特に多チヤンネルの送受波回路を備えた場合
には、これによる装置の形状膨大化が著しいとい
う欠点がある。
本発明の目的は上述した欠点を除去し、PWM
信号を一旦高周波のトーンバーストに変換するこ
とにより、著しく出力トランスの小型軽量化を図
れる電気音響変換器用電力増幅器を提供すること
にある。
信号を一旦高周波のトーンバーストに変換するこ
とにより、著しく出力トランスの小型軽量化を図
れる電気音響変換器用電力増幅器を提供すること
にある。
本発明の電気音響変換器用電力増幅器は、電歪
材料を利用しPWM信号により水中駆動される電
気音響変換器に駆動用電力を供給する電気音響変
換器用電力増幅器において、前記電気音響変換器
の駆動周波数とする所定の周波数の正弦波を変調
波として発生したPWM信号を一旦このPWM信
号と同じパルス列のトーンバースト信号に変換す
るトーンバースト変換手段と、前記トーンバース
ト信号を電力増幅したうえトランスを介して出力
して全波整流し前記PWM信号と同じパルス列の
PWM信号の全波整流出力を得る全波整流手段
と、前記電気音響変換器固有の自己キヤパシタン
スと前記全波整流手段の出力側で負荷に直列挿入
するコイルのインダクタンスとを組合せて形成す
る低域フイルタに前記全波整流出力を印加して抽
出する前記正弦波と同じ周波数成分の出力を前記
電気音響変換器の駆動用電圧として供給する駆動
用電圧供給手段とを備えて構成される。
材料を利用しPWM信号により水中駆動される電
気音響変換器に駆動用電力を供給する電気音響変
換器用電力増幅器において、前記電気音響変換器
の駆動周波数とする所定の周波数の正弦波を変調
波として発生したPWM信号を一旦このPWM信
号と同じパルス列のトーンバースト信号に変換す
るトーンバースト変換手段と、前記トーンバース
ト信号を電力増幅したうえトランスを介して出力
して全波整流し前記PWM信号と同じパルス列の
PWM信号の全波整流出力を得る全波整流手段
と、前記電気音響変換器固有の自己キヤパシタン
スと前記全波整流手段の出力側で負荷に直列挿入
するコイルのインダクタンスとを組合せて形成す
る低域フイルタに前記全波整流出力を印加して抽
出する前記正弦波と同じ周波数成分の出力を前記
電気音響変換器の駆動用電圧として供給する駆動
用電圧供給手段とを備えて構成される。
次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図であ
り、入力トランス１、コンパレータ２、三角波発
生器３、矩形波発振器、演算増幅器５、電力増幅
器６、出力トランス７、全波整流器８、フイルタ
用コイル９および電気音響変換器１０を備えて構
成される。
第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図であ
り、入力トランス１、コンパレータ２、三角波発
生器３、矩形波発振器、演算増幅器５、電力増幅
器６、出力トランス７、全波整流器８、フイルタ
用コイル９および電気音響変換器１０を備えて構
成される。
入力トランス１、コンパレータ２および三角波
発生器３はPWM信号を発生する回路であり、こ
れと矩形波発振器４によつてトーンバースト変換
手段を構成し、その動作は次のとおりである。
発生器３はPWM信号を発生する回路であり、こ
れと矩形波発振器４によつてトーンバースト変換
手段を構成し、その動作は次のとおりである。
第２図は第１図の実施例の主要波形図である。
以下に第２図を参照しながら第１図の実施例の説
明を続行する。
以下に第２図を参照しながら第１図の実施例の説
明を続行する。
入力トランス１を介して電気音響変換器１０の
駆動周波数と同じ低周波数、たとえば3KHzの正
弦波VINがコンパレータ２のプラス端子に、また
三角波生器３からはVINよりも数倍乃至数10倍高
い周波数の三角波、たとえば10倍の30KHzの三角
波VOSCがマイナス端子にそれぞれ印加され、コン
パレータ２の出力としてPWM信号を得る。この
PWM信号は30KHzの矩形波パルス列で、パルス
幅変調波として3KHzの正弦波が含まれている形
式の信号である。このVCOMPは次に矩形波発生器
４に供給される。
駆動周波数と同じ低周波数、たとえば3KHzの正
弦波VINがコンパレータ２のプラス端子に、また
三角波生器３からはVINよりも数倍乃至数10倍高
い周波数の三角波、たとえば10倍の30KHzの三角
波VOSCがマイナス端子にそれぞれ印加され、コン
パレータ２の出力としてPWM信号を得る。この
PWM信号は30KHzの矩形波パルス列で、パルス
幅変調波として3KHzの正弦波が含まれている形
式の信号である。このVCOMPは次に矩形波発生器
４に供給される。
矩形波発生器４は、入力するVCOMPのPWM信
号が正の値をとるときだけ所定の周波数たとえば
300KHzの正弦波VOUTを出力する。このVOUTは
300KHzの正弦波がVCOMPのPWM信号パルス列に
対応して出力されるトーンバースト波となる。か
くして3KHzの正弦波が300KHzのトーンバースト
波に含まれて送出されることとなる。
号が正の値をとるときだけ所定の周波数たとえば
300KHzの正弦波VOUTを出力する。このVOUTは
300KHzの正弦波がVCOMPのPWM信号パルス列に
対応して出力されるトーンバースト波となる。か
