Пьезоэлектронный триггер Советский патент 1982 года по МПК H03K3/45 

(5) ПЬЕЗОЭЛЕКТРОННЫЙ ТРИГГЕР

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для использования в качестве элемента цифровой техники, а также в устройствах стабилизации напряжения с пьезокерамическим трансформатором. Известен триггер на пьезокерамических элементах, в котором триггерный эффект достигается приложением высоких переполяризующих переменных полей за счет чего на выходных элек родах происходит изменение фазы выхо ного сигнала. Он содержит пьезокерамический трансформатор, и желаемый эффект достигается управлением входным питающим напряжением 11 . Однако устройство имеет ряд недостатков: использование высоких переполяризующих полей, применение пьезо трансформатора, не всегда желательны модулированный выходной сигнал, низкое быстродействие. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является тригге переход из одного устойчивого состояния в Другое,в котором осуществляется за счет подачи высоких напряжений смещения . Известно, что для пьезотрансформаторов смещение резонансной частоты fp примерно на S% требует подачи напряжения смещения ЕС;М, ± 00-800 В. Устройство содержит,пьезоэлектрический трансформатор, амплитудный детектор, источник смещений, разделительный конденсатор, резисторы 2. Недостатками известного устройства являются высокие входные напряжения, низкое быстродействие, применение пьезотрансформатора. Целью изобретения является увеличение надежности и повышение быстродействия, расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается 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, состоящий 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, выходная пластина содержит дополнительный гальванически изолированный электрод, подключенны к второй выходной шине пьезоэлектрон ного -триггера, а также входная 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 управляющего напряжения; на фиг.-З - временные диаграммы входных и ВЫХОДНОГО напряжений; на фиг. k - модификация схемы триггера. Пьезокерамический триггер содержит пьезокерамический элемент, состоящий из входной пластины 1 и выходной пластины 2, связанные сплошным электродом 3 в акустически монолитную конструкцию, Электрод на другой грани входной пластины, гальванически не связанные электроды 5 и 6, входную шину 7, амплитудный детектор 8, выход которого подключен к одному из входов генератора 9 управляемого напряжением, а другой вход с входной шиной 10, содержит также электрод 11 и выходные шины 12 и 13. Пьезокерамический триггер работает следующим образом. Условимся, что направление стрелки указывает направление положительной остаточной поляризации. Подэлектродные области электродов с целью получения максимальной амплитуды выходного сигнала поляризованы, как показано на фиг. 1 и . В одном из усто.йчивых состояний, когда на его вход не поступает запускающий сигнал, на входную пластину 1 с выхода генератора 9 подаются положительные импульсы с амплитудой значительно меньшей амплитуды напряжения переполяризации подэлектродной области входной пластины 1 и частотой, равной или близкой к резонансной f fр. Это соответствует управляющему напряжению генератора Up U-, (фиг. 2). При этом за счет обратного пьезоэффекта входная пластина 1 деформируется. Эта деформация передается выходной пластине 2 и благодаря прямому пьезоэффёкту входное напряжение амплитудного детектора 8 и выходное напряжение триггера на шине 7 имеют высокую амплитуду, соответствующую первому устойчивому состоянию (1)(фиг. 3 а,б,в). Такое состояние триггера может сохра+няться сколь угодно долго, пока не поступит запускающий сигнал на входную шину 10.-Это достигается тем, что управляющее напряжение генератора 9 поддерживается равным. и,л приложением выходного напряжения амплитудного детектора 8 к управляющему входу генератора 9. Переход триггера в другое устойчивое состояние начинается в момент поступления отрицательного импульса на входную шину 10. При этом управляющее напряжение генератора 9 уменьшается, становясь 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 уменьшается. Это соответствует второму устойчивому состоянию (О). Такое состояние сохраняется сколь угодно долго, так как управляющее напряжение генератора 9 поддерживается равным приложением выходного напряжения амплитудного детектора 8 к управляющему входу генератора 9. Переход триггера обратно в первое устойчивое состояние достигается подачей положительного запускающего сигнала на входную шину 10. При этом управляющее напряжение генератора 9 увеличивается (фиг. 2), частота выходных сигналов возбуждения генератора 9 становится равной или близкой резонансной ча.стоте , и на выходной шине 7 и на входе амплитудногг

детектора 8 амплитуды выходных напряжений увеличиваются (фиг. За,б,в) чем достигается первое устойчивое состояние, которое также сохрянается сколь угодно долго.

Следует также отметить, что на входную пластину могут подаваться не только прямоугольные входные сигналы возбуждения , а также синусоидальные сигналы, как это показано на фиг. 36 пунктиром.

Аналогично работает триггер, показанный на фиг. . Включение дополнительных электродов позволяет увеличить число выходов, а также изменять амплитуду и фазу выходного напряжения за счет выбора параметров подэлектродных областей.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2л Авторское свидетельство СССР ff 569016, кл. Н 03 К , 1977 . (прототип).

Фиг.1

и

п 8wr

р . . J-t .

У

/

С

л /л|

I , нУJ If I . я V

п

и

Г

1

V

у t

J

ФигЛ