JPH08166244A - Driver of piezoelectric oscillator - Google Patents

Driver of piezoelectric oscillator

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JPH08166244A
JPH08166244A JP6334201A JP33420194A JPH08166244A JP H08166244 A JPH08166244 A JP H08166244A JP 6334201 A JP6334201 A JP 6334201A JP 33420194 A JP33420194 A JP 33420194A JP H08166244 A JPH08166244 A JP H08166244A
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JP
Japan
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voltage
piezoelectric vibrator
resonance
phase
frequency
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JP6334201A
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Japanese (ja)
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Yoshiro Tomikawa
義朗 富川
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Abstract

PURPOSE: To reduce the heat generation by the loss of a dielectric, by resonating a piezoelectric oscillator by B type with high acuteness always with antiresonant frequency. CONSTITUTION: An amplifier 3 amplifies the voltage applied to the reference capacity Cs connected to a piezoelectric oscillator 6a, and a differential amplifier 4 seeks the difference between drive voltage Vf and the voltage from the amplifier 3. Furthermore, a phase comparator 7 seeks the phase difference between the drive voltage Vf and the differential output voltage Vout, and controls the oscillation frequency of a voltage control oscillator 9, based on the phase comparison voltage Vp. By this PLL loop, the piezoelectric oscillator 6a is driven to resonate in B type with antiresonant frequency. By being capable of driving the piezoelectric element with B-type resonance, high acuteness can be obtained, and also even if it is driven with large amplitude, heating value can be suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、圧電トランス、圧電モ
ータ、または振動型ジャイロスコープなどに用いられる
圧電振動子を駆動する駆動装置に係り、特に反共振周波
数にて圧電振動子を共振させ、発熱の低下などを実現で
きる圧電振動子の駆動装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive device for driving a piezoelectric vibrator used in a piezoelectric transformer, a piezoelectric motor, a vibration type gyroscope or the like, and in particular, resonating the piezoelectric vibrator at an anti-resonance frequency, The present invention relates to a piezoelectric vibrator driving device that can reduce heat generation.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は圧電振動子1を交流駆動電源部2
により駆動している状態を示している。図8は交流駆動
電源部2が定電圧源である場合に、圧電振動子に流れる
電流Iと駆動電力の周波数fとの関係を示している。P
ZT系セラミック振動子などでは、圧電反作用により
(圧電振動子の制動容量成分の影響により)2つの共振
点が現れる。図8に示すように、交流駆動電源部2の駆
動電力の周波数fを変化させると、A点とB点で極大電
流と極小電流が現れる。A点は、圧電振動子1が共振状
態となったときの共振周波数faに現れ、B点は圧電振
動子1が反共振状態となったときの反共振周波数fbに
現れる。A点が共振点であり、B点が反共振点である。
2. Description of the Related Art FIG. 7 shows a piezoelectric vibrator 1 with an AC drive power supply 2
Shows the state of being driven by. FIG. 8 shows the relationship between the current I flowing through the piezoelectric vibrator and the frequency f of the drive power when the AC drive power supply unit 2 is a constant voltage source. P
In a ZT ceramic oscillator or the like, two resonance points appear due to the piezoelectric reaction (due to the influence of the damping capacitance component of the piezoelectric oscillator). As shown in FIG. 8, when the frequency f of the drive power of the AC drive power supply unit 2 is changed, the maximum current and the minimum current appear at the points A and B. The point A appears at the resonance frequency fa when the piezoelectric vibrator 1 is in the resonance state, and the point B appears at the anti-resonance frequency fb when the piezoelectric vibrator 1 is in the anti-resonance state. Point A is a resonance point and point B is an anti-resonance point.

【0003】A点(共振点)は圧電振動子1に流れる電
流が最大になるときであり、B点(反共振点)は、圧電
振動子1に流れる電流が最小で圧電振動子1にかかる電
圧が最大になるときである。図9の(A)(B)はそれ
ぞれ圧電振動子の等価回路を表わしており、Cd1,C
d2は制動容量、Cm1とCm2,Lm1とLm2,R
m1とRm2は、それぞれ共振時または反共振時の等価
容量、等価インダクタンス、振動抵抗である。
At point A (resonance point), the current flowing through the piezoelectric vibrator 1 is maximized, and at point B (anti-resonance point), the current flowing through the piezoelectric vibrator 1 is minimum and is applied to the piezoelectric vibrator 1. It is when the voltage reaches its maximum. 9A and 9B respectively show equivalent circuits of the piezoelectric vibrator, which are Cd1 and Cd.
d2 is the braking capacity, Cm1 and Cm2, Lm1 and Lm2, R
m1 and Rm2 are an equivalent capacitance, an equivalent inductance, and a vibration resistance at the time of resonance or antiresonance, respectively.

【0004】また、交流駆動電源部2が定電流源である
場合には、共振周波数faにて圧電振動子1にかかる電
圧が極小になり、反共振周波数fbで圧電振動子1にか
かる電圧が極大になる。ここで、以下においては、電流
が最大になるときの圧電振動子1の共振状態をA型共振
と称し、電圧が最大になるときの圧電振動子1の反共振
状態をB型共振と称する。
When the AC drive power source section 2 is a constant current source, the voltage applied to the piezoelectric vibrator 1 becomes minimal at the resonance frequency fa and the voltage applied to the piezoelectric vibrator 1 at the anti-resonance frequency fb. Become maximal. Here, in the following, the resonance state of the piezoelectric vibrator 1 when the current becomes maximum is called A-type resonance, and the anti-resonance state of the piezoelectric vibrator 1 when the voltage becomes maximum is called B-type resonance.

【0005】圧電振動子1を共振状態にて駆動するため
には、交流駆動電源部2からの駆動電力の周波数がfa
またはfbに近いことが必要である。しかし、実際のP
ZT系セラミック振動子などでは、環境温度の変化や振
動子自体の発熱により圧電振動子の弾性係数などが変化
し、共振周波数が変動するものとなる。したがって、一
定の周波数の駆動電力により圧電振動子を駆動する場合
に、駆動電力の周波数を常に共振周波数に一致させるこ
とは困難である。そこで、最近では、駆動電力により圧
電振動子1を駆動するとともに、この圧電振動子1に作
用する電力を検出するセンサーを設けこのセンサーにて
検出された電力に基づいて、あるいは駆動電圧とセンサ
ーの検出電圧との位相差に基づいて、圧電振動子1の共
振点の変動を追尾し、常に共振周波数に近い周波数の駆
動電力を与えるようにした、共振点追尾型の駆動装置も
考えられている。
In order to drive the piezoelectric vibrator 1 in a resonance state, the frequency of the drive power from the AC drive power source section 2 is fa.
Or it must be close to fb. But the actual P
In a ZT ceramic oscillator or the like, the resonance frequency changes due to changes in the elastic coefficient of the piezoelectric oscillator and the like due to changes in environmental temperature and heat generation of the oscillator itself. Therefore, when driving the piezoelectric vibrator with the drive power having a constant frequency, it is difficult to always match the frequency of the drive power with the resonance frequency. Therefore, recently, a sensor for detecting the electric power acting on the piezoelectric vibrator 1 is provided while driving the piezoelectric vibrator 1 by the driving power, and based on the electric power detected by this sensor, or the driving voltage and the sensor A resonance point tracking type drive device is also considered in which the fluctuation of the resonance point of the piezoelectric vibrator 1 is tracked on the basis of the phase difference from the detected voltage, and drive power having a frequency close to the resonance frequency is always applied. .

