專利名稱：壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使振動(dòng)體振動(dòng)的壓電致動(dòng)器的諧振驅(qū)動(dòng)電路。
技術(shù)背景
壓電致動(dòng)器多采用在具有壓電效應(yīng)的材料(典型的是采用PZT陶瓷)上設(shè)置電極 的構(gòu)造，基本上是電壓驅(qū)動(dòng)器件。即，對(duì)于施加到壓電致動(dòng)器的電壓，會(huì)發(fā)生相應(yīng)的機(jī) 械變形，但有時(shí)壓電致動(dòng)器不得不經(jīng)常進(jìn)行諧振驅(qū)動(dòng)。這里所說的諧振驅(qū)動(dòng)，是指如下 驅(qū)動(dòng)法壓電致動(dòng)器或與壓電致動(dòng)器相結(jié)合的結(jié)構(gòu)體(以下，為了簡(jiǎn)化，稱之為“壓電 裝置”)在取決于其機(jī)械形狀、尺寸的特定頻率下會(huì)產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，從而可以得到在通常 的電壓施加下所無法得到的大變形。
為了進(jìn)行諧振驅(qū)動(dòng)，只要對(duì)壓電裝置施加諧振頻率的交流電壓即可。例如，只 要將產(chǎn)生諧振頻率的交流電壓的振蕩電路通過功率放大器與壓電裝置連接即可。
然而，由于壓電裝置制造上的偏差、以及壓電致動(dòng)器相對(duì)于振動(dòng)體的安裝位置 精度等所導(dǎo)致的壓電裝置的諧振頻率產(chǎn)生個(gè)體差異，因此，僅僅向壓電裝置施加預(yù)先確 定的固定頻率的交流信號(hào)，難以對(duì)壓電裝置進(jìn)行諧振驅(qū)動(dòng)。另外，雖然也考慮調(diào)整向 每個(gè)壓電裝置施加的交流電壓的頻率，但由于通常壓電裝置的諧振頻率隨溫度的變化較 大，因此，這種對(duì)策也仍然難以穩(wěn)定地對(duì)壓電裝置進(jìn)行諧振驅(qū)動(dòng)。
因此，以往提出了一種以自激振蕩的方式進(jìn)行諧振驅(qū)動(dòng)的電路，該電路自動(dòng)發(fā) 現(xiàn)壓電裝置的諧振頻率，并產(chǎn)生該頻率的交流信號(hào)那樣動(dòng)作。作為這種嘗試的一個(gè)例 子，通過在壓電致動(dòng)器上設(shè)置檢測(cè)變形量用的電極及端子，從而構(gòu)成三電極式壓電致動(dòng) 器，并且構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路，以利用檢測(cè)變形量用端子的信號(hào)，將對(duì)壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)信號(hào) 進(jìn)行正反饋。即，這是一種使壓電致動(dòng)器的變形量成為最大的控制驅(qū)動(dòng)方法。
然而，這種三電極式壓電致動(dòng)器的制造方法既復(fù)雜、成本又高。另外，尤其是 對(duì)于振動(dòng)振幅較大的壓電致動(dòng)器，在發(fā)生大變形的驅(qū)動(dòng)部分和設(shè)有不會(huì)自主變形的檢測(cè) 變形量用電極的部分之間，會(huì)發(fā)生大的畸變，從而使壓電致動(dòng)器受損。
在使用對(duì)大位移十分安全且不具備所述檢測(cè)位移量用電極的雙電極式壓電致動(dòng) 器的情況下，可以采用將壓電致動(dòng)器嵌入到驅(qū)動(dòng)電路的諧振系統(tǒng)中的電路結(jié)構(gòu)，從而使 施加到壓電致動(dòng)器的交流電壓的頻率與壓電致動(dòng)器的實(shí)際諧振頻率一致。
作為以自激振蕩的方式進(jìn)行諧振驅(qū)動(dòng)的電路，已知有非專利文獻(xiàn)1所揭示的電 路。圖1是表示非專利文獻(xiàn)1所示的壓電致動(dòng)器a的驅(qū)動(dòng)電路的基本結(jié)構(gòu)的圖。在壓電 致動(dòng)器a的電流通路中，插入了檢測(cè)電流用的電阻R。利用該電阻R，可以得到與流經(jīng)壓 電致動(dòng)器a的電流成正比的電壓信號(hào)，通過將該電壓信號(hào)進(jìn)行正反饋的運(yùn)算放大器OP， 可以實(shí)現(xiàn)以壓電致動(dòng)器a的電壓、電流相位差大致為0°的頻率進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
