JPH072026B2 - 超音波モ−タ−装置 - Google Patents
超音波モ−タ−装置Info
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- JPH072026B2 JPH072026B2 JP61008626A JP862686A JPH072026B2 JP H072026 B2 JPH072026 B2 JP H072026B2 JP 61008626 A JP61008626 A JP 61008626A JP 862686 A JP862686 A JP 862686A JP H072026 B2 JPH072026 B2 JP H072026B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/14—Drive circuits; Control arrangements or methods
- H02N2/142—Small signal circuits; Means for controlling position or derived quantities, e.g. speed, torque, starting, stopping, reversing
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、電歪素子、磁歪素子等の電気−機械エネルギ
ー変換素子を用い進行性振動波を発生させ、該振動波に
てローターを駆動する超音波モータの駆動回路、特に制
御回路をデジタル的に構成した超音波モータ駆動回路に
関するものである。
ー変換素子を用い進行性振動波を発生させ、該振動波に
てローターを駆動する超音波モータの駆動回路、特に制
御回路をデジタル的に構成した超音波モータ駆動回路に
関するものである。
〈従来技術〉 従来、超音波モータを駆動する回路としては、該モータ
がそれぞれ自身の共振周波数の信号を印加された時のみ
しか効率よく回転しないという性質上、種々のものが提
案されている。例えば、 1.数種の発振周波数を有する発振器を用い、その各々の
周波数を超音波モータ(以下SSMと称す。)に印加し、
その時の回転数を検出して、最も大きな回転数を与えた
周波数を選択し固定するもの。
がそれぞれ自身の共振周波数の信号を印加された時のみ
しか効率よく回転しないという性質上、種々のものが提
案されている。例えば、 1.数種の発振周波数を有する発振器を用い、その各々の
周波数を超音波モータ(以下SSMと称す。)に印加し、
その時の回転数を検出して、最も大きな回転数を与えた
周波数を選択し固定するもの。
あるいは、数種の発振周波数を与える代りに周波数を連
続スウイーブしながらSSMの回転数を検出して回転数が
ビークに達した周波数で止め、固定するもの。
続スウイーブしながらSSMの回転数を検出して回転数が
ビークに達した周波数で止め、固定するもの。
2.SSMにSSMの駆動状態を検出するための検出端子を設
け、該端子からの信号を帰還する帰還方式を採用し、該
方式に於いてあらかじめ知られているSSMの共振周波数
を中心としたQの高いフイルタを帰還回路のループ内に
挿入し、共振周波数でのループゲインを上げることによ
り帰還作用でSSMの共振周波数が発振し、その発振した
信号でSSMを駆動するもの。
け、該端子からの信号を帰還する帰還方式を採用し、該
方式に於いてあらかじめ知られているSSMの共振周波数
を中心としたQの高いフイルタを帰還回路のループ内に
挿入し、共振周波数でのループゲインを上げることによ
り帰還作用でSSMの共振周波数が発振し、その発振した
信号でSSMを駆動するもの。
あるいは、共振周波数付近でのループゲインを上げる代
りに、SSM起動開始時に、共振周波数付近の周波数でSSM
を強制的に駆動し、その駆動によって生ずる検出端子か
らの信号を帰還することによって、上記の共振周波数付
近の周波数を正確に共振周波数に合わせ、その周波数の
信号でSSMを駆動するもの。
りに、SSM起動開始時に、共振周波数付近の周波数でSSM
を強制的に駆動し、その駆動によって生ずる検出端子か
らの信号を帰還することによって、上記の共振周波数付
近の周波数を正確に共振周波数に合わせ、その周波数の
信号でSSMを駆動するもの。
等があげられる。しかしながら上述従来装置にあっては
それぞれ以下のような欠点を有していた。
それぞれ以下のような欠点を有していた。
上記1の型式の装置、即ち駆動周波数を選択あるいはス
ウイーブするものに於いては、周波数選択またはスウイ
ーブする回路が必要な上、SSMの回転数を検出するため
の装置をも必要とし、その構成が複雑となる。また、SS
Mの共振周波数はSSMに加わる負荷、あるいは環境条件に
よって変化するため、常に効率よい回転を得るためには
駆動周波数の選択あるいはスウイーブを短期間繰り返
し、連続的に駆動周波数を設定し直す必要がある。
ウイーブするものに於いては、周波数選択またはスウイ
ーブする回路が必要な上、SSMの回転数を検出するため
の装置をも必要とし、その構成が複雑となる。また、SS
Mの共振周波数はSSMに加わる負荷、あるいは環境条件に
よって変化するため、常に効率よい回転を得るためには
駆動周波数の選択あるいはスウイーブを短期間繰り返
し、連続的に駆動周波数を設定し直す必要がある。
又、上記2の帰還型、即ちSSMの検出端子の信号を利用
するものにあっては、1に述べたSSMに加わる負荷ある
いは環境条件の変化に追従した周波数を得られるがQの
高いフイルタあるいは起動開始時のみ強制的にSSMを駆
動する発振回路が必要となり、その両者共に構成が複雑
であり、回路の消費電流増の原因にもなる。
するものにあっては、1に述べたSSMに加わる負荷ある
いは環境条件の変化に追従した周波数を得られるがQの
高いフイルタあるいは起動開始時のみ強制的にSSMを駆
動する発振回路が必要となり、その両者共に構成が複雑
であり、回路の消費電流増の原因にもなる。
〈目的〉 本発明の目的とする処はSSMの駆動状態を検知するため
のモニター用電極を設け、該電極からのモニター信号と
SSMを駆動するために印加される駆動用の周波電圧との
位相差を検知して上記位相差が常に共振状態時の位相差
となる様前記周波電圧の周波数を決定することにて、極
めて簡単な構成にて常にSSMを共振周波数にて駆動し、
上述の問題を解決したSSMの駆動回路を提供せんとする
ものである。
のモニター用電極を設け、該電極からのモニター信号と
SSMを駆動するために印加される駆動用の周波電圧との
位相差を検知して上記位相差が常に共振状態時の位相差
となる様前記周波電圧の周波数を決定することにて、極
めて簡単な構成にて常にSSMを共振周波数にて駆動し、
上述の問題を解決したSSMの駆動回路を提供せんとする
ものである。
上記目的を達成する構成として本発明にあっては、上記
モニター信号と駆動用周波電圧の位相差を検知動作を正
確になすために位相差検知を信号エツヂ比較型のデジタ
ル処理回路にて行なわせんとすると共に、このためにモ
ニター信号をパルスに整形処理とし、更に、周波電圧と
してのパルス電圧が印加されるインダクタンス手段の出
力をパルスに整形し、これらのパルスを上記処理回路に
入力し、正確な位相差検知を行なえる様なしたものであ
る。
モニター信号と駆動用周波電圧の位相差を検知動作を正
確になすために位相差検知を信号エツヂ比較型のデジタ
ル処理回路にて行なわせんとすると共に、このためにモ
ニター信号をパルスに整形処理とし、更に、周波電圧と
してのパルス電圧が印加されるインダクタンス手段の出
力をパルスに整形し、これらのパルスを上記処理回路に
入力し、正確な位相差検知を行なえる様なしたものであ
る。
〈実施例〉 第1図は本発明に係る超音波モーターの固定子の電極の
形状を示した構成図である。図中1はリング型状をした
固定子で該固定子にはその表面に分極処理された電歪素
子が配されている。又1−1,1−2は駆動波形を加える
駆動電極であり、互いに90°位相の異なる駆動波形が印