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記共振点追尾型の駆
動装置としては、例えば圧電振動子1から検出される検
出電流または検出電圧の位相が共振周波数faにて変化
することを利用し、常にこの位相の変化点を追尾する回
路構成が考えられる。しかし、PZT系セラミック振動
子などでは、図8に示すように、接近した周波数帯域に
共振周波数faと反共振周波数fbとが存在し、共振周
波数faと反共振周波数fbの両点にて検出電流または
検出電圧の位相が変動するため、実際には共振点と反共
振点との区別が困難であり、例えば共振周波数faのみ
を追尾するのが困難である。
The resonance point tracking type drive device utilizes, for example, that the phase of the detection current or the detection voltage detected from the piezoelectric vibrator 1 changes at the resonance frequency fa, and A circuit configuration that tracks this phase change point is conceivable. However, in a PZT ceramic oscillator or the like, as shown in FIG. 8, the resonance frequency fa and the anti-resonance frequency fb exist in the close frequency bands, and the detected current is detected at both the resonance frequency fa and the anti-resonance frequency fb. Alternatively, since the phase of the detected voltage changes, it is actually difficult to distinguish between the resonance point and the anti-resonance point, and it is difficult to track only the resonance frequency fa, for example.

【0007】また、共振点追尾型の駆動回路として、コ
イルなどのインダクタンス素子を使用して反共振周波数
fbでの検出電流または検出電圧の位相を変化させ、回
路上にて共振周波数faのみを追尾させることも考えら
れる。しかし、上記のようにコイルなどのインダクタン
ス素子を介在させると、圧電振動子1から検出される電
流または電圧がインダクタンスの影響を受けることにな
り、前述のように温度変化などによる共振周波数faの
変動を高精度に追尾することが困難になる。
Also, as a resonance point tracking type drive circuit, an inductance element such as a coil is used to change the phase of the detection current or the detection voltage at the anti-resonance frequency fb to track only the resonance frequency fa on the circuit. It is also possible to let them do. However, when an inductance element such as a coil is interposed as described above, the current or voltage detected from the piezoelectric vibrator 1 is affected by the inductance, and as described above, the variation of the resonance frequency fa due to temperature change or the like. Becomes difficult to track with high accuracy.

【0008】また、PZT系セラミック振動子などで
は、共振周波数faにてA型共振で共振したときの共振
尖鋭度Qaは、反共振周波数fbにてB型共振で共振し
たときの共振尖鋭度Qbよりも低くなる。これは圧電振
動子の誘電体損失に起因するものである。したがって、
周波数faを追尾するA型共振追尾型の駆動回路では、
高い共振尖鋭度を得ることができない。またA型共振の
追尾では、誘電体損失による発熱が大きくなる。この発
熱によりさらに共振周波数faの変動が大きくなり、ま
た大きな振幅での駆動を行おうとすると、発熱量が徐々
に多くなり、最終的には圧電振動子を破損することもあ
る。
Further, in a PZT ceramic oscillator or the like, the resonance sharpness Qa when resonating at the A type resonance at the resonance frequency fa is the resonance sharpness Qb when resonating at the B type resonance at the antiresonance frequency fb. Will be lower than. This is due to the dielectric loss of the piezoelectric vibrator. Therefore,
In the A-type resonance tracking type drive circuit that tracks the frequency fa,
High resonance sharpness cannot be obtained. Further, in the tracking of the A-type resonance, heat generation due to dielectric loss becomes large. Due to this heat generation, the fluctuation of the resonance frequency fa further increases, and when driving with a large amplitude, the amount of heat generation gradually increases, and eventually the piezoelectric vibrator may be damaged.

【0009】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、圧電振動子が常に反共振周波数fbにて共振(B
型共振)できるように、この周波数fbを追尾して駆動
電力を与えるようにし、常に共振尖鋭度が高く且つ発熱
量の少ない周波数にて振動させることができるようにし
た圧電振動子の駆動装置を提供することを目的としてい
る。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, in which the piezoelectric vibrator always resonates at the anti-resonance frequency fb (B
Drive device for a piezoelectric vibrator, in which the driving power is applied by following the frequency fb so that the resonance can be performed, and the piezoelectric vibrator can always vibrate at a frequency with a high resonance sharpness and a small heat generation amount. It is intended to be provided.

【0010】また本発明は、圧電振動子からの検出電圧
がインダクタンスの影響を受けないようにして、常に反
共振周波数の変動を高精度に追尾して駆動電力を与える
ことができるようにした圧電振動子の駆動装置を提供す
ることを目的としている。
Further, according to the present invention, the detected voltage from the piezoelectric vibrator is not affected by the inductance, and the fluctuation of the anti-resonance frequency can be always tracked with high accuracy to supply the driving power. It is an object to provide a drive device for a vibrator.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明による圧電振動子
の駆動装置は、圧電振動子に接続された基準容量と、圧
電振動子にかかる電圧から前記基準容量にかかる電圧の
差を求める差動手段と、圧電振動子に与えられる駆動信
号の位相と差動手段からの差動出力の位相とを比較する
位相比較器と、位相比較器の出力に基づいて発振が制御
される電圧制御発振器とを有し、電圧制御発振器からの
発振周波数に基づく駆動信号が圧電振動子に与えられる
ことを特徴とするものである。
A drive device for a piezoelectric vibrator according to the present invention is a differential device for obtaining a difference between a reference capacitor connected to the piezoelectric vibrator and a voltage applied to the reference capacitor from a voltage applied to the piezoelectric vibrator. Means, a phase comparator for comparing the phase of the drive signal applied to the piezoelectric vibrator and the phase of the differential output from the differential means, and a voltage controlled oscillator whose oscillation is controlled based on the output of the phase comparator. And a drive signal based on the oscillation frequency from the voltage controlled oscillator is applied to the piezoelectric vibrator.

【0012】上記において、基準容量を圧電振動子に直
列に接続し、この基準容量にかかる電圧を増幅器により
増幅し、差動手段では、圧電振動子と基準容量とにかか
る駆動電圧と、増幅器により増幅された電圧との差が求
められるものとすることが可能である。ここで、基準容
量Csが圧電振動子の制動容量Cd2のn倍であるとき
に、前記増幅器の増幅度がほぼ(n+1)倍であること
が好ましい。
In the above, the reference capacitance is connected in series to the piezoelectric vibrator, the voltage applied to the reference capacitance is amplified by the amplifier, and the differential means uses the drive voltage applied to the piezoelectric oscillator and the reference capacitance and the amplifier. It is possible that the difference from the amplified voltage is sought. Here, when the reference capacitance Cs is n times the braking capacitance Cd2 of the piezoelectric vibrator, it is preferable that the amplification degree of the amplifier is approximately (n + 1) times.