非專利文獻(xiàn)1:神谷岳、栗原潔、平田篤彥，雜志《燃料電池》，燃料電池開 發(fā)信息中心出版，2009年4月30日發(fā)行，第8卷第4期，2009，P148-151,圖2發(fā)明內(nèi)容
然而，由于用來對(duì)壓電致動(dòng)器那樣具有諧振特性的元件進(jìn)行諧振驅(qū)動(dòng)的自激振 蕩式諧振驅(qū)動(dòng)電路通常采用復(fù)雜的電路結(jié)構(gòu)，因此，如圖1所示那樣，使用將壓電致動(dòng) 器的一個(gè)端子接地的單側(cè)接地電路。然而，在希望使圖1所記載的壓電致動(dòng)器以更大的 振幅進(jìn)行振動(dòng)的情況下，需要施加大的電源電壓。
S卩，為了使壓電致動(dòng)器以所需的大振幅進(jìn)行振動(dòng)，通常采用從高于振蕩電路的 電源電壓的直流高電壓生成交流電壓、并施加到壓電致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)。直流高電壓通常由 振蕩電路的電源電壓生成。
然而，若為了升高電壓而設(shè)置DC-DC轉(zhuǎn)換器等，則元器件的數(shù)量增多。另外， 由于使用高耐壓的元器件，因此尺寸變大。而且，由于這些元器件中的多數(shù)都要求有高 耐壓性，因此存在成本非常高的問題。
因此，本發(fā)明要解決的問題在于，提供一種不用設(shè)置昂貴的升壓電路就能對(duì)壓 電裝置施加足夠大振幅的交流電壓的自激振蕩式諧振驅(qū)動(dòng)電路。
為了解決上述問題，本發(fā)明的壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路包括正反饋電路，該正反饋 電路將對(duì)應(yīng)于施加到壓電致動(dòng)器上的電壓而產(chǎn)生的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大，使放大后的檢測(cè) 信號(hào)正反饋到所述壓電致動(dòng)器。
所述正反饋電路包括放大電路、對(duì)所述檢測(cè)信號(hào)的電壓進(jìn)行反饋的反饋電 路、將與所述放大電路的輸出同相位的輸出電壓施加到所述壓電致動(dòng)器的第一端子的同 相放大電路、以及將與所述放大電路的輸出反相位的輸出施加到所述壓電致動(dòng)器的第二 端子的反相放大電路。
所述反饋電路是檢測(cè)出在流經(jīng)所述壓電致動(dòng)器的電流的通路中插入的電阻的兩 端所產(chǎn)生的電壓并進(jìn)行反饋的電路。
由所述同相放大電路和所述反相放大電路構(gòu)成平衡驅(qū)動(dòng)電路。
所述平衡驅(qū)動(dòng)電路利用同相放大電路和反相放大電路，將從放大電路輸出的不 平衡信號(hào)變換成平衡信號(hào)，所述反饋電路對(duì)在流經(jīng)壓電致動(dòng)器的電流的通路中插入的電 阻的兩端所產(chǎn)生的電壓進(jìn)行差動(dòng)放大，將其變換成不平衡信號(hào)，所述反饋電路與平衡驅(qū) 動(dòng)電路的同相放大電路的輸出、或反相放大電路的輸出中的任一個(gè)輸出連接。而且，將 從所述反饋電路輸出的不平衡信號(hào)輸入到所述放大電路。
為了防止因不需要的振動(dòng)模式而導(dǎo)致動(dòng)作不穩(wěn)定，可以對(duì)所述反饋電路的輸出 設(shè)置濾波器。該濾波器使壓電裝置的諧振頻率附近的信號(hào)通過，而阻止除此以外的頻率 的信號(hào)，代表性的可以使用BPF。但是，從實(shí)用性方面考慮，不需要的振動(dòng)模式通常出 現(xiàn)在高次諧振頻率(高次諧波頻率)，從而也可以使用LPF。
此外，在使用BPF的情況下，可以將其交流電壓的頻率設(shè)為使壓電裝置的電 壓、電流的相位差接近0°的頻率，從而可以實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)定的電路振蕩。
另外，也可以在所述放大電路的負(fù)反饋電路中，設(shè)置去除安裝有所述壓電致動(dòng) 器的壓電裝置的基波諧振頻率的信號(hào)的帶阻濾波器(BEF)。
