JPS63124608A - 電気音響変換器用電力増幅器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気音響変換器用電力増幅器に関し、特にＰＷ
Ｍ信号を利用する形式で水中で運用される、たかだか１
０ＫＨｚ以下の低周波用の電歪型電気音響変換器の駆動
用電力を供給する電気音響変換器用電力増幅器に関する
。

〔従来の技術〕

チタン酸バリウム磁器等の各種電歪材料で構成され、水
中で駆動される電気音響変換器はよく知られておシ、ま
た駆動用電力としてＰＷＭ信号を利用して高い電力能率
を得る利用手段もよく知られている。

ＰＷＭ信号による駆動用電力を利用する場合には、ＰＷ
Ｍ信号を低域フィルタに通して変調波としての正弦波周
波数成分の電圧を抽出したうえ、この正弦波周波数成分
の電圧を昇圧し印加するための、インピーダンス整合を
かねた出カドランスを介して電気音響変換器に印加され
る。

第３図は従来のＰＷＭ芳弐による電気音響変換器用電力
増幅器の基本例を示すブロック図である。

入カドランス１．コンパレータ２．三角波発生器３はＰ
ＷＭ信号発生回路を形成する。入カドランスｌを介して
周波数ｆの正弦波がコンパレータ２に供給され、また三
角波発生器３からは三角波がコンパレータ２に供給され
、コンパレータ２はこれら２人力の電圧比較によυＰＷ
Ｍ信号を発生する。

第４図は第３図におけるＰＷＭ信号の発生を説明するた
めの波形図である。コンパレータ２は正弦波と三角波の
２人力を電圧比較するが、この場合、三角波入力は、正
弦波周波数の数倍乃至数１０倍の周波数に選ぶことが必
要であシ、たとえば第４図では正弦波が３ＫＨ１Ｋ対し
三角波は３０ＫＨｚを選んだ場合を例としている。この
ような２人力を受けたコンパレータ２は、その出力とし
て３０ＫＨｚのＰＷＭ信号を第４図に示すように出力す
る。このように、正弦波と三角波との電圧比較が最も基
本的なＰＷＭ信号発生の手段となっている。

第３図において、コンパレータ２は第４図に示すような
ＰＷＭ信号を出力しドライバー段としての演算増幅器５
に出力する。演算増幅器５は、この入力を増幅したのち
電力増幅器６に供給する。

電力増幅器６は、こうして受けた入力の電力増幅を行な
って出力する。この出力はフィルタ用コイル１１および
電気音響変換器との整合トランスをかねた出カドランス
１２の一次側にＣで示した電気音響変換器ｌＯの一次側
換算実効キャバシタンスによる低域フィルタを介してフ
ィルタリングされ、正弦波の３　Ｋ　Ｈｚ成分が抽出さ
れ、これが出カドランス１２の二次側に昇圧して駆動電
圧として誘導され、電気音響変換器１０を周波数ｆで駆
動する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の電気音響変換器用電力増幅器は、電力増
幅した正弦波出力を負荷の電気音響変換器に整合、昇圧
して供給する利用方法が殆んどであシ、従って出カドラ
ンスの使用が前提となっている。この出カドランスは周
波数が低くなる根太型化することが避けられず、近時遠
距離伝搬等の目的によって利用周波数の低周波化が進む
運用分野ではこの出カドランスの小型軽量化ができない
ため実装状態が肥大化し易いという欠点があシ、特に多
チャンネルの送受波回路を備えた場合には、これによる
装置の形状膨大化が著しいという欠点がある。

本発明の目的は上述した欠点を除去し、ＰＷＭ信号を一
旦高周波のトーンバーストに変換することにより、著し
く出カドランスの小屋軽量化を図れる電気音響変換器用
電力増幅器を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の電気音響変換器用電力増幅器は、電歪材料を利
用しＰＷＭ信号により水中、駆動される電気音響変換器
に駆動用電力を供給する電気音響変換器用電力増幅器に
おいて、所定の周波数の正弦波を変調波とするＰＷＭ信
号を一旦このＰＷＭ信号と同じパルス列のトーンバース
ト信号に変換するトーンバースト変換手段と、前記トー
ンバースト信号を電力増幅したうえトランスを介して出
力して全波整流し前記ＰＷＭ信号と同じ波形の全波整流
出力を得る全波整流手段と、前記電気音響変換器固有の
キャパシタンス分と組合せて形成する低域フィルタに前
記全波整流出力を印加して抽出する前記正弦波と同じ周
波数成分の出力を前記電気音響変換器の駆動用電圧とし
て供給する駆動用電圧供給手段とを備えて構成される。

