JPH089488A - Driving device for ultrasonic piezoelectric transducer - Google Patents

Driving device for ultrasonic piezoelectric transducer

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JPH089488A
JPH089488A JP7095444A JP9544495A JPH089488A JP H089488 A JPH089488 A JP H089488A JP 7095444 A JP7095444 A JP 7095444A JP 9544495 A JP9544495 A JP 9544495A JP H089488 A JPH089488 A JP H089488A
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frequency
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vibrator
feedback
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Tomohisa Sakurai
友尚 櫻井
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Abstract

PURPOSE:To surely lock in (start) respective piezoelectric transducers having plural resonance frequencies different from each other by each of their basic resonance frequencies with s simple circuit. CONSTITUTION:In the driving device for the ultrasonic piezoelectric transducer, the output from a reference oscillator 50 is variably set so as to obtain various oscillation reference signals fref. corresponding to the basic resonance frequencies fr of various piezoelectric transducers 1a, 1b, 1c,... respectively. Thus, since the start is enabled by the oscillation reference signals fref. corresponding to the respective basic resonance frequencies fr for each of piezoelectric transducers 1a, 1b, 1c,..., various piezoelectric transducers 1a, 1b, 1c,... can be surely driven by the respective basic resonance frequencies fr.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、例えばランジュバン
型の超音波振動子を共振点駆動する超音波振動子の駆動
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic vibrator driving device for driving a Langevin type ultrasonic vibrator at a resonance point.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、外科手術用の超音波メスや超音
波加工装置などに使用されている振動子は、その基本共
振周波数もしくはその近傍において駆動することが望ま
しい。このような技術に関し、例えば振動子への駆動電
圧と電流との位相を比較して、振動子の駆動周波数を共
振周波数と一致させるように制御するPLL(位相固定
ループ)方式による駆動装置が公知の技術として知られ
ている。図9に上記PLL方式の駆動装置の基本構成を
示している。
2. Description of the Related Art Generally, it is desirable that an oscillator used in an ultrasonic scalpel for surgical operation or an ultrasonic processing apparatus be driven at or near its fundamental resonance frequency. With respect to such a technique, for example, a driving device using a PLL (phase locked loop) system is known in which the phases of a driving voltage and a current to the vibrator are compared and the driving frequency of the vibrator is controlled to match the resonance frequency. Known as the technology of. FIG. 9 shows a basic configuration of the PLL type driving device.

【0003】即ち、この種の振動子は、その共振点近傍
において、図10(a)に示すような等価回路として表
わすことができる。また、図10(b)には、このイン
ピーダンス
That is, this type of oscillator can be represented as an equivalent circuit as shown in FIG. 10A in the vicinity of its resonance point. In addition, this impedance is shown in FIG.

【0004】[0004]

【数1】 の周波数特性を示している。[Equation 1] Shows the frequency characteristics of.

【0005】上記のような等価回路において、図11
(a)に示すように、制動容量Cdをキャンセルするた
めのコイルLdを振動子に対して並列に又は直列に接続
する。この時、振動子の特性は共振周波数で純抵抗成分
Rのみとなるから、電圧と電流との位相差が零となる周
波数が振動子の共振周波数(共振点)frである。この
周波数frを中心とする振動子のインピーダンス特性を
図11(b)に示している。しかして、PLL動作によ
って電圧位相θV と電流位相θI とを比較した際の位相
差が零となるように駆動周波数を制御することにより、
装置は共振点frを追尾するようになる。
In the equivalent circuit as described above, FIG.
As shown in (a), the coil Ld for canceling the braking capacity Cd is connected in parallel or in series with the vibrator. At this time, since the characteristic of the vibrator is only the pure resistance component R at the resonance frequency, the frequency at which the phase difference between the voltage and the current becomes zero is the resonance frequency (resonance point) fr of the vibrator. FIG. 11B shows the impedance characteristic of the vibrator centered on this frequency fr. Therefore, by controlling the drive frequency so that the phase difference when the voltage phase θV and the current phase θI are compared by the PLL operation becomes zero,
The device comes to track the resonance point fr.