此外，也可以根據(jù)需要，在所述放大電路的負(fù)反饋電路中，設(shè)置為了將施加到 壓電致動(dòng)器的電壓的大小保持一定的自動(dòng)增益控制電路(AGC)。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種不用設(shè)置昂貴的升壓電路就能對(duì)壓電裝置施加足夠大振幅的交流電壓的自激振蕩式諧振驅(qū)動(dòng)電路。能夠以具有電源電壓的2倍振幅的交流 電壓，對(duì)壓電致動(dòng)器進(jìn)行諧振驅(qū)動(dòng)。而且，由于不需要構(gòu)成DC-DC轉(zhuǎn)換器，因此可以實(shí) 現(xiàn)低成本。


圖1是表示非專利文獻(xiàn)1所示的壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路的基本結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是實(shí)施方式1所涉及的壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。
圖3是圖2所示的壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路的具體電路圖。
圖4是向圖3所示的壓電致動(dòng)器a的第一端子A施加的施加電壓Va、向第二端子 B施加的施加電壓Vb、以及壓電致動(dòng)器a的兩個(gè)端子之間的施加電壓Vab各自的波形圖。
圖5是實(shí)施方式2所涉及的壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路中向壓電致動(dòng)器a輸出驅(qū)動(dòng)電壓 的反相放大電路A22、同相放大電路A23、以及檢測(cè)流經(jīng)壓電致動(dòng)器a的電流的反饋電路 A24的電路圖。
圖6是實(shí)施方式2所涉及的壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路中對(duì)反饋電路AM的輸出信號(hào)進(jìn) 行放大并反饋到平衡驅(qū)動(dòng)電路A25的放大電路A21、設(shè)置于放大電路A21的輸入與放大 電路AM的輸出之間的帶通濾波器(BPF)、在放大電路A21的負(fù)反饋一側(cè)構(gòu)成電路的帶 阻濾波(BEF)電路A27、自動(dòng)增益控制(AGC)電路A^、以及電源電路PS的電路圖。
標(biāo)號(hào)說明
All放大電路
A12同相放大電路
A13反相放大電路
A14反饋電路
A15平衡驅(qū)動(dòng)電路
A21放大電路
A22反相放大電路
A23同相放大電路
A24反饋電路
A25平衡驅(qū)動(dòng)電路
A26AGC電路
A27BEF電路
BPF帶通濾波器
LPF低通濾波器
HPF高通濾波器
PS電源電路
T5場(chǎng)效應(yīng)晶體管
a壓電致動(dòng)器具體實(shí)施方式

實(shí)施方式1
圖2是實(shí)施方式1所涉及的壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。放大電路Al 1對(duì)從反 饋電路A14輸出的信號(hào)進(jìn)行放大，并提供給同相放大電路A12和反相放大電路A13。同 相放大電路A12以預(yù)定的增益對(duì)放大電路All的輸出電壓進(jìn)行放大，并施加到壓電致動(dòng) 器a的第一端子。反相放大電路A13以與同相放大電路A12相同的增益對(duì)放大電路All 的輸出電壓進(jìn)行反相放大，并通過電阻R44、R45施加到壓電致動(dòng)器a的第二端子。反 饋電路A14從電阻R45的兩端取出對(duì)應(yīng)于施加到壓電致動(dòng)器上的電壓而流經(jīng)壓電致動(dòng)器 的電流(檢測(cè)信號(hào))作為電壓，對(duì)其進(jìn)行差動(dòng)放大，并提供給放大電路All。
在電阻R45的兩端，出現(xiàn)與流經(jīng)壓電致動(dòng)器a的電流成正比的電壓。反饋電路 A14對(duì)電阻R45的兩端電壓進(jìn)行放大，輸出不平衡信號(hào)。此時(shí)，確定反饋電路A14的輸 出電壓，以使放大電路A14 —All— (A12和A13)的通路構(gòu)成環(huán)路增益超過1的正反饋 電路。即，有以下關(guān)系流經(jīng)壓電致動(dòng)器a的電流越大，向壓電致動(dòng)器a施加的施加電 壓就越大。