〔実施例〕

次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図であシ、入
カドランス１．コンパレータ２．三角波発生器３．矩形
波発振器４．演算増幅器５．電力増幅器６．出カドラン
ス７、全波整流器８．フィルタ用コイル９および電気音
響変換器１ｏを備えて構成される。

入カドランスｌ、コンパレータ２および三角波発生器３
はＰＷＭ信号を発生する回路であり、これと矩形波発振
器４によってトーンバースト変換手段を構成し、その動
作は次のとおりである。

第２図は第１図の実施例の主要波形図である。

以下に第２図を参照しながら第１図の実施例の説明を続
行する。

入カドランスｌを介して電気音響変換器１０の駆動周波
数と同じ低周波数、たとえば３ＫＨｚの正弦波ｖ工Ｎが
コンパレータ２のプラス端子に、また三角波生器３から
はＶＩＮよりも数倍乃至数１０倍高い周波数の三角波、
たとえば１０倍の３０ＫＨｚの三角波ＶＯ８Ｃがマイナ
ス端子にそれぞれ印加され、コンパレータ２の出力とし
てＰＷＭ信号を得る。このＰＷＭ信号は３ＱＩ（Ｉ（ｚ
の矩形波パルス列で、パルス幅変調波として３　Ｋ　Ｈ
ｚの正弦波が含まれている形式の信号である。このＶＣ
ＯＭＰは次に矩形波発生器４に供給される。

矩形波発生器４は、入力するＶＣＯＭＰのＰＷＭ信号が
正の値をとるときだけ所定の周波数たとえば３００ＫＨ
ｚの正弦波ＶＯＵ’！’を出力する。このＶＯＵＴは３
００ＫＨｚの正弦波がＶＣＯＭＰのＰＷＭ信号パルス列
に対応して出力されるトーンバースト波となる。かくし
て３　Ｋ　Ｈｚの正弦波が３００Ｋ　Ｈｚのトーンバー
スト波に含まれて送出されることとなる。

矩形波発生器４の出力するｖｏｔｒ’ｒは次に演算増幅
器５に供給される。

演算増幅器５．電力増幅器６．出カドランス７′および
全波整流器８は全波整流手段を構成し、矩形波発生器４
の出力Ｖ　ＯＵＴはドライバー回路としての演算増幅器
５で所定のレベル増幅を受けてドライブ信号として電力
増幅回路６に供給され、所定の電力増幅後出カドランス
７に印加される。

出カドランス７は、電気音響変換器１０を駆動する必要
なレベルまで電力増幅器６の出力電圧を昇圧するととも
に人、出力側のインピーダンス整合も配慮された特性を
もつものとして構成される。

第３図で説明した如く、通常この出カドランスは、電気
音響変換器１０の駆動信号周波数をその使用周波数帯域
に含む特性を有するように構成されることが必要である
が、駆動周波数を含むＰＷＭ信号のトーンバースト変換
によりこの条件は著しく緩和され、上述した例では３　
Ｋ　Ｈｚの周波数を３００ＫＨｚのトーンバースト波の
形式で取扱い、出カドランス７の形状を著しく小型軽量
化することができる。

さて、出カドランス７の出力側に誘起されたトーンバー
スト波の信号は全波整流器８に供給され、トーンバース
ト波から高周波成分を除去し、波形的には再びコンパレ
ータ２の出力するＶＣＯＭＰと同じＰＷＭ信号■Ｒに復
元される。この■Ｒのレベル自体は当然ＶＣＯＭＰとは
異ったものである。

全波整流器８の出力■Ｒは次にフィルタ用コイル９を介
して電気音響変換器１０に印加される。

フィルタ用コイル９は、セラミ、り等の電歪材料で形成
する電気音響変換器１０自体の自己キャパシタンスと組
合せて低域フィルタを構成し、全波整流器８の出力■Ｒ
から３　Ｋ　Ｈｚ成分を抽出する高域遮断周波数を有す
るように配慮され、かつ電気音響変換器１０のリアクタ
ンス分を実効的に消去する整合インダクタンスとしても
機能するように配慮されている。このフィルタ用コイル
９と電気音響変換器１０の自己キャパシタンスが駆動用
電圧供給手段を構成する。