【0013】また、圧電振動子が定電圧により駆動され
るときには、位相比較器により比較された位相差が90
度のときを基準として、電圧制御発振器の発振周波数が
制御されるものとなり、または、圧電振動子が定電流に
より駆動されるときには、位相比較器により比較された
位相差が0度のときを基準として、電圧制御発振器の発
振周波数が制御されるものとなる。
When the piezoelectric vibrator is driven by a constant voltage, the phase difference compared by the phase comparator is 90.
When the oscillating frequency of the voltage controlled oscillator is controlled on the basis of the phase difference, or when the piezoelectric vibrator is driven by a constant current, the phase difference compared by the phase comparator is based on 0 degree. As a result, the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator is controlled.

【0014】[0014]

【作用】図3は、本発明の作用を説明するものであり、
PZT系セラミック振動子などの圧電振動子1が交流駆
動電源部2により駆動されている状態を示している。圧
電振動子1にかかる電圧を検出する回路では、圧電振動
子1の等価回路を図3により表わすことができる。ここ
でCd2は制動容量である。圧電振動子1単体を振動し
ないようにクランプし、駆動電圧Vfを与えると、制動
容量Cd2にかかる電圧Vdのみが得られる。この電圧
Vdが制動容量Cd2にかかる電圧である。共振時の等
価容量Cm2、等価インダクタンスLm2、振動抵抗R
m2は並列に接続されたものとして表現でき、この部分
にかかる電圧VmがB型共振でのモーショナル電圧であ
る。
FIG. 3 illustrates the operation of the present invention.
A state in which a piezoelectric vibrator 1 such as a PZT ceramic vibrator is driven by an AC driving power supply unit 2 is shown. In the circuit that detects the voltage applied to the piezoelectric vibrator 1, an equivalent circuit of the piezoelectric vibrator 1 can be represented by FIG. Here, Cd2 is a braking capacity. When the piezoelectric vibrator 1 is clamped so as not to vibrate and the drive voltage Vf is applied, only the voltage Vd applied to the braking capacitance Cd2 is obtained. This voltage Vd is the voltage applied to the braking capacitance Cd2. Equivalent capacitance Cm2 at resonance, equivalent inductance Lm2, vibration resistance R
m2 can be expressed as being connected in parallel, and the voltage Vm applied to this portion is the motional voltage at the B-type resonance.

【0015】本発明では、圧電振動子1に基準容量Cs
が直列に接続され、基準容量Csの非接続側が接地され
ている(あるいは所定の電位となっている)。この基準
容量Csにかかる基準電圧をVsで示している。本発明
では、圧電振動子1にかかる電圧(Vd+Vm)から前
記基準電圧Vsの差が求められ、これにより制動容量C
d2の影響が打ち消されまたは低減される。
In the present invention, the reference capacitance Cs is applied to the piezoelectric vibrator 1.
Are connected in series, and the non-connection side of the reference capacitance Cs is grounded (or has a predetermined potential). The reference voltage applied to this reference capacitance Cs is indicated by Vs. In the present invention, the difference of the reference voltage Vs is obtained from the voltage (Vd + Vm) applied to the piezoelectric vibrator 1, and the braking capacitance C
The effect of d2 is canceled or reduced.

【0016】図3では、基準容量Csにかかる基準電圧
Vsを増幅するための増幅器3が設けられ、さらに圧電
振動子1および基準容量Csにかかる駆動電圧Vfか
ら、増幅器3からの出力電圧を差動する差動手段として
の差動増幅器(オペアンプ)4が設けられている。図3
では、基準容量Csが制動容量Cd2のn倍とされ、前
記増幅器3の電圧増幅率がほぼ(n+1)倍に設定され
ている。圧電振動子1と基準容量Csに流れる電流をI
fとすると、電圧VfとVsは数1により表わされる。
In FIG. 3, an amplifier 3 for amplifying the reference voltage Vs applied to the reference capacitor Cs is provided, and the output voltage from the amplifier 3 is further subtracted from the drive voltage Vf applied to the piezoelectric vibrator 1 and the reference capacitor Cs. A differential amplifier (op-amp) 4 is provided as a moving differential means. FIG.
Then, the reference capacitance Cs is n times the braking capacitance Cd2, and the voltage amplification factor of the amplifier 3 is set to approximately (n + 1) times. The current flowing through the piezoelectric vibrator 1 and the reference capacitance Cs is I
Assuming that f, the voltages Vf and Vs are expressed by Equation 1.

【0017】[0017]

【数1】 [Equation 1]

【0018】図3での差動出力Voutは、VfからVs
を(n+1)倍した電圧を差動したものである。よって
Voutは数2で求められる。
The differential output Vout in FIG. 3 is calculated from Vf to Vs.
(N + 1) times the differential voltage. Therefore, Vout is calculated by the equation 2.

【0019】[0019]

【数2】 [Equation 2]

【0020】数2に示すように、差動増幅器4から得ら
れる差動出力Voutはモーショナル電圧Vmに等しくな
る。すなわち、圧電振動子1にかかる電圧(Vd+V
m)から、制動容量Cd2にかかる電圧Vdが回路上に
て除去されたことになる。共振時の等価容量Cm2、等
価インダクタンスLm2、振動抵抗Rm2が並列に接続
された等価回路に作用するモーショナル電圧Vmの周波
数特性を図4に示す。図4では、反共振周波数fbにて
モーショナル電圧Vmがピークになりしかも周波数fの
変化に対してほぼ左右対称の特性が得られる。
As shown in Equation 2, the differential output Vout obtained from the differential amplifier 4 becomes equal to the motional voltage Vm. That is, the voltage (Vd + V
From m), the voltage Vd applied to the braking capacitance Cd2 is removed on the circuit. FIG. 4 shows frequency characteristics of the motional voltage Vm that acts on an equivalent circuit in which the equivalent capacitance Cm2, the equivalent inductance Lm2, and the vibration resistance Rm2 at the time of resonance are connected in parallel. In FIG. 4, the motional voltage Vm peaks at the anti-resonance frequency fb, and a characteristic that is substantially symmetrical with respect to changes in the frequency f is obtained.

【0021】これは、基準容量Csにかかる電圧Vsを
(n+1)倍し、VfからVs(n+1)を差動するこ
とにより、制動容量Cd2にかかる電圧成分が回路上に
て等価的に打ち消されたことを意味している。制動容量
Cd2の電圧成分が打ち消され、実質的にモーショナル
電圧Vmのみが検出されると、この検出出力(差動出
力)Voutでは、共振周波数faすなわち電流が最大に
なるときの圧電振動子の共振点が現れなくなり、反共振
周波数fbのピークのみが得られる。
This is because the voltage component applied to the braking capacitance Cd2 is equivalently canceled on the circuit by multiplying the voltage Vs applied to the reference capacitance Cs by (n + 1) and differentiating Vs (n + 1) from Vf. It means that. When the voltage component of the braking capacitance Cd2 is canceled and substantially only the motional voltage Vm is detected, at this detection output (differential output) Vout, the resonance of the piezoelectric vibrator when the resonance frequency fa, that is, the current becomes maximum. The points disappear and only the peak of the anti-resonance frequency fb is obtained.