由于壓電致動(dòng)器a的阻抗Z在諧振頻率下呈電阻性(電抗分量為0)，因此，只 要放大電路All的增益非常大，向壓電致動(dòng)器a施加的施加電壓的頻率成為諧振頻率的關(guān) 系，在這種關(guān)系下，滿足巴克豪森的振蕩條件(環(huán)路增益在1以上，相位角為0° )。因 此，在安裝有壓電致動(dòng)器的壓電裝置的諧振頻率下進(jìn)行振蕩。
由于所述同相放大電路A12和反相放大電路A13的輸出電壓的振幅都等于電源 電壓，且相位相反，從而以電源電壓的2倍電壓驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器a。
圖3是圖2所示的壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路的具體電路圖。同相放大電路A12由包 括運(yùn)算放大器OP12的電壓跟隨電路構(gòu)成。反相放大電路A13包括運(yùn)算放大器OP13、電 阻R42、R43。由同相放大電路A12和反相放大電路A13構(gòu)成平衡驅(qū)動(dòng)電路A15。
反饋電路A14由包括運(yùn)算放大器OP14、電阻R44、R45、R46、R47、R48、R51 的差動(dòng)放大電路構(gòu)成。放大電路All包括運(yùn)算放大器OPll、可變電阻R49、電阻R50、 R41、以及電容C41。該放大電路All利用可變電阻R49的值來調(diào)整輸出增益。若使 用自動(dòng)控制的電路來構(gòu)成上述可變電阻R49，使得輸出到壓電致動(dòng)器a的輸出電壓成為一 定，則可以進(jìn)行自動(dòng)增益控制(AGC)。此外，電容C41用于去除反饋電路A14的輸出 信號(hào)中包含的直流分量，使經(jīng)由電阻R41而連接的Vcc/2成為運(yùn)算放大器OPll的振幅中 心。
圖3中的電源電壓Vcc為+12V，對(duì)所述各運(yùn)算放大器的正電源端子施加+12V， 對(duì)負(fù)電源端子施加0V。從而，施加Vcc/2即+6V作為基準(zhǔn)電位(中間電位)。
圖4是向圖3所示的壓電致動(dòng)器a的第一端子A施加的施加電壓Va、向第二端 子B施加的施加電壓Vb、以及壓電致動(dòng)器a的兩個(gè)端子之間的施加電壓Vab各自的波形 圖。由于運(yùn)算放大器OP12、OP13在正電源為+12V、負(fù)電源為OV下工作，因此，向壓 電致動(dòng)器a的第一端子A施加OV +12V的范圍內(nèi)的電壓，向壓電致動(dòng)器a的第二端子 B施加+12V OV的范圍內(nèi)的電壓。
如圖4所示，向壓電致動(dòng)器a的第一端子A施加的施加電壓Va、與向第二端子 B施加的施加電壓Vb的電壓振幅以基準(zhǔn)電位(+6V)為基準(zhǔn)而反相。因此，壓電致動(dòng)器a 的兩端間的施加電壓Vab成為(Va-Vb)。例如，當(dāng)Va是最大值+12V時(shí)，由于Vb的相 位相反，所以為0V，此時(shí)的Va-Vb為(+12V-0V)，所以Vab成為+12V。另外，當(dāng)Va成為最小值OV時(shí)，由于Vb與上述相同是相位相反，所以為+12V，此時(shí)的Va-Vb成為 (0V-(+12V))，Vab的最小值成為-12V。這示出了 Vab的振幅成為士 12V的情況，對(duì)壓 電致動(dòng)器a施加MVp-p的峰峰值電壓。由此，能夠以電源電壓12V的2倍電壓驅(qū)動(dòng)壓 電致動(dòng)器a。
通過將所述壓電致動(dòng)器粘貼到例如金屬葉片上，從而由該金屬葉片和壓電致動(dòng) 器構(gòu)成壓電風(fēng)扇。壓電風(fēng)扇的諧振頻率為例如95 ,在95Hz下，金屬葉片振動(dòng)，從而 進(jìn)行傳送或攪拌空氣。
另外，可以將所述壓電致動(dòng)器粘貼到例如作為泵室壁面的隔膜(diaphram)上。 通過壓電致動(dòng)器的振動(dòng)，使隔膜進(jìn)行彎曲振動(dòng)，從而利用泵室的擴(kuò)張/收縮來進(jìn)行液體 或氣體的輸送。
實(shí)施方式2