【0006】しかしながら、上記のような構成の駆動装
置では、発振起動時にVCO(電圧制御発振器)の発振
周波数が必ずしも追尾可能周波数f1 〜f2 の範囲間に
あるとは限らない。このため、もし起動時の発振周波数
が追尾可能周波数f1 以下の場合には、PLL動作が正
帰還となってVCOの最低発振周波数まで振られること
になる。同様にして、発振周波数が追尾可能周波数f2
以上の場合には、最高発振周波数まで振られてしまい、
このような状態となるともはや共振点frの追尾は不可
能となる。
However, in the driving device having the above-mentioned structure, the oscillation frequency of the VCO (voltage controlled oscillator) is not always between the trackable frequencies f1 and f2 when the oscillation is started. Therefore, if the oscillation frequency at start-up is equal to or lower than the trackable frequency f1, the PLL operation becomes a positive feedback and is oscillated up to the minimum oscillation frequency of the VCO. Similarly, the oscillation frequency is the trackable frequency f2.
In the above cases, the maximum oscillation frequency is swung,
In such a state, tracking of the resonance point fr is no longer possible.

【0007】また、振動子には、図12に示すように、
基本共振点frの他に振動モードの異なる副共振点fr
a,frbが存在する。これらの各副共振点fra,f
rbにおいても、必ず電圧−電流位相差が零となる周波
数がある。従って、VCOの発振周波数の発振可能な周
波数範囲内に、もしも副共振点fra,frbが存在す
るような場合、その副共振点fra,frbで駆動され
る可能性がある。このような場合、電気−機械振動の変
換効率が著しく悪くなり、使用不可能となる。
In addition, as shown in FIG.
In addition to the basic resonance point fr, the sub resonance point fr having a different vibration mode
a and frb are present. Each of these sub-resonance points fr, f
Even in rb, there is always a frequency at which the voltage-current phase difference becomes zero. Therefore, if the sub-resonance points fra and frb exist within the oscillating frequency range of the oscillation frequency of the VCO, the sub-resonance points fr and frb may be driven. In such a case, the conversion efficiency of the electro-mechanical vibration is remarkably deteriorated and it becomes unusable.

【0008】そこで、例えば特開昭63−287214
号公報に開示されるように、VCOの入力電圧にリミッ
タをかけることによってVCOの発振周波数を制限する
ようにしたものが提案されている。しかし、この提案で
は、リミッタの設定がドリフトなどによって変動される
ことがあり、このような場合、VCOの発振周波数が追
尾可能周波数f1 〜f2 の範囲をはずれてしまったり、
あるいは振動子の周波数特性が変動され、VCOの発振
可能な周波数の範囲と追尾可能周波数f1 〜f2 の範囲
とがずれるという不具合があった。
Therefore, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-287214.
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2004-242242, there has been proposed a device which limits the oscillation frequency of the VCO by applying a limiter to the input voltage of the VCO. However, in this proposal, the setting of the limiter may be changed due to drift or the like, and in such a case, the oscillation frequency of the VCO may be out of the trackable frequency range f1 to f2.
Alternatively, there has been a problem that the frequency characteristic of the oscillator is fluctuated, and the range of the frequency at which the VCO can oscillate and the range of the trackable frequencies f1 to f2 are deviated.

【0009】また、例えば特開昭62−195925号
公報に開示されるように、VCOの発振周波数の発振可
能な周波数範囲内に存在する副共振点fra,frbで
駆動されるのを防止できる程度に上記リミッタの範囲を
設定するようにしたものでは、発振起動時にVCOの発
振周波数が追尾可能周波数f1 〜f2 の範囲をはずれて
いる場合、共振点frの追尾が不可能となるという前記
欠点を解決することができない。
Further, as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-195925, it is possible to prevent driving at the sub-resonance points fra and frb existing in the oscillating frequency range of the VCO oscillation frequency. In the case where the range of the limiter is set to the above, when the oscillation frequency of the VCO is out of the range of the trackable frequencies f1 to f2 at the time of starting the oscillation, it becomes impossible to track the resonance point fr. I can't solve it.