【0022】以上から図3に示す回路を用いると、差動
出力Voutにより反共振周波数fbを検出できる。した
がって、交流駆動電源部2の駆動周波数をVoutにて得
られた反共振周波数fbを常に追尾するものに設定すれ
ば、圧電振動子1を反共振周波数fbにて共振させるこ
とができ、すなわち圧電振動子1を常にB型共振にて共
振させることが可能になる。
From the above, when the circuit shown in FIG. 3 is used, the antiresonance frequency fb can be detected by the differential output Vout. Therefore, if the drive frequency of the AC drive power supply unit 2 is set to always track the anti-resonance frequency fb obtained at Vout, the piezoelectric vibrator 1 can resonate at the anti-resonance frequency fb, that is, the piezoelectric element. It is possible to cause the vibrator 1 to always resonate with the B-type resonance.

【0023】次に、交流駆動電源部2から圧電振動子1
に与えられる駆動電圧Vfの位相と、Voutの位相との
関係を図5と図6に示す。図5と図6は、図3に示す回
路において、CsをCd2とほぼ同じ値とし(n=
1)、増幅器3の増幅率をほぼ2倍(n+1=2)とし
た場合を示している。図5と図6において、横軸は周波
数fである。Voutは差動増幅器4からの差動出力であ
りこれに対応する縦軸の単位は(dB)で表わしてい
る。Fは駆動電圧Vfと差動出力Voutとの位相差であ
り、これに対応する縦軸の単位は(度:deg)であ
る。
Next, the AC drive power source unit 2 to the piezoelectric vibrator 1
5 and 6 show the relationship between the phase of the drive voltage Vf given to the circuit and the phase of Vout. 5 and 6 show that in the circuit shown in FIG. 3, Cs has almost the same value as Cd2 (n =
1), the case where the amplification factor of the amplifier 3 is almost doubled (n + 1 = 2) is shown. In FIGS. 5 and 6, the horizontal axis represents the frequency f. Vout is a differential output from the differential amplifier 4, and the unit of the vertical axis corresponding to this is represented by (dB). F is the phase difference between the drive voltage Vf and the differential output Vout, and the unit of the vertical axis corresponding to this is (degree: deg).

【0024】図5は交流駆動電源部2が定電圧源である
場合を示している。図5においてVoutのピークは圧電
振動子の反共振点(反共振周波数fb)に現れるが、駆
動電圧Vfと差動出力Voutとの位相差Fは、反共振点
にて変化し、Voutのピーク時(反共振点)での位相差
は90度である。図6は交流駆動電源部2が定電流源で
ある場合を示している。この場合もVoutのピークは反
共振点に現れ、駆動電圧Vfと差動出力Voutとの位相
差Fは、ピーク点(反共振点)にて変化し、ピーク時で
の位相差は0度である。
FIG. 5 shows a case where the AC drive power source section 2 is a constant voltage source. In FIG. 5, the peak of Vout appears at the anti-resonance point (anti-resonance frequency fb) of the piezoelectric vibrator, but the phase difference F between the drive voltage Vf and the differential output Vout changes at the anti-resonance point, and the peak of Vout. The phase difference at time (anti-resonance point) is 90 degrees. FIG. 6 shows a case where the AC drive power supply unit 2 is a constant current source. Also in this case, the peak of Vout appears at the anti-resonance point, the phase difference F between the drive voltage Vf and the differential output Vout changes at the peak point (anti-resonance point), and the phase difference at the peak time is 0 degree. is there.

【0025】図5と図6とから、位相比較器により駆動
電圧Vfの位相と差動出力電圧Voutの位相との位相差
を求め、位相比較器からの位相比較電圧に基づいて電圧
制御発振器(VCO)の発振周波数を制御し、この発振
周波数に基づいた駆動電力を圧電振動子1に印加すれ
ば、常に反共振周波数fbすなわちB型共振の共振点を
追尾した駆動が可能である。
From FIG. 5 and FIG. 6, the phase difference between the phase of the driving voltage Vf and the phase of the differential output voltage Vout is obtained by the phase comparator, and the voltage controlled oscillator (based on the phase comparison voltage from the phase comparator ( By controlling the oscillation frequency of the VCO) and applying the driving power based on this oscillation frequency to the piezoelectric vibrator 1, it is possible to drive the anti-resonance frequency fb, that is, the resonance point of the B-type resonance at all times.

【0026】図5から、圧電振動子1が定電圧にて駆動
される場合には、位相比較器に入力される両電圧の位相
差が90度となるときを基準として電圧制御発振器の発
振周波数を制御すればよい。また図6から、圧電振動子
が定電流にて駆動される場合には、位相比較器に入力さ
れる両電圧の位相差が0度のときを基準として電圧制御
発振器の発振周波数を制御すればよいことになる。
From FIG. 5, when the piezoelectric vibrator 1 is driven by a constant voltage, the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator is based on the case where the phase difference between both voltages input to the phase comparator is 90 degrees. Should be controlled. Further, from FIG. 6, when the piezoelectric vibrator is driven by a constant current, if the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator is controlled with reference to the phase difference of both voltages input to the phase comparator being 0 degree, It will be good.

【0027】上記の位相比較器および電圧制御発振器を
主体として交流駆動電源部2を構成すれば、圧電振動子
1を常に反共振周波数fbを追尾するように共振駆動で
きる。前述のようにこのB型共振での圧電振動子1の駆
動では、共振尖鋭度Qbが高くなり、また誘電体損失が
小さく、圧電振動子1の発熱を抑制でき、大振幅で振動
駆動させる際の発熱を非常に小さくできる。
If the AC drive power source section 2 is constructed mainly by the phase comparator and the voltage controlled oscillator, the piezoelectric vibrator 1 can be resonantly driven so as to always track the anti-resonance frequency fb. As described above, when the piezoelectric vibrator 1 is driven by the B-type resonance, the resonance sharpness Qb is high, the dielectric loss is small, the heat generation of the piezoelectric vibrator 1 can be suppressed, and the vibration is driven at a large amplitude. The fever of can be made very small.

