JPS5832394B2 - Piezoelectric speaker drive circuit - Google Patents

Piezoelectric speaker drive circuit

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JPS5832394B2
JPS5832394B2 JP53077602A JP7760278A JPS5832394B2 JP S5832394 B2 JPS5832394 B2 JP S5832394B2 JP 53077602 A JP53077602 A JP 53077602A JP 7760278 A JP7760278 A JP 7760278A JP S5832394 B2 JPS5832394 B2 JP S5832394B2
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Japan
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piezoelectric speaker
drive circuit
signal
control section
voltage
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進 藤田
茂夫 森
文和 村上
良昭 原
一郎 掘越
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、圧電スピーカの駆動回路に関するものであ
り、更に詳しくは圧電スピーカの消費電力を少なくした
圧電スピーカ駆動回路に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a piezoelectric speaker drive circuit, and more particularly to a piezoelectric speaker drive circuit that reduces power consumption of the piezoelectric speaker.

従来、圧電スピーカの駆動は、例えば第1図のような回
路に、第2図に示すa、bの信号を加えることによって
、圧電スピーカにCのような電圧を与えるようになって
いる。
Conventionally, a piezoelectric speaker is driven by applying a voltage such as C to the piezoelectric speaker by adding signals a and b shown in FIG. 2 to a circuit shown in FIG. 1, for example.

この場合信号aが論理「1」(以下もすべて正論理であ
り、論理「1」は「1」、論理「0」は「0」とする。
In this case, the signal a is logic "1" (all of the following are also positive logic, logic "1" is "1", and logic "0" is "0").

)の状態をとる時は、信号すはrOJの状態をとり、信
号aが「0」の時は信号すがrlJとなっている。
), the signal S takes the state rOJ, and when the signal a is "0", the signal S takes the state rlJ.

このため電池電圧をEとすると、圧電スピーカ両端の電
圧Cは、+E→−E→+Eと変化する。
Therefore, when the battery voltage is E, the voltage C across the piezoelectric speaker changes from +E to -E to +E.

このとき圧電スピーカが電気的に単なる抵抗と等価であ
れば全く問題ないのであるが、実際には第6図に示すよ
うな回路と等価である。
At this time, there would be no problem if the piezoelectric speaker was electrically equivalent to a simple resistance, but in reality it is equivalent to a circuit as shown in FIG.

そして主に電極間容量であるコンデンサ10の静電容量
が非常に大きいために、共振点から少しはずれた周波数
においては少し損失の多いコンデンサと等価になってし
まう。
Since the capacitance of the capacitor 10, which is mainly the capacitance between the electrodes, is very large, it becomes equivalent to a capacitor with a slightly large loss at frequencies slightly off the resonance point.

これにより圧電スピーカの駆動回路はコンデンサの充放
電を繰り返し行っていることになり、この回路によって
消費される電力のごく一部がスピーカの駆動に関係する
だけで、残りの多くの電力はコンデンサの充放電という
形で消費されてしまう。
This means that the piezoelectric speaker drive circuit repeatedly charges and discharges the capacitor, and only a small portion of the power consumed by this circuit is related to driving the speaker, with most of the remaining power being consumed by the capacitor. It is consumed in the form of charging and discharging.

したがってこのような駆動回路においては、消費電力に
対する音響出力の効率が非常に低いものであった。
Therefore, in such a drive circuit, the efficiency of acoustic output relative to power consumption is extremely low.

この発明は、上記のような欠点を改良するためになされ
たものであり、できるだけ無駄な電力消費を減らして効
率を上げることを目的としたものである。
This invention was made to improve the above-mentioned drawbacks, and aims to increase efficiency by reducing wasteful power consumption as much as possible.

以下図面により本発明を説明するが、比較のために従来
の駆動回路の動作をもう少し詳しく説明する。
The present invention will be explained below with reference to the drawings, but for comparison, the operation of a conventional drive circuit will be explained in more detail.

第1図の回路でA端子に「1」が与えられ、B端子に「
0」が与えられているときトランジスタ2及び3が導通
し、圧電スピーカ両端の電圧Cは−E(Eは電池の電圧
)となる。
In the circuit shown in Figure 1, "1" is given to the A terminal and "1" is given to the B terminal.
0'' is applied, transistors 2 and 3 are conductive, and the voltage C across the piezoelectric speaker becomes -E (E is the voltage of the battery).