加される。1−3は固定子の共振状態を検出するための
電極であり、また1−4は共通電極で電極1−1,1−2,1
−3の各電極に対向する電極に接続されている。尚、該
固定子自体の構成は公知であるため、その詳細な説明は
省略するが、上記電極に90°位相の異なる駆動波形(周
波電圧)が印加されることにて固定子の表面に進行性の
振動波を発生するものである。第2図は第1図示の超音
波モータの固定子の電極1−1,1−2への駆動波形と共
振状態の検出電極1−3の出力波形との位相関係を示す
波形図である。第2図(a)の電極1−1,1−2への駆
動波形はSSMを正転させる場合の波形を示しており、第
2図(b)の電極1−1,1−2の駆動波形はSSMを逆転さ
せる場合の波形を示している。又、正及び逆転時におけ
る共振状態では図の如く電極1−3からの出力がそれぞ
れ電極1−1の波形から90°ずれた位相関係の波形が出
力される様上記電極1−3の位置が設定されている。尚
該実施例では上記の如く電極1−1、と電極1−3の波
形が90°ずれているので、電極1−3の位置も電極1−
1に対して90°ずれた位置に配されている。
形状を示した構成図である。図中1はリング型状をした
固定子で該固定子にはその表面に分極処理された電歪素
子が配されている。又1−1,1−2は駆動波形を加える
駆動電極であり、互いに90°位相の異なる駆動波形が印
加される。1−3は固定子の共振状態を検出するための
電極であり、また1−4は共通電極で電極1−1,1−2,1
−3の各電極に対向する電極に接続されている。尚、該
固定子自体の構成は公知であるため、その詳細な説明は
省略するが、上記電極に90°位相の異なる駆動波形(周
波電圧)が印加されることにて固定子の表面に進行性の
振動波を発生するものである。第2図は第1図示の超音
波モータの固定子の電極1−1,1−2への駆動波形と共
振状態の検出電極1−3の出力波形との位相関係を示す
波形図である。第2図(a)の電極1−1,1−2への駆
動波形はSSMを正転させる場合の波形を示しており、第
2図(b)の電極1−1,1−2の駆動波形はSSMを逆転さ
せる場合の波形を示している。又、正及び逆転時におけ
る共振状態では図の如く電極1−3からの出力がそれぞ
れ電極1−1の波形から90°ずれた位相関係の波形が出
力される様上記電極1−3の位置が設定されている。尚
該実施例では上記の如く電極1−1、と電極1−3の波
形が90°ずれているので、電極1−3の位置も電極1−
1に対して90°ずれた位置に配されている。
第3図は本発明に係るSSMの駆動回路の一実施例を示す
回路図である。図中1は第1図示の固定子を示し、1−
1〜1−4は第1図にて述べた各電極を示している。2
は+入力端を前記検出電極1−3に接続すると共に−入
力端に基準電圧VAが入力されるレベルコパレーターであ
る。
回路図である。図中1は第1図示の固定子を示し、1−
1〜1−4は第1図にて述べた各電極を示している。2
は+入力端を前記検出電極1−3に接続すると共に−入
力端に基準電圧VAが入力されるレベルコパレーターであ
る。
12はその一方の入力端を前記コンパレーター2の出力と
接続すると共に他方の入力を後述のデクスクルシブオア
ゲート(以下ex-orと称す)14の出力と接続するフエイ
ズコンパレーター(位相比較回路)である。該フエイズ
コンパレーター12は例えばUSP4291274号等にて周知であ
り、その詳細な説明は省略するが入力信号の位相差を検
知して位相差が存在する場合のみ出力を発生するもので
ある。
接続すると共に他方の入力を後述のデクスクルシブオア
ゲート(以下ex-orと称す)14の出力と接続するフエイ
ズコンパレーター(位相比較回路)である。該フエイズ
コンパレーター12は例えばUSP4291274号等にて周知であ
り、その詳細な説明は省略するが入力信号の位相差を検
知して位相差が存在する場合のみ出力を発生するもので
ある。
該コンパレーター12のブロツク構成及び入力出力特性は
第4図及び第5図に示す通りであり、入力端Rへの入力
パルス(立上り信号)が入力端Sへの立上り信号より先
に入力された場合には立上り信号差の期間のみ出力はVc
c(ハイレベル信号以下Hと称す。)となり、上記入力
端Sへの立上り信号の入力にて出力はオープン状態(高
インピーダンス状態)となる。
第4図及び第5図に示す通りであり、入力端Rへの入力
パルス(立上り信号)が入力端Sへの立上り信号より先
に入力された場合には立上り信号差の期間のみ出力はVc
c(ハイレベル信号以下Hと称す。)となり、上記入力
端Sへの立上り信号の入力にて出力はオープン状態(高
インピーダンス状態)となる。
又入力端Sへの入力パルス(立上り信号)が入力端Rへ
の立上り信号より先に入力された場合には立上り信号期
間出力はグランドレベル(ロウレベル以下Lと称す)と
なる。
の立上り信号より先に入力された場合には立上り信号期
間出力はグランドレベル(ロウレベル以下Lと称す)と
なる。
又、出力がH又はLを示す場合以外はオープン状態とな
るものである。よって、位相差がゼロの時には出力はオ
ープン状態のまま保持される。
るものである。よって、位相差がゼロの時には出力はオ
ープン状態のまま保持される。
4はローバスフイルターでコンパレーター12の出力を平
滑化している。デユテイ比50%の信号を入力電圧に応じ
た周波数で出力する電圧制御発振器(VCO)でその入力
はローバフイルター4の出力につながられている。6
は、位相シフターで6−1はVCO5の出力につながれてお
り、VCO出力の1/2の周波数の信号が0°と90°の位相関
係ので2系列作られ、それぞれ出力端6−2,6−3から
出力される。7は出力回路でその入力はシフター6の出
力端6−2に接続され、その出力はコイル10を経て1−
1の駆動電極に接続されている。
滑化している。デユテイ比50%の信号を入力電圧に応じ
た周波数で出力する電圧制御発振器(VCO)でその入力
はローバフイルター4の出力につながられている。6
は、位相シフターで6−1はVCO5の出力につながれてお
り、VCO出力の1/2の周波数の信号が0°と90°の位相関
係ので2系列作られ、それぞれ出力端6−2,6−3から
出力される。7は出力回路でその入力はシフター6の出
力端6−2に接続され、その出力はコイル10を経て1−
1の駆動電極に接続されている。
9はex-orでその入力はシフター6の出力端6−3及び
回転方向を制御端子に接続されておりその出力は出力回
路8を経てコイル11に接続され、さらにコイルから1−
2の駆動電極に接続されている。尚上記コイル10,11は
電極1−1,1−2と共に電気的共振回路を構成してい
る。又、上記出力回路7,8における入力と出力間の位相
関係は同位相となる様構成されている。
回転方向を制御端子に接続されておりその出力は出力回
路8を経てコイル11に接続され、さらにコイルから1−
2の駆動電極に接続されている。尚上記コイル10,11は
電極1−1,1−2と共に電気的共振回路を構成してい
る。又、上記出力回路7,8における入力と出力間の位相
関係は同位相となる様構成されている。
16はコンパレーターでその+入力に電極1−2、又−入
力に基準電圧VAが接続されている。14はex-orで、コン
パレーター16の出力とインバータ15の出力を入力とし、
その出力はフエイズコンパレーターのS入力端12につな
がれている。また15のインバータの入力は回転方向制御
端子に接続されている。
力に基準電圧VAが接続されている。14はex-orで、コン
パレーター16の出力とインバータ15の出力を入力とし、
その出力はフエイズコンパレーターのS入力端12につな
がれている。また15のインバータの入力は回転方向制御
端子に接続されている。
上記構成中のコンパレーター2、16は電極波形をロジツ
クレベルの電圧に低下させるための機構を有すると共に
フエイズコンパレーター12、ローバスフイルター4、VC
O5にてフエーズロツクドループ(以下PLLと称す。)を
構成しており、ループ利得の大なる間ループを形成し負
帰還作用にて入力位相差が零になる様作動する。
