(5) ПЬЕЗОЭЛЕКТРОННЫЙ ТРИГГЕР(5) PIEZOELECTRONIC TRIGGER
Изобретение относитс к импульсной технике и предназначено дл использовани в качестве элемента цифровой техники, а также в устройствах стабилизации напр жени с пьезокерамическим трансформатором. Известен триггер на пьезокерамических элементах, в котором триггерный эффект достигаетс приложением высоких перепол ризующих переменных полей за счет чего на выходных элек родах происходит изменение фазы выхо ного сигнала. Он содержит пьезокерамический трансформатор, и желаемый эффект достигаетс управлением входным питающим напр жением 11 . Однако устройство имеет р д недостатков: использование высоких перепол ризующих полей, применение пьезо трансформатора, не всегда желательны модулированный выходной сигнал, низкое быстродействие. Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс тригге переход из одного устойчивого состо ни в Другое,в котором осуществл етс за счет подачи высоких напр жений смещени . Известно, что дл пьезотрансформаторов смещение резонансной частоты fp примерно на S% требует подачи напр жени смещени ЕС;М, ± 00-800 В. Устройство содержит,пьезоэлектрический трансформатор, амплитудный детектор, источник смещений, разделительный конденсатор, резисторы 2. Недостатками известного устройства вл ютс высокие входные напр жени , низкое быстродействие, применение пьезотрансформатора. Целью изобретени вл етс увеличение надежности и повышение быстродействи , расширение функциональных возможностей. Поставленна цель достигаетс тем, что в пьезоэлектрониый триггер, содержащий амплитудный детектор и пьезокерамический элемент, введены двух входовый генератор, а пьезокерамичес кии элемент выполнен как трехэлектро ный пьезокерамический биморфный элемент , состо щий из входной и выходной пластин с одним общим электродом , причем выход двухвходового генератора подключен к первому электроду входной пластины, второй электрод выходной пластины соединен с выходной шиной пьезоэлектронного триггера и входом амплитудного детектора выход которого подключен к первому входу двухвходового генератора-, второй вход которого соединен с входной шиной пьезоэлектронного триггера третий электрод соединен с общей шиной. Кроме того, выходна пластина содержит дополнительный гальванически изолированный электрод, подключенны к второй выходной шине пьезоэлектрон ного -триггера, а также входна пластина содержит дополнительный гальванический изолированный электрод, подключенный к второй выходной шине пьезоэлектронного триггера. На фиг. 1 представлена схема триг гера; на фиг. 2 - зависимость частот генератора от управл ющего напр жени ; на фиг.-З - временные диаграммы входных и ВЫХОДНОГО напр жений; на фиг. k - модификаци схемы триггера. Пьезокерамический триггер содержит пьезокерамический элемент, состо щий из входной пластины 1 и выходной пластины 2, св занные сплошным электродом 3 в акустически монолитную конструкцию, Электрод на другой грани входной пластины, гальванически не св занные электроды 5 и 6, входную шину 7, амплитудный детектор 8, выход которого подключен к одному из входов генератора 9 управл емого напр жением, а другой вход с входной шиной 10, содержит также электрод 11 и выходные шины 12 и 13. Пьезокерамический триггер работает следующим образом. Условимс , что направление стрелки указывает направление положительной остаточной пол ризации. Подэлектродные области электродов с целью получени максимальной амплитуды выходного сигнала пол ризованы , как показано на фиг. 1 и . В одном из усто.йчивых состо ний, когда на его вход не поступает запускающий сигнал, на входную пластину 1 с выхода генератора 9 подаютс положительные импульсы с амплитудой значительно меньшей амплитуды напр жени перепол ризации подэлектродной области входной пластины 1 и частотой, равной или близкой к резонансной f fр. Это соответствует управл ющему напр жению генератора Up U-, (фиг. 2). При этом за счет обратного пьезоэффекта входна пластина 1 деформируетс . Эта деформаци передаетс выходной пластине 2 и благодар пр мому пьезоэффёкту входное напр жение амплитудного детектора 8 и выходное напр жение триггера на шине 7 имеют высокую амплитуду, соответствующую первому устойчивому состо нию (1)(фиг. 3 а,б,в). Такое состо ние триггера может сохра+н тьс сколь угодно долго, пока не поступит запускающий сигнал на входную шину 10.-Это достигаетс тем, что управл ющее напр жение генератора 9 поддерживаетс равным. и,л приложением выходного напр жени амплитудного детектора 8 к управл ющему входу генератора 9. Переход триггера в другое устойчивое состо ние начинаетс в момент поступлени отрицательного импульса на входную шину 10. При этом управл ющее напр жение генератора 9 уменьшаетс , станов сь равным 11 UQ (фиг. 2)/ что соответствует частоте выходных возбуждающих сигналов генератора 9 равной f fр, и вследствие высокой добротности пьезокерамического элемента амплитуда выходного сигнала на шине 7 (фиг. За,б,в) и на входе амплитудного детектора 8 уменьшаетс . Это соответствует второму устойчивому состо нию (О). Такое состо ние сохран етс сколь угодно долго, так как управл ющее напр жение генератора 9 поддерживаетс равным приложением выходного напр жени амплитудного детектора 8 к управл ющему входу генератора 9. Переход триггера обратно в первое устойчивое состо ние достигаетс подачей положительного запускающего сигнала на входную шину 10. При этом управл ющее напр жение генератора 9 увеличиваетс (фиг. 2), частота выходных сигналов возбуждени генератора 9 становитс равной или близкой резонансной ча.