參照?qǐng)D5、圖6，對(duì)實(shí)施方式2所涉及的壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行說明。實(shí)施方 式2與實(shí)施方式1所示的電路相比，更具體地示出了穩(wěn)定性更高的電路的例子。圖5和 圖6是構(gòu)成一體的電路，但為了圖示的關(guān)系，將其分成兩個(gè)來表示。圖5的電路和圖6 的電路通過各自的端子PI、P2相連接。
圖5中示出了向壓電致動(dòng)器a輸出驅(qū)動(dòng)電壓的反相放大電路A22、同相放大電路 A23、以及檢測(cè)流經(jīng)壓電致動(dòng)器a的電流的反饋電路AM。
同相驅(qū)動(dòng)電路A23包括運(yùn)算放大器OP6、電阻R12、R33、R34、以及電容 C10,以預(yù)定的增益進(jìn)行同相放大。該同相放大電路A23以預(yù)定的增益，對(duì)從端子P2輸 入的信號(hào)進(jìn)行同相放大，并提供給壓電致動(dòng)器a的第一端子。
反相驅(qū)動(dòng)電路A22包括運(yùn)算放大器OP3、電阻R13、R14、以及電容C11，以1的增益進(jìn)行反相放大。即，反相放大電路A22以等振幅對(duì)所述放大電路A23的輸出信號(hào) 進(jìn)行反相放大。
由反相放大電路A22和同相放大電路A23構(gòu)成平衡驅(qū)動(dòng)電路A25。
反饋電路AM對(duì)電阻R30的兩端電壓進(jìn)行差動(dòng)放大，并輸出到端子P1。
圖6中示出了對(duì)所述反饋電路AM的輸出信號(hào)進(jìn)行放大并反饋到所述同相放大 電路A23和反相放大電路A22的放大電路A21、設(shè)置于該放大電路A21的輸入與反饋電 路AM的輸出之間的帶通濾波器BPF、在放大電路A21的負(fù)反饋一側(cè)構(gòu)成電路的帶阻濾 波(BEF)電路A27、自動(dòng)增益控制(AGC)電路A^、以及電源電路PS的電路。
此處，例如電源電路PS利用電阻R31、R32將電源電壓DC 12V 二等分，將分 成的DC6V電壓輸入到運(yùn)算放大器OP7所構(gòu)成的電壓跟隨電路，從而生成穩(wěn)定的基準(zhǔn)電 位VM (例如DC6V)。
帶通濾波器BPF包括由電阻R5和電容C5構(gòu)成的低通濾波器、由電容C4和電 阻R4構(gòu)成的高通濾波器、由電阻R3和電容C3構(gòu)成的低通濾波器、以及由電容C2和電 阻R2構(gòu)成的高通濾波器。各濾波器的截止頻率fc由求出。
所述兩級(jí)高通濾波器的截止頻率要低于安裝有壓電致動(dòng)器a的壓電裝置的基頻。 另外，所述兩級(jí)低通濾波器的截止頻率要高于所述基頻，且低于二次諧波的頻率。因 而，所述帶通濾波器BPF使所述基頻通過，而抑制高次諧波分量。即，起到抑制壓電裝 置的高次諧振頻率的信號(hào)的高次諧波抑制濾波器的作用。因此，對(duì)高次諧波的頻率分量不進(jìn)行正反饋，高次諧波的頻帶下的環(huán)路增益變?yōu)?以下，在高次諧波下不進(jìn)行振蕩。 即，在安裝有壓電致動(dòng)器a的壓電裝置的基頻下進(jìn)行振蕩。
此外，若僅抑制高次諧波分量，則只要設(shè)置預(yù)定級(jí)數(shù)的低通濾波器即可，但RC 低通濾波器會(huì)使相位延遲。因此，通過設(shè)置和RC低通濾波器相同級(jí)數(shù)的CR高通濾波 器，使相移量為0。順帶一提，RC—級(jí)低通濾波器的截止頻率下的相移量為-45°，在 充分高于截止頻率的頻率下的相移量為-90°，CR —級(jí)高通濾波器的截止頻率下的相移 量為+45°，在充分低于截止頻率的頻率下的相移量為+90°。因而，通過將所述低通濾 波器及高通濾波器各自的截止頻率調(diào)到所述基波諧振頻率，能夠在所述基波諧振頻率下 以同相位進(jìn)行正反饋。
放大電路A21是用于和圖5所示的放大電路A22、A23、A24,以及壓電致動(dòng)器 a—起構(gòu)成正反饋電路(正反饋環(huán))的放大電路。另外，放大電路A21還是用于和BEF 電路A27、以及AGC電路A^—起構(gòu)成負(fù)反饋電路(負(fù)反饋環(huán))的放大電路。