くして3KHzの正弦波が300KHzのトーンバースト
波に含まれて送出されることとなる。
矩形波発生器４の出力するVOUTは次に演算増
幅器５に供給される。
幅器５に供給される。
演算増幅器５、電力増幅器６、出力トランス７
および全波整流器８は全波整流手段を構成し、矩
形波発生器４の出力VOUTはドライバー回路とし
ての演算増幅器５で所定のレベル増幅を受けてド
ライブ信号として電力増幅回路６に供給され、所
定の電力増幅後出力トランス７に印加される。
および全波整流器８は全波整流手段を構成し、矩
形波発生器４の出力VOUTはドライバー回路とし
ての演算増幅器５で所定のレベル増幅を受けてド
ライブ信号として電力増幅回路６に供給され、所
定の電力増幅後出力トランス７に印加される。
出力トランス７は、電気音響変換器１０を駆動
する必要なレベルまで電力増幅器６の出力電圧を
昇圧するとともに入、出力側のインピーダンス整
合も配慮された特性をもつものとして構成され
る。第３図で説明した如く、通常この出力トラン
スは、電気音響変換器１０の駆動信号周波数をそ
の使用周波数帯域に含む特性を有するように構成
されることが必要であるが、駆動周波数を含む
PWM信号のトーンバースト変換によりこの条件
は著しく緩和され、上述した例では3KHzの周波
数を300KHzのトーンバースト波の形式で取扱い、
出力トランス７の形状を著しく小型軽量化するこ
とができる。
する必要なレベルまで電力増幅器６の出力電圧を
昇圧するとともに入、出力側のインピーダンス整
合も配慮された特性をもつものとして構成され
る。第３図で説明した如く、通常この出力トラン
スは、電気音響変換器１０の駆動信号周波数をそ
の使用周波数帯域に含む特性を有するように構成
されることが必要であるが、駆動周波数を含む
PWM信号のトーンバースト変換によりこの条件
は著しく緩和され、上述した例では3KHzの周波
数を300KHzのトーンバースト波の形式で取扱い、
出力トランス７の形状を著しく小型軽量化するこ
とができる。
さて、出力トランス７の出力側に誘起されたト
ーンバースト波の信号は全波整流器８に供給さ
れ、トーンバースト波から高周波成分を除去し、
波形的には再びコンパレータ２の出力するVCOMP
と同じPWM信号VRに復元される。このVRのレ
ベル自体は当然VCOMPとは異つたものである。
ーンバースト波の信号は全波整流器８に供給さ
れ、トーンバースト波から高周波成分を除去し、
波形的には再びコンパレータ２の出力するVCOMP
と同じPWM信号VRに復元される。このVRのレ
ベル自体は当然VCOMPとは異つたものである。
全波整流器８の出力VRは次にフイルタ用コイ
ル９を介して電気音響変換器１０に印加される。
ル９を介して電気音響変換器１０に印加される。
フイルタ用コイル９は、セラミツク等の電歪材
料で形成する電気音響変換器１０自体の自己キヤ
パシタンスと組合せて低域フイルタを構成し、全
波整流器８の出力VRから3KHz成分を抽出する高
域遮断周波数を有するように配慮され、かつ電気
音響変換器１０のリアクタンス分を実効的に消去
する整合インダクタンスとしても機能するように
配慮されている。このフイルタ用コイル９と電気
音響変換器１０の自己キヤパシタンスが駆動用電
圧供給手段を構成する。
料で形成する電気音響変換器１０自体の自己キヤ
パシタンスと組合せて低域フイルタを構成し、全
波整流器８の出力VRから3KHz成分を抽出する高
域遮断周波数を有するように配慮され、かつ電気
音響変換器１０のリアクタンス分を実効的に消去
する整合インダクタンスとしても機能するように
配慮されている。このフイルタ用コイル９と電気
音響変換器１０の自己キヤパシタンスが駆動用電
圧供給手段を構成する。
こうして、フイルタ用コイル９の出力として第
２図に示す3KHz正弦波のVFが得られるが、この
VFはコンパレータ２に入力するVINに比しプラス
側に基準電位が偏移したものとして得られる。こ
のことは、VFが上述した全波整流手段にもとづ
いて得られる条件からも明らかなことであり、本
実施例ではこのような基準電位の偏移をさらに電
気音響変換器１０の有効バイアスとして利用して
いる。すなわち、本実施例では電気音響変換器１
０にはソフトセラミツクスを使用し、このソフト
セラミツクスを使つた電気音響変換器がその分極
方向に順バイアスを印加した状態で電気音響変換
能率が著しく改善され、かつソフトセラミツクス
の許容印加電圧の最大値が通常のハードセラミツ
クスよりも遥かに高くとれることなどの特徴を生
かしたものとしているが、このようなソフトセラ
ミツクスに代えて通常のハードセラミツクスを利
用するものとしても勿論同様に実施しうることは
明らかである。
２図に示す3KHz正弦波のVFが得られるが、この
VFはコンパレータ２に入力するVINに比しプラス
側に基準電位が偏移したものとして得られる。こ
のことは、VFが上述した全波整流手段にもとづ
いて得られる条件からも明らかなことであり、本
実施例ではこのような基準電位の偏移をさらに電
気音響変換器１０の有効バイアスとして利用して
いる。すなわち、本実施例では電気音響変換器１
０にはソフトセラミツクスを使用し、このソフト
セラミツクスを使つた電気音響変換器がその分極
方向に順バイアスを印加した状態で電気音響変換