стоте , и на выходной шине 7 и на входе амплитудноггThe invention relates to a pulse technique and is intended for use as an element of digital technology, as well as in voltage stabilization devices with a piezoceramic transformer. The trigger on the piezoceramic elements is known, in which the trigger effect is achieved by applying high polarization alternating fields, due to which the output signal phase changes on the output electrons. It contains a piezoceramic transformer, and the desired effect is achieved by controlling the input supply voltage 11. However, the device has a number of drawbacks: the use of high repolarizing fields, the use of a piezo transformer, a modulated output signal is not always desirable, and low speed. The closest to the invention in its technical nature is the trigger transition from one steady state to another, in which it is accomplished by applying high bias voltages. It is known that for piezotransformers the offset of the resonant frequency fp by about S% requires the supply of bias voltage EU; M, ± 00-800 V. The device contains a piezoelectric transformer, an amplitude detector, a source of bias, a coupling capacitor, resistors 2. The disadvantages of the known device are high input voltages, low speed, the use of a piezotransformer. The aim of the invention is to increase reliability and increase speed, enhanced functionality. The goal is achieved by introducing a two input generator into a piezoelectric trigger containing an amplitude detector and a piezoceramic element, and a piezoceramic element designed as a three-electrode piezoceramic bimorph element consisting of an input and output plates with one common electrode, and an output of a two-input generator connected to the first electrode of the input plate, the second electrode of the output plate is connected to the output bus of the piezoelectric trigger and the input of the amplitude detector output Which is connected to the first input of a two-input oscillator; the second input of which is connected to the input bus of the piezoelectric trigger; the third electrode is connected to the common bus. In addition, the output plate contains an additional galvanically isolated electrode, connected to the second output bus of the piezoelectric trigger, and the input plate contains an additional galvanic isolated electrode connected to the second output bus of the piezoelectric trigger. FIG. Figure 1 shows the trigger scheme; in fig. 2 - dependence of the generator frequencies on the control voltage; FIGS. 3 — timing diagrams of input and output voltages; in fig. k - modification of the trigger scheme. A piezoceramic trigger contains a piezoceramic element consisting of an input plate 1 and an output plate 2, connected by a solid electrode 3 in an acoustically monolithic structure, an electrode on the other side of the input plate, an electrically unrelated electrode 5 and 6, an input bus 7, an amplitude detector 8 The output of which is connected to one of the inputs of the generator 9 controlled by voltage, and the other input with input bus 10, also contains an electrode 11 and output buses 12 and 13. The piezoceramic trigger operates as follows. We assume that the direction of the arrow indicates the direction of the positive residual polarization. The sub-electrode regions of the electrodes in order to obtain the maximum amplitude of the output signal are polarized, as shown in FIG. 1 and. In one of the steady-state conditions, when a trigger signal is not received at its input, positive impulses are fed to the input plate 1 from the output of the generator 9 with an amplitude significantly lower than the amplitude of the polarization re-polarization voltage of the input plate 1 and the frequency equal to or close to resonant f fr. This corresponds to the control voltage of the generator Up U-, (Fig. 2). However, due to the inverse piezoelectric effect, the input plate 1 is deformed. This deformation is transmitted to the output plate 2 and, due to the direct piezoelectric effect, the input voltage of the amplitude detector 8 and the output voltage of the trigger on bus 7 have a high amplitude corresponding to the first steady state (1) (Fig. 3 a, b, c). This state of the trigger can be maintained for an arbitrarily long time until a trigger signal is received on the input bus 10.-This is achieved by maintaining the control voltage of the generator 9 to be equal. and, by applying the output voltage of the amplitude detector 8 to the control input of the generator 9. The transition of the trigger to another steady state begins when a negative pulse arrives at the input bus 10. At the same time, the control voltage of the generator 9 decreases to 11 UQ (Fig. 2) / that corresponds to the frequency of the output excitation signals of the generator 9 equal to f fр, and due to the high quality of the piezoceramic element, the amplitude of the output signal on bus 7 (Fig. 3a, b, c) and at the input of the amplitude detector 8 to the mind ns This corresponds to the second steady state (O). This state is maintained for an arbitrarily long time, since the control voltage of the generator 9 is maintained by applying the output voltage of the amplitude detector 8 to the control input of the generator 9. The transition of the trigger back to the first steady state is achieved by applying a positive trigger signal to the input bus 10 In this case, the control voltage of the generator 9 increases (Fig. 2), the frequency of the excitation output signals of the generator 9 becomes equal to or close to the resonant frequency, and on the output bus 7 and at the input e amplitude
детектора 8 амплитуды выходных напр жений увеличиваютс (фиг. За,б,в) чем достигаетс первое устойчивое состо ние, которое также сохр наетс сколь угодно долго.of the detector 8, the amplitudes of the output voltages increase (Figs. Pros, B, c), thereby achieving the first steady state, which is also maintained for an arbitrarily long time.
Следует также отметить, что на входную пластину могут подаватьс не только пр моугольные входные сигналы возбуждени , а также синусоидальные сигналы, как это показано на фиг. 36 пунктиром.It should also be noted that not only rectangular excitation input signals, but also sinusoidal signals, as shown in FIG. 36 dotted line.
Аналогично работает триггер, показанный на фиг. . Включение дополнительных электродов позвол ет увеличить число выходов, а также измен ть амплитуду и фазу выходного напр жени за счет выбора параметров подэлектродных областей.Similarly, the trigger shown in FIG. . The inclusion of additional electrodes makes it possible to increase the number of outputs, as well as to change the amplitude and phase of the output voltage due to the choice of parameters of the sub-electrode regions.