クレベルの電圧に低下させるための機構を有すると共に
フエイズコンパレーター12、ローバスフイルター4、VC
O5にてフエーズロツクドループ(以下PLLと称す。)を
構成しており、ループ利得の大なる間ループを形成し負
帰還作用にて入力位相差が零になる様作動する。
該第3図実施例の動作について説明する。電波を投入す
ると、各部に電圧が印加される。初期状態ではフエイズ
コンパレーター12のR及びS入力共に入力が存在しない
ので、この状態ではコンパレーター12は出力をオープン
状態としている。このためローバスフイルター4への入
力が伝わらないため、フイルター4の出力はグランドレ
ベルとなっており、VCO5への入力電圧はゼロとなる。該
VCO5は入力電圧がゼロの時下限の共振周波数f0′で発進
する様構成されており、VCOはこれにて前述の如くデユ
テイ50%のパルスを周波数f0′で送出する。該VCO5の出
力パルスは位相シフター6にて位相差が90°のパルスを
出力端6−2,6−3からそれぞれ送出する。尚出力端6
−2,6−3からの出力パルスの周波数はVCOの出力パルス
の周波数の半分の周波数となる。該シフター6の出力端
6−2からのパルスは出力回路7、コイル10を介して駆
動電極1−1に印加される。コイル10のインダクタンス
電極1−1,1−4間のキヤバシタンスと抵抗にて直列共
振を起すため上記シフターの出力が方形波(パルス)で
あっても電極1−1における駆動波形は第2図の如く正
弦波となる。今、正転モードが選択されているものとす
るとex-or9の一方の入力にはLが入力されているため、
出力回路8への入力パルスは位相が90°進んだパルスが
印加され、コイル11、電極1−2,1−4の作用に第2図
(a)の如く電極1−1の駆動波形に対し90°位相の進
んでいる正弦波が電極1−2に印加される。これにて電
極1−1,1−2には互いに90°位相の異なる正弦波が印
加されることとなり固定子1の表面には進行性振動波が
発生し、固定子の表面と摩擦/接触しているローターが
該振動波にて回動、SSMが作動する。
ると、各部に電圧が印加される。初期状態ではフエイズ
コンパレーター12のR及びS入力共に入力が存在しない
ので、この状態ではコンパレーター12は出力をオープン
状態としている。このためローバスフイルター4への入
力が伝わらないため、フイルター4の出力はグランドレ
ベルとなっており、VCO5への入力電圧はゼロとなる。該
VCO5は入力電圧がゼロの時下限の共振周波数f0′で発進
する様構成されており、VCOはこれにて前述の如くデユ
テイ50%のパルスを周波数f0′で送出する。該VCO5の出
力パルスは位相シフター6にて位相差が90°のパルスを
出力端6−2,6−3からそれぞれ送出する。尚出力端6
−2,6−3からの出力パルスの周波数はVCOの出力パルス
の周波数の半分の周波数となる。該シフター6の出力端
6−2からのパルスは出力回路7、コイル10を介して駆
動電極1−1に印加される。コイル10のインダクタンス
電極1−1,1−4間のキヤバシタンスと抵抗にて直列共
振を起すため上記シフターの出力が方形波(パルス)で
あっても電極1−1における駆動波形は第2図の如く正
弦波となる。今、正転モードが選択されているものとす
るとex-or9の一方の入力にはLが入力されているため、
出力回路8への入力パルスは位相が90°進んだパルスが
印加され、コイル11、電極1−2,1−4の作用に第2図
(a)の如く電極1−1の駆動波形に対し90°位相の進
んでいる正弦波が電極1−2に印加される。これにて電
極1−1,1−2には互いに90°位相の異なる正弦波が印
加されることとなり固定子1の表面には進行性振動波が
発生し、固定子の表面と摩擦/接触しているローターが
該振動波にて回動、SSMが作動する。
この様にして固定子1の表面に振動波が発生すると、電
極1−3からは振動状態を表わす出力波形(正弦波)が
発生し、これがコンパレーター2に印加され基準レベル
VAにてロジツクレベルの電圧にリミツトされたコンパレ
ーター12の一方の入力端Rに上記電極1−3に発生した
正弦波の周波数と位相を有するパルスとして印加され
る。
極1−3からは振動状態を表わす出力波形(正弦波)が
発生し、これがコンパレーター2に印加され基準レベル
VAにてロジツクレベルの電圧にリミツトされたコンパレ
ーター12の一方の入力端Rに上記電極1−3に発生した
正弦波の周波数と位相を有するパルスとして印加され
る。
又、一方電極1−2の駆動波形もコンパレーター16に印
加され同様にロジツクレベルの電圧にリミツトされex-o
r14の一方の入力端に印加される。正転モードではイン
バーター15の出力はHとなっているのいで上記ex-or14
はコンパレータ16の出力に対するインバーターとして作
用し上記コンパレーター16の反転信号がコンパレーター
12の入力端Sに印加される。このため、上記コンパレー
ター12のR入力端への入力信号は電極1−3の出力波形
の位相を有するパルスであると共にコンパレーター12の
S入力端への入力信号は電極1−2の駆動波形に対して
180°づれた位相を有するパルスとなる。
加され同様にロジツクレベルの電圧にリミツトされex-o
r14の一方の入力端に印加される。正転モードではイン
バーター15の出力はHとなっているのいで上記ex-or14
はコンパレータ16の出力に対するインバーターとして作
用し上記コンパレーター16の反転信号がコンパレーター
12の入力端Sに印加される。このため、上記コンパレー
ター12のR入力端への入力信号は電極1−3の出力波形
の位相を有するパルスであると共にコンパレーター12の
S入力端への入力信号は電極1−2の駆動波形に対して
180°づれた位相を有するパルスとなる。
即ち、コンパレーター16の出力は第6図(b)に示す如
く、電極1−2の駆動波形と同一の周波数及び位相を有
するパルスであり、これがex-or14にて反転され第6図
(c)に示すパルスがコンパレーター12のS入力に伝わ
る。
く、電極1−2の駆動波形と同一の周波数及び位相を有
するパルスであり、これがex-or14にて反転され第6図
(c)に示すパルスがコンパレーター12のS入力に伝わ
る。
一方コンパレーター12のR入力には電極1−3の出力波
形と同一の周波数及び位相関係のパルスが印加される。
該コンパレーター12のR入力に印加されるパルスが例え
ば第6図(d)の実線で示す波形であった場合にはコン
パレーター12のS、Rへの入力波形が同一であるため、
コンパレーター12の出力はオープン状態のままの状態を
示し電極1−1,1−2への駆動波形はそのままの状態に
保持される。
形と同一の周波数及び位相関係のパルスが印加される。
該コンパレーター12のR入力に印加されるパルスが例え
ば第6図(d)の実線で示す波形であった場合にはコン
パレーター12のS、Rへの入力波形が同一であるため、
コンパレーター12の出力はオープン状態のままの状態を
示し電極1−1,1−2への駆動波形はそのままの状態に
保持される。
第6図(d)に示した実線の波形はex-or14と同一波形
(第6図(c))であり、該ex-or14の出力波形はコン
パレーター16の波形(第6図(b))に対して180°づ
れた波形であり、かつコンパレーター16の上記波形1−
2の駆動波形と同一の周波数及び位相関係のパルスであ
るため、結局、第6図(d)の実線波形は電極1−1に
対して90°位相のづれた第2図(a)における電極1−
3の出力波形に対するパルス波形となる。
(第6図(c))であり、該ex-or14の出力波形はコン
パレーター16の波形(第6図(b))に対して180°づ
れた波形であり、かつコンパレーター16の上記波形1−
2の駆動波形と同一の周波数及び位相関係のパルスであ
るため、結局、第6図(d)の実線波形は電極1−1に
対して90°位相のづれた第2図(a)における電極1−
3の出力波形に対するパルス波形となる。
上述の如く電極1−3からはSSMが最も強い共振状態を
示した際に電極1−1の波形にして90°づれた出力波形
(第2図(a)の1−3の波形)を示す様設定されてい
