JPS583637B2 - 超音波変換器への電気的信号エネルギ−供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、超音波遠隔制御送信機、さらに特に広帯域
小電力消費の超音波変換器駆動回路に関するものである
。

たとえば、テレビジョン受像機の遠隔制御は、テレビジ
ョン受像機の筐体に内蔵されている遠隔制御受信機に向
って制御信号を送信する小形の手持送信機を用いて一般
に行なわれる。

遠隔制御用送信機は、たとえば、遠隔制御用受信機が応
動する複数の超音波周波数の適当な信号を送信するため
に複数個の押ボタンを含んでいる。

制御機能、たとえばチャンネル変更、音量の増減、色の
調整、色合い、及び明るさはこれらの押しボタンの一つ
一つによって制御される。

一つの方式の装置では、送信機の複数個の押しボタンの
各ボタンを押すと、送信機は異った周波数を送信する。

したがって、制御される機能が１０個ある場合には送信
機は１０個の別々の周波数の出力信号を発生する。

一般に、送信機から発射される周波数は約２０から５５
ＫＨｚの範囲の超音波周波数である。

信号発信がこのように比較的広い周波数範囲におよぶ結
果、送信機は一般に同様の広帯域を持った超音波変換器
を利用している。

比較的広帯域を有する変換機は、送信される各周波数で
共振させなければ一般に比較的利得が小さい。

変換器は、付属の共振回路に適尚なキャパシタを切り換
え接続することによって各発信周波数に共振させること
ができる。

しかし、この後者の方法は、夫々の送信周波数で大きな
変換器出力を維持するためには正確に同調された回路が
必要となるので望ましくない。

この目的の為には、全部の周波数の発信に対して一個の
周波数に同調されている変換器回路を使用することが望
ましい。

送信周波数に共振する変換器駆動回路を持たない高電力
の遠隔制御送信機は、たとえば容量性変換器を適切に駆
動するために十分な電位差の出力信号を与えるために相
当高電圧の電池を必要とする。

しかし、一般に得られる電池源から容易に得られる電池
電圧で動作する送信機回路を作ることが望ましい。

遠隔制御用送信機で使用するのに特に望ましい電池電源
の一つの形はアール・シイ・エイのＶＳ−３２３形９ボ
ルト電池で、これは、大ていのラジオ商で入手できる。

しかし、容量形変換器に与えられるピーク・ピーク９ボ
ルトの信号は、前述の所望の周波数領域に対して、この
変換器の出力の超音波エネルギーに十分な圧力を与える
ことができない。

変換器入力に相当大きなピーク・ピーク電圧の信号が与
えられたとき、初めて変換器から所望量の信号圧力出力
が得られる。

比較的低電圧電源から関連する変換器に比較的大きなピ
ーク・ピーク信号を与える装置は、超音波周波数信号を
発生する発振器を備えている。

この発振器には信号方形化手段が接続されていて、第１
と第２の電圧状態をもつ信号を与える。

この方形化手段には第１の電流導通手段が接続されてい
て、第１の電圧状態の信号に応じて容量性変換器に電流
を供給する。

方形化手段には、また第２の電流導通手段が接続されて
いて、第２の電圧状態の信号に応じて変換器から電流を
流れ出るようにさせる。

変換器と、第１と第２の電流導電手段との間には第１の
インダクタが接続されている。

この第１のインダクタは変換器のキャパシタンスととも
に前述の発振器によって与えられるいかなる信号周波数
よりも高い周波数に同調されている。

変換器にはＤＣバイアス供給手段が結合されており、更
に変換器と第１のインダクタの間にはこのＤＣバイアス
を超音波周波数の信号で変調するための手段も結合され
ている。

第１と第２の電流導電手段からの信号を受ける第２のイ
ンダクタは、第１のインダクタと変換器のキャパシタン
スの共振周波数よりも高い周波数で共振し、信号エネル
ギを第１のインダクタに供給して変換器に与えられる信
号電圧を増大させる。