【0028】また、圧電振動子1にかかる電圧の検出系
では、インダクタンス素子が介在していないため、検出
電圧の周波数がインダクタンスの影響を受けることがな
く、図5と図6に示すように反共振点(B型共振での共
振点)と位相差の変化点を1対1に対応させることがで
きる。そのため、位相比較器や電圧制御発振器を使用し
た一般的なPLL回路などの簡単な回路を用いて、常に
圧電振動子を反共振周波数fbにて駆動できるものとな
る。
Further, in the detection system of the voltage applied to the piezoelectric vibrator 1, since the inductance element is not present, the frequency of the detection voltage is not affected by the inductance, and as shown in FIG. 5 and FIG. The resonance point (resonance point in B-type resonance) and the change point of the phase difference can be made to correspond one-to-one. Therefore, the piezoelectric vibrator can always be driven at the anti-resonance frequency fb by using a simple circuit such as a general PLL circuit using a phase comparator or a voltage controlled oscillator.

【0029】なお、図3に示すように、基準容量Csが
制動容量Cd2のn倍のときに、電圧増幅器3の増幅度
が(n+1)倍であることが好ましいが、この電圧増幅
器3の増幅度が正確に(n+1)倍でなくても、図4と
近似して反共振周波数でのピーク出力を得ることは可能
である。また上記nは整数に限られず、1.5や2.2
などの小数でもよく、また1未満の1/2や1/3など
の分数または小数であってもよい。
As shown in FIG. 3, when the reference capacitance Cs is n times the braking capacitance Cd2, the amplification degree of the voltage amplifier 3 is preferably (n + 1) times, but the amplification of the voltage amplifier 3 is preferable. Even if the degree is not exactly (n + 1) times, it is possible to obtain the peak output at the anti-resonance frequency by approximating that in FIG. Also, the above n is not limited to an integer, and may be 1.5 or 2.2.
May be a decimal number, or may be a fraction or a decimal number such as 1/2 or 1/3 less than 1.

【0030】また、本発明では圧電振動子1の制動容量
Cd2にかかる電圧成分を除去することが重要であり、
そのために基準容量Csを用いている。したがって、例
えば、増幅器3を設ける変わりに(イ)の部分に増幅器
を設け、この増幅器の増幅率を所定値に設定することに
より、圧電振動子1にかかる電圧から制動容量にかかる
電圧Vdを打消しまたは低減させることも可能である。
また本発明での差動手段は、必ずしも差動増幅器4にな
るとは限られず、作動する電圧の位相などに応じて和動
回路が用いられることもあり得る。
In the present invention, it is important to remove the voltage component applied to the braking capacitance Cd2 of the piezoelectric vibrator 1,
Therefore, the reference capacitance Cs is used. Therefore, for example, instead of providing the amplifier 3, an amplifier is provided in the portion (a) and the amplification factor of this amplifier is set to a predetermined value to cancel the voltage Vd applied to the braking capacitance from the voltage applied to the piezoelectric vibrator 1. It is also possible to reduce or decrease.
Further, the differential means in the present invention is not necessarily limited to the differential amplifier 4, and a summing circuit may be used depending on the phase of the operating voltage.

【0031】[0031]

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。図1に示す
第1実施例は、圧電振動子がPZT系セラミック振動子
を使用した圧電トランス6である場合の駆動装置につい
て示している。圧電トランス6は、一次側の圧電振動子
6aの誘電分極方向がP1方向で、二次側の圧電振動子
6bの誘電分極方向がP2方向である。一次側の圧電振
動子6aでは分極方向を挟んで電極5aと5bが設けら
れ、二次側の圧電振動子6bでは、端面に電極5cが設
けられている。一次側の圧電振動子6aの電極5aと5
bには駆動電圧のうちの電圧E1が与えられ、二次側の
圧電振動子6bでは、電極5bと5cとから電圧E2が
出力される。図3の等価回路図に示すように、一次側の
圧電振動子6aに与えられる電圧E1は、Vd+Vm、
すなわち圧電振動子1にかかる電圧である。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. The first embodiment shown in FIG. 1 shows a driving device in the case where the piezoelectric vibrator is a piezoelectric transformer 6 using a PZT ceramic vibrator. In the piezoelectric transformer 6, the primary side piezoelectric vibrator 6a has a dielectric polarization direction P1 and the secondary side piezoelectric vibrator 6b has a dielectric polarization direction P2. The piezoelectric vibrator 6a on the primary side is provided with electrodes 5a and 5b sandwiching the polarization direction, and the piezoelectric vibrator 6b on the secondary side is provided with an electrode 5c on the end face. Electrodes 5a and 5 of the piezoelectric vibrator 6a on the primary side
The voltage E1 of the drive voltage is applied to b, and the voltage E2 is output from the electrodes 5b and 5c in the piezoelectric vibrator 6b on the secondary side. As shown in the equivalent circuit diagram of FIG. 3, the voltage E1 applied to the primary-side piezoelectric vibrator 6a is Vd + Vm,
That is, it is the voltage applied to the piezoelectric vibrator 1.

【0032】この圧電トランス6の一次側の圧電振動子
6aが図3に示す等価回路での圧電振動子1に相当して
いる。一次側の圧電振動子6aの電極5bには基準容量
Csが直列に接続され、基準容量Csの非接続側は接地
されている(または所定の電位とされている)。基準容
量Csと電極5bの中間から取り出されているラインL
1の電位は図3でのVsである。電圧増幅器3は、基準
容量Csにかかる電圧Vsを増幅するものである。基準
容量Csが、一次側の圧電振動子6aの制動容量Cd2
のn倍であるとき、電圧増幅器3の増幅度はほぼ(n+
1)に設定される。好ましくはn=1であり、基準容量
Csは制動容量Cd2とほぼ同じ値で、電圧増幅器3の
増幅度はほぼ2倍である。
The piezoelectric vibrator 6a on the primary side of the piezoelectric transformer 6 corresponds to the piezoelectric vibrator 1 in the equivalent circuit shown in FIG. The reference capacitance Cs is connected in series to the electrode 5b of the piezoelectric vibrator 6a on the primary side, and the non-connection side of the reference capacitance Cs is grounded (or has a predetermined potential). A line L extracted from the middle of the reference capacitance Cs and the electrode 5b
The potential of 1 is Vs in FIG. The voltage amplifier 3 amplifies the voltage Vs applied to the reference capacitance Cs. The reference capacitance Cs is the braking capacitance Cd2 of the piezoelectric vibrator 6a on the primary side.
The amplification factor of the voltage amplifier 3 is approximately (n +
It is set to 1). Preferably, n = 1, the reference capacitance Cs has almost the same value as the damping capacitance Cd2, and the amplification degree of the voltage amplifier 3 is almost double.

【0033】交流駆動電源部2は、位相比較器7、ルー
プフィルタ8、電圧制御発振器(VCO)9、増幅器
(電力増幅器)10により構成されている。ラインL2
には、増幅器10から出力される駆動信号すなわち駆動
電圧Vfが与えられている。差動増幅器(オペアンプ)
4では、ラインL2の駆動電圧Vfと、電圧増幅器3か
らの増幅電圧{Vs(n+1)}との差が得られる。差
増増幅器4からの差動出力は図3でのVoutに相当し、
差動出力のラインL3の電圧はVout=Vmである(数
2参照)。
The AC drive power supply unit 2 is composed of a phase comparator 7, a loop filter 8, a voltage controlled oscillator (VCO) 9, and an amplifier (power amplifier) 10. Line L2
A drive signal output from the amplifier 10, that is, a drive voltage Vf is applied to the. Differential amplifier (op amp)
4, the difference between the drive voltage Vf of the line L2 and the amplified voltage {Vs (n + 1)} from the voltage amplifier 3 is obtained. The differential output from the differential amplifier 4 corresponds to Vout in FIG.
The voltage of the differential output line L3 is Vout = Vm (see Formula 2).