るため、上記の場合はSSMが共振駆動されていることを
示し、この際にはその時の駆動周波数でSSMが駆動され
ることとなる。
示した際に電極1−1の波形にして90°づれた出力波形
(第2図(a)の1−3の波形)を示す様設定されてい
るため、上記の場合はSSMが共振駆動されていることを
示し、この際にはその時の駆動周波数でSSMが駆動され
ることとなる。
又、電極1−3の出力波形が第2図(a)の状態から電
極1−1の波形との関係で位相差が90°よりも大となっ
ている場合にはコンパレーター2の出力は第6図(d)
の点線で示した波形となる。よって、この場合にはコン
パレーター12の出力は第6図(a)の如くその入力R,S
へ入力パルスの立上り信号の位相差分ハイとなるため結
局電極1−1の駆動波形に対する電極1−3の出力波形
との位相差が90°より大となる程上記コンパレーター12
の出力がハイとなる時間(デユーテイ)が大となる。該
コンパレーター12の出力はロウパスフイルター4を介し
てVCOに入力しており、該VCOは入力電圧が大の程周波数
の高いデユーテイ50%のパルスを発生するため、上述の
場合にはシフター6から電極1−1,1−2に印加される
駆動周波数は高くなる。SSMの電極1−1,1−3の波形と
の位相差と駆動周波数との関係は第7図に示す通りであ
り、駆動周波数が高くなる程電極1−1,1−3間の位相
差が減少する特性を示すため、上記の動作にて負帰還が
かかりコンパレーター12の入力端S,Rへの入力波形が第
6図の(c)と(d)の実線との関係となる様制御され
る。
極1−1の波形との関係で位相差が90°よりも大となっ
ている場合にはコンパレーター2の出力は第6図(d)
の点線で示した波形となる。よって、この場合にはコン
パレーター12の出力は第6図(a)の如くその入力R,S
へ入力パルスの立上り信号の位相差分ハイとなるため結
局電極1−1の駆動波形に対する電極1−3の出力波形
との位相差が90°より大となる程上記コンパレーター12
の出力がハイとなる時間(デユーテイ)が大となる。該
コンパレーター12の出力はロウパスフイルター4を介し
てVCOに入力しており、該VCOは入力電圧が大の程周波数
の高いデユーテイ50%のパルスを発生するため、上述の
場合にはシフター6から電極1−1,1−2に印加される
駆動周波数は高くなる。SSMの電極1−1,1−3の波形と
の位相差と駆動周波数との関係は第7図に示す通りであ
り、駆動周波数が高くなる程電極1−1,1−3間の位相
差が減少する特性を示すため、上記の動作にて負帰還が
かかりコンパレーター12の入力端S,Rへの入力波形が第
6図の(c)と(d)の実線との関係となる様制御され
る。
よって、この場合にも電極1−1と1−3の波形関係が
第2図(a)の関係、即ち電極1−1の波形に対して電
極1−3の出力波形が90°づれた共振状態となる様駆動
周波数が調定される。
第2図(a)の関係、即ち電極1−1の波形に対して電
極1−3の出力波形が90°づれた共振状態となる様駆動
周波数が調定される。
又、電極1−1の波形に対する電極1−3の出力波形の
関係が90°よりも少なくなった場合にはコンパレーター
2の出力はex-or14の出力(第6図(c)に対して第6
図(d)の2−1の関係となる。よってこの場合には第
6図(e)の点線の如く上記波形第6図(c)(d)の
立上り信号の位相分だけLの信号が送出される。ローバ
スフイルター4は上記Lの信号に応答してその出力を低
減させるため、この場合はVCOへの入力電圧が低下しVCO
の出力周波数も減少する。よって、この場合には電極1
−1と1−3の波形間の位相差が90°方向へ増大する方
向の周波数が選ばれ電極1−1の波形に対して電極1−
3の出力波形が90°づれた共振状態となる様に駆動周波
数が調定される。
関係が90°よりも少なくなった場合にはコンパレーター
2の出力はex-or14の出力(第6図(c)に対して第6
図(d)の2−1の関係となる。よってこの場合には第
6図(e)の点線の如く上記波形第6図(c)(d)の
立上り信号の位相分だけLの信号が送出される。ローバ
スフイルター4は上記Lの信号に応答してその出力を低
減させるため、この場合はVCOへの入力電圧が低下しVCO
の出力周波数も減少する。よって、この場合には電極1
−1と1−3の波形間の位相差が90°方向へ増大する方
向の周波数が選ばれ電極1−1の波形に対して電極1−
3の出力波形が90°づれた共振状態となる様に駆動周波
数が調定される。
以上の通り、第3図実施例にあっては、フエイズコンパ
レーターにてコンパレーター2の出力(電極1−3の出
力)とex-or14の出力(電極1−2の駆動波形に対する1
80°位相づれた波形)との位相差がゼロとなる様との駆
動周波数が調定されるので、共振状態が変化しても電極
1−1と1−3の波形が90°づれた関係を示す駆動周波
数、即ち最も強い共振周波数は追従し常に共振状態で駆
動される。又、逆転モードの場合はインバーター15の出
力がLとなるためコンパレーター12のS入力端にはコン
パレーター16の出力がそのまま入力されることとなり、
この場合は第2図(b)に示した電極1−1と1−3の
波形の位相関係となる周波数が常に選ばれることとな
る。
レーターにてコンパレーター2の出力(電極1−3の出
力)とex-or14の出力(電極1−2の駆動波形に対する1
80°位相づれた波形)との位相差がゼロとなる様との駆
動周波数が調定されるので、共振状態が変化しても電極
1−1と1−3の波形が90°づれた関係を示す駆動周波
数、即ち最も強い共振周波数は追従し常に共振状態で駆
動される。又、逆転モードの場合はインバーター15の出
力がLとなるためコンパレーター12のS入力端にはコン
パレーター16の出力がそのまま入力されることとなり、
この場合は第2図(b)に示した電極1−1と1−3の
波形の位相関係となる周波数が常に選ばれることとな
る。
第8図は第3図示のフエイズコンパレーター12、ローパ
スフイルター4、VCO5、位相シフター6、出力回路7,8
の詳細を示す回路図である。図中のフエイズコンパレー
ター12におては12−1,12−2,12−13,12−14,12−15,12
−16はインバーター12−3,12−8はアンドゲート、12−
4,12−5,12−6,12−7はオアゲート、12−9,12−12はノ
アゲート、12−10,12−11はナンドート12−17はPチヤ
ンネルMOS,FET、12−18はNチヤンネルMOS FETである。
スフイルター4、VCO5、位相シフター6、出力回路7,8
の詳細を示す回路図である。図中のフエイズコンパレー
ター12におては12−1,12−2,12−13,12−14,12−15,12
−16はインバーター12−3,12−8はアンドゲート、12−
4,12−5,12−6,12−7はオアゲート、12−9,12−12はノ
アゲート、12−10,12−11はナンドート12−17はPチヤ
ンネルMOS,FET、12−18はNチヤンネルMOS FETである。
該コンパレーター12自体公知であるので、その詳細な説
明は省略するか、その入出力特性は上述の第5図にて述
べた通りであり入力パルスの立上り信号の位相差を検知
してハイ,ロウ,オープン状態を示すものである。
明は省略するか、その入出力特性は上述の第5図にて述
べた通りであり入力パルスの立上り信号の位相差を検知
してハイ,ロウ,オープン状態を示すものである。
ローパフフイルター4は抵抗4−1と4−2及びコンデ
ンサー4−3で構成され、抵抗4−1はローパスフイル
ター4の入出力間に、又抵抗4−2とコンデンサー4−
3は出力とグランド(GND)間に直列に接続されてい
る。VCO5において、5−1はオペアンプ、5−2,5−6,5
−7,5−8,5−9はNPN型トランジスタ、5−3,5−4,5−
5はPNP型トランジスタ、5−10,5−16は抵抗、5−11
はコンデンサ、5−14,5−15はナンドゲート5−17は定
電流源をそれぞれ示している。VCO5の入力はオペアンプ
5−1の入力であり、該アンプ5−1の入力はトラ