次にA端子が「0」になり、B端子が「1」に変化した
瞬間には圧電スピーカがコンデンサとほぼ等価であるた
めに電圧Cは−Eのままである。
Next, at the moment when the A terminal becomes "0" and the B terminal changes to "1", the voltage C remains at -E because the piezoelectric speaker is almost equivalent to a capacitor.

この時トランジスタ1,2,3,4をスイッチと考え、
圧電スピーカをコンデンサと考えると、第7図に示すよ
うな状態となっている。
At this time, consider transistors 1, 2, 3, and 4 as switches,
If a piezoelectric speaker is considered as a capacitor, the state is as shown in FIG.

このため電池18はコンデンサ190両端の電圧dを−
Eから+Eにする量の電荷を供給しなげればならない。
Therefore, the battery 18 reduces the voltage d across the capacitor 190 to -
An amount of charge must be supplied to change E to +E.

この電荷をqとし、コンデンサ19の静電容量をCとす
ると、(q=2CE)である。
If this charge is q and the capacitance of the capacitor 19 is C, then (q=2CE).

また信号aが「0」から「1」に変化するときにも電池
18からqの電荷が取り出される。
Also, when the signal a changes from "0" to "1", q charges are extracted from the battery 18.

したがって従来の駆動回路によれば電池18は圧電スピ
ーカ駆動信号の1周期について4CEの電荷を供給しな
げればならない。
Therefore, according to the conventional drive circuit, the battery 18 must supply 4 CE of charge for one period of the piezoelectric speaker drive signal.

次に本発明による1駆動回路のブロック図を第3図に示
す。
Next, a block diagram of one driving circuit according to the present invention is shown in FIG.

Inは外部からのクロック信号の入力端子であり、7は
制御部、8は駆動部、9は圧電スピーカである。
In is an input terminal for an external clock signal, 7 is a control section, 8 is a drive section, and 9 is a piezoelectric speaker.

駆動部8は例えば第1図に示すような従来用いられてい
る回路である。
The drive unit 8 is, for example, a conventionally used circuit as shown in FIG.

しかし、第1図の端子A、Hに加えられる信号は従来と
は異なり、第4図、第5図に示すような信号である。
However, the signals applied to terminals A and H in FIG. 1 are different from the conventional ones, and are as shown in FIGS. 4 and 5.

このような信号を作り出すのが制御部7である。The controller 7 creates such a signal.

この制御部7で作られた信号a、bによって、駆動部8
は従来と異なった動作をする。
The drive unit 8 is controlled by the signals a and b generated by the control unit 7.
behaves differently than before.

第4図と第5図に示す信号a、bが与えられた時の駆動
部の動作はほとんど同じなので、第4図の信号が第1図
の回路に与えられた時の動作について詳しく説明する。
Since the operation of the drive unit when the signals a and b shown in FIGS. 4 and 5 are applied is almost the same, the operation when the signal of FIG. 4 is applied to the circuit of FIG. 1 will be explained in detail. .

最初に信号aが「1」で信号すが「0」である区間はト
ランジスタ2及び3が導通し圧電スピーカ両端の電圧C
は−Eとなっている。
Initially, in the section where the signal a is "1" and the signal a is "0", transistors 2 and 3 are conductive, and the voltage C across the piezoelectric speaker is
is -E.

次には信号aは「1」のままで信号すが「1」となる区
間がありトランジスタ2及び4が導通する。
Next, the signal a remains at "1" and there is a section where the signal becomes "1", and transistors 2 and 4 become conductive.

この状態は第8図と等価でコンデンサ19はスイッチ1
5とスイッチ17とで作られたループによって短絡され
る。
This state is equivalent to that shown in Fig. 8, and the capacitor 19 is connected to the switch 1.
5 and switch 17.

これによりコンデンサ両端の電圧dはEからOに変化す
る。
As a result, the voltage d across the capacitor changes from E to O.

この区間は電池が切り離されているので、電池18から
の電荷の流出はない。
Since the battery is disconnected in this section, there is no charge leakage from the battery 18.

次の区間では信号すは「1」のままだが、信号aが「O
」に変化する。
In the next section, signal S remains "1", but signal a becomes "O".
”.

この状態はトランジスタ1及び4が導通し、第9図と等
価である。
In this state, transistors 1 and 4 are conductive, and the state is equivalent to that shown in FIG.

