JPS6117405B2 - - Google Patents
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- JPS6117405B2 JPS6117405B2 JP13244478A JP13244478A JPS6117405B2 JP S6117405 B2 JPS6117405 B2 JP S6117405B2 JP 13244478 A JP13244478 A JP 13244478A JP 13244478 A JP13244478 A JP 13244478A JP S6117405 B2 JPS6117405 B2 JP S6117405B2
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- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- piezoelectric element
- inverting input
- input terminal
- output
- Prior art date
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- Expired
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 18
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Description
この発明は、圧電素子の固有振動数で、安定に
発振する自励発振回路に、関するものである。 従来の自励発振回路を、第１図ないし、第３図
に従つて説明する。 第１図において１，２，３，４は抵抗、５はコ
ンデンサ、６は電圧比較器、７は圧電素子、８，
９はトランジスタである。抵抗１と２はバイアス
回路を構成して、電圧比較器６の、非反転入力端
子に、接続されバイアス電圧を与えている。電圧
比較器６の出力と反転入力端子との間へ接続され
た抵抗３及び反転入力端子とアースとの間へ接続
されたコンデンサ５は遅相帰還回路であり、抵抗
３及びコンデンサ５は、遅相帰還回路で電圧比較
器６の反転入力端子に接続されている。抵抗４
は、電圧比較器６のプルアツプ抵抗で、容量性負
荷の、圧電素子７の駆動速度を速める為に電圧比
較器６の出力により駆動される、相補型のトラン
ジスタ８，９によるエミツタホロア回路が、付加
されている。第２図ａは、圧電素子７の、共振時
の、等価回路を示し、第２図ｂは、共振時の、印
加電圧Ｅに対するステツプ応答の、電流波形図で
ある。図において、２１は、コンデンサ：cd、
２２は、抵抗：ｒ、２３は、インダクタンス：
Ｌ、ｃは、コンデンサ：２４である。ここで電流
ｉは次式で、近似される。 次に、遅相回路のコンデンサ５の端子電圧Ｖ−
のステツプ応答は、抵抗３及びコンデンサ５の、
時定数で上昇する。この時定数を圧電素子７の、
固有振動数に比べて、十分大きな値にすると、第
１図の自励発振回路は、圧電素子７の、固有振動
数で発振し、出力Voutは短形波となる。ここで
第１図各点の、電圧波形図を第３図に示す。まず
出力Voutが、高レベルの半サイクルである場合
について説明する。抵抗１及び２の値を等しくす
ると、圧電素子７の１方の端子の電位はVcc／２
であり、この電位に対して、出力Voutの高レベ
ルの電圧・Vccが印加される。この時圧電素子７
に流れる電流は、第２図ｂに示したとうりであ
る。この電流が、抵抗１及び２により、電圧Ｖ＋
に変換される。この電圧Ｖ＋が、電圧比較器６の
非反転入力端子に印加される。同様に抵抗３及
び、コンデンサ５よりなる遅相回路にも、ステツ
プ電圧が印加され、コンデンサ５の端子電圧Ｖ−
が、電圧比較器６の反転入力端子に印加される。
この遅相回路の、時定数は、圧電素子７の共振周
波数に比べて十分大きく設定してある為、Vout
の高レベルの状態は、Ｖ＋が再びＶ−と一致する
まで、（つまり、
発振する自励発振回路に、関するものである。 従来の自励発振回路を、第１図ないし、第３図
に従つて説明する。 第１図において１，２，３，４は抵抗、５はコ
ンデンサ、６は電圧比較器、７は圧電素子、８，
９はトランジスタである。抵抗１と２はバイアス
回路を構成して、電圧比較器６の、非反転入力端
子に、接続されバイアス電圧を与えている。電圧
比較器６の出力と反転入力端子との間へ接続され
た抵抗３及び反転入力端子とアースとの間へ接続
されたコンデンサ５は遅相帰還回路であり、抵抗
３及びコンデンサ５は、遅相帰還回路で電圧比較
器６の反転入力端子に接続されている。抵抗４
は、電圧比較器６のプルアツプ抵抗で、容量性負
荷の、圧電素子７の駆動速度を速める為に電圧比
較器６の出力により駆動される、相補型のトラン
ジスタ８，９によるエミツタホロア回路が、付加