ンジスタ5−2のエミツタと抵抗5−10の一方に接続さ
れ、又該抵抗5−10の他方はGNPに接続されている。上
記オペアンプ15−1、トランジスター5−2抵抗5−10
にて電圧電流変換回路を構成しアンプ5−1に入力され
る電圧に応じた電流をトランジスター5−2のコレクタ
ーに流す。
ンサー4−3で構成され、抵抗4−1はローパスフイル
ター4の入出力間に、又抵抗4−2とコンデンサー4−
3は出力とグランド(GND)間に直列に接続されてい
る。VCO5において、5−1はオペアンプ、5−2,5−6,5
−7,5−8,5−9はNPN型トランジスタ、5−3,5−4,5−
5はPNP型トランジスタ、5−10,5−16は抵抗、5−11
はコンデンサ、5−14,5−15はナンドゲート5−17は定
電流源をそれぞれ示している。VCO5の入力はオペアンプ
5−1の入力であり、該アンプ5−1の入力はトラ
ンジスタ5−2のエミツタと抵抗5−10の一方に接続さ
れ、又該抵抗5−10の他方はGNPに接続されている。上
記オペアンプ15−1、トランジスター5−2抵抗5−10
にて電圧電流変換回路を構成しアンプ5−1に入力され
る電圧に応じた電流をトランジスター5−2のコレクタ
ーに流す。
トランジスター5−2のコレクターはトランジスター5
−3のコレクターとベース、トランジスター5−4,5−
5のベース、更には定電流源5−17に接続されており、
トランジスター5−3,5−4,5−5はカレントミラー回路
を構成している。
−3のコレクターとベース、トランジスター5−4,5−
5のベース、更には定電流源5−17に接続されており、
トランジスター5−3,5−4,5−5はカレントミラー回路
を構成している。
又、トランジスター5−4のコレクタは、トランジスタ
ー5−6および5−7のコレクタ及びトランジスター5
−7,5−8,5−9のベースに接続されている。トランジス
ター5−5のコレクタはトランジスター5−8,5−9の
コレクタ及びコンパレーター5−12の入力と5−13の
入力、更にはコンデンサー5−11と接続されている。
コンパレーター5−12の入力には基準電圧V1が、又5
−13の入力は基準電圧V2(V1>V2)が印加されコンパ
レーター5−12の出力はナンドゲート5−14の一方の入
力に、又ゲート5−14の他方の入力にはナンドゲート5
−15の出力が接続されている。コンパレーター5−13の
出力はナンドゲート5−15の一方の入力に、又ゲート5
−15の他方の入力にはゲート5−14の出力につながれて
いる。
ー5−6および5−7のコレクタ及びトランジスター5
−7,5−8,5−9のベースに接続されている。トランジス
ター5−5のコレクタはトランジスター5−8,5−9の
コレクタ及びコンパレーター5−12の入力と5−13の
入力、更にはコンデンサー5−11と接続されている。
コンパレーター5−12の入力には基準電圧V1が、又5
−13の入力は基準電圧V2(V1>V2)が印加されコンパ
レーター5−12の出力はナンドゲート5−14の一方の入
力に、又ゲート5−14の他方の入力にはナンドゲート5
−15の出力が接続されている。コンパレーター5−13の
出力はナンドゲート5−15の一方の入力に、又ゲート5
−15の他方の入力にはゲート5−14の出力につながれて
いる。
該ゲート5−14,5−15にてフリツプフロツプが構成さ
れ、フリツプフロツプのゲート5−15の出力は抵抗5−
16を介してトランジスター5−6のベースに印加されて
いる。
れ、フリツプフロツプのゲート5−15の出力は抵抗5−
16を介してトランジスター5−6のベースに印加されて
いる。
位相シフター6において6−4と6−5はDフリツプフ
ロツプ、6−6はインバーターを示している。出力回路
7において、7−1,7−1′,7−2,7−4,7−5はNPN型ト
ランジスター、7−3はPNP型トランジスター7−7,7−
8はダイオードを示している。又、出力回路8は出力回
路7と同一構成となっている。
ロツプ、6−6はインバーターを示している。出力回路
7において、7−1,7−1′,7−2,7−4,7−5はNPN型ト
ランジスター、7−3はPNP型トランジスター7−7,7−
8はダイオードを示している。又、出力回路8は出力回
路7と同一構成となっている。
上述の構成に係る各回路(ローパスフイルター4、VCO
5、位相シフター6、出力回路7,8)の動作について説明
する。
5、位相シフター6、出力回路7,8)の動作について説明
する。
上記フイルター4はコンパレーター12の出力を平滑化す
るものであり、その結果コンデンサー4−3にはコンパ
レーター12の出力状態に応じた出力が発生する。
るものであり、その結果コンデンサー4−3にはコンパ
レーター12の出力状態に応じた出力が発生する。
詳述すると、前述の如くコンパレーター12のR、S入力
への位相差がゼロ、即ち電極1−1と電極1−3位相差
が90°の場合にはコンパレーター12の出力はオープン状
態となっているため、ローパスフイルター4のコンデン
サー4−3の電位はそのままの状態を保持するが、電極
1−1の波形に対して電極1−3の波形が90°位相進み
よりも大となる位相進み状態となった場合には上述の如
くコンパレーター12の出力はその位相差に応じたデユー
テイのハイ信号が送出され、フイルター4のコンデンサ
ー4−3の電圧が増大する。又逆に電極1−1の波形に
対する電極1−3の波形が90°よろ少ない位相だけ進み
状態となるとコンパレーター12の出力がその位相差に応
じたデユーテイのロウ信号(グランドレベル)となり、
コンデンサー4−3の充電電位がデユーテイに応じて低
下する。
への位相差がゼロ、即ち電極1−1と電極1−3位相差
が90°の場合にはコンパレーター12の出力はオープン状
態となっているため、ローパスフイルター4のコンデン
サー4−3の電位はそのままの状態を保持するが、電極
1−1の波形に対して電極1−3の波形が90°位相進み
よりも大となる位相進み状態となった場合には上述の如
くコンパレーター12の出力はその位相差に応じたデユー
テイのハイ信号が送出され、フイルター4のコンデンサ
ー4−3の電圧が増大する。又逆に電極1−1の波形に
対する電極1−3の波形が90°よろ少ない位相だけ進み
状態となるとコンパレーター12の出力がその位相差に応
じたデユーテイのロウ信号(グランドレベル)となり、
コンデンサー4−3の充電電位がデユーテイに応じて低
下する。
即ち、該フイルター4はコンパレーター12の出力状態を
電圧変換した上VCOに伝える機能を有している。
電圧変換した上VCOに伝える機能を有している。
上記フイルター4の出力はVCOのダンプ5−1に入力さ
れるため、抵抗5−10にはフイルター4の出力電圧に応
じた電流が流れトランジスター5−2のコレクター端子
に該電流を形成する。即ちアンプ5−1、抵抗5−10、
トランジスター5−2はフイルター出力を電流に変換す
る電圧−電流変換回路を接続する。詳述するとフイルタ
ー4の出力がVであったとすると、抵抗5−10には該電
圧Vが印加されるので抵抗5−10の抵抗値をRとする
と、 なる電流が流れ、この電流がトランジスター5−2のコ
レクター端子形成される。又定電流源5−17の定電流を
i2とすると、このi2と上記i1との合成電流Iがトランジ
スター5−3から供給されることとなりカレントミラー
回路を構成するトランジスター5−4,5−5の電流の上
記Iとなる。
れるため、抵抗5−10にはフイルター4の出力電圧に応
じた電流が流れトランジスター5−2のコレクター端子
に該電流を形成する。即ちアンプ5−1、抵抗5−10、
トランジスター5−2はフイルター出力を電流に変換す
る電圧−電流変換回路を接続する。詳述するとフイルタ
ー4の出力がVであったとすると、抵抗5−10には該電
圧Vが印加されるので抵抗5−10の抵抗値をRとする
と、 なる電流が流れ、この電流がトランジスター5−2のコ
レクター端子形成される。又定電流源5−17の定電流を
i2とすると、このi2と上記i1との合成電流Iがトランジ
スター5−3から供給されることとなりカレントミラー