【0010】さらに、例えば米国特許第4,754,1
86号公報には、VCOを追尾可能周波数f1 以下のあ
る周波数f11(図11(b)参照)で動作させておき、
位相比較入力θV ,θI にパルスを加えることによっ
て、見かけ上、検出回路からのフィードバック信号の周
波数を高くして、VCOの発振周波数を追尾可能周波数
f1 〜f2 の範囲内に引込むという技術が開示されてい
る。ところが、この場合にも、VCOの発振周波数を制
限しなければならず、ドリフトなどでそれが変動した
り、また振動子の先端チップによって新たな副共振点が
周波数f11〜frの範囲内に発生した場合、そこで装置
が動作されることが考えられる。
Further, for example, US Pat. No. 4,754,1
In Japanese Patent Publication No. 86, the VCO is operated at a frequency f11 (see FIG. 11 (b)) which is lower than the trackable frequency f1.
A technique is disclosed in which a pulse is applied to the phase comparison inputs θV and θI to apparently increase the frequency of the feedback signal from the detection circuit to pull the oscillation frequency of the VCO within the range of trackable frequencies f1 to f2. ing. However, in this case as well, the oscillation frequency of the VCO must be limited, and it fluctuates due to drift or the like, and a new sub-resonance point is generated within the range of frequencies f11 to fr by the tip tip of the vibrator. If so, the device may be operated there.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、従来の駆
動装置においては、振動子を基本共振周波数にて確実に
駆動することが難しいという欠点があった。そこで、こ
の発明は、簡単な回路構成により、異なった共振周波数
を有する振動子を基本共振周波数にて確実に駆動するこ
とができる超音波振動子の駆動装置を提供することを目
的としている。
As described above, the conventional driving device has a drawback that it is difficult to reliably drive the vibrator at the fundamental resonance frequency. Therefore, it is an object of the present invention to provide an ultrasonic vibrator driving device capable of reliably driving vibrators having different resonance frequencies at a basic resonance frequency with a simple circuit configuration.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の超音波振動子の駆動装置にあっては、超
音波振動子を駆動する超音波振動子駆動用発振器と、こ
の超音波振動子駆動用発振器より前記超音波振動子へ供
給される駆動信号をフィードバックするフィードバック
手段とを有し、前記フィードバック手段からのフィード
バック信号に応じて前記超音波振動子駆動用発振器を制
御することにより、前記超音波振動子をその共振点で駆
動する超音波振動子の駆動装置において、前記共振点駆
動の基準となる周波数信号を発振する基準発振器と、各
々が異なった共振周波数を有し、該共振周波数を示す指
示手段を各々が有する複数の振動子手段と、前記基準発
振器からの信号と前記フィードバック手段からの信号と
を切換える切換手段と、を具備し、前記振動子手段の指
示手段が前記基準発振器に結合され、該基準発振器が各
振動子手段の共振周波数を発生するように構成されてい
る。
In order to achieve the above object, in an ultrasonic vibrator driving device of the present invention, an ultrasonic vibrator driving oscillator for driving the ultrasonic vibrator, And a feedback means for feeding back a drive signal supplied from the oscillator for driving the ultrasonic transducer to the ultrasonic transducer, and controlling the oscillator for driving the ultrasonic transducer according to the feedback signal from the feedback means. Thus, in the driving device of the ultrasonic vibrator for driving the ultrasonic vibrator at its resonance point, a reference oscillator that oscillates a frequency signal that serves as a reference for driving the resonance point, and each has a different resonance frequency, A plurality of transducer means each having an indicating means for indicating the resonance frequency, and a switching means for switching between the signal from the reference oscillator and the signal from the feedback means. If, comprising a instruction means of said transducer means is coupled to said reference oscillator, said reference oscillator is configured to generate the resonant frequency of each transducer means.

【0013】[0013]

【作用】この発明は、上記した構成により、基準発信器
により共振点駆動の基準となる周波数信号が発振され、
振動子手段は異なった共振周波数を有しており、切換手
段により前記基準発振器からの信号とフィードバック手
段からの信号とが切換えられ、特に、前記振動子手段の
指示手段が前記基準発振器に結合され、該基準発振器に
より各振動子手段の共振周波数が発生されるようになっ
ている。
According to the present invention, with the above configuration, the reference oscillator oscillates the frequency signal serving as a reference for driving the resonance point,
The oscillator means have different resonance frequencies, and the switching means switches between the signal from the reference oscillator and the signal from the feedback means. In particular, the indicating means of the oscillator means is coupled to the reference oscillator. The reference oscillator generates the resonance frequency of each vibrator means.

【0014】[0014]

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図1は、この発明の超音波振動子の駆
動装置の基本構成を示すものである。この駆動装置は、
超音波振動子1を共振点駆動するための駆動信号(駆動
周波数信号)を発生する駆動回路2、この駆動回路2か
らの駆動信号を増幅する増幅器3、この増幅器3を介し
て前記振動子1に供給される駆動信号からフィードバッ
ク信号を検出する検出回路(フィードバック手段)4、
この検出回路4からのフィードバック信号または基準発
振器5からの発振基準信号(基準周波数信号)を選択的
に前記駆動回路2に供給するスイッチ回路6、及びこの
スイッチ回路6を制御する制御回路7によって構成され
ている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a basic configuration of a drive device for an ultrasonic transducer according to the present invention. This drive is
A drive circuit 2 for generating a drive signal (drive frequency signal) for driving the ultrasonic oscillator 1 at a resonance point, an amplifier 3 for amplifying the drive signal from the drive circuit 2, and the oscillator 1 via the amplifier 3. A detection circuit (feedback means) 4 for detecting a feedback signal from the drive signal supplied to
A switch circuit 6 for selectively supplying a feedback signal from the detection circuit 4 or an oscillation reference signal (reference frequency signal) from a reference oscillator 5 to the drive circuit 2, and a control circuit 7 for controlling the switch circuit 6. Has been done.