こうして、フィルタ用コイル９の出力として第２図に示
す３　Ｋ　Ｈｚ正弦波のｖＦが得られるが、このｖＦは
コンパレータ２に入力するＶＩＮに比しプラス側に基準
電位が偏移したものとして得られる。とのことは、ｖＦ
が上述した全波整流手段にもとづいて得られる条件から
も明らかなことであシ、本実施例ではこのような基準電
位の偏移をさらに電気音響変換器ｌＯの有効バイアスと
して利用している。すなわち、本実施例では電気音響変
換器ｌＯにはソフトセラミックスを使用し、このソフト
セラミックスを使った電気音響変換器がその分極方向に
順バイアスを印加した状態で電気音響変換能率が著しく
改善され、かつソフトセラミックスの許容印加電圧の最
大値が通常のハードセラミックスよシも遥かに高くとれ
ることなどの特徴を生かしたものとしているが、このよ
う彦ンフトセラミックスに代えて通常のハードセラミッ
クスを利用するものとしても勿論同様に実施しうろこと
は明らかである。

こうして、電気音響変換器に対する駆動電圧の周波数を
容易に１００倍前後もしくはそれ以上の周波数領域に変
換して取扱うことが可能となシ、出カドランスの形状９
重量は著しく縮少、削減できることとなる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ＰＷＭ波を利用し
て駆動する電歪型の電気音響変換器を駆動する電気音響
変換器用電力増幅器において、ＰＷＭ波を一旦トーンバ
ースト化してから全波整流してＰＷＭｉ復元するという
手段を備えることＫより、出カドランスを著しく小型軽
量化しうる電気音響変換器用電力増幅器が実現できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施画ヲ示すブロック図、第２図は
第１図の実施例の主要波形図、第３図は従来のＰＷＭ方
式による電気音響変換器用電力増幅器の基本例を示すブ
ロック図、第４図は第３図におけるＰＷＭ信号の発生を
説明するための波形図である。 １　°＝　−人力）　５ンス、２°°・・・・コンパレ
ータ、３・・・・・・三角波発生器、４・・・・・・矩
形波発生器、５・・・・−・演算増幅器、６・・・・・
・電力増幅器、７・・・・・・出カドランス、８・・・
・・・全波整流器、９・・・・・・フィルタ用コイル、
１０，１１・・・・・・電気音響変換器、１２・・・・
・・出カドランス。 ７　−一−λ力Ｙランズ　　　　　７−−−ボカＹラン
ス２−−−コ″ンノＹＬ−ダ　　　　　ｚ−４フ虐杉５
−一一辛裏嗜杯は番　　クー　カ、げ用プＡル６−−−
嬢力瑣幅芥　　Ｉθ−一鑓廖汝検器茅　　／　　畏ゴ ー茅　２　　図 ／　　−−−−−一　　ン（カトヤシズ６　−−−　−
−−　　？力ぜ畠鱈響邊Ｉθ−−−−−−　軌（イ妾紳
χ ／ｆ　　−−−−−−てクルｙ利ブイ・し／２　−−−
　−−一　　−’、−／ｚトランズ＄　３　　回 へイ　　　　　　　　　パ２ コ　ハ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電歪材料を利用しＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏ−
   ｄｕｌａｔｉｏｎ）信号により水中駆動される電気音響
   変換器に駆動用電力を供給する電気音響変換器用電力増
   幅器において、所定の周波数の正弦波を変調波とするＰ
   ＷＭ信号を一旦このＰＷＭ信号と同じパルス列のトーン
   バースト信号に変換するトーンバースト変換手段と、前
   記トーンバースト信号を電力増幅したうえトランスを介
   して出力して全波整流し前記ＰＷＭ信号と同じ波形の全
   波整流出力を得る全波整流手段と、前記電気音響変換器
   固有のキャパシタンス分と組合せて形成する低域フィル
   タに前記全波整流出力を印加して抽出する前記正弦波と
   同じ周波数成分の出力を前記電気音響変換器の駆動用電
   圧として供給する駆動用電圧供給手段とを備えて成るこ
   とを特徴とする電気音響変換器用電力増幅器。