回路を構成するトランジスター5−4,5−5の電流の上
記Iとなる。
今トランジスター5−6がオフであり、かつコンデンサ
ー5−11が充電状態にあるものとする。
ー5−11が充電状態にあるものとする。
この状態ではトランジスター5−4に流れる電流が全て
トランジスター5−7に流れるため、トランジスター5
−7とカレントミラー回路を構成するトランジスター5
−8,5−9にもそれぞれトランジスター5−7に流れる
電流値と同一の電流が流れる。この結果、トランジスタ
ー5−5に流れる電流値とトランジスター5−8,5−9
にそれぞれ流れる電流値が同一となるため、コンデンサ
ー5−11からは上記トランジスター5−5に流れる電流
値分の電流が流出、コンデンサ5−11は該トランジスタ
ー5−5に流れる電流値、即ち上記Iにて放電される。
トランジスター5−7に流れるため、トランジスター5
−7とカレントミラー回路を構成するトランジスター5
−8,5−9にもそれぞれトランジスター5−7に流れる
電流値と同一の電流が流れる。この結果、トランジスタ
ー5−5に流れる電流値とトランジスター5−8,5−9
にそれぞれ流れる電流値が同一となるため、コンデンサ
ー5−11からは上記トランジスター5−5に流れる電流
値分の電流が流出、コンデンサ5−11は該トランジスタ
ー5−5に流れる電流値、即ち上記Iにて放電される。
これにてコンデンサー5−11の電位は低下、基準レベル
V2以下となるとコンパレーター5−13の出力がLとなり
フリツプフロツプを構成するナンドゲート5−15の出力
Hとなる。このためトランジスター5−6がオンとな
る。該トランジスター5−6がオンとなることにてトラ
ンジスター5−4に流れていた電流が全てグランドに流
れると共にトランジスター5−7,5−8,5−9がオフとな
る。よって、この場合はトランジスター5−5に流れる
電流、即ち上記Iにてコンデンサ5−11が定電流充電さ
れコンデンサ5−11の電位が上昇し基準レベルV1に達す
る。これにてコンパレーター12が反転、出力をとなすた
め、ナンドゲート5−15の出力をLとなしトランジスタ
ー5−6を再びオフとなす。この後再び上記放電が行な
われ以後上記の充放電が繰り返し実行される。
V2以下となるとコンパレーター5−13の出力がLとなり
フリツプフロツプを構成するナンドゲート5−15の出力
Hとなる。このためトランジスター5−6がオンとな
る。該トランジスター5−6がオンとなることにてトラ
ンジスター5−4に流れていた電流が全てグランドに流
れると共にトランジスター5−7,5−8,5−9がオフとな
る。よって、この場合はトランジスター5−5に流れる
電流、即ち上記Iにてコンデンサ5−11が定電流充電さ
れコンデンサ5−11の電位が上昇し基準レベルV1に達す
る。これにてコンパレーター12が反転、出力をとなすた
め、ナンドゲート5−15の出力をLとなしトランジスタ
ー5−6を再びオフとなす。この後再び上記放電が行な
われ以後上記の充放電が繰り返し実行される。
上述の如くコンデンサ5−11に対する充放電は、トラン
ジスター5−4の電流値Iで実行され、該電流値Iはフ
イルターのコンデンサ4−3の電圧、即ちコンパレータ
ー12の出力状態に応じて決定されるため、上記充放電の
スピードは電極1−1と電極1−3の波形の位相差に応
じて決定されることとなる。
ジスター5−4の電流値Iで実行され、該電流値Iはフ
イルターのコンデンサ4−3の電圧、即ちコンパレータ
ー12の出力状態に応じて決定されるため、上記充放電の
スピードは電極1−1と電極1−3の波形の位相差に応
じて決定されることとなる。
詳述すると電極1−1に対する電極1−3の波形が90°
位相進み状態にある時にはコンパレーター12の出力はオ
ープン状態であるため、コンデンサ4−3の電位は一定
のまま保持されているので、上記電流値Iも一定とな
る。よって、この場合には上記コンデンサ5−11に対す
る充放電動作も一定スピードとなり、プリツプフロツプ
を構成するナンドゲート5−14の出力も上記一定スピー
ドで反転するため、該フリツプフロツプの出力パルスの
周波数が一定のまま保持される。該周波数はSSMに対す
る最も強い共振周波数の2倍となる様設定されており後
述のシフター6の作用にて共振周波数として電極1−1,
1−2に伝わることとなりSSMはこの状態では一定の共振
周波数のまま駆動保持される。
位相進み状態にある時にはコンパレーター12の出力はオ
ープン状態であるため、コンデンサ4−3の電位は一定
のまま保持されているので、上記電流値Iも一定とな
る。よって、この場合には上記コンデンサ5−11に対す
る充放電動作も一定スピードとなり、プリツプフロツプ
を構成するナンドゲート5−14の出力も上記一定スピー
ドで反転するため、該フリツプフロツプの出力パルスの
周波数が一定のまま保持される。該周波数はSSMに対す
る最も強い共振周波数の2倍となる様設定されており後
述のシフター6の作用にて共振周波数として電極1−1,
1−2に伝わることとなりSSMはこの状態では一定の共振
周波数のまま駆動保持される。
又、何からかの原因にて上述の共振駆動状態からづれ第
7図の如く駆動周波数が共振点よりも低くなり電極1−
1に対する電極1−3の波形が90°位相進みよりも大と
なると、コンパレーター12の出力はハイとなると共にそ
の期間が位相差が大となるほど長くなるため、コンデン
サ4−3は充電されその電位も位相差が大となる程高く
なる。よって、上記電流値もIも大となるため、上記プ
リツプフロツプの出力周波数が増加方向へ移行する。こ
れにて電極1−1,1−2への駆動波形の周波数が増大
し、駆動波形を上記の共振周波数へ戻す。従って、電極
1−1と1−3の波形の位相差も上記90°位相差へ戻る
ため、以後共振駆動がなされる。
7図の如く駆動周波数が共振点よりも低くなり電極1−
1に対する電極1−3の波形が90°位相進みよりも大と
なると、コンパレーター12の出力はハイとなると共にそ
の期間が位相差が大となるほど長くなるため、コンデン
サ4−3は充電されその電位も位相差が大となる程高く
なる。よって、上記電流値もIも大となるため、上記プ
リツプフロツプの出力周波数が増加方向へ移行する。こ
れにて電極1−1,1−2への駆動波形の周波数が増大
し、駆動波形を上記の共振周波数へ戻す。従って、電極
1−1と1−3の波形の位相差も上記90°位相差へ戻る
ため、以後共振駆動がなされる。
又、逆に駆動波形が共振周波数よりも高くなった場合に
は第7図の如く電極1−1の波形に対する電極1−3と
波形が90°位相進みよりも小なるのでコンパレーター12
の出力はロウを示すと共にロウの期間は上記位相差が大
となるほど長くなる。よって、コンデンサ4−3の放置
量も上記位相差に応じるものとなりコンデンサ4−3の
電位も位相差が大となる程低下し、上記電流値Iと小と
なるので上記プリツプフロツプの出力周波数が低くなる
方向へ移行する。これにて電極1−1,1−2の駆動周波
数も低下、駆動周波数が上記共振状態へ戻り、電極1−
1と電極1−3へ波形も上記共振状態となる。
は第7図の如く電極1−1の波形に対する電極1−3と
波形が90°位相進みよりも小なるのでコンパレーター12
の出力はロウを示すと共にロウの期間は上記位相差が大
となるほど長くなる。よって、コンデンサ4−3の放置
量も上記位相差に応じるものとなりコンデンサ4−3の
電位も位相差が大となる程低下し、上記電流値Iと小と
なるので上記プリツプフロツプの出力周波数が低くなる
方向へ移行する。これにて電極1−1,1−2の駆動周波
数も低下、駆動周波数が上記共振状態へ戻り、電極1−
1と電極1−3へ波形も上記共振状態となる。
この様にVCOはその出力パルス周波数をフイルター4の
コンデンサ4−3の電位に応じて決定し、上述の如く電
極1−1,1−2への駆動周波数を共振周波数へ移行させ
るものである。
コンデンサ4−3の電位に応じて決定し、上述の如く電
極1−1,1−2への駆動周波数を共振周波数へ移行させ
るものである。
尚、共振周波数自体が環境変化等に影響され変化した場