そこで電池18はコンデンサ両端の電圧dをOから+E
に変化させるために必要な量の電荷をq′とすると、q
’=CEを供給する。
Therefore, the battery 18 changes the voltage d across the capacitor from O to +E.
Let q′ be the amount of charge required to change it to q
'=supply CE.

次には信号すは「1」のままで、信号aが「1」となる
Next, the signal A remains at "1" and the signal a becomes "1".

これは第8図とほとんど同じ状態であり、コンデンサ1
9をスイッチ15とスイッチ1γが短絡している区間で
ある。
This is almost the same state as in Figure 8, and capacitor 1
9 is a section where switch 15 and switch 1γ are short-circuited.

最後に信号aが「1」のままで、信号すが「0」となっ
て、最初の状態にもどるわけである。
Finally, the signal a remains at "1" and the signal S becomes "0", returning to the initial state.

この状態はトランジスタ2及び3が導通している。In this state, transistors 2 and 3 are conductive.

この時も電池18はコンデンサ両端の電圧dを0から−
Eに変化させるための電荷q′を供給する。
At this time as well, the battery 18 changes the voltage d across the capacitor from 0 to -
A charge q' is supplied to change the voltage to E.

したがって1周期を構成する上記4区間で電池は2 q
/の電荷すなわち2CEの電荷を供給しなげればならな
い。
Therefore, in the above four sections constituting one cycle, the battery capacity is 2 q
A charge of /, that is, a charge of 2CE must be supplied.

なお、圧電スピーカの1駆動力は加えた電圧に比例する
ので、圧電スピーカの両端を短絡する区間を短かくすれ
ば、従来の駆動回路とほとんど変わらない1駆動力が得
られ、音響出力もほとんど差がない。
Note that the driving force of a piezoelectric speaker is proportional to the applied voltage, so if you shorten the section where both ends of the piezoelectric speaker are shorted, you can obtain a driving force that is almost the same as a conventional drive circuit, and the acoustic output is almost the same. There is no difference.

また、第4図、第5図に示すような信号を作り出す制御
部7の構成は容易であり、−例として、第5図に示すよ
うな信号a及び信号すを得る回路例を第10図にその信
号波形を第11図に示す。
Furthermore, the configuration of the control section 7 that generates the signals shown in FIGS. 4 and 5 is easy, and as an example, FIG. The signal waveform is shown in FIG.

第10図の回路は10分の1分周器20とD型フリップ
フロップ21により構成されている。
The circuit shown in FIG. 10 is composed of a 1/10 frequency divider 20 and a D-type flip-flop 21.

圧電スピーカ駆動周波数の10倍の周波数を持つ信号な
E端子に入力すると、F端子には第11図fに示すよう
なスピーカ駆動周波数の信号が得られる。
When a signal having a frequency 10 times the piezoelectric speaker drive frequency is input to the E terminal, a signal having the speaker drive frequency as shown in FIG. 11f is obtained at the F terminal.

信号gは信号fを信号eの1周期分(つまり、スピーカ
駆動周期の10分の1)だけ遅延し、その論理を反転さ
せた信号で第11図に示すような信号である。
The signal g is a signal obtained by delaying the signal f by one cycle of the signal e (that is, 1/10 of the speaker drive cycle) and inverting the logic thereof, as shown in FIG. 11.

この信号fを第1図の回路の端子Aに、信号gを端子B
に加えれば良い。
This signal f is connected to terminal A of the circuit in Figure 1, and signal g is connected to terminal B.
You can add it to

以上述べたように、本発明による駆動回路を用いれば、
音響出力を低下させることなく消費電力を約半分にする
ことができる。
As described above, if the drive circuit according to the present invention is used,
Power consumption can be halved without reducing audio output.

したがって効率がほぼ2倍に高まるわけである。Therefore, the efficiency is almost doubled.

このため電池動作の機器(特にCMO8論理回路と液晶
表示器等を用いて低消費電力化した電卓や時計など)に
組み込まれた圧電スピーカの駆動に本発明による圧電ス
ピーカ駆動回路を用いると、電池寿命を長くすることが
できるなどその効果は大きい。
Therefore, if the piezoelectric speaker drive circuit according to the present invention is used to drive a piezoelectric speaker built into a battery-operated device (particularly a calculator or watch that uses a CMO8 logic circuit and a liquid crystal display to reduce power consumption), The effects are great, including the ability to extend lifespan.

