Пьезоэлектронный генератор Советский патент 1993 года по МПК H03B5/32 

СО

С

Использование: импульсная техника, устройства синхронизации пьезоэлектрических систем сканирования. Сущность изобретения: пьезоэлектронный генератор содержит биморфный пьезокерамический элемент 1, состоящий из входной пьезоке- рамической пластины 2 и выходной пьезоке- рамической пластины 3, второй сплошной . металлический электрод 4, входной сплошной электрод 5, выходные металлические электроды 6, усилитель 7, шину управления 8 и позволяет повысить надежность путем снижения междуэлектродных напряжений за счет выбора различных значений остаточной поляризации в подэлектродных областях. 1 ил.

2 Я &Z Я Р Я I i Г7 У

/ 2

/

8

4 5

00

ел ю о

рие.1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для построения опорных генераторов, функциональных модулей синхронизации пьезоэлектрических систем сканирования.

Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей.

На фиг. 1 изображена схема многофазного пьезоэлектронного генератора; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства.

Многофазный генератор содержит би- морфный пьезокерамический элемент 1 состоящий из входной и выходной 3 пластин, общего электрода 4, подключенного к шине нулевого потенциала, входного сплошного электрода 5 и выходных электродов 6, усилитель 7, один вход которого соединен с электродов 6, выходной пластины 3, другой вход - с шиной 8 управления включением генератора, а выход соединен с электродом 5, выходные шины 9 подключены к одноименным электродам 6 выходной пластины.

Напряжение питания генераторной схемы определяет амплитуду напряжения возбуждения и выбирается из условия . UB.« AUn(f), где AUn(0 - амплитуда напряжения шага квантования частичного переключения подэлектродной области.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Направления и величины остаточных поляризаций подэлектродных областей электродов 5 и б, имеют противоположные и с целью получения мэксималь- ных выходных сигналов предельные значения, например Р0 Рг для электрода 5 и Ре -Рг для электрода 6; (см.фиг.1) это соответствует условно принятому направлению стрелки относительно шины нулевого потенциала, и не изменяются в процессе работы устройства. Значенид остаточных поляризаций подэлектродных областей 6 также не изменяются и за счет частично переключенных состояний поляризации подэлектродных областей имеют различные фиксированные значения из диапазона Pj(l) - -Рг - + Рг (или Pj(l) +Pr -Pr), причем J-1,k - число частично переключенных состояний. Каждому 1-тому частично переключенному состоянию ставится в соответствие величина вектора остатбчной поляризации Pj{l) подэлектродной области одного из j-тых электродов выходной пластины, однозначно определяющего амплитуду Uj(t) и фазу р (I) сигнала выходного электрода.

Работа устройства начинается с момента поступления управляющего уровня на

шину 8 включения генератора. При этом в пьезоструктуре возбуждаются колебания с частотой равной или близкой резонансной частоте пьезокерамического элемента fb fp, (см,фиг.2а). Вследствие прямого и обратного пьезоэффектов, а также свойства пьезоструктуры изменять параметры сигналов электродов выходной пластины в зависимости от направлений векторов и

степени остаточной поляризации пьезоэ- лектродных областей пластин 2 и 3, на выходных электродах спустя промежуток времени to (время задержки to зависит от динамических свойств пьезоструктуры) устанавливаются пьезолреобразованные сигналы Uj(t) kj(l) Ub(t), где kj(i) - коэффициент передачи по каналу амплитуда-амплитуда j-того электрода с Pj(J) состоянием подэлектродной области, Ub(t) - напряжение возбуждения пьезоструктуры, (см.фиг.2б,е). Изменение сдвига фаз Uj(t) относительно генерируемых зависимым источником сигналов возбуждения Аде (I) деО)-уь , гдедоО)- фаза выходного сигнала Uj(t) j-того электрода с PJ{|) состоянием, причем Pj(l) -Pr - +Рг при фиксированном предельном значении Ро +Рг - фаза сигнала возбуждения, происходит в пределах Ддо( /2 - + я/2, (см.фиг.2б).

Предлагаемое устройство имеет самостоятельное значение, как элемент импульсной техники, а также оно может быть применено в качестве функционального модуля синхронизации в различных пьезополупроводниковых системах стабилизации,

системах управления растровой микроскопии. Это позволяет повысить точность и стабильность работы, а также делает

устройство повышенной серийноспособности. При этом устройство имеет гибридно- интегральное исполнение, используются низкие уровни (сопряженные с уровнями интегральных схем).

Формула изобретения

Пьезоэлектронный генератор, содержащий управляемый усилитель, биморфный пьезокедамический элемент, состоящий из выходной пьезокерамической пластины и

входной пьезокерамической пластины, на гранях которой расположены первый и второй сплошные металлические электроды, при этом второй сплошной металлический электрод расположен между входной и выходной пьезокерамическими пластинами и подключен к общей шине, на другой грани выходной пьезокерамической пластины расположены К выходных металлических электродов, один из которых подключен к

входу управляемого усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения междуэлектродных напряжений, выходная пьезокерамическая пластина выполнена в виде 5 ческому электроду.

./

/

s

/

Г

-т .

t/t В

м.

told & ifi+(0

пластины с различными значениями остаточной поляризации в подэлектродных областях, выход управляемого усилителя подключен к первому сплошному металли/

Ј

--т

7

7

t

pueZ