Пьезоэлектрический импульсный элемент Советский патент 1982 года по МПК H03K3/286 G11C11/22 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах измерительной техники, автоматики и импульсной техники, а также в устройствах длительного рсранения информации для запоминания и генерации сигналов.

Известен пьезоэлектрический импульсный элемент, содержащий пьезоэлектрический трансформатор, конденсатор, резистор и амплитудный детектор , вход которого подключен к выходу пьезоэлектрического трансформатора, а выход - через резистор обратной связи ко входу пьезоэлектрического трансформатора l.

Недостаток этого пьезоэлектрического импульсного элемента - ограниченные функциональные возможности.

Известен также пьезоэлектрический импульсный элемент, содержащий пьезоэлектрический трансформатор с тремя электродами - входным, выходным и экранирующим, первый, второй и третий конденсаторы, первый, второй, третий и четвертый резисторы и инвертор, экранирующий электрод соединен с общей шиной, а входной электрод т с первой обкладкой первого конденсатора, вторая и первая обкладки которого соединены соответственно с первой обкладкой второго конденсатора и первым выводом первого ре,„ зистора .

Недостатком известного пьезоэлектрического импульсного элемента является ограниченность его функциональных возможностей.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, то в пьезоэлектрический импульсный элемент, содержащий пьезоэлектрический трансформатор с тремя электродами - входным, выходным и экранирующим, первый, второй и третий конденсаторы, первый, второй, третий и чет-вертый резисторы и инвертор, экрани-. рующий электрод соединен с общей шиной, а входной электрод - с первой обкладкой первого конденсатора, вторая и первая обкладки которого соеди нены соответственно с первой обкладкой второго конденсатора и первым выводом первого резистора, введен дополнительный инвертор, пьезоэлектрический трансформатор выполнен в виде двух секций - генераторной и возбжудающей, которые разделены экранирующим электродом, выходной электрод сформирован на поверхности генераторной секции, где дополнитель но сформирован также вспомогательный выходной электрод, входной электрод сформирован на поверхности возбуждающей секции, где также сформированы вспомогательный и дополнительные входные электроды, вспомогательный входной электрод соединен с первой обкладкой третьего конденсатора, через второй резистор - с выхрдом до полнительного инвертора, и через тре тий резистор - с первым установочным входом и входом инвертора, выход которого соединен с вторым выводом пер вого резистора, вторая обкладка трет его конденсатора соединен, с возбуждающим входом и первой обкладкой вто рого конденсатора, вторая обкладка которого соединена с дополнительным входным электродом и через четвертый резистор - со счетным входом, а второй установочный вход соединен с вхо дом дополнительного инвертора и чере дополнительный резистор - с входным электродом. На фиг. 1 показана структурная сх ма предлагаемого элемента; на фиг.2 временные диаграммы в характерных точках. Пьезоэлектрический импульсный эле мент содержит пьезоэлектрический трансформатор с тремя электродами входным 1, выходным 2 и экранирующим 2, первый Ц, второй 5 и третий 6 конденсаторы, первый 7, второй 8, третий 9 и четвертый 10 резисторы, и вертор 11 и дополнительный инвертор 12, экранирующий электрод 3 соединен с общей шиной 13, а входной элек род 1 - с первой обкладкой первого конденсатора , вторая и первая обкладка которого соединены соответственно с первой обкладкой второго кон денсатора 5 и первым выводом первого резистора 7 пьезоэлектрический тран форматор выполнен в виде двух секций - генераторной и возбуждающей 15, которые разделены экранирующим электродом 3, выходной электрод 2 сформирован на поверхности генераторной секции 1, где дополнительно сформирован также вспомогательный выходной электрод, входной электрод 1 сформирован на поверхности возбуждающей секции 15, где также сформированы вспомогательные 16 и дополнительные 17 входные электроды, вспомогательный входной электрод 16 соединен с первой обкладкой третьего конденсатора 6, через второй резистор 8 с выходом дополнительного инвертора 12, и через третий резистор 9 - с первым установочным входом 18 и входом инвертора 11, выход которого соединен с вторым выводом первого резистора 7, вторая обкладка третьего конденсатора 6 соединена с возбуждающим входом 19 и первой обкладкой второго конденсатора 5, вторая обкладка которого соединена с дополнительным входным электродом 17 и через четвертый резистор 10 - со счетным входом 20, а второй установочный вход 21 соединен с входом дополнительного инвертора 12 и через дополнительный резистор 22 - с входным электродом 1. Пьезоэлектрический импульсный элемент работает следующим образом. Для запоминания информации, т.