【0034】位相比較器7では、ラインL2での駆動電
圧Vfが波形整形回路16にて波形整形された電圧の位
相と、ラインL3での差動出力電圧Voutが波形整形回
路15により波形整形された電圧の位相との位相差が検
出される。位相比較器7からの位相差検出出力は、ルー
プフィルタ(ローパスフィルタ)8を経て高周波成分が
除去され、位相比較出力すなわち位相比較電圧Vpが得
られる。この位相比較電圧Vpが電圧制御発振器9に与
えられる。電圧制御発振器9は前記位相比較電圧Vpに
よりその発振周波数が制御されるものである。電圧制御
発振器9からの出力電力は増幅器10により増幅され駆
動電力(駆動信号)となり、ラインL2にて一次側の圧
電振動子6aの電極5a(電極5aとアース間)に与え
られる。
In the phase comparator 7, the phase of the drive voltage Vf on the line L2 is shaped by the waveform shaping circuit 16 and the differential output voltage Vout on the line L3 is shaped by the waveform shaping circuit 15. The phase difference with the phase of the applied voltage is detected. The phase difference detection output from the phase comparator 7 is passed through a loop filter (low-pass filter) 8 to remove high frequency components, and a phase comparison output, that is, a phase comparison voltage Vp is obtained. This phase comparison voltage Vp is given to the voltage controlled oscillator 9. The oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 9 is controlled by the phase comparison voltage Vp. The output power from the voltage controlled oscillator 9 is amplified by the amplifier 10 to become a driving power (driving signal), which is given to the electrode 5a (between the electrode 5a and the ground) of the piezoelectric vibrator 6a on the primary side by the line L2.

【0035】ここで、交流駆動電源部2により、ライン
L2を介して電極5a(電極5aとアース間)に定電圧
の駆動電力が与えられる場合、駆動電圧Vfと差動出力
電圧Voutとの位相差が90度のとき、位相比較電圧V
pが所定値となる。電圧制御発振器9の発振周波数は位
相比較電圧Vpが前記所定値のときを基準として設定さ
れている。そして、駆動電圧Vfと差動出力電圧Vout
との位相差が90度からずれると、位相比較電圧Vpが
所定値から変動し、電圧制御発振器9の発振周波数が変
化する。なお、位相比較電圧Vpは、例えば比較された
位相差が0度のときを0、位相差が180度(π)のと
きをVddとしたとき、位相差が90度(π/2)のと
きの所定値がVdd/2である。
Here, when the AC drive power supply unit 2 applies a constant voltage drive power to the electrode 5a (between the electrode 5a and the ground) via the line L2, the level of the drive voltage Vf and the differential output voltage Vout is increased. When the phase difference is 90 degrees, the phase comparison voltage V
p becomes a predetermined value. The oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 9 is set on the basis of when the phase comparison voltage Vp is the predetermined value. Then, the drive voltage Vf and the differential output voltage Vout
When the phase difference between the phase shift voltage Vp and the phase shift voltage deviates from 90 degrees, the phase comparison voltage Vp fluctuates from a predetermined value and the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 9 changes. The phase comparison voltage Vp is 0 when the compared phase difference is 0 degrees, Vdd when the phase difference is 180 degrees (π), and 90 degrees (π / 2) when the phase difference is 90 degrees (π / 2). Is a predetermined value of Vdd / 2.

【0036】図1に示すPLLループにより、圧電トラ
ンス6の一次側の圧電振動子6aには、駆動電圧Vfと
差動出力電圧Voutとの位相差が常に90度となる周波
数の駆動電力(定電圧駆動電力)が与えられることにな
る。すなわち図3と図5に基づいて説明したように、一
次側の圧電振動子6aは、常に反共振周波数fb(B型
共振の周波数)を追尾するように駆動されることにな
る。
Due to the PLL loop shown in FIG. 1, the piezoelectric vibrator 6a on the primary side of the piezoelectric transformer 6 has a driving power (constant power) of a frequency at which the phase difference between the driving voltage Vf and the differential output voltage Vout is always 90 degrees. Voltage drive power) will be given. That is, as described based on FIGS. 3 and 5, the piezoelectric vibrator 6a on the primary side is always driven so as to follow the anti-resonance frequency fb (frequency of B-type resonance).

【0037】また、交流駆動電源部2により、ラインL
2から電極5a(電極5aとアース間)に定電流の駆動
電力が与えられる場合、駆動電圧Vfと差動出力電圧V
outとの位相差が0度のとき、位相比較電圧Vpが所定
値となる。電圧制御発振器9の発振周波数は位相比較電
圧Vpが所定値のときを基準として設定されており、位
相差が0度からずれると、これに応じて電圧制御発振器
9の発振周波数が変化する。この場合の位相比較電圧V
pは、例えば比較された位相差が−180度(−π)の
ときが0、位相差が180度(+π)のときがVddと
したとき、位相差が0度のときの所定値がVdd/2で
ある。すなわちPLLループにより、常に駆動電圧Vf
と差動出力電圧Voutとの位相差が0度となるような周
波数の駆動電力が圧電トランス6の一次側の圧電振動子
6aに与えられることになる。
Further, the AC drive power source section 2 causes the line L
When a constant-current drive power is applied from 2 to the electrode 5a (between the electrode 5a and the ground), the drive voltage Vf and the differential output voltage V
When the phase difference from out is 0 degree, the phase comparison voltage Vp becomes a predetermined value. The oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 9 is set with reference to the phase comparison voltage Vp having a predetermined value. When the phase difference deviates from 0 degree, the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 9 changes accordingly. Phase comparison voltage V in this case
For example, p is Vdd when the phase difference compared is −180 degrees (−π) and Vdd when the phase difference is 180 degrees (+ π), and V is a predetermined value when the phase difference is 0 degrees. / 2. That is, by the PLL loop, the drive voltage Vf is always
The drive power having a frequency such that the phase difference between the differential output voltage Vout and the differential output voltage Vout is 0 degree is applied to the piezoelectric vibrator 6a on the primary side of the piezoelectric transformer 6.