能率が著しく改善され、かつソフトセラミツクス
の許容印加電圧の最大値が通常のハードセラミツ
クスよりも遥かに高くとれることなどの特徴を生
かしたものとしているが、このようなソフトセラ
ミツクスに代えて通常のハードセラミツクスを利
用するものとしても勿論同様に実施しうることは
明らかである。
こうして、電気音響変換器に対する駆動電圧の
周波数を容易に100倍前後もしくはそれ以上の周
波数領域に変換して取扱うことが可能となり、出
力トランスの形状、重量は著しく縮少、削減でき
ることとなる。
周波数を容易に100倍前後もしくはそれ以上の周
波数領域に変換して取扱うことが可能となり、出
力トランスの形状、重量は著しく縮少、削減でき
ることとなる。
以上説明したように本発明によれば、PWM波
を利用して駆動する電歪型の電気音響変換器を駆
動する電気音響変換器用電力像幅器において、
PWM波を一旦トーンバースト化してから全波整
流してPWMを復元するという手段を備えること
により、出力トランスを著しく小型軽量化しうる
電気音響変換器用電力増幅器が実現できるという
効果がある。
を利用して駆動する電歪型の電気音響変換器を駆
動する電気音響変換器用電力像幅器において、
PWM波を一旦トーンバースト化してから全波整
流してPWMを復元するという手段を備えること
により、出力トランスを著しく小型軽量化しうる
電気音響変換器用電力増幅器が実現できるという
効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図は第１図の実施例の主要波形図、第３図は
従来のPWM方式による電気音響変換器用電力増
幅器の基本例を示すブロツク図、第４図は第３図
におけるPWM信号の発生を説明するための波形
図である。 １……入力トランス、２……コンパレータ、３
……三角波発生器、４……矩形波発生器、５……
演算増幅器、６……電力増幅器、７……出力トラ
ンス、８……全波整流器、９……フイルタ用コイ
ル、１０，１１……電気音響変換器、１２……出
力トランス。
第２図は第１図の実施例の主要波形図、第３図は
従来のPWM方式による電気音響変換器用電力増
幅器の基本例を示すブロツク図、第４図は第３図
におけるPWM信号の発生を説明するための波形
図である。 １……入力トランス、２……コンパレータ、３
……三角波発生器、４……矩形波発生器、５……
演算増幅器、６……電力増幅器、７……出力トラ
ンス、８……全波整流器、９……フイルタ用コイ
ル、１０，１１……電気音響変換器、１２……出
力トランス。
Claims (1)
- １ 電歪材料を利用しPWM信号により水中駆動
される電気音響変換器に駆動用電力を供給する電
気音響変換器用電力増幅器において、前記電気音
響変換器の駆動周波数とする所定の周波数の正弦
波を変調波として発生したPWM信号を一旦この
PWM信号で振幅変調したトーンバースト信号に
変換するトーンバースト変換手段と、前記トーン
バースト信号を電力増幅したうえトランスを介し
て出力して全波整流し前記PWM信号と同じパル
ス列のPWM信号の全波整流出力を得る全波整流
手段と、前記電気音響変換器固有の自己キヤパシ
タンスと前記全波整流手段の出力側で負荷に直列
挿入するコイルのインダスタンスとを組合せて形
成する低減フイルタに前記全波整流出力を印加し
て抽出する前記正弦波と同じ周波数成分の出力を
前記電気音響変換器の駆動用電圧として供給する
駆動用電圧供給手段とを備えて成ることを特徴と
する電気音響変換器用電力増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27136086A JPS63124608A (ja) | 1986-11-13 | 1986-11-13 | 電気音響変換器用電力増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27136086A JPS63124608A (ja) | 1986-11-13 | 1986-11-13 | 電気音響変換器用電力増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63124608A JPS63124608A (ja) | 1988-05-28 |
| JPH0563046B2 true JPH0563046B2 (ja) | 1993-09-09 |
Family
ID=17498985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27136086A Granted JPS63124608A (ja) | 1986-11-13 | 1986-11-13 | 電気音響変換器用電力増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63124608A (ja) |
-
1986
- 1986-11-13 JP JP27136086A patent/JPS63124608A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63124608A (ja) | 1988-05-28 |
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