されている。第２図ａは、圧電素子７の、共振時
の、等価回路を示し、第２図ｂは、共振時の、印
加電圧Ｅに対するステツプ応答の、電流波形図で
ある。図において、２１は、コンデンサ：cd、
２２は、抵抗：ｒ、２３は、インダクタンス：
Ｌ、ｃは、コンデンサ：２４である。ここで電流
ｉは次式で、近似される。 次に、遅相回路のコンデンサ５の端子電圧Ｖ−
のステツプ応答は、抵抗３及びコンデンサ５の、
時定数で上昇する。この時定数を圧電素子７の、
固有振動数に比べて、十分大きな値にすると、第
１図の自励発振回路は、圧電素子７の、固有振動
数で発振し、出力Voutは短形波となる。ここで
第１図各点の、電圧波形図を第３図に示す。まず
出力Voutが、高レベルの半サイクルである場合
について説明する。抵抗１及び２の値を等しくす
ると、圧電素子７の１方の端子の電位はVcc／２
であり、この電位に対して、出力Voutの高レベ
ルの電圧・Vccが印加される。この時圧電素子７
に流れる電流は、第２図ｂに示したとうりであ
る。この電流が、抵抗１及び２により、電圧Ｖ＋
に変換される。この電圧Ｖ＋が、電圧比較器６の
非反転入力端子に印加される。同様に抵抗３及
び、コンデンサ５よりなる遅相回路にも、ステツ
プ電圧が印加され、コンデンサ５の端子電圧Ｖ−
が、電圧比較器６の反転入力端子に印加される。
この遅相回路の、時定数は、圧電素子７の共振周
波数に比べて十分大きく設定してある為、Vout
の高レベルの状態は、Ｖ＋が再びＶ−と一致する
まで、（つまり、
【式】の半周期に、
極めて等しい期間）
続き、低レベルへ、反転する。Voutが低レベル
に反転すると、圧電素子７の片側の電位Vcc／２
に対し、零電位がもう１方の端子に印加され、 の負の半サイクルを、Ｖ−は零電位に向つて、故
電を行なう。この状態は、再びＶ＋がＶ−と一致
するまで続き、Voutは、圧電素子７の共振周波
数の、短形波を出力する。しかしながら、上述し
たような自励発振回路では、バイアス回路用の抵
抗１及び２は、圧電素子７と電源もしくはアース
間に、直列に接続されており、圧電素子７の電流
を制限してしまう欠点がある。 つまり、圧電素子を用いた基準発振回路には適
当であるが、超音波振動子を駆動し、通信・計測
応用に用いる様な場合、周波数安定性と、音響的
出力の両者が要求され、抵抗１及び２の値を小さ
くしてゆくと、発振出力に無関係な抵抗１及び２
による、消費電流が増加してしまう欠点がある。 さらに、圧電素子の駆動電圧のみを昇圧しよう
とする場合には、第１図の回路では不向きであつ
た。 この発明は、消費電流を増加させずに、圧電素
子７を高電流駆動可能な自励発振回路を提供する
と共に、さらに圧電素子を昇圧駆動可能な自励発
振回路を提供するものである。 以下、発明の一実施例を第４図で説明する。図
において１０は、エミツタホロア回路の出力へ一
端が接続された圧電素子７の他端と共通電位点と
してのアースとの間へ接続された電流検出用抵
抗、１１は、帰還回路を構成するコンデンサであ
る。また、圧電素子７の電流を抵抗１０の端子電
圧として検出し、これを非反転入力へコンデンサ
１１により、交流的に帰還させている。その他の
符号のの説明は、従来のものと同様につき省略す
る。 また、図中のＶ＋，Ｖ−，Vout各点の動作波
形図は、第３図に示したものと同様である。この
場合、帰還回路が交流結合されているので、バイ
アス用分割抵抗１及び２の値は、電流検出用抵抗
１０に比べて十分大きい値にでき、消費電流を低
減できる。 第５図は、第４図に昇圧回路を追加した場合の
自励発振回路の１実施例で、図において、１２は
結合コンデンサ、１３は、昇圧トランスである。 この場合も、昇圧に伴なう電位変換にかかわら
ず、帰還回路が交流結合である為に、第４図と全
く同様の動作を行なわせる事が出来る。 さて、帰還回路を交流結合で行なう事はいかな
る昇圧レベル変換においても安定であるが、第４
図あるいは、第５図において、バイアス用の分割
抵抗２の接地点を直接に電流検出抵抗１０の圧電
素子７側へ第６図のように接続しても、同様の効
果が得られる。 即ち、第６図は、第４図の交流帰還回路のかわ
りに、バイアス回路の電源帰路側を直接、電流検
出用抵抗１０の圧電素子７との共通接続点へ接続
した場合の自励発振回路の一実施例である。第７
図は、第６図に昇圧回路を、付加した自励発振回
路の一実施例である。 ところで上述した説明では、圧電素子の駆動電
圧昇圧回路に、昇圧トランスを用いた場合につい
て述べたが、その他の昇圧並びに、電位レベルの
変換の場合にも、利用できることは云うまでもな
い。 この発明は、以上のように、単一電源動作での
圧電素子の自励発振回路において、バイアス回路
を構成する抵抗と、圧電素子の共振電流値を電圧
変化に変換して帰還する為の抵抗とを独立に設け
て、それぞれを交流結合、又は、その他の前述の
方法で、結合させて帰還回路を構成したので、回