【0038】このように、定電圧駆動と定電流駆動の双
方において、圧電トランス6の一次側の圧電振動子6a
は、反共振周波数fbにて共振するようになり、熱など
により圧電振動子の反共振周波数fbが変動したときに
も、この変動を常に追尾するように駆動される。圧電振
動子が常に反共振周波数fbにて共振駆動されることに
より一次側の圧電振動子6aの共振尖鋭度Qbが高いも
のとなる。また誘電損失が小さい共振駆動であるため、
圧電トランス6の発熱もわずかなものとなる。
As described above, in both the constant voltage drive and the constant current drive, the piezoelectric vibrator 6a on the primary side of the piezoelectric transformer 6 is used.
Resonates at the anti-resonance frequency fb, and even when the anti-resonance frequency fb of the piezoelectric vibrator fluctuates due to heat or the like, it is driven so as to always track this fluctuation. Since the piezoelectric vibrator is always resonantly driven at the anti-resonance frequency fb, the resonance sharpness Qb of the piezoelectric vibrator 6a on the primary side becomes high. Also, because it is a resonance drive with a small dielectric loss,
The heat generated by the piezoelectric transformer 6 is also small.

【0039】図2は本発明の第2実施例を示している。
この第2実施例では、圧電振動子1を含むモード変換型
モータ11の駆動装置を示している。モード変換型モー
タ11では、ベース12と振動体13との間に厚み方向
へ振動する複数枚の圧電振動子1が積層されて介在して
いる。振動体13から延びる振動片13aの先端は傾斜
面となっており、ロータ14も傾斜した軸Oを中心とし
て回転するものとなっている。圧電振動子1の厚み方向
への振動により、振動体13が図示左右方向へ振動する
と、振動片13aとロータ14との当接部にて前記振動
が、ロータ14の回転方向への力に変換される。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
In the second embodiment, a driving device of the mode conversion type motor 11 including the piezoelectric vibrator 1 is shown. In the mode conversion motor 11, a plurality of piezoelectric vibrators 1 vibrating in the thickness direction are laminated and interposed between the base 12 and the vibrating body 13. The tip of the vibrating piece 13a extending from the vibrating body 13 is an inclined surface, and the rotor 14 also rotates about the inclined axis O. When the vibrating body 13 vibrates in the left-right direction in the drawing due to the vibration of the piezoelectric vibrator 1 in the thickness direction, the vibration is converted into a force in the rotating direction of the rotor 14 at the contact portion between the vibrating piece 13a and the rotor 14. To be done.

【0040】上記モード変換型モータ11の圧電振動子
1の駆動装置の回路構成は図1に示したのと同じであ
る。各圧電振動子1は厚み方向から挟む電極を有してお
り、一方の電極に基準容量Cs(=n・Cd2)が直列
に接続されている。またこの基準容量Csにかかる電圧
Vsを増幅する電圧増幅器3の増幅度は(n+1)であ
る。位相比較器7では、駆動電圧Vfと差動出力電圧V
outとの位相差が波形整形回路15,16を介して検出
される。またループフィルタ8、電圧制御発振器9、増
幅器10も図1に示したのと同じである。
The circuit configuration of the drive device for the piezoelectric vibrator 1 of the mode conversion motor 11 is the same as that shown in FIG. Each piezoelectric vibrator 1 has electrodes sandwiched from the thickness direction, and the reference capacitance Cs (= n · Cd2) is connected in series to one electrode. The amplification degree of the voltage amplifier 3 that amplifies the voltage Vs applied to the reference capacitance Cs is (n + 1). In the phase comparator 7, the drive voltage Vf and the differential output voltage V
The phase difference from out is detected via the waveform shaping circuits 15 and 16. The loop filter 8, voltage controlled oscillator 9 and amplifier 10 are also the same as those shown in FIG.

【0041】図2の実施例でも、圧電振動子1が定電圧
駆動される場合には、駆動電圧Vfと差動出力電圧Vou
tとの位相差が90度のときに位相比較電圧Vpが所定
値(Vdd/2)となり、これを基準として電圧制御発
振器9の発振周波数が設定されている。圧電振動子1が
定電流駆動される場合には、駆動電圧Vfと差動出力電
圧Voutとの位相差が0度のときに位相比較電圧Vpが
所定値(Vdd/2)となり、これを基準として電圧制
御発振器9の発振周波数が設定される。図2の圧電振動
子1も、常に反共振周波数fbにて共振するような周波
数の駆動電力が与えられ、共振尖鋭度Qbが高く、発熱
量の少ないモータ駆動が行える。
Also in the embodiment of FIG. 2, when the piezoelectric vibrator 1 is driven at a constant voltage, the driving voltage Vf and the differential output voltage Vou
When the phase difference from t is 90 degrees, the phase comparison voltage Vp becomes a predetermined value (Vdd / 2), and the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 9 is set with this as a reference. When the piezoelectric vibrator 1 is driven by a constant current, the phase comparison voltage Vp becomes a predetermined value (Vdd / 2) when the phase difference between the drive voltage Vf and the differential output voltage Vout is 0 degree, and this is used as a reference. The oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 9 is set as. The piezoelectric vibrator 1 shown in FIG. 2 is also supplied with drive power having a frequency that resonates at the anti-resonance frequency fb at all times, has a high resonance sharpness Qb, and can drive a motor with a small amount of heat generation.

【0042】また、図1と図2の実施例において、電圧
増幅器3の増幅度は厳密な(n+1)倍である必要はな
く、(n+1)倍に近似した増幅度であれば、圧電振動
子を反共振周波数fbにてB型共振させることが可能で
ある。また、基準容量Csを使用し、コイルなどのイン
ダクタンス素子を使用していないため、差動出力電圧V
outや駆動電力がインダクタンスの影響を受けることが
なく、例えば温度変化などにより圧電振動子の反共振周
波数fbが変動しても、常にこれを追尾する駆動電力を
与えることが可能である。
Further, in the embodiments shown in FIGS. 1 and 2, the amplification degree of the voltage amplifier 3 does not need to be strictly (n + 1) times, and if the amplification degree is close to (n + 1) times, the piezoelectric vibrator is obtained. Can be B-type resonated at the anti-resonance frequency fb. Further, since the reference capacitance Cs is used and an inductance element such as a coil is not used, the differential output voltage V
Even if the anti-resonance frequency fb of the piezoelectric vibrator fluctuates due to a temperature change or the like, it is possible to always provide the driving power that tracks the out or the driving power without being affected by the inductance.

【0043】なお、本発明の圧電振動子は、図1または
図2に示される装置に使用されるものに限られず振動型
ジャイロスコープまたは加速度センサなどにも適用でき
る。振動型ジャイロスコープでは、例えばエリンバなど
の恒弾性材料を圧電振動子により振動させ、これを回転
系内に設置してコリオリ力により弾性材料を駆動方向と
異なる後方へ振動させ、検出用の圧電素子により、コリ
オリ力による振動が検出されて回転系の角速度が求めら
れる。この振動型ジャイロスコープでの、前記圧電振動
子の駆動装置として本発明を適用することが可能であ
る。
The piezoelectric vibrator of the present invention is not limited to the one used in the device shown in FIG. 1 or FIG. 2, but can be applied to a vibration type gyroscope or an acceleration sensor. In a vibrating gyroscope, for example, a constant-elastic material such as an elinvar is vibrated by a piezoelectric vibrator, and this is installed in a rotating system to vibrate the elastic material backward by a Coriolis force, which is different from the driving direction. Thus, the vibration due to the Coriolis force is detected and the angular velocity of the rotating system is obtained. The present invention can be applied as a driving device of the piezoelectric vibrator in the vibration type gyroscope.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上のように本発明では、常に圧電振動
子をB型共振の共振周波数にて共振させることができ、
共振尖鋭度を高くでき、また誘電体損失による発熱も抑
制できるようになる。
As described above, according to the present invention, the piezoelectric vibrator can always resonate at the resonance frequency of B-type resonance,
The resonance sharpness can be increased, and heat generation due to dielectric loss can be suppressed.