BEF電路A27包括運(yùn)算放大器OP2、電阻R6、R7、R8、R9、RIO、RlU以 及電容C6、C7、C8、C9。 電阻R9、RIO、RlU以及電容C7、C8、C9構(gòu)成利用所 謂Twin-T的帶阻濾波器(BEF)。運(yùn)算放大器OP2通過對(duì)所述陷波濾波器(BEF)的通過 信號(hào)進(jìn)行同相放大，從而使衰減特性更加急劇地變化，并且降低用于使壓電致動(dòng)器諧振 的頻率附近的輸出阻抗。通常，設(shè)定為R9 = RlO = 2XR11、C8 = C9 = C7X 1/2，在 fO = 1/(2 π XR11XC7)的狀態(tài)下使用。反饋到Twin-T部的中點(diǎn)的反饋量由R7、R8設(shè) 定。C6和R6用于對(duì)來自AGC電路A^的信號(hào)進(jìn)行分壓，調(diào)節(jié)反饋到放大電路All的 信號(hào)。
若設(shè)R9 = RlO = 2XR11、C8 = C9 = C7X 1/2，則所述帶阻濾波器(BEF)的 阻止頻率由TO= Λ2π XR11XC7)求出，調(diào)到了用于使安裝有壓電致動(dòng)器a的壓電裝置 諧振的頻率附近。
通過將所述BEF電路A27的輸出信號(hào)輸入到放大電路A21的運(yùn)算放大器OPl的 反相輸入端子，從而進(jìn)行負(fù)反饋。由于該負(fù)反饋信號(hào)是通過所述BEF后的信號(hào)，因此， 只有基波諧振頻率以外的信號(hào)才進(jìn)行負(fù)反饋，其結(jié)果是，充分抑制了所述高次諧振頻率 下的環(huán)路增益(使其變成充分小于1的值)，從而抑制了高次諧波振動(dòng)。即，在基頻下穩(wěn) 定地振動(dòng)。
AGC電路A^包括電阻尺洸、電容C15、以及場(chǎng)效應(yīng)晶體管T5。通過在BEF 電路A27和放大電路A21的連接點(diǎn)進(jìn)一步連接所述AGC電路A^，從而構(gòu)成BEF電路 A27內(nèi)的電阻R6 — AGC電路A^內(nèi)的電阻R26 —電容C15 —場(chǎng)效應(yīng)晶體管T5 —基準(zhǔn) 電位VM的通路。該通路是一種可變衰減電路，該可變衰減電路是由于場(chǎng)效應(yīng)晶體管T5 的漏極-源極之間的電阻值隨著來自運(yùn)算放大器OP4的輸出信號(hào)而變化，從而BEF電路 A27內(nèi)的電阻R6 —電阻—電容C15 —場(chǎng)效應(yīng)晶體管Τ5 —基準(zhǔn)電位VM的通路中的 分壓比發(fā)生變化，由此控制在電阻和電阻R6、電容C6之間進(jìn)行了分壓的負(fù)反饋到放 大電路A21的負(fù)反饋信號(hào)的衰減量。即，當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管T5的漏極-源極之間的電阻 值發(fā)生變化時(shí)，電阻R6與電阻11 之間的分壓比發(fā)生變化，從而負(fù)反饋到放大電路A21 的負(fù)反饋信號(hào)的振幅發(fā)生變化。
AGC電路A^內(nèi)的運(yùn)算放大器OP4起到電壓比較器的作用，同相輸入端子上連接有利用電阻R18、R19對(duì)電源電壓Vcc進(jìn)行分壓的參考電壓發(fā)生電路、以及由電阻R25 和電容C14構(gòu)成的用于使參考電源穩(wěn)定的低通濾波器。運(yùn)算放大器OP4的反相輸入端子 上連接有用于對(duì)來自放大電路A21的輸出信號(hào)進(jìn)行整流、檢波的檢波電路，該檢波電路 包括電阻R23、R24、二極管D1、以及電容C13。
運(yùn)算放大器OP4在反相輸入端子的從放大電路A21得到的檢波電壓高于同相輸 入端子的參考電壓時(shí)，降低輸出的電位。從而，增大場(chǎng)效應(yīng)晶體管T5的漏極-源極之間 的電阻值，增大對(duì)放大電路A21的負(fù)反饋量。因此，放大電路A21的環(huán)路增益變小，從 而抑制振蕩輸出。
相反，運(yùn)算放大器OP4在反相輸入端子的從放大電路A21得到的檢波電壓低于 同相輸入端子的參考電壓時(shí)，增大輸出的電位。從而，減小場(chǎng)效應(yīng)晶體管T5的漏極-源 極之間的電阻值，減少對(duì)放大電路A21的負(fù)反饋量。因此，所述放大電路A21的環(huán)路增 益變大，從而增大振蕩輸出。此外，通過設(shè)置電阻R22和電容C12，使其形成有時(shí)間常 數(shù)，從而緩慢地進(jìn)行作用。
由此，通過將運(yùn)算放大器OP4的反相輸入端子的電位與同相輸入端子的參考電 位始終控制成相等，從而進(jìn)行自動(dòng)增益控制。