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

第1図は従来例及び本発明による圧電スピーカ駆動回路
の一部を示す回路図、第2図は従来例の駆動信号図、第
3図は本発明による駆動回路のブロック図、第4図、第
5図は本発明による駆動信号図、第6図は圧電スピーカ
の等価回路図、第7図は従来例の動作説明図、第8図、
第9図は本発明による1駆動回路の動作説明図、第10
図は本発明による1駆動回路の一部を示す回路ブロック
図、第11図は第10図の回路の信号図である。 1.2,3,4・・・・・・MOSFET、5,9・・
・・・・圧電スピーカ、6,18・・・・・・電池、7
・・・・・・制御部、8・・・・・・、駆動部、10,
11.19・・・・・・コンデンサ、12・・・・・・
インダクタ、13・・・・・・抵抗、14・・・・・・
FET1に対応するスイッチ、15・・・・・・FET
2に対応するスイッチ、16・・・・・・FET3に対
応するスイッチ、17・・・・・・FET4に対応する
スイッチ、20・・・・・・分周器、21・・・・・・
フリップフロップ。
FIG. 1 is a circuit diagram showing part of a piezoelectric speaker drive circuit according to a conventional example and the present invention, FIG. 2 is a drive signal diagram of the conventional example, FIG. 3 is a block diagram of a drive circuit according to the present invention, and FIG. Fig. 5 is a drive signal diagram according to the present invention, Fig. 6 is an equivalent circuit diagram of a piezoelectric speaker, Fig. 7 is an operation explanatory diagram of a conventional example, Fig. 8,
FIG. 9 is an explanatory diagram of the operation of the first drive circuit according to the present invention, and FIG.
1 is a circuit block diagram showing a part of one drive circuit according to the present invention, and FIG. 11 is a signal diagram of the circuit of FIG. 10. 1.2,3,4...MOSFET,5,9...
...Piezoelectric speaker, 6,18...Battery, 7
...control section, 8..., drive section, 10,
11.19... Capacitor, 12...
Inductor, 13... Resistor, 14...
Switch corresponding to FET1, 15...FET
Switch corresponding to 2, 16... Switch corresponding to FET3, 17... Switch corresponding to FET4, 20... Frequency divider, 21...
flip flop.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 12つのトランジスタを相補型に接続してなるインバー
タ2つを電源に対して並列に接続し、該2つのインバー
タの出力間に圧電スピーカを接続して成る駆動部と、駆
動部の2つのインバータへの入力信号を作り出す制御部
とから成る圧電スピーカ駆動回路において、該圧電スピ
ーカ両端の電圧が反転する時点に該インバータが圧電ス
ピーカを短絡し、圧電スピーカに残っていた電荷を放電
させるように、該制御部から該インバータに出力される
2つの信号が互いに同レベルとなる区間を有する矩形波
であることを特徴とする圧電スピーカ駆動回路。 2、特許請求の範囲第1項記載による圧電スピーカ1駆
動回路において、制御部からの2つの出力が、互いに同
周期、同テユテイ比で位相の異なる矩形波信号であるこ
とを特徴とする圧電スピーカ駆動回路。 3 特許請求の範囲第1項記載による圧電スピーカ駆動
回路において、制御部からの2つの出力が、互いに同周
期でテユテイ比の異なる矩形波信号であることを特徴と
する圧電スピーカ駆動回路。
[Claims] A drive unit comprising two inverters each having twelve transistors connected in a complementary manner and connected in parallel to a power supply, and a piezoelectric speaker connected between the outputs of the two inverters; In a piezoelectric speaker drive circuit consisting of a control section that generates input signals to two inverters in the piezoelectric speaker, the inverter short-circuits the piezoelectric speaker at the time when the voltage across the piezoelectric speaker is reversed, and discharges the charge remaining in the piezoelectric speaker. A piezoelectric speaker drive circuit characterized in that two signals outputted from the control section to the inverter are rectangular waves having sections where they are at the same level so as to cause discharge. 2. In the piezoelectric speaker 1 drive circuit according to claim 1, the two outputs from the control section are rectangular wave signals having the same period, the same duty ratio, and different phases. drive circuit. 3. The piezoelectric speaker drive circuit according to claim 1, wherein the two outputs from the control section are rectangular wave signals having the same period and different duty ratios.
JP53077602A 1978-06-27 1978-06-27 Piezoelectric speaker drive circuit Expired JPS5832394B2 (en)

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