以下、添付図面を参照してこの発明を詳細に説明する。

第１図には、発振器１２に接続されていて、かつそれぞ
れ異った送信周波数に関連する一連のスイッチ１０が示
されている。

発振器１２によって与えられる信号は、方形波発生器１
４に供給され、方形波発生器１４は、次いで第１の導電
路を通して信号をトランジスタ１６に与える。

抵抗器１８とキャパシタ１９より成る並列接続体がトラ
ンジスタ１６のベース電極と方形波発生器１４の出力端
子の間に接続されている。

ダイオード２０は、陽極がトランジスタ１６のコレクタ
電極に接続され、陰極がインダクタ２２と第２のダイオ
ード２４の陽極とに接続されている。

容量形変換器２６は、インダクタ２２からの信号を電圧
増倍回路を通して受ける。

この電圧増倍器は、直列キャパシタ２８と、分岐ダイオ
ード３０と、直列ダイオード３２と、分岐キャパシタ３
５と変換器２６に接続されている直列抵抗器３４とで構
成されている。

信号結合用キャパシタ３６が変換器２６から、キャパシ
タ２８とインダクタ３２の接続点に接続されている。

ダイオード３８は、陽極がトランジスタ１６のコレクタ
電極に、陰極がインダクタ４０とダイオード４２の陽極
とに接続されている。

インダクタ４０は、さらにキャパシタ４４を通して接地
点に接続されている。

発生器１４によって与えられる信号は、第２の導電路を
通してトランジスタ４６に供給される。

トランジスタ４６のベース電極と発生器１４の出力端子
の間に、抵抗器４８とキャパシタ５０よりなる並列接続
体が接続されている。

トランジスタ４６のコレクタ電極は前述のダイオード２
４と４２のそれぞれの陰極に接続されている。

上記回路の動作を説明すると、スイッチ１０の中の選ば
れた１個を押すことによって、関連の遠隔匍脚用受信機
（図示されていない）に向って第１図の装置から遠隔制
御信号が発信される。

スイッチ１０として３個の押ボタンしか示されていない
が、所望の遠隔制御機能の数に相当する任意数のスイッ
チを使用できることは轟然である。

また，別の構成の発振器、たとえばディジタル符号化信
号の構成も利用出来る。

発振器１２の出力に生成される信号は、たとえば２０Ｋ
Ｈｚから５５ＫＨｚの領域にある。

これらの信号は、方形波発生器１４に供給され、ここで
２値信号または方形波信号に変換される。

発生器１４は二連の高利得増幅器群で構成され、ここで
、発振器１２から与えられるほｙ正弦波の入力信号を最
終増幅段の飽和状態と遮断状態に相尚する値を持つ信号
（第２ａ図参照）に変換する。

発生器１４からの信号は、抵抗器１８とキャパシタ１９
を通してＰＮＰ形トランジスタ１６のベース電極に、抵
抗器４８とキャパシタ５０を通してＮＰＮ｝ランジスタ
４６のベース電極に供給される。

発生器１４から与えられる入力信号が高電位状態（すな
わち、正電位）から低電位状態（たとえば０ボルト）に
変化するときに、トランジスタ１６が導通し、トランジ
スタ４６が遮断される。

トランジスタ１６が導通すると、ダイオード２０と３８
、および関連のインダクタ２２と４０を通って電源Ｖ。

０から電流が流れる。インダクタ２２を流れる信号エネ
ルギは、キャパシタ３６の第１の導電路を通して変換器
キャパシタ２６に、またキャパシタ２８、ダイオード３
０と３２、抵抗器３４およびキャパシタ３５の第２の導
電路を通して供給される。

ダイオード３０と３２、キャパシタ２８と３５を含んで
いる第２の導電路は、発生器１４からの信号エネルギの
一部を直流バイアス電圧に変換する電圧増倍回路を形成
している。

キャパシタ３５０両端子間に発生される直流電圧は、変
換器２６にバイアス電圧を与える働きをする。

変換器２６の両端子間のバイアス電圧は、この種の装置
の最高動作状態に合致させることが望ましい。

信号エネルギをキャパシタ３６を通して確実に変換器２
６に伝送させるために、キャパシタ３６の値はキャパシ
タ２６の値の約５００倍程度の大きさに構成されている
。

キャパシタ３６を通して結合される信号エネルギは変換
器２６の端子間に発生されているバイアス電圧を変調す
る。

電圧増倍器と変換器２６の間に接続されている分離用抵
抗器３４は、キャパシタ３５の両端に生じるバイアス電
圧と信号エネルギとの分離作用を行なう。

発生器１４によって与えられる信号が低位にある間は、
キャパシタ２６は正のある電位に充電される。

発生器１４から与えられる信号の半サイクル中にキャパ
シタ２６が最大充電量に確実に達するように、インダク
タ２２とキャパシタ２６の共振周波数は、発振器１２に
よって与えられる最高周波数よりも高くなるよう調整さ
れている。