此外，實(shí)施方式1、2中，壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電壓波形為正弦波，但也可以通過 在正弦波的峰值超過電源電壓那樣的條件下設(shè)定環(huán)路增益，從而用梯形波或矩形波(正 弦波的峰值電壓被限幅后的波形)驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器。在因梯形波或矩形波的高次諧波分 量導(dǎo)致在可聽頻率下發(fā)生可聽到刺耳聲音的問題時(shí)，用正弦波驅(qū)動(dòng)即可。另外，為了以 更低的驅(qū)動(dòng)電壓得到較大的振幅，有效的方法是用梯形波或矩形波進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路，包括正反饋電路，該正反饋電路將對(duì)應(yīng)于施加到壓電致動(dòng)器上的電壓而產(chǎn)生的檢測(cè) 信號(hào)進(jìn)行放大，使放大后的檢測(cè)信號(hào)正反饋到所述壓電致動(dòng)器，其特征在于，所述正反饋電路包括放大電路、對(duì)所述檢測(cè)信號(hào)的電壓進(jìn)行反饋的反饋電路、將 與所述放大電路的輸出同相位的輸出電壓施加到所述壓電致動(dòng)器的第一端子的同相放大 電路、以及將與所述放大電路的輸出反相位的輸出施加到所述壓電致動(dòng)器的第二端子的 反相放大電路。
2.如權(quán)利要求1所述的壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述反饋電路是檢測(cè)出在流經(jīng)所述壓電致動(dòng)器的電流的通路中插入的電阻的兩端所 產(chǎn)生的電壓并進(jìn)行反饋的電路。
3.如權(quán)利要求1或2所述的壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，由所述同相放大電路和所述反相放大電路構(gòu)成平衡驅(qū)動(dòng)電路。
4.如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，在所述反饋電路的輸出側(cè)，設(shè)置用來抑制安裝有所述壓電致動(dòng)器的壓電裝置的高次 諧振頻率的信號(hào)的高次諧波抑制濾波器。
5.如權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，在所述放大電路的負(fù)反饋電路中，設(shè)置用來去除安裝有所述壓電致動(dòng)器的壓電裝置 的基波諧振頻率的信號(hào)的帶阻濾波器。
6.如權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，在所述放大電路的負(fù)反饋電路中，設(shè)置自動(dòng)增益控制電路。
全文摘要
本發(fā)明提供一種壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路，該壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路不用設(shè)置DC-DC轉(zhuǎn)換器那樣的升壓電路，就能以較低的電源電壓、以較大的振幅穩(wěn)定地驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器。放大電路(A11)對(duì)從反饋電路(A14)輸出的信號(hào)進(jìn)行放大，并提供給同相放大電路(A12)和反相放大電路(A13)。同相放大電路(A12)以預(yù)定的增益對(duì)放大電路(A11)的輸出電壓進(jìn)行放大，并施加到壓電致動(dòng)器(a)的第一端子。反相放大電路(A13)以與同相放大電路(A12)相同的增益對(duì)放大電路(A11)的輸出電壓進(jìn)行反相放大，并通過電阻(R44、R45)施加到壓電致動(dòng)器(a)的第二端子。反饋電路(A14)對(duì)電阻(R45)的兩端電壓進(jìn)行差動(dòng)放大，并提供給放大電路(A11)。
文檔編號(hào)H03H9/15GK102025339SQ20101029085
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者田端利成, 神谷岳, 須永碧 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所