路が極めて簡単で、且つ、回路の消費電流が少と
なり、圧電素子を高電流駆動できると云う効果が
ある。 さらには、圧電素子を昇圧あるいは、電位レベ
ルを変換させて駆動する様な場合の、自励発振回
路も構成出来ると云う効果がある。
に反転すると、圧電素子７の片側の電位Vcc／２
に対し、零電位がもう１方の端子に印加され、 の負の半サイクルを、Ｖ−は零電位に向つて、故
電を行なう。この状態は、再びＶ＋がＶ−と一致
するまで続き、Voutは、圧電素子７の共振周波
数の、短形波を出力する。しかしながら、上述し
たような自励発振回路では、バイアス回路用の抵
抗１及び２は、圧電素子７と電源もしくはアース
間に、直列に接続されており、圧電素子７の電流
を制限してしまう欠点がある。 つまり、圧電素子を用いた基準発振回路には適
当であるが、超音波振動子を駆動し、通信・計測
応用に用いる様な場合、周波数安定性と、音響的
出力の両者が要求され、抵抗１及び２の値を小さ
くしてゆくと、発振出力に無関係な抵抗１及び２
による、消費電流が増加してしまう欠点がある。 さらに、圧電素子の駆動電圧のみを昇圧しよう
とする場合には、第１図の回路では不向きであつ
た。 この発明は、消費電流を増加させずに、圧電素
子７を高電流駆動可能な自励発振回路を提供する
と共に、さらに圧電素子を昇圧駆動可能な自励発
振回路を提供するものである。 以下、発明の一実施例を第４図で説明する。図
において１０は、エミツタホロア回路の出力へ一
端が接続された圧電素子７の他端と共通電位点と
してのアースとの間へ接続された電流検出用抵
抗、１１は、帰還回路を構成するコンデンサであ
る。また、圧電素子７の電流を抵抗１０の端子電
圧として検出し、これを非反転入力へコンデンサ
１１により、交流的に帰還させている。その他の
符号のの説明は、従来のものと同様につき省略す
る。 また、図中のＶ＋，Ｖ−，Vout各点の動作波
形図は、第３図に示したものと同様である。この
場合、帰還回路が交流結合されているので、バイ
アス用分割抵抗１及び２の値は、電流検出用抵抗
１０に比べて十分大きい値にでき、消費電流を低
減できる。 第５図は、第４図に昇圧回路を追加した場合の
自励発振回路の１実施例で、図において、１２は
結合コンデンサ、１３は、昇圧トランスである。 この場合も、昇圧に伴なう電位変換にかかわら
ず、帰還回路が交流結合である為に、第４図と全
く同様の動作を行なわせる事が出来る。 さて、帰還回路を交流結合で行なう事はいかな
る昇圧レベル変換においても安定であるが、第４
図あるいは、第５図において、バイアス用の分割
抵抗２の接地点を直接に電流検出抵抗１０の圧電
素子７側へ第６図のように接続しても、同様の効
果が得られる。 即ち、第６図は、第４図の交流帰還回路のかわ
りに、バイアス回路の電源帰路側を直接、電流検
出用抵抗１０の圧電素子７との共通接続点へ接続
した場合の自励発振回路の一実施例である。第７
図は、第６図に昇圧回路を、付加した自励発振回
路の一実施例である。 ところで上述した説明では、圧電素子の駆動電
圧昇圧回路に、昇圧トランスを用いた場合につい
て述べたが、その他の昇圧並びに、電位レベルの
変換の場合にも、利用できることは云うまでもな
い。 この発明は、以上のように、単一電源動作での
圧電素子の自励発振回路において、バイアス回路
を構成する抵抗と、圧電素子の共振電流値を電圧
変化に変換して帰還する為の抵抗とを独立に設け
て、それぞれを交流結合、又は、その他の前述の
方法で、結合させて帰還回路を構成したので、回
路が極めて簡単で、且つ、回路の消費電流が少と
なり、圧電素子を高電流駆動できると云う効果が
ある。 さらには、圧電素子を昇圧あるいは、電位レベ
ルを変換させて駆動する様な場合の、自励発振回
路も構成出来ると云う効果がある。
第１図は、従来の自励発振回路の、１例の回路
図、第２図ａは、圧電素子の共振時の等価回路
図、第２図ｂは、圧電素子の共振時の電流波形
図、第３図は、第１図の各部の電圧波形図、第４
図は、この発明の一実施例の電気回路図、第５図
は、この発明の他の実施例の電気回路図、第６図
は、この発明のさらに他の実施例の電気回路図、
第７図は、この発明のさらに他の実施例の、電気
回路図である。 図において、１と２と３は、抵抗、５は、コン
デンサ、６は、電圧比較器、７は、圧電素子、１
０は、電流検出用抵抗、１１は、コンデンサ、１
３は、昇圧回路である。なお、各図中同一符号
は、同一または相当部分を示す。
図、第２図ａは、圧電素子の共振時の等価回路
図、第２図ｂは、圧電素子の共振時の電流波形
図、第３図は、第１図の各部の電圧波形図、第４
図は、この発明の一実施例の電気回路図、第５図
は、この発明の他の実施例の電気回路図、第６図
は、この発明のさらに他の実施例の電気回路図、
第７図は、この発明のさらに他の実施例の、電気
回路図である。 図において、１と２と３は、抵抗、５は、コン