第２ｂ図は、第２ａ図に示されている発生器１４の出力
信号に応じてキャパシタ２６０両端の電圧が変化する状
態を示している。

キャパシタ２６が最大充電量に達すると、キャパシタ２
６とインダクタ２２で構成されているＬＣ回路が振動（
リンギング）を始める。

この振動が始まると、キャパシタ２６の両端の電圧が低
下し始め、電流が逆流する（第２ｂ図の“Ａ”参照）。

第２ｃ図はキャパシタ２６の電流の流れを示している。

電流が逆流すると、ダイオード２０が逆バイアスされて
、それ以上電流が流れるのを阻止する（第２ｃ図の“Ｂ
”参照）。

発生器１４からの入力信号が低電位の半サイクルの間は
トランジスタ４６が遮断状態にバイアスされているので
、ダイオード２４に電流は流れない。

したがって、第１の半サイクル、すなわち、信号が低電
位にある発生器１４からの信号の第１の部分の最後には
、キャパシタ２６は電源電圧＋Ｖｃｃより高い約＋Ｅボ
ルトの第１の正の電圧に充電されている。

発生器１４からの出力信号の第２の半サイクル（第２ａ
図の波形が高電位にあるとき）では、トランジスタ１６
が遮断状態にバイアスされ、トランジスタ４６が導通状
態にされる。

加えられる入力信号の第２の半サイクルにおけるように
トランジスタ４６が導通状態にされると、キャパシタ２
６からトランジスタ４６を通って接地点に電流が流れ始
める。

この電流は、インダクタ２２とキャパシタ２６で構成さ
れているＬＣ回路に振動を発生させる。

この振動（リンギング）状態は、キャパシタ２６の両端
間電圧が負のピーク値に達する迄継続する。

キャパシタ２６の両端間電圧が負のピーク値に達すると
（第２ｂ図の“Ｃ”参照）、インダクタ２２を電流が逆
流し（第２Ｃ図の“Ｄ”参照）、ダイオード２４の導通
状態を終らせ、キャパシタ２６から流れる電流が停止さ
れる。

したがって、加えられる入力信号の第２の半サイクルの
最後では、キャパシタ２６の両端間電圧は、約−Ｅボル
トの負のピーク値となる。

加えられる入力の第３の半サイクルでは、トランジスタ
１６が再び導通し、インダクタ２２とキャパシタ２６で
構成されているＬＣ回路に振動を発生させる。

この振動が起きると、キャパシタ２６の両端間電圧は−
Ｅボルトから＋Ｅボルト迄変化し、このときインダクタ
２２の電流が再び逆流し、ダイオード２０を流れる電流
を停止させ、キャパシタ２６０両端間電圧を＋Ｅボルト
に維持する。

キャパシタ２６の両端間のピーク電圧は、インダクタ４
０をインダクタ２２と相互結合させることによって、変
換器２６の出力に所望量の音声信号圧力を生ずるように
、さらに増大される。

インダクタ４０はキャパシタ４４とともにＬＣ回路を形
成し、インダクタ２２とキャパシタ２６の共振周波数よ
りも高い周波数で共振するように構成されている。

トランジスタ１６が導通すると、電圧源Ｖｃｃからダイ
オード３８を通してインダクタ４０に電流が流れる。

インダクタ２２とインダクタ２６の充電と放電と同様に
、インダクタ４０とキャパシタ４４についても、同様な
周期的変化が起きる。

ダイオード３８を電流が流れると、インダクタ４０から
インダクタ２２にエネルギが誘起される。

インダクタ２２０両端間の電圧増加は、インダクタ４０
とインダクタ２２０巻数比にほぼ比例する。

容量性変換器２６の両端に所望のピーク・ピーク信号電
圧を与えるためには、インダクタ２２とインダクタ４０
０巻線比は、たとえば５０対１に選ばれる。

この巻線比を用いると、インダクタ２２０両端間電圧は
約４倍に増大され、キャパシタ２６０両端に増大された
ピーク・ピーク電圧が加えられる。

また、第１図の装置は、回路中にインダクタ４０とキャ
パシタ４４がなくても動作することが出来る。

この場合には、キャパシタ２６の両端間に発生されるピ
ーク・ピーク電圧は約６０ボルト程度である。

Ｖｃｃの２倍（２×９ボルト）を越すこの高圧は、Ｖｃ
ｃとインダクタ２２とキャパシタ２６のＬＣ回路の間の
比較的低インピーダンスの導電路と、このＬＣ回路が比
較的高Ｑであることによるものである。