【0015】上記基準発振器5は、前記振動子1の基本
共振周波数frあるいはその周波数fr近傍で発振され
るようになっており、前記基本共振周波数frあるいは
その近傍の周波数に応じた発振基準信号を出力するもの
である。
The reference oscillator 5 is designed to oscillate at or near the fundamental resonance frequency fr of the vibrator 1, and generates an oscillation reference signal corresponding to the fundamental resonance frequency fr or a frequency near the fundamental resonance frequency fr. It is what is output.

【0016】上記制御回路7は、発振起動時には前記基
準発振器5からの発振基準信号を前記駆動回路2のフィ
ードバック信号入力端子に供給し、また起動後には前記
検出回路4からのフィードバック信号を前記駆動回路2
のフィードバック信号入力端子に供給するように、前記
スイッチ回路6を制御するようになっている。
The control circuit 7 supplies the oscillation reference signal from the reference oscillator 5 to the feedback signal input terminal of the drive circuit 2 at the time of oscillation start, and drives the feedback signal from the detection circuit 4 after the start. Circuit 2
The switch circuit 6 is controlled so as to be supplied to the feedback signal input terminal.

【0017】このような構成において、振動子1を起動
させる場合、制御回路7によってスイッチ回路6がA側
に制御され、まず基準発振器5からの発振基準信号が駆
動回路2に供給されるようにする。この状態に設定され
た後、駆動回路2が動作されると、振動子1は、前記基
準発振器5からの発振基準信号に応じた周波数(駆動信
号)にて駆動される。すなわち、振動子1は、その基本
共振周波数frあるいはそれに近い周波数により起動さ
れることとなる。
In such a configuration, when the vibrator 1 is activated, the switch circuit 6 is controlled to the A side by the control circuit 7 so that the oscillation reference signal from the reference oscillator 5 is first supplied to the drive circuit 2. To do. When the drive circuit 2 is operated after being set in this state, the vibrator 1 is driven at a frequency (drive signal) according to the oscillation reference signal from the reference oscillator 5. That is, the vibrator 1 is activated by the fundamental resonance frequency fr or a frequency close to it.

【0018】この結果、検出回路4からは、振動子1の
基本共振点駆動時に得られるフィードバック信号にごく
近い出力(フィードバック信号)が検出される。そし
て、検出回路4により上記出力が得られる状態を維持し
た後、つまり振動子1を起動させた後、制御回路7によ
ってスイッチ回路6がB側に制御される。すると、上記
駆動回路2には、検出回路4からの上記振動子1の基本
共振点駆動時に得られるフィードバック信号にごく近い
出力が供給されることとなり、駆動回路2が振動子1を
その共振点frにて駆動するように動作される。これに
より、上記振動子1を確実に基本共振点frにて駆動可
能となる。
As a result, the detection circuit 4 detects an output (feedback signal) which is very close to the feedback signal obtained when the vibrator 1 is driven at the basic resonance point. Then, after maintaining the state where the above output is obtained by the detection circuit 4, that is, after activating the vibrator 1, the control circuit 7 controls the switch circuit 6 to the B side. Then, the drive circuit 2 is supplied with an output from the detection circuit 4, which is very close to the feedback signal obtained when the basic resonance point of the vibrator 1 is driven, and the drive circuit 2 moves the vibrator 1 to the resonance point. It is operated so as to be driven by fr. As a result, the vibrator 1 can be reliably driven at the basic resonance point fr.

