Пьезоэлектронный триггер Советский патент 1982 года по МПК H03K3/45 

(5 ПЬЕЗОЭЛЕКТРОННЫЙ ТРИГГЕР

-- - . 1 Изобретение относится к импульсной технике, а также может быть использовано в качестве функционального модуля для устройств стабилизации напряжения с пьезокерамическими трансформаторами.

Известны триггерные устройства, содержащие пьезокерамический элемент.

В известных устройствах триггерный эффект достигается приложением высоких переполяризующих переменных полей, за счет чего на выходных электродах происходит изменение фазы выходного сигналов. Они содержат пьезокерамический трансформатор, и желаемый эффект достигается управлением выходным питающим напряжением fl .

Недостатками этих устройств являют ся использование высоких переполяризующих полей, применение пьезотранс.форматора, не всегда желательный модулированный выходной сигнал, низкое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пьезоэлектронное триггерное устройство. Переход из одного устойчивого состояния в другое для такого устройства, выполненного на основе пьезотрансформатора, осуществляется

10 за счет подачи высоких напряжений смещения Есм на управляющую секцию пьезотрансформатора. Известно, что для пьезотрансформато рв смещение резонансной частоты fp Примерно- на 5%

15 требует подачи напряжения смещения Есм i 00-800 В Г2.

Недостатками такого устройства являются высокие входные управляющие 2Q напряжения, низкое быстродействие, неустойчивая надежность работы.

Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия пьезоэлектронного триггера. 9 Поставленная цель достигается тем что в пьеэоэлектронный триггер, содержащий амплитудный детекторi введен двухеходовой генератор и пьезокерамический элемент, состоящий из входной и выходной пластин с одним общим электродом, причем выход двухвхойового генератора - подключен к электродам входной и выходной пластин, общий электрод которых соединен с выходной шиной пьезоэлектронного триггера и входам амплитудного детектора, выход которого соединен с входом двухвходового генератора. На фиг. 1 представлена схема пьезоэлектронного триггера; на фиг. 2временная диаграмма входных и выход;Ного напряжений; на фиг. 3 зависимость частоты генератора от управляющего напряжения; на фиг. t - зави симость амплитуды выходного напряжения от частоты при постоянной амплитуде входного напряжения, для данного способа включения пьезокерамического элемента. Пьезоэлектронный триггер содержит (фиг. 1) пьезокерамический биморфный элемент, состоящий из входной 1 и выходной 2 пластин, связанных сплошным электродом 3 в акустически монолитную конструкцию. Сплошной электрод 4 на другой грани входной пластины подключен к выходу генерато ра, гальванически не связанные элект роды 5 и 6 на грани выходной пласти ны соединены с шиной нулевого потенциала (электрод 6 пластины 2 соедине с шиной нулевого потенциала для ис ключения влияния емкости подэлектродной области). Выходная шина 7 соединена с общим для входной и выходной пластин электродом и входом амплитудного детектора 8, выход которого подключен к одному из двух управляющих входов генератора 9, управляемого напряжением,другой вход которого соединен с входной шиной 10. Пьезоэлектронный триггер работает следующим образрм. Условимся, что направление стрелки указывает направление положительной остаточной поляризации. Подэлектродные области электродов 5 и 6 выходной пластины 2 и электрода 4 входной пластины 1 с целью получения максимальной амплитуды выходного сигнала поляризованы, как показано на фиг. 1. В одном из устойчивых 8 СОСТОЯНИЙ, когда на входст устройства не поступаютзапускающие импульсы, на электроды -6 подаются с выхода генератора 9 положительные импульсы с амплитудой, значительно меньше амплитуды напряжения переполяризации и частотой f7/f-:fp, (f,3(0,8-0,9)fp ), которой соответствует максимальный для данного способа включения пьезокерамического элемента выходной сигнал (фиг. } на выходной шине 7 Это соответствует управляющему напряжению генератора 9 и ) (фиг. 3), равному выходному напряжению амплитудного детектора 8. За счет обратного пьезоэффекта