デンサ、６は、電圧比較器、７は、圧電素子、１
０は、電流検出用抵抗、１１は、コンデンサ、１
３は、昇圧回路である。なお、各図中同一符号
は、同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 反転入力端子および非反転入力端子を有する
電圧比較器と、上記非反転入力端子へバイアス電
圧を与えるバイアス回路と、上記電圧比較器の出
力と反転入力端子との間へ接続された抵抗および
上記反転入力端子と共通電位点との間へ接続され
たコンデンサとからなる遅相帰還回路と、上記電
圧比較器の出力により駆動されるエミツタホロア
回路と、このエミツタホロア回路の出力を上記非
反転入力端子へ帰還する圧電素子とを備える自励
発振回路において、上記エミツタホロア回路の出
力へ一端が接続された圧電素子と、この圧電素子
の他端と共通電位点との間へ接続された電流検出
用の抵抗と、この抵抗の端子電圧を上記非反転入
力端子へ交流的に帰還するコンデンサとを設けた
ことを特徴とする自励発振回路。 ２ 圧電素子は、昇圧回路を介して昇圧された電
圧が印加されるように構成されたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の自励発振回路。 ３ 反転入力端子および非反転入力端子を有する
電圧比較器と、上記非反転入力端子へバイアス電
圧を与えるバイアス回路と、上記電圧比較器の出
力と反転入力端子との間へ接続された抵抗および
上記反転入力端子と共通電位点との間へ接続され
たコンデンサとからなる遅相帰還回路と、上記電
圧比較器の出力により駆動されるエミツタホロア
回路と、このエミツタホロア回路の出力を上記非
反転入力端子へ帰還する圧電素子とを備える自励
発振回路において、上記エミツタホロア回路の出
力へ一端が接続された圧電素子と、この圧電素子
の他端と共通電位点との間へ接続された電流検出
用の抵抗と、この抵抗と上記圧電素子との共通接
続点へ帰還路側の接続された抵抗からなるバイア
ス回路とを設けたことを特徴とする自励発振回
路。 ４ 圧電素子は、昇圧回路を介して昇圧された電
圧が印加されるように構成されたことを特徴とす
る特許請求の範囲第３項記載の自励発振回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13244478A JPS5558604A (en) | 1978-10-26 | 1978-10-26 | Self-oscillation circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13244478A JPS5558604A (en) | 1978-10-26 | 1978-10-26 | Self-oscillation circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5558604A JPS5558604A (en) | 1980-05-01 |
| JPS6117405B2 true JPS6117405B2 (ja) | 1986-05-07 |
Family
ID=15081501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13244478A Granted JPS5558604A (en) | 1978-10-26 | 1978-10-26 | Self-oscillation circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5558604A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4584499A (en) * | 1985-04-12 | 1986-04-22 | General Electric Company | Autoresonant piezoelectric transformer signal coupler |
| JP2008035302A (ja) * | 2006-07-31 | 2008-02-14 | Kawasaki Microelectronics Kk | 出力回路を備えた発振回路 |
| CN106794488B (zh) | 2014-08-29 | 2019-07-05 | 株式会社村田制作所 | 振荡电路以及振荡电路的驱动方法 |
-
1978
- 1978-10-26 JP JP13244478A patent/JPS5558604A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5558604A (en) | 1980-05-01 |
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