【0019】図2は、この発明の第1の実施例を示すも
のである。図2において、振動子1は、図11(b)に
示すような特性となるよう、コイルLdが選択され、接
続されている。この駆動装置には、上記振動子1におけ
る、振動に応動した電圧位相θV および電流位相θI を
検出回路(フィードバック手段)4によって検出し、こ
の検出回路4からの電圧位相θV とスイッチ回路6を介
して供給される上記検出回路4からの電流位相θI とを
比較して両者の位相差を求める位相比較器21、この位
相比較器21からの出力より制御電圧を生成するローパ
スフィルタ(LPF)22、このローパスフィルタ22
からの制御電圧に応じた周波数の駆動信号を発生するV
CO(電圧制御発振器)23からなるPLL回路2aが
設けられており、このPLL回路2aによって上記振動
子1の共振点追尾制御を行うようになっている。すなわ
ち、駆動中においては、制御回路7がスイッチ回路6を
制御することにより、検出回路4からの電圧位相θV 及
び電流位相θI が位相比較器21に供給されるようにな
っている。
FIG. 2 shows a first embodiment of the present invention. In FIG. 2, the vibrator 1 has the coil Ld selected and connected so as to have the characteristics shown in FIG. 11B. In this driving device, the voltage phase θV and the current phase θI in response to the vibration in the vibrator 1 are detected by the detection circuit (feedback means) 4, and the voltage phase θV from the detection circuit 4 and the switch circuit 6 are passed. A phase comparator 21 for comparing the current phase θI supplied from the detection circuit 4 and the phase difference between the two, a low-pass filter (LPF) 22 for generating a control voltage from the output from the phase comparator 21, This low pass filter 22
V for generating a drive signal having a frequency corresponding to the control voltage from
A PLL circuit 2a including a CO (voltage controlled oscillator) 23 is provided, and the resonance point tracking control of the vibrator 1 is performed by the PLL circuit 2a. That is, during driving, the control circuit 7 controls the switch circuit 6 so that the voltage phase θV and the current phase θI from the detection circuit 4 are supplied to the phase comparator 21.

【0020】一方、発振起動時には、検出回路4からの
電流位相θI に代えて、基準発振器5より振動子1の共
振周波数fr近傍にて発振される発振基準信号fre
f.が前記位相比較器21に供給されるよう、制御回路
7はスイッチ回路6を制御するようになっている。な
お、制御回路7によるスイッチ回路6の制御は、例えば
タイマ回路によって時間的に行うようにしても良いし、
あるいは基準発振器5からの発振基準信号fref.と
検出回路4からの電圧位相θV との両者の周波数を比較
し、PLL回路2aが上記発振基準信号fref.に対
して完全にロックした状態となったことが検知された場
合に切換制御するようにしても良い。
On the other hand, at the time of starting the oscillation, instead of the current phase θI from the detection circuit 4, the oscillation reference signal fre oscillated from the reference oscillator 5 in the vicinity of the resonance frequency fr of the vibrator 1.
f. Is supplied to the phase comparator 21, the control circuit 7 controls the switch circuit 6. The control circuit 7 may control the switch circuit 6 temporally by a timer circuit, for example.
Alternatively, the oscillation reference signal fref. And the voltage phase θV from the detection circuit 4 are compared, and the PLL circuit 2a determines that the oscillation reference signal fref. Alternatively, the switching control may be performed when it is detected that the lock state is completely locked.

【0021】次に上記構成の動作について説明する。い
ま、上記装置を起動させる場合、PLL回路2aに基準
発振器5からの発振基準信号fref.が供給されるよ
うに、制御回路7によってスイッチ回路6が制御され
る。すると、検出回路4からの電圧位相θV と基準発振
器5からの発振基準信号fref.との位相ロック動作
により、PLL回路2aが発振基準信号fref.にロ
ック状態となる。
Next, the operation of the above configuration will be described. Now, when the above device is started up, the oscillation reference signal fref. The switch circuit 6 is controlled by the control circuit 7 so as to be supplied. Then, the voltage phase θV from the detection circuit 4 and the oscillation reference signal fref. The PLL circuit 2a causes the oscillation reference signal fref. It will be locked.

【0022】ここで、上記発振基準信号fref.は振
動子1の基本共振周波数frの近傍で発振されるもので
あるから、増幅器3から出力される駆動信号の周波数は
振動子1の基本共振周波数frのごく近傍の値である。
したがって、振動子1は、その基本共振周波数frに対
する追尾可能な周波数f1 〜f2 の範囲内にある周波数
で駆動されることとなる。この時、検出回路4から得ら
れる電流位相θI の信号は、電圧位相θV の信号に対
し、零かあるいはごく少量の位相差をもった状態とな
る。この状態において、制御回路7によってスイッチ回
路6を切換えると、PLL回路2aは電圧位相θV と電
流位相θI とを比較した際の位相差が常に零となるよう
に働く。即ち、PLL回路2aが、振動子1の負荷変動
にともなう共振点変動にも追尾する共振点駆動の動作に
はいることになる。従って、PLL方式を用いた振動子
1の駆動装置において、確実に振動子1をその基本共振
周波数frでロックさせることが可能となる。
Here, the oscillation reference signal fref. Is oscillated in the vicinity of the basic resonance frequency fr of the vibrator 1, the frequency of the drive signal output from the amplifier 3 is a value in the vicinity of the basic resonance frequency fr of the vibrator 1.
Therefore, the oscillator 1 is driven at a frequency within the range of f1 to f2 that can be tracked with respect to the fundamental resonance frequency fr. At this time, the signal of the current phase θI obtained from the detection circuit 4 becomes zero or has a very small phase difference with respect to the signal of the voltage phase θV. In this state, when the switch circuit 6 is switched by the control circuit 7, the PLL circuit 2a works so that the phase difference when the voltage phase θV and the current phase θI are compared is always zero. In other words, the PLL circuit 2a enters into the resonance point driving operation that also tracks the resonance point fluctuation due to the load fluctuation of the vibrator 1. Therefore, in the driving device for the vibrator 1 using the PLL method, the vibrator 1 can be reliably locked at the basic resonance frequency fr.

【0023】図3は、この発明の第2の実施例を示すも
のである。この第2の実施例においては、各種の振動子
1a,1b,1c,…の基本共振周波数frに応じた種
々の発振基準信号fref.が得られるように、基準発
振器50からの出力を可変可能に構成している。この場
合、各振動子1a,1b,1c,…ごとに、それぞれの
基本共振周波数frに応じた発振基準信号fref.に
よる起動が可能となるため、複数の異なる種類の振動子
1a,1b,1c,…をそれぞれの基本共振周波数fr
にて確実に駆動することができる。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, various oscillation reference signals fref. According to the basic resonance frequency fr of the various vibrators 1a, 1b, 1c ,. So that the output from the reference oscillator 50 can be varied. In this case, for each of the transducers 1a, 1b, 1c, ..., Oscillation reference signal fref. Since the start-up can be performed by a plurality of different types of vibrators 1a, 1b, 1c, ...
Can be driven reliably.

【0024】また、振動子1を故意に別モード共振の周
波数で起動させ、この際にPLL回路2aがロック状態
となるような発振基準信号fref.が得られるよう
に、基準発振器50を構成することもできる。
Further, the oscillator 1 is intentionally activated at the frequency of another mode resonance, and at this time, the oscillation reference signal fref. The reference oscillator 50 can also be configured so that

【0025】図4は、この発明の他の実施例を示すもの
である。この駆動装置の場合、振動子10に、機械的振
動に応動した振動フィードバック信号が得られるような
検出器11が取付けられている。そして、この検出器1
1からのフィードバック信号、または上記振動子10の
共振周波数fr近傍にて発振される基準発振器5からの
発振基準信号が、制御回路7の制御によるスイッチ回路
6を介して帰還発振器30に供給されるように構成され
ている。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. In the case of this driving device, a detector 11 is attached to the vibrator 10 so as to obtain a vibration feedback signal in response to mechanical vibration. And this detector 1
1 or the oscillation reference signal from the reference oscillator 5 that oscillates in the vicinity of the resonance frequency fr of the oscillator 10 is supplied to the feedback oscillator 30 via the switch circuit 6 controlled by the control circuit 7. Is configured.

【0026】即ち、帰還発振器30が、上記検出器11
からのフィードバック信号、又は基準発振器5からの発
振基準信号に応じた周波数で発振されることにより、こ
の帰還発振器30から増幅器3を介して供給される駆動
信号にて上記振動子10は駆動されるようになってい
る。
That is, the feedback oscillator 30 is the detector 11
The oscillator 10 is driven by a drive signal supplied from the feedback oscillator 30 via the amplifier 3 by being oscillated at a frequency according to the feedback signal from the feedback oscillator or the oscillation reference signal from the reference oscillator 5. It is like this.

【0027】ここで、上記振動フィードバック信号は、
振動子10がその共振点frで駆動された場合に最大振
幅となり、しかもその共振周波数frと同一周波数の信
号である。したがって、この信号が帰還発振器30に供
給されると、帰還発振器30は振動子10を常に共振周
波数frにて駆動するように動作する。
Here, the vibration feedback signal is
When the vibrator 10 is driven at the resonance point fr, the signal has a maximum amplitude, and has the same frequency as the resonance frequency fr. Therefore, when this signal is supplied to the feedback oscillator 30, the feedback oscillator 30 operates so as to always drive the vibrator 10 at the resonance frequency fr.

【0028】このような構成の駆動装置において、発振
起動時には、帰還発振器30に対して基準発振器5から
の発振基準信号が供給されるように、制御回路7によっ
てスイッチ回路6が制御される。この場合、上記発振基
準信号は、振動子10の基本共振周波数frの近傍で発
振されたものであるから、振動子10はその基本共振周
波数frのごく近傍の周波数で駆動されることになる。
In the driving device having such a configuration, the control circuit 7 controls the switch circuit 6 so that the oscillation reference signal from the reference oscillator 5 is supplied to the feedback oscillator 30 when the oscillation is started. In this case, since the oscillation reference signal is oscillated near the basic resonance frequency fr of the vibrator 10, the vibrator 10 is driven at a frequency very close to the basic resonance frequency fr.

【0029】この状態において、制御回路7によってス
イッチ回路6を切換えて、帰還発振器30に対して検出
器11からの振動フィードバック信号が供給されるよう
にする。すると、帰還発振器30が、上記検出器11か
らの振動フィードバック信号によって振動子10を共振
点frにて駆動するように働く。従って、帰還発振器3
0を用いた駆動装置において、振動子10をその基本共
振周波数frにて確実に駆動させることができるように
なる。
In this state, the control circuit 7 switches the switch circuit 6 so that the vibration feedback signal from the detector 11 is supplied to the feedback oscillator 30. Then, the feedback oscillator 30 works to drive the vibrator 10 at the resonance point fr by the vibration feedback signal from the detector 11. Therefore, the feedback oscillator 3
In the driving device using 0, the vibrator 10 can be driven reliably at the basic resonance frequency fr.

【0030】図5乃至図8は、上記実施例において用い
られるスイッチ回路6の一構成例を示すものである。図
5に示すスイッチ回路60は、3ステートバッファ60
a,60bとインバータ60cとから構成されるもので
あり、例えば制御信号のハイレベル「H」でA側が、ロ
ーレベル「L」でB側がそれぞれ出力側と接続されるよ
うになっている。
5 to 8 show an example of the configuration of the switch circuit 6 used in the above embodiment. The switch circuit 60 shown in FIG. 5 is a three-state buffer 60.
The control signal is composed of a and 60b and an inverter 60c. For example, the high level "H" of the control signal connects the A side, and the low level "L" connects the B side to the output side.

【0031】図6に示すスイッチ回路61は、アンドゲ
ート61a,61b、オアゲート61c及びインバータ
61dを組合せたものであり、例えば制御信号のハイレ
ベル「H」でA側が、ローレベル「L」でB側がそれぞ
れ出力側と接続されるようになっている。
The switch circuit 61 shown in FIG. 6 is a combination of AND gates 61a and 61b, an OR gate 61c, and an inverter 61d. For example, the high side "H" of the control signal is on the A side, and the low level "L" is on the B side. Each side is connected to the output side.

【0032】図7に示すスイッチ回路62は、アナログ
スイッチ62a,62bとインバータ62cとを用いて
構成されるものであり、例えば制御信号のハイレベル
「H」でA側が、ローレベル「L」でB側がそれぞれ出
力側と接続されるようになっている。
The switch circuit 62 shown in FIG. 7 is constructed by using analog switches 62a and 62b and an inverter 62c. For example, when the control signal is at a high level "H", the A side is at a low level "L". The B side is connected to the output side, respectively.

【0033】図8に示すスイッチ回路63は、機械式の
リレーを利用したものである。上記したように、発振起
動時には、振動子の基本共振周波数あるいはその近傍で
発振する発振器からの出力に応じた駆動信号にて振動子
を駆動するようにし、検出回路によって振動子を基本共
振周波数にて駆動した時と同じようなフィードバック信
号が得られる状態にしておいて、上記発振器の出力を上
記検出回路からのフィードバック信号に切換えることに
より、振動子を確実に基本共振点にて駆動できるように
している。即ち、振動子の基本共振周波数あるいはその
近傍で発振する発振器と、この発振器の出力とフィード
バック信号とを切換えるスイッチ回路などを付加するだ
けで、振動子をその共振点にて確実に駆動するように、
駆動装置を動作させることができるようにしたものであ
る。
The switch circuit 63 shown in FIG. 8 uses a mechanical relay. As described above, at the time of starting oscillation, the oscillator is driven by the drive signal according to the output from the oscillator oscillating at or near the fundamental resonance frequency of the oscillator, and the detector sets the oscillator to the basic resonance frequency. In this state, a feedback signal similar to the one obtained when the oscillator is driven is obtained, and by switching the output of the oscillator to the feedback signal from the detection circuit, the oscillator can be reliably driven at the basic resonance point. ing. That is, by simply adding an oscillator that oscillates at or near the basic resonance frequency of the oscillator and a switch circuit that switches the output of this oscillator and the feedback signal, the oscillator can be reliably driven at its resonance point. ,
The drive device can be operated.

【0034】尚、上記実施例においては、基準発振器を
振動子の基本共振周波数あるいはその近傍にて発振する
ようにしたが、これに限らず、たとえば追尾可能周波数
の範囲で駆動信号を生成することができるフィードバッ
ク信号が得られるような周波数にて発振するものであれ
ば良い。その他、この発明の要旨を変えない範囲におい
て、種々変型実施可能なことは勿論である。
In the above embodiment, the reference oscillator oscillates at or near the fundamental resonance frequency of the oscillator, but the invention is not limited to this, and the drive signal may be generated in the range of the trackable frequency. It suffices as long as it oscillates at a frequency at which a feedback signal capable of obtaining Of course, various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、簡単な回路構成により、複数の異なった共振周波数
を有する振動子を各々の基本共振周波数にて確実にロッ
クイン(起動)することができる超音波振動子の駆動装
置を提供できる。
As described above in detail, according to the present invention, a simple circuit configuration surely locks in (starts) a vibrator having a plurality of different resonance frequencies at each basic resonance frequency. It is possible to provide a drive device for an ultrasonic transducer capable of performing the above.

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

【図1】この発明の一実施例である超音波振動子の駆動
装置の基本構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a drive device for an ultrasonic transducer according to an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第1の実施例を示す駆動装置のブロ
ック図である。
FIG. 2 is a block diagram of a drive device showing a first embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第2の実施例を示す駆動装置のブロ
ック図である。
FIG. 3 is a block diagram of a drive device showing a second embodiment of the present invention.

【図4】この発明の他の実施例を示す駆動装置のブロッ
ク図である。
FIG. 4 is a block diagram of a driving device showing another embodiment of the present invention.

【図5】駆動装置に用いられるスイッチ回路の構成例を
示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a switch circuit used in the driving device.

【図6】駆動装置に用いられるスイッチ回路の構成例を
示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a switch circuit used in the driving device.

【図7】駆動装置に用いられるスイッチ回路の構成例を
示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a switch circuit used in the driving device.

【図8】駆動装置に用いられるスイッチ回路の構成例を
示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a switch circuit used in the drive device.

【図9】従来技術とその問題点を説明するために示す図
である。
FIG. 9 is a diagram for explaining a conventional technique and its problems.

【図10】従来技術とその問題点を説明するために示す
図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining a conventional technique and its problems.

【図11】従来技術とその問題点を説明するために示す
図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining a conventional technique and its problems.

【図12】従来技術とその問題点を説明するために示す
図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining a conventional technique and its problems.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…超音波振動子、2…駆動回路、2a…PLL回路、
4…検出回路(フィードバック手段)、5…基準発振
器、6…スイッチ回路、7…制御回路。
1 ... Ultrasonic transducer, 2 ... Drive circuit, 2a ... PLL circuit,
4 ... Detection circuit (feedback means), 5 ... Reference oscillator, 6 ... Switch circuit, 7 ... Control circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03L 7/06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H03L 7/06

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超音波振動子を駆動する超音波振動子駆
動用発振器と、この超音波振動子駆動用発振器より前記
超音波振動子へ供給される駆動信号をフィードバックす
るフィードバック手段とを有し、前記フィードバック手
段からのフィードバック信号に応じて前記超音波振動子
駆動用発振器を制御することにより、前記超音波振動子
をその共振点で駆動する超音波振動子の駆動装置におい
て、 前記共振点駆動の基準となる周波数信号を発振する基準
発振器と、 各々が異なった共振周波数を有し、該共振周波数を示す
指示手段を各々が有する複数の振動子手段と、 前記基準発振器からの信号と前記フィードバック手段か
らの信号とを切換える切換手段と、を具備し、前記振動
子手段の指示手段が前記基準発振器に結合され、該基準
発振器が各振動子手段の共振周波数を発生することを特
徴とする超音波振動子の駆動装置。
1. An ultrasonic transducer driving oscillator for driving an ultrasonic transducer, and feedback means for feeding back a driving signal supplied from the ultrasonic transducer driving oscillator to the ultrasonic transducer. An ultrasonic oscillator driving device that drives the ultrasonic oscillator at its resonance point by controlling the ultrasonic oscillator driving oscillator according to a feedback signal from the feedback means, A reference oscillator that oscillates a frequency signal that serves as a reference, a plurality of oscillator means that each have a different resonance frequency, and each have an indicating means that indicates the resonance frequency; a signal from the reference oscillator and the feedback; Switching means for switching between the signal from the means and the indicating means of the oscillator means is coupled to the reference oscillator, each of the reference oscillators A driving device for an ultrasonic vibrator, which is characterized in that a resonance frequency of the vibrator means is generated.
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