【0045】またコイルなどのインダクタンス成分を用
いていないため、圧電振動子の共振周波数が熱などによ
り変動しても、この共振周波数の変動を高精度に追尾し
て駆動することが可能になる。
Further, since an inductance component such as a coil is not used, even if the resonance frequency of the piezoelectric vibrator fluctuates due to heat or the like, it is possible to highly accurately track and drive the fluctuation of the resonance frequency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例を示すものであり、圧電振
動子として圧電トランスを駆動する場合の駆動装置を示
す回路ブロック図、
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a driving device for driving a piezoelectric transformer as a piezoelectric vibrator, showing a first embodiment of the present invention;

【図2】本発明の第2実施例を示すものであり、圧電モ
ータの圧電振動子を駆動する駆動装置を示す回路ブロッ
ク図、
FIG. 2 is a circuit block diagram showing a driving device for driving a piezoelectric vibrator of a piezoelectric motor according to a second embodiment of the present invention,

【図3】本発明の原理を示すものであり、圧電振動子の
等価回路を含む回路構成図、
FIG. 3 illustrates the principle of the present invention, and is a circuit configuration diagram including an equivalent circuit of a piezoelectric vibrator,

【図4】図3の回路の差動出力電圧の周波数特性を示す
線図、
4 is a diagram showing the frequency characteristics of the differential output voltage of the circuit of FIG.

【図5】図3の回路において、圧電振動子を定電圧駆動
する場合の差動出力、および駆動電圧と差動出力電圧と
の位相差を示す線図、
5 is a diagram showing a differential output and a phase difference between the drive voltage and the differential output voltage when the piezoelectric vibrator is driven at a constant voltage in the circuit of FIG.

【図6】図3の回路において、圧電振動子を定電流駆動
する場合の差動出力、および駆動電圧と差動出力電圧と
の位相差を示す線図、
6 is a diagram showing a differential output and a phase difference between a driving voltage and a differential output voltage when a piezoelectric vibrator is driven by a constant current in the circuit of FIG.

【図7】従来の圧電振動子の駆動装置を示すブロック
図、
FIG. 7 is a block diagram showing a conventional piezoelectric vibrator driving device;

【図8】図7において圧電振動子を定電圧駆動したとき
に圧電振動子に流れる電流の周波数特性を示す線図、
8 is a diagram showing a frequency characteristic of a current flowing through the piezoelectric vibrator when the piezoelectric vibrator is driven at a constant voltage in FIG. 7;

【図9】(A)はA型共振時の圧電振動子を示す等価回
路図、(B)はB型共振時の圧電振動子を示す等価回路
図、
9A is an equivalent circuit diagram showing a piezoelectric vibrator during A-type resonance, and FIG. 9B is an equivalent circuit diagram showing a piezoelectric vibrator during B-type resonance.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 圧電振動子 2 交流駆動電源部 3 電圧増幅器 4 差動増幅器 6 圧電トランス 7 位相比較器 8 ループフィルタ 9 電圧制御発振器 10 増幅器 11 モード変換型モータ 15,16 波形整形回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric vibrator 2 AC drive power supply section 3 Voltage amplifier 4 Differential amplifier 6 Piezoelectric transformer 7 Phase comparator 8 Loop filter 9 Voltage controlled oscillator 10 Amplifier 11 Mode conversion type motor 15, 16 Wave shaping circuit

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電振動子に接続された基準容量と、圧
電振動子にかかる電圧から前記基準容量にかかる電圧の
差を求める差動手段と、圧電振動子に与えられる駆動信
号の位相と差動手段からの差動出力の位相とを比較する
位相比較器と、位相比較器の出力に基づいて発振が制御
される電圧制御発振器とを有し、電圧制御発振器からの
発振周波数に基づく駆動信号が圧電振動子に与えられる
ことを特徴とする圧電振動子の駆動装置。
1. A reference capacitor connected to a piezoelectric vibrator, differential means for obtaining a difference between a voltage applied to the piezoelectric vibrator and a voltage applied to the reference capacitor, and a phase difference between a drive signal given to the piezoelectric vibrator. A phase comparator that compares the phase of the differential output from the moving means and a voltage controlled oscillator whose oscillation is controlled based on the output of the phase comparator, and a drive signal based on the oscillation frequency from the voltage controlled oscillator. Is provided to the piezoelectric vibrator, and a driving device of the piezoelectric vibrator.
【請求項2】 基準容量は、圧電振動子に直列に接続さ
れ、この基準容量にかかる電圧が増幅器により増幅さ
れ、差動手段では、圧電振動子と基準容量とにかかる駆
動電圧と、増幅器により増幅された電圧との差が求めら
れる請求項1記載の圧電振動子の駆動装置。
2. The reference capacitor is connected in series to the piezoelectric vibrator, the voltage applied to the reference capacitor is amplified by an amplifier, and in the differential means, the drive voltage applied to the piezoelectric vibrator and the reference capacitor, and the amplifier. The drive device for a piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein a difference from the amplified voltage is obtained.
【請求項3】 基準容量が圧電振動子の制動容量Cd2
のn倍であるときに、増幅器の増幅度がほぼ(n+1)
倍である請求項2記載の圧電振動子の駆動装置。
3. The reference capacitance is a braking capacitance Cd2 of a piezoelectric vibrator.
The amplification factor of the amplifier is approximately (n + 1)
The drive device for a piezoelectric vibrator according to claim 2, wherein the number is double.
【請求項4】 圧電振動子が定電圧により駆動され、位
相比較器により比較された位相差が90度のときを基準
として、電圧制御発振器の発振周波数が制御される請求
項1ないし3のいずれかに記載の圧電振動子の駆動装
置。
4. The oscillating frequency of the voltage controlled oscillator is controlled on the basis of when the piezoelectric vibrator is driven by a constant voltage and the phase difference compared by the phase comparator is 90 degrees. A drive device for a piezoelectric vibrator according to claim 1.
【請求項5】 圧電振動子が定電流により駆動され、位
相比較器により比較された位相差が0度のときを基準と
して、電圧制御発振器の発振周波数が制御される請求項
1ないし3のいずれかに記載の圧電振動子の駆動装置。
5. The oscillating frequency of the voltage controlled oscillator is controlled on the basis of when the piezoelectric vibrator is driven by a constant current and the phase difference compared by the phase comparator is 0 degree. A drive device for a piezoelectric vibrator according to claim 1.
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