Перестраиваемый пьезоэлектронный генератор Советский патент 1993 года по МПК H03B5/32 

8

//

,12

V

Ё

Использование: импульсная техника, устройства синхронизации. Сущность изобретения: перестраиваемый пьезоэлект- ронный генератор содержит биморфный пьезокерамический элемент 1, состоящий из входной и выходной пьезокерамических пластин 2, 3, первый, второй сплошные металлические электроды 5, 4, К выходных металлических электродов 6, аналоговый коммутатор 7, управляющий вход коммутатора 8, усилитель 9, шину 10 управления включением, выходные шины 11, 12, при этом выходная пьезокерамическая пластина выполнена в виде пьезокерамической пластины с различным значением остаточной поляризации в подэлектродных областях, что позволяет повысить надежность путем снижения междуэлектродных напряжений пьезокерамического элемента. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

00

ел

VJ О

pve.3

Изобретение относится к импульснойj 1 ,k - число электродов 6 выходной пласти- технике и может быть использовано для по-ны, ,m - число частично переключенных строения перестраиваемых генераторов.состояний. Каждому 1-тому частично перефункциональных модулей синхронизацииключенному состоянию ставится соответст- пьезоэлектрических систем стабилизации. 5вне величина вектора расточной

Цель изобретения - повышение надеж-поляризации Pj(i) подэлектродной области

ности и расширение функциональных воз-одного из j-тых электродов выходной пламожностей.стины однозначно определяющего амплитуНа фиг.1 представлена схема перестра-ду UB(t) и фазу fa (t) сигнала возбуждения иваемого пьезоэлектронного генератора; 10пьезоструктуры. Максимальную амплитуду на фиг.2 а, б, в, г, д, е - временные диаграм-возбуждения пьезоструктуры и выбирается мы работы устройства; на фиг.З - схема пе-из условия U8 AUn(1), где A Un(1) - амп- рестраиваемого пьезоэлектронноголитуда напряжения шага квантования час- генератора с выходными усилителями,тичного переключения подэлектродной

Перестраиваемый генератор содержит 15области. Каждому из возможных значений биморфный пьезокерамический элемент 1,кода N частоты возбуждения колебаний ус- состоящий из входной 2 и выходной 3 пла-танавливаемых на входных шинах управле- стин, общего электрода 4, подключенного кния 8 соответствует подключение в шине нулевого потенциала, входногопассивную цепь обратной связи источника сплошного электрода 5, электродов 6 вы- 20возбуждения одного из j-тых электродов с ходной пластины и выходных электродов 6 Pj(j) состоянием. При этом, за счет частично входной пластины, аналогового коммутато-переключенных значений Pj(i) остаточной pa (AK) 7, входы которого подключены к со-поляризации подэлектродных областей, до- ответствующим электродам 6, а выходыстигается дискретное изменение импедан- управления АК 7 соединены с шинами 8 25сов j-тых электродов, а это эквивалентно задания кода частоты возбуждения, усили-изменению реактивной составляющей со- тель 9 один вход которого соединен с выхо-противления электрической схемы замеще- дом АК 7, другой вход- с шиной 10ния биморфной пьезоструктуры и, как управления включением генератора, выходследствие, при подключении j-того электроусилителя 9 соединен с электродом 5, яы- 30да в пассивную цепь обратной связи источ- ходиые шины 11 и 12 соединены с соответ-ника возбуждения приводит как к ствующими электродами 6; кроме тогоизменению амплитуды UBl(t) и фазы рв (т.) идентичные усилители 13 и 14 с дискретновозбуждаемых колебаний, так и частоты изменяемым коэффициентом усиления сое-возбуждения fei пьезоструктуры в сторону диненные по входам с электродами 6 ; по 35ее уменьшения ( Шв (t)d tp (t)/dt) в диапа- управляющим входам с шиной 8. а по выхо-зоне дискретных изменений импеданса. дам соединены с соответствующим выхода-Работа устройства начинается с момента ми 11 и 12.поступления управляющего уровня на шину 10

Работа устройства осуществляется еле-включения зависимого источника возбуждедующим образом. Направление и величина 40Ния. При этом в зависимости от двоичного кода

остаточной поляризации подэлектродныхN на шинах 8 за счет подключения выходного

областей выходных электродов 6 с цельюj-того электрода с Pj(l) состоянием подэлектполучения максимальных выходных сигна-родной области в цепь обратной связи источлов имеют прртивоположные и предельныеника возбуждения посредством АК 7 в