合でも変化した共振周波数で駆動された場合に電極1−
1,1−3の位相差関係が90°となるものであり、上述の
如く本発明では上記位相差関係を常に保つよう作動する
ので、変化した共振周波数に追従して安定駆動されるこ
ととなる。
合でも変化した共振周波数で駆動された場合に電極1−
1,1−3の位相差関係が90°となるものであり、上述の
如く本発明では上記位相差関係を常に保つよう作動する
ので、変化した共振周波数に追従して安定駆動されるこ
ととなる。
又、SSMの駆動初期にあっては、コンデンサ4−3の電
位がゼロでり、上記トランジスター5−2のコレクター
には電流が流れることはないが、この場合には定電流源
5−17にて規制される一定電流値にてコンデンサ5−11
に対する充放電がなされる。該定電流源5−17による充
放電動作がなされた際の上記フリツプフロツプの周波数
は最も強い共振周波数に一番近い下方の共振周波数の2
倍の周波数に対して直前の周波数となる様上記定電流源
5−17の電流値が設定されており、これにてSSMは駆動
を開始する。
位がゼロでり、上記トランジスター5−2のコレクター
には電流が流れることはないが、この場合には定電流源
5−17にて規制される一定電流値にてコンデンサ5−11
に対する充放電がなされる。該定電流源5−17による充
放電動作がなされた際の上記フリツプフロツプの周波数
は最も強い共振周波数に一番近い下方の共振周波数の2
倍の周波数に対して直前の周波数となる様上記定電流源
5−17の電流値が設定されており、これにてSSMは駆動
を開始する。
尚、上記周波数での駆動を開始した後には上述動作にて
位相差比較がなされ徐々に周波数を上昇させ上記最も強
い共振周波数となる様制御される。
位相差比較がなされ徐々に周波数を上昇させ上記最も強
い共振周波数となる様制御される。
以上の様にVCO5はフエイズコンパレータ12及びフイルタ
ー4の作用によりコンパレーター12への入力信号の位相
差がゼロ、即ち電極1−1と1−3への波形が90°位相
進みの状態となる様にその出力周波数を変化させ、該出
力パルスをシフター6に入力する。
ー4の作用によりコンパレーター12への入力信号の位相
差がゼロ、即ち電極1−1と1−3への波形が90°位相
進みの状態となる様にその出力周波数を変化させ、該出
力パルスをシフター6に入力する。
該シフター6はVCO5の出力パルスをそれでもVCO5の出力
パルスの周波数に対して半分の周波数を有する0°と90
°との2系列のパルスに変換して駆動電極1−1,1−2
への駆動信号に変換する機能を有する。
パルスの周波数に対して半分の周波数を有する0°と90
°との2系列のパルスに変換して駆動電極1−1,1−2
への駆動信号に変換する機能を有する。
即ち、例えば今VCOの出力パルスとして第9図(a)に
示したものが出力されているとすると、フリツプフロツ
プ6−4,6−5は入力のそれぞれ立上り信号にて出力が
反転する様構成されているので、フリツプフロツプ6−
4の出力は第9図(c)の如くなる。又、フリツプフロ
ツプ6−5にはインバーター6−6を介してVCO出力の
反転パルスが入力されるため、フリツプフロツプ6−5
の出力は第9図(d)の如くなる。第9図(c)(d)
から明らかな如くシフターの各フリツプフロツプ6−4,
6−5はそれぞれ位相が90°シフトしたパルスであり、
かつ入力パルスの1/2の周波数のパルスを送出する。よ
って、VCOの周波数が上記の如く最も強い共振周波数の
2倍の周波数の場合にはシフターのフリツプフロツプは
それぞれ上記共振周波数で、かつ位相が90°づれたパル
スを送出し出力回路7,8に伝える。
示したものが出力されているとすると、フリツプフロツ
プ6−4,6−5は入力のそれぞれ立上り信号にて出力が
反転する様構成されているので、フリツプフロツプ6−
4の出力は第9図(c)の如くなる。又、フリツプフロ
ツプ6−5にはインバーター6−6を介してVCO出力の
反転パルスが入力されるため、フリツプフロツプ6−5
の出力は第9図(d)の如くなる。第9図(c)(d)
から明らかな如くシフターの各フリツプフロツプ6−4,
6−5はそれぞれ位相が90°シフトしたパルスであり、
かつ入力パルスの1/2の周波数のパルスを送出する。よ
って、VCOの周波数が上記の如く最も強い共振周波数の
2倍の周波数の場合にはシフターのフリツプフロツプは
それぞれ上記共振周波数で、かつ位相が90°づれたパル
スを送出し出力回路7,8に伝える。
該出力回路は入力パルスをコイル10,11に伝えるもので
あり、その詳細な説明は省略するが、該出力回路を介し
たパルスがコイル10,11に伝わり、コイル10,11、電極1
−1,1−2,1−4の作用にて該パルスと同一の周波数及び
位相を有する正弦波(第2図示)が電極1−1,1−2に
印加されることとなりSSMが上記共振周波数で駆動され
る。
あり、その詳細な説明は省略するが、該出力回路を介し
たパルスがコイル10,11に伝わり、コイル10,11、電極1
−1,1−2,1−4の作用にて該パルスと同一の周波数及び
位相を有する正弦波(第2図示)が電極1−1,1−2に
印加されることとなりSSMが上記共振周波数で駆動され
る。
〈効果〉 以上、詳述の如く、本発明に係る超音波モーターの駆動
回路にあってはモニター用電極の出力信号と駆動用周波
電圧との位相差関係が常に共振状態を表わす位相差関係
となる様に駆動用周波電圧の周波数を決定しているの
で、超音波モーターを極めて簡単な構成にて常に共振状
態に駆動出来るものであり、かつ、モニター信号とエネ
ルギー変換素子に直接印加される駆動用周波電圧との位
相差をデジタル処理にて実行させるために、モニター信
号及びインダクタンス手段の出力をパルス化したもので
あるので、高精度でモーターを共振駆動させることが可
能となるものである。
回路にあってはモニター用電極の出力信号と駆動用周波
電圧との位相差関係が常に共振状態を表わす位相差関係
となる様に駆動用周波電圧の周波数を決定しているの
で、超音波モーターを極めて簡単な構成にて常に共振状
態に駆動出来るものであり、かつ、モニター信号とエネ
ルギー変換素子に直接印加される駆動用周波電圧との位
相差をデジタル処理にて実行させるために、モニター信
号及びインダクタンス手段の出力をパルス化したもので
あるので、高精度でモーターを共振駆動させることが可
能となるものである。
又、本実施例ではVCOからの出力を直接フリツプフロツ
プ6−4に伝えると共にインバーター6−6を介してフ
リツプフロツプ6−5に伝えているか、フリツプフロツ
プ6−5を立上り信号に同期してその出力を反転させる
様にした場合には上記インバーター6−6を設ける必要
がない。
プ6−4に伝えると共にインバーター6−6を介してフ
リツプフロツプ6−5に伝えているか、フリツプフロツ
プ6−5を立上り信号に同期してその出力を反転させる
様にした場合には上記インバーター6−6を設ける必要
がない。
又、VCOからの出力パルスをバイナリーカウンターで分
周し、分周出力のロジツクを取ることにて上記VCO出力
パルスのうち奇数のパルス列と偶数のパルス列を得、こ
れらのパルス列をそれぞれフリツプフロツプ6−4,6−
5に伝える様にしてもシフター6から90°位相の異なる
パルスを得ることが出来る。
周し、分周出力のロジツクを取ることにて上記VCO出力
パルスのうち奇数のパルス列と偶数のパルス列を得、こ
れらのパルス列をそれぞれフリツプフロツプ6−4,6−
5に伝える様にしてもシフター6から90°位相の異なる
パルスを得ることが出来る。
又、VCO出力パルスの一周の整数倍ごとにフリツプフロ
ツプ6−4の出力を反転させると共に上記整数倍の周期
に対する半周期におけるVCO出力の変化信号によりフリ
ツプフロツプ6−5の出力を反転する様にして90°位相
の異なる信号を得ることが出来るものであり、この回路
もVCO出力を分周した上ロジツクを取ることにて実現出
来るものである。
ツプ6−4の出力を反転させると共に上記整数倍の周期
に対する半周期におけるVCO出力の変化信号によりフリ