е. установки элемента в единичное состояние, необходимо ко входу 18 и общей шине 13 приложить импульс напряжения положительной полярности, который через резистор 9 прилагается ко входному электроду 16 положительной полярности, а через инвертор 11 и резистор 7 - к электроду 1 отрицательной полярности, поляризуя до насыщения участка пьезокерамики под электродами 1 и 16 в направлении, указанном на фиг. 1 сплошными стрелками. Поскольку с входа 19 гармонический сигнал через конденсаторы , 5 и 6 приложен к электродам -, 16 и 17 постоянно, то в секции 15 возбуждения на основании явления обратного пьезоэффекта возникают гармонические деформации, которые передаются в генераторную секцию 1 и на выходных электродах 2 вызывают появление гармонических электрических зарядов. Ввиду того, что направления поляризации пьезокерамики под электродами 16 и правой частью электрода 17 встреч5ные, а под электродом 1 и левой частью электрода 17 одинаковые, то в одном выходном электроде 2 в любой момент времени наводятся гармонические электрические заряды разной полярности, а в другой выходном электроде 23 - одной полярности (фиг. 2) Поэтому на выходе 2k присутствует гармоническое электрическое напряжение, соответствующее единице, а на выходе 25 сигнал отсутствует. Изменить состояние элемента на противоположное возможно путем приложения к входу 21 импульса положительной полярности. Под его действием направление поляризации под электродами принимает направление, указанное на фиг. 1 пунктирными стрелками, а это в свою очередь приводит к тому, что на выходе 2k переменное напряжение отсутствует, а сигнал появляется на ;нулевом выходе 25- Элемент принимает другое устойчивое сп зтояние. Управление по счетному входу 20 осуществляется путем последовательного приложения к последнему и общей шине 13 импульсов напряжения чередующейся полярности, начиная с положительной. Под влиянием этих импульсов направление поляризации пьезокерамики под электродом 17 периодически меняется, приводя к изменению сигналов на выходах 2k и 25 при постоянном направлении поляризации под электродами 1 и 16 (указано сплошными стрелками на фиг. 1). Амплитуда и длительность импульсов напряжения, поступающих на входы 18, 20 и 21, должны быть достаточным для выполнения полной поляризации. Использование в предлагаемом элементе дополнительного выхода, первого и второго установочного входа, двух инверторов, а также дополнитель ного выходного и двух -входных электродов в пьезоэлектрическом трансформаторе, выгодно отличает его от известного технического решения, так как позволяет расширить функциональные возможности путем обеспечения работы в режимах запоминания информа ции. Вследствие того, что устойчивые состояния триггера определяются насыщенной поляризацией соответствующих участков секции возбуждения, то информация в элементе сохраняется при отключенном питании и может храниться в течение длительного времени 8 Формула изобретения Пьезоэлектрический импульсный элемент, содержащий пьезоэлектрический трансформатор с тремя электродами входным, выходным и экранирующим, первый, второй и третий конденсаторы, первый, второй, третий и четвертый резисторы и инвертор, экранирующий электрод соединен с общей шиной, а входной электрод - с первой обкладкой первого конденсатора, вторая и первая обкладки которого соединены соответственно с первой обкладкой второго конденсатора и первым выводом первого резистора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен дополнительный инвертор, пьезоэлектрический трансформатор выполнен в виде двух секций - генераторной и возбуждающей, которые разделены экранирующим электродом, выходной электрод сформирован на поверхности генераторной секции, где дополнительно сформирован также вспомогательный выходной электрод, входной электрод сформирован на поверхности возбуждающей секции, где также сформированы вспомогательный и дополнительные входные электроды, вспомогательный вход ной электрод соединен с первой обкладкой третьего конденсатора, через второй резистор - с выходом дополнительного инвертора, и через третий резистор - с первым установочным входом и входом инвертора, выход которого соединен с вторым выводом первого резистора, вторая обкладка третьего конденсатора соединена с возбуждающим входом и первой обкладкой второго конденсатора, вторая обкладка которого соединена с дополнительным входным электродом и через четвертый резистор - со счетным входом, а второй установочный вход соединен с входом дополнительного инвертора и через дополнительный резистор - с входным электродом. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 369016, кл. Н 03 К , 1976. 2.Семенов B.C. и др. Малогабаритые быстродействующие датчики темпеатуры. Сб.. Новые бесконтактные лектронные устройства, ч. I, 1970, . 32-35 (прототип).