この回路に、インダクタ４０とキャパシタ４４を付加す
るとキャパシタ２６の両端間電圧を大幅に増大し、たと
えばピーク・ピーク値は約２５０ボルトとなる。

インダクタ４０とキャパシタ４４の第２のＬＣ回路の高
Ｑと比較的低インピーダンスの電流路とによって、イン
ダクタ４００両端間電圧は９ボルトの電圧に対してはる
かに大きくなる。

インダクタ４０からインダクタ２２へのエネルギ転送に
よって、キャパシタ２６の両端間電圧は大幅に増大され
、この出力変換器に所望量の信号電圧が与えられる。

このように、上で説明した比較的低い電圧の電池電源に
よって駆動されるどちらの回路を使用しても、容量性変
換器を比較的大きなピーク・ピーク電圧で駆動するため
の信号を発生することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による超音波送信回路の部分的ブロ
ツク形式の回路接続図、第２ａ図〜第２ｃ図は第１図の
装置の動作時の各部の波形図である。 １２・・・・・・発振器、１４・・・・・・方形化手段
（方形波発生器）、１６・・・・・・第１の電流導通手
段、４６・・・・・・第２の電流導通手段、２６・・・
・・・変換器、２８，３０と３２．３４および３５・・
・・・・バイアス手段（電圧増倍回路）を構成するキャ
パシタ、ダイオード、抵抗器および分岐キヤパシタ、３
６・・・・・・変調手段（信号結合用キャパシタ）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 容量形出力変換器を有し超音波周波数の信号を発生
   する超音波送信機において、上記変換器に電気的信号エ
   ネルギーを供給するための装置であって：超音波周波数
   の電気的信号を発生する発振器と；この発振器に結合さ
   れていて、第１と第２の電圧状態を有する電気的信号を
   生成する方形化手段と：この方形化手段に結合されてい
   て、上記第１の電圧状態の電気的信号に応じて上記変換
   器に電流を供給する第１の電流導通手段と；上記方形化
   手段に結合されていて、上記第２の電圧状態の電気的信
   号に応じて上記変換器から電流を流させる第２の電流導
   通手段と；上記変換器と第１および第２の電流導通手段
   との間に接続されていて、変換器のキャパシタンスとと
   もに上記発振器の超音波周波数よりも高い周波数に同調
   した第１の共振回路を形成するインダクタと；上記変換
   器に結合されていてこれにＤＣバイアスを与えるバイア
   ス手段と；上記インダクタと変換器との間に結合されて
   いて上記のＤＣバイアスを上記超音波周波数の信号で変
   調するだめの手段とを具えた超音波変換器への電気的信
   号エネルギー供給装置。 ２ 容量形出力変換器を有し超音波周波数の信号を発生
   する超音波送信機において、上記変換器に電気的信号エ
   ネルギーを供給するための装置であって：超音波周波数
   の電気的信号を発生する発振器と；この発振器に結合さ
   れていて、第１と第２の電圧状態を有する電気的信号を
   生成する方形化手段と；この方形化手段に結合されてい
   て、上記第１の電圧状態の電気的信号に応じて上記変換
   器に電流を供給する第１の電流導通手段と；上記方形化
   手段に結合されていて、上記第２の電圧状態の電気的信
   号に応じて上記変換器から電流を流させる第２の電流導
   通手段と；上記変換器と第１および第２の電流導通手段
   との間に接続されていて、変換器のキャパシタンスとと
   もに上記発振器の超音波周波数よりも高い周波数に同調
   した第１の共振回路を形成するインダクタと；上記変換
   器に結合されていてこれにＤＣバイアスを与えるバイア
   ス手段と；上記インダクタと変換器との間に結合されて
   いて上記のＤＣバイアスを上記超音波周波数の信号で変
   調するための手段と：更に、上記第１と第２の電流導通
   手段に結合された第２のインダクタを含み上記第１の共
   振回路の共振周波数よりも高い周波数に共振する第２の
   共振回路とを具え、この第２の共振回路は上記第１の共
   振回路に結合されていて上記変換器の両端間にかゝる信
   号電圧を増大させるように働くものであることを特徴と
   する、超音波変換器への電気的信号エネルギー供給装置
   。