ツプフロツプ6−5の出力を反転する様にして90°位相
の異なる信号を得ることが出来るものであり、この回路
もVCO出力を分周した上ロジツクを取ることにて実現出
来るものである。
又、実施例では電極1−1と電極1−3は90°づれた位
置に配しているが、電極1−3を電極1−1に対して任
意の位置(例えばθ°ずれた位置)に配した場合におけ
る共振状態での電極1−1と電極1−3との波形の位相
差もθ°となるため、フエーイズコンパレーターの入力
波形の差がθ°となる様制御し電極1−1,1−2への駆
動周波数を調定すれば良いものである。
置に配しているが、電極1−3を電極1−1に対して任
意の位置(例えばθ°ずれた位置)に配した場合におけ
る共振状態での電極1−1と電極1−3との波形の位相
差もθ°となるため、フエーイズコンパレーターの入力
波形の差がθ°となる様制御し電極1−1,1−2への駆
動周波数を調定すれば良いものである。
第1図は超音波モーターの固定子の電極形状を示す説明
図、第2図(a),(b)は超音波モーターの駆動波形
及び出力波形を示す波形図、第3図は本発明に係る超音
波モーターの一実施例を示すブロツク図、第4図は第3
図示のコンパレーター12の構成を示すブロツク図、第5
図(a),(b),(c)はコンパレーター12の動作を
説明するための波形図、第6図(a),(b),
(c),(d),(e)は第3図示の回路の動作を説明
する波形図、第7図はモーターの特性を示す特性図、第
8図は第3図示のモーターの具体的構成を示す回路図、
第9図(a),(b),(c),(d)は第8図のシフ
ターの動作を説明する波形図である。 5……VCO 6……シフター 2,16……コンパレーター 12……フエーイズコンパレーター。
図、第2図(a),(b)は超音波モーターの駆動波形
及び出力波形を示す波形図、第3図は本発明に係る超音
波モーターの一実施例を示すブロツク図、第4図は第3
図示のコンパレーター12の構成を示すブロツク図、第5
図(a),(b),(c)はコンパレーター12の動作を
説明するための波形図、第6図(a),(b),
(c),(d),(e)は第3図示の回路の動作を説明
する波形図、第7図はモーターの特性を示す特性図、第
8図は第3図示のモーターの具体的構成を示す回路図、
第9図(a),(b),(c),(d)は第8図のシフ
ターの動作を説明する波形図である。 5……VCO 6……シフター 2,16……コンパレーター 12……フエーイズコンパレーター。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−251490(JP,A) 特開 昭61−30972(JP,A) 特開 昭52−35621(JP,A) 電気学会論文誌99巻B分冊5号、電気学 会、昭和54年5月P.73(通頁345)
Claims (1)
- 【請求項1】振動体の異なる位置に第1及び第2の電気
−機械エネルギー変換素子部を配し、該素子部に互いに
位相の異なる周波電圧を印加することで振動波を形成さ
せ、該振動波を駆動力とする超音波モーター装置におい
て、 前記周波電圧として、位相の異なるパルス電圧を形成す
るパルス電圧形成回路を設け、該パルス電圧をそれぞれ
インダクタンス手段を介して第1及び第2の電極に印加
し、該第1及び第2の電極を介して第1及び第2の電気
−機械エネルギー変換素子部に位相の異なる周波電圧を
印加するとともに、前記振動体の振動状態に応じた周波
電圧を形成する振動検出用機械−電気エネルギー変換素
子を前記振動体に配し、更に前記第1の電極に印加され
る周波電圧波形及び振動検出用機械−電気エネルギー変
換素子に発生する周波電圧波形を整形しそれぞれパルス
信号に変換するパルス信号形成回路と、該変換されたそ
れぞれのパルス信号の信号エッヂを比較する比較回路
と、該比較出力に基づいて前記パルス電圧形成回路から
のパルス電圧の周波数を規制する規制回路とを設けたこ
とを特徴とする超音波モーター装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61008626A JPH072026B2 (ja) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | 超音波モ−タ−装置 |
GB8624034A GB2183371B (en) | 1985-10-09 | 1986-10-07 | Vibration wave motor and drive circuit therefor |
FR868614013A FR2593003B1 (fr) | 1985-10-09 | 1986-10-08 | Moteur a ondes vibratoires et son circuit de commande. |
DE19863634329 DE3634329A1 (de) | 1985-10-09 | 1986-10-08 | Steuergeraet fuer einen vibrationswellenmotor |
US07/133,255 US4833358A (en) | 1985-10-09 | 1987-12-14 | Vibration wave motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61008626A JPH072026B2 (ja) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | 超音波モ−タ−装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62166787A JPS62166787A (ja) | 1987-07-23 |
JPH072026B2 true JPH072026B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=11698158
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61008626A Expired - Fee Related JPH072026B2 (ja) | 1985-10-09 | 1986-01-17 | 超音波モ−タ−装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH072026B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3164239B2 (ja) * | 1992-01-16 | 2001-05-08 | オリンパス光学工業株式会社 | 振動波モータの駆動回路 |
JP4612662B2 (ja) * | 2001-01-09 | 2011-01-12 | Hoya株式会社 | 超音波モータ駆動制御装置 |
KR100536753B1 (ko) * | 2001-11-19 | 2005-12-14 | (주)피에조테크놀리지 | 피엘엘방식을 이용한 초음파 모터 구동방법 |
KR100703205B1 (ko) | 2005-11-07 | 2007-04-06 | 삼성전기주식회사 | 압전 초음파 모터의 구동 제어 장치 |
WO2010027007A1 (ja) * | 2008-09-04 | 2010-03-11 | コニカミノルタオプト株式会社 | 超音波アクチュエータ |
-
1986
- 1986-01-17 JP JP61008626A patent/JPH072026B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
電気学会論文誌99巻B分冊5号、電気学会、昭和54年5月P.73(通頁345) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62166787A (ja) | 1987-07-23 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |