JPS58215173A - テレビジヨン表示装置用圧電アルタ電圧発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の分野〉 この発明は、テレビジョン表示装置用の圧電アルタ電圧
発生装置に関するものである。

〈発明の背景〉 圧電変成器は、一般的に言えはある電圧からのエネルギ
を他の電圧に変換する装置である。この圧電変成器は、
焼成セラミックの基板と、圧電材料と、上記基板の一端
において対向する面に設けらｔた１対の駆動用電極と、
基板の他端の表面に設けらｔた出力電極とからなってい
る。駆動電極の下の基板の表面はその基板の厚みの方向
に分極され、一方、出力電極の下の表面は長さ方向に分
極される。圧電変成器の機械的振動の固有周波数に等し
い周波数をもったＡＣ駆動電圧が、駆動電極間に印加さ
九、その基板をその固有周波数で機械的に振動させる。

機械的振動は基板の長さに沿って伝播し、出力電極にＡ
Ｃ電圧を発生させる。

電圧増幅率すなわち利得ＡＶは極めて高く、固有周波数
ｆ。で駆動さｈる高い機械的Ｑを持った変成器では、正
弦波入力電圧を１０００倍あるいはそわ以上の増幅率で
もって増幅することかできる。圧電変成器は高利得特性
をもっているため、テレビジョン受像機の映像管用アル
タ電圧を発生させるためにテレビジョン受像機中で使用
することができる。圧電変成器の駆動周波数か、水平偏
向周波数ｆＨあるいはそハの何倍かに選定されていると
、変成器を簡屯で１、コンパクトに、し力・も比較的安
価なユニットとして構成することかできる。

圧電変成器の出力電圧は、駆動周波数かその変成器の機
械的振動の固有周波数ｆ。に等しいとき最大になる。高
い機械的Ｑをもった変成器では、電圧利得特性の周波数
帯域幅は比較的狭い。駆動周波数か固有周波数ｆ。から
僅かにつねると、出力電圧の振動が比較的大きく減少す
る。

〈発明の概要〉 この発明の特徴は、比較的広い帯域幅の電圧利得特性を
もった圧電変成器構成を使用する点にあシ、テレビジョ
ン受像機用のアルタ電圧を発生するために必要上する大
きな増幅係数を犠牲にするこ（！：はない。従って、周
波数が高度に安定化さｈた駆動電圧源を使用する必要も
ない。

この発明によるテレビジョン表示装置用のアルク電圧発
生装置は、並列に接続された複数の個々の変成器素子を
もった圧電変成器構成をもっている。圧電変成器構成の
帯域幅を比較的大きくするために、圧電変成器素子の機
械的撮動の各固有周波数は互いに実質的に異っている。

従って、個々の素子の電圧利得特性か比較的狭くても、
装置全体の利得特性は比較的広くなる。圧電変成器素子
の固有周波数はＣ／Ｌに比例するので（たソし、Ｃは素
子の基板を伝播する正弦波の速度を表わし、Ｌｉｄ素子
の長さを表わす）、圧電変成器構１戊の複数の素子を、
異った長さを有する素子を作ることにより、異った固有
周波数を持つように構成することかできる。

〈実施例の説明〉 以下、図を参照しつ＼この発明の詳細な説明する。

第１図において、主電源電圧が全波ブリッジ整流器８２
の端子２１と２２に供給さｈ、出力端子２３と電流帰路
端子すなわちアース２４（！−の間にＤＣ電圧Ｖａか発
生する。濾波キャパシタ２５か端子２３と２４との間に
結合さ）］ている。電圧Ｖａけ１圧調整器２６に供給さ
Ｊｌて、端子２７に水平偏向回路６２用のＢ十電源電圧
が発生される。

水平偏向回路６２は水平偏向周波数ｆＨで動作する水平
発振器６９と、駆動変成器７１の１次巻線に結合さｈた
水平駆動トランジスタ７ｏと、水平発生器すなわち出力
段７７とからなっている。水平出方段７７は、水平吊カ
ドランジスタロ４とダンパグイオード６５とからなるマ
ドレースΦスイッチ６３と、リトレース・キャパシタ６
６と、トレースあるいはｓＵ形キャパシタ６ワと水平偏
向巻１ｍ６８との直列回路２からなっている。水平出力
段７７用の電圧は、Ｂ十電源電圧端子２′７よりインダ
クタ６１を通−して得らｆｌも。インダクタ６１は水平
出力巻線あるいはフライバック変成器からなるものでも
よい。

水平発振器６９か動作すると水平率（水１７周波数）ｆ
Ｉ−１のスイッチング信号を発生し、この借りは水平駆
動トランジスタ７ｏのベースに供給される。トランジス
タ７０か水平率でスイッチングさｈることによシ、水平
出カドランジスタロ４が水平率で周期的にスイッチング
さｈ、水平偏向巻線６８中に走査電流か流りる。

テレビジョン受像機用のアルタ電圧発生器８０１ｒ、ｉ
、交番入力端子源７５と、人力電圧源７５および高電圧
整流回路８５ニ結合さｈてぃて、アルタ端子９ｏにＤＣ
アルク電電圧を発生する圧電変成器装置５ｏとからなっ
ている。

交番人力電圧〕７７５は、電圧電源端子３ｏとアースと
の間に直列に結合さｈたインダクタ３１とキャパシタ３
２とからなるＬＣ回路を含んでいる。可制御電圧源２９
は端子３０［直流電圧Ｖ８を発生する。トランジスタ３
４と反対極性に並列接続されたダイオード３５とからな
るスイッチ３３は、インダクタ３１とキャバシタ３ｂと
の接続点である端子７６とアースとの間に結合さｈてい
る。トランジスタ３４は水平（Ｍ　同周波数「１１ある
いはその１１１倍かの選択さハた周波数゛τスイソヂン
グさ）１て端子７６（！：アースとの間のキャバ７り３
２の両端間に半波の正弦波パルスを発生する。

第１図の回路において、トランジスタ３４のスイッチン
グ周波数は一例として２’Ｉ−１である。トランジスタ
３４を２　ｆｕてスイッチングするために、水平発振器
６９のｒｌｌの出力は周波数逓倍器７２に供給さね、そ
の出力はトランジスタ７３のベースに供給される。

トランジスタ７３のコレクタは変成器７４の１　次巻Ａ
Ｉに結合さｉｌており、変成器の２次巻線はトランジス
タ３４のベースに結合さり、ている。インダクタ３１ト
キヤパシタ３２の共振周波数はトランジスタ３４のスイ
ッチング周波ｉｌｌ　２　ｆｎと同じ周波数に選定さｈ
ている。スイッチ３３を公称５０係のデユーティ・サイ
クルでオン−オフすることにより、端子７６に１／４ｆ
１１の持′続期間をもった半波正弦波電圧パルスが発生
する。このパルスは、半波正弦波ＡＣ人力鴇圧パルスを
発生するためにキャパシタ３６を通して圧電変成器装置
５０の入力端子５４と共通端子５６との間に供給さハる
。

圧電変成器装置５０は並列接続された３個の個別圧電変
成器素子５０ａ、５０ｂおよび５０ｃからなっている。

圧電変成器素子５０ａ、５０ｂあるいは５０Ｃの基板は
例えばオ・・イオ州　ベトフォード　バーニントンで作
らｈるＪ’ＺＴ−ａのような焼成セラミック圧電材料で
作られており、ゼロＰＳ工ての機械的Ｑｔｒｉ１０００
ｆある。機械的Ｑは次式によって表わされる。

素子の駆動部分７９は、基板７８の各面に設けられた人
力電極５１と共通電極５３とを有している。電圧発生部
分８１は端面に出力電極５２を含んでいる。電極５１お
よび５３と接触した基板の表面は長さ方向に分極される
。

３個の圧電変成器素子５０ａ　−５０Ｃを並列接続する
ために、１個の素子の各電極は他の２個の素子の同じ形
式の電極に接続されている。３個の人力Ｎ極５１は圧電
変成器装置５０の入力端子５４に結合さ）１、出力電極
５２は電源端子５５に結合さね、共通雷゛極は共通端子
５６に結合さｈている。

端子５４と５６との間に接続された交番入力端子は、圧
電効果によって増大さｉ、出力端子５５と５６との間に
高振幅交番出力電圧を発生する。交番出力電ＥＥ＆ま整
流回路８５の倍電圧接続されたダイオード５４７ａおよ
び５７１）　［よって整流されて、アルタ端子９０に１
）　Ｃアルタ電圧Ｕを発生する。端子５５Ｖｃおける圧
電変成器装置５０が呈する固有容量ｌｌ−を電圧を逓倍
するのに必要とするキャパシタンスとして動作する。

個々に駆動さハる圧電素子の出力電圧は、駆動周波数か
素子の機械的振動の固有周波数ｆ０に等しいとき最大に
なる。固有周波数ｆ。は素子の長さＬに反比例する。そ
の周波数で駆動されたときの電圧利得ＡＶｔ／″ｉ最大
値ＡＭＡＸになシ、出力が開回路で、正弦波の人力１圧
と出力電圧であると仮定すると。

こ＼でＡｏｔ／′ｉ圧％素子の材料固有の係数である比
例定数であり、ＱＭは素子の機械的Ｑてあシ、Ｌは素子
の長さであり、Ｔは素子の厚みである。

高い機械的Ｑを有する素子では、電圧利得ＡＶはその固
有周波数を中心とする狭い帯域幅δｆを呈す。

第２図（ａ）に示すように、圧電素子５０ａの電圧利得
ｖｖ工は例えば、約２　ｆ　ｔ、Ｉ　＝３１−５Ｎ１ｚ
の固有周波数ｆｎ工を中心として狭い帯域幅△ｆ＝ｌｌ
ＯＨｚを持っている。

アルタ電圧発生器８０に単一の圧１．素子のみを使用す
ると、水平発振器６９の周波数および交番入力端子源７
５の他の素子の製造公差か合成さｈて、テレビジョン受
像傅の個々の製造ユニットでアルタ電圧ＵＫ大きなバラ
ツキを生じさせるという好ましくない結果が生じる。同
様に水平発振器６９の動作周波数および交番入力端子源
７５の動作が安定化されていないと、アルタ電圧Ｕはそ
の公称電圧Ｕから大きく変化する。

この発明の特徴は、駆動周波数が公称値と異っていても
、あるいは個々の圧電素子の固有周波数が理想値からず
ｈていても、比較的一定のデルタ電圧を発生する圧電ア
ルタ電圧発生器８０を提供することにある。この発明の
１つの特徴によれば。

圧電変成器装置５０は、個々の圧電素子の各々の帯域幅
よりも相当に広い帯域幅をもった全体の装置の電圧利得
特性Ａｖ５ｏを得ることかできるように構成さｉまた複
数の個別素子５０ａ乃至５０ｃからなっている。広い帯
域幅ＡＶ５ｏを得るために並列接続さｉまた各素子５０
ａ乃至５０ｃの長さは互いに異っており、例えは素子５
０ａの長さＬ□は最も長く、素子５０ｃの長さＬ３は最
も短かい。各素子の固有周波数はその素子の長さに反比
例する゛のて、第２図（ｂ’）に示すように素子５０ａ
、５０ｂ、５０Ｃの電圧利得特性ＡＶ□、ＡＶ２−　Ａ
Ｖ３は中心周波数すなわち固有周波数’０１．１０２、
ｆｏ３を持ち、ｆ０３　　’０２”ｆ０２゜ｆｏよ＝δ
ｆづ一つ互いに異っている。変成器装置５０全体の利得
特性Ａｖ５ｏは第２図（Ｃ）に示すようになる。最終的
に得られた利得特性の帯域幅△ｆ５０は個りの素子の約
△１の帯域幅よりも相当に太きい。

個々の素子の最大利得Ａ　　はＩ、／Ｔ　　に比例する
ａｘ のて、３個の素子の各々の最大利得は、各素子の長さ対
厚みの比を同じ値に維持すると（！ｌ：によシ、個々の
素子の長さか異っていても等しく維持される。

第１図のアルタ端子９０Ｖｃおけるビーム電流負荷は圧
電変成器装置５０の負荷を大きくし、アルク電。

圧の振幅を減少させる。ビーム′電流負荷の増加と共に
アルタ１圧（Ｊか相当に低下するのを防止するために可
制御電圧源２９が使用さｈる。用制御指圧源２９は、圧
電アルタ電圧発生器８０の内部インピーダンスによって
実際に生じる悪影響を補償するために電源電圧Ｖｓを大
きくするように動作する。

可制御電圧源２９はＢ＋電圧端子２７と電源電圧端子３
０との間に接続さｈた通常の直列安定化回路２８を含ん
でいる。回路２８中の直列通過素子のインピーダンスは
調整回路２８［供給される信号線ＦＢ上に発生する信号
の変化の関数として変化する。その信号はテレビジョン
受像機中の選択さｈた変数を表わすものであり、そｈの
関数として電圧Ｖｓの振幅を変えることが望ましい。

第１図でしょ、選択さｉまた変数はアルタ電圧Ｕである
。信鰐線１＝”　Ｂを分圧抵抗器５９と６０との接続点
に結合するこ、！＝［Ｊ：　！！ｌ）、アルタ電圧Ｕの
負帰還調整か行なわｈる。例えば、圧電変成器装置５ｏ
のビーム電流負荷の増大によってアルタ電圧Ｕが減少す
る傾向にあるときは、信号線１”Ｂ上に与えらｈる負帰
還によって、電源電、圧Ｖｓをアルタ電圧が比較的変化
しないように維持するのに充分な大きさに増大させる。

次のデータは、アールシーニー　コーポレーション製の
修正されたＣ’ｌ’Ｃ−１’１５力ラーテレビジヨン受
像機中で使用されているアルタ電圧発生器８゜の一部で
ある圧電変成器の一例を示すものである。

各素子５０ａ　、　５ｏｂ　１５ｏｃの組成はジルコニ
ウム酸チタン酸鉛である。素子５０ａの公称寸法はＬ１
＝５６．５７　ｍＷ、　Ｔｉ＝＝５．０８Ｍｆｆ、　Ｗ
１＝＝１９．９９ｆｆｌｌＦである。素子５０ｂ　１７
）公ｊ称寸法ｉｄ　Ｌ２：５６．３９ｆｆｆｆ、Ｔ２　
＝　５．０８　ｍｍ、Ｗ２−＝　１９　、（Ｊ９　ｍｔ
ｔｔである。素子５０ｃの公称寸法はＬ３＝、−５６，
２１ｓｔＷ、　Ｔ３＝５．ＯＢｔｆｔＭ、Ｗ３＝１９．
９９　ｒｌＭである。こハら３個の素子の固有周波数は
公称ｆ。□＝３１　、３６８Ｈｚ％ｆ０２＝３１．４６
８１１ｚ　、　ｆ０３＝３＋１．．５６８Ｈｚである。

個々の素子の帯域幅△ｌｔ約１１０ｔｌｚである。変成
器装置全体の帯域幅△（５０ｈ約３１０Ｈｚである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施したテレビジョン表示装置用の
偏向回路および圧１．アルタ電圧発生装置を示す図、第
２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）ｔｒｉ個／２１７）圧電素
子と第１図に示す全圧電変成器構成の双方の電圧利得特
性を示す図である。 ５０・・・圧電変成器装置、５０ａ、５０ｂ・・・圧電
変成器素子、５１・・・人力電極、５２・・・出力電極
、５４・・・入力端子源の出力、５５・・・電源端子、
８５・・・整流回路、９０・・・アルタ端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力端子源と、 少なくとも第１と第２の圧電変成器素子によって構成さ
   れた圧電変成器装置であって、各素子は入力電極と出力
   電極を有し、各素子の電圧利得特性はその機械的振動の
   固有周波数を中心とする比較的狭い帯域幅を有し、上記
   各素子の出力電極は当該圧電変成器装置の電源端子に結
   合されておシ、各素子の入力電極は上記入力電圧源に結
   合されていて、上記電源端子に交番出力電圧を発生させ
   る上記圧電変成器装置と、 アルタ端子と、 上記電源端子およびアルタ端子に結合されていて、上記
   交番出力電圧からアルタ電圧を発生する整流回路とから
   なり、 上記各素子の固有周波数は、上記圧電変成器装置の総合
   電圧利得特性が個々の構成素子の帯域幅よシも相当に広
   い帯域幅となるように、互いに実質的に異なるようにさ
   れている、テレビジョン表示装置用圧電アルタ電圧発生
   装置。