значения по выходной шине 11 и 45гьезоструктуре возбуждаются колебания, причем

Рб-+Рг по выходной шине 12, на фиг.1 этоамплитуда UB(U фаза р ®«частота в|возбуждасоответствует условно принятому направле-емыхколебаний, см.фиг2.а, б,однозначноопредению относительно шины нулевого потенциа-ляются величинами и направлениями векторов

ла. Подэлектродная область электрода 5остаточных поляризаций подэлектродных областей

входной пластины также имеет предельное 50электродов входной Р0 и выходной PjO) пластины,

значение остаточной поляризации Ро РгВследствие прямого и обратного пьеэоэффектов на

(или ). Состояние подэлектродных об-выxoдньwэneктpoдax6 cпycтяпpo leжyroквpeмeни

ластей б и 5 не изменяются в процессе рабо- (время задержки ь зависит от динамических

ты устройства. Значения остаточныхсвойств пьезоструктуры) устанавливаются пьеэопполяризаций подэлектродных областей 6 так- оореобразованные выходные ситалы

же не изменяются и за счет частично пере-где КО-коэффициент передачи по каналу амплиключенных состояний поляризациитуда-амплитуда. иый - напряжение возбуждеподэлектродных областей имеют различныения пьезоструктуры (см.фиг.1, фиг.2 с ,

фиксированные значения из диапазона Р(№д). При этом сдвиг фазы -Рг«- -0,05РГ (или Pj(l) Ј 4рг+Ч),05Рг). причем

выходного сигнала с электродов 6 относительно фазы сигнала возбуждения ЛуЗ|(т)г (t)f (t). (t) - фаза пьезопреобразованного выходного сигнала Щт,), i(t) - фаза сигнала возбуждения пьезоструктуры U8i(t), составляет Др (t)-H7r /2приРб +Рги Ay (т)-я /2 при (см. фиг.2 а, с, д).

Перестройка частоты (амплитуды/фазы) в устройстве достигается посредством изменения кода N задания частоты (амплитуды/фазы) возбуждаемых в пьезострукту- ре колебаний и изменением импеданса цепи положительной обратной связи источника возбуждения путем подключения одного из J-тых электродов выходной пластины, подэлектродные области которых имеют соотносительно частоте (амплитуде/фазе) генерируемых сигналов величину остаточной поляризации, в цепь обратной связи источника возбуждения.

С целью получения равных амплитуд выходных сигналов Ui(t) в устройство вводятся идентичные усилители 13 и 14 выходных сигналов с дискретным изменением коэффициента усиления (см.фиг.З). При задании кода N одновременно задается 1-тый коэффициент усиления усилителей выходных сигналов. Коэффициенты усиления усилителей устанавливаются из соотношений ki(u) Ui(tXk(l)UBi(t). где ki(u)Ri/Ro - коэффициент усиления 1-того канала усиления, ,m, RI - сопротивление обратной связи выходного усилителя, R0 - сопротивление входной цепи выходного усилителя.

Предлагаемое устройство имеет самостоятельное значение, как элемент импульсной техники, а также может быть применено в качестве функционального модуля синхронизации, стабилизации с различными способами управления в различных пьезополупроводниковых системах, системах растровых микроскопов. Это позволяет повысить точность и стерильность работы, а также делает устройство повышенной серийноспособности. При этом устройство имеет гибридно-интеграль,ff

нов исполнение, используются низкие уровни.

Формула изобретения

генератор., содержащий усилитель, пьезоке- рамический элемент, состоящий из выходной пьезокерамической пластины, входной пьезокерамической пластины, на гранях которой расположены первый и второй сплошные металлические электроды, при этом второй сплошной металлический электрод расположен между входной и выходкой пьезокерамическими пластинами и подключен к общей шине, а на другой грани

выходной пьезокерамической пластины расположены К выходных металлических электродов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения междуэлектродных напряжений пьезокерамического элемента, введен аналоговый коммутатор, выход которого подключен к входу усилителя, J из К выходных металлических электродов, подключены к соответствующим входам аналогового коммутатора, где

К, а I из которых являются дополнительными выходами перестраиваемого пьезоэлект- ронного генератора, где , выходная пьезокерамическая пластина выполнена в виде пьезокерамической пластины с различным значением остаточной поляризации в подэлект- родных областях, при этом первый сплошной металлический электрод подключен к выходу усилителя, а управляющий вход аналогового коммутатора является управляющим входом управляемого пьезоэ- лектронного генератора.

которых подключен к соответствующему дополнительном/ выходу перестраиваемого пьёзоэлектронного генератора, а управляющий вход каждого из i усилителей с изменяемым коэффициентом усиления подключен к

управляющему входу аналогового коммутатора.

,, . (/.4ff) - M ,л

1 a. W -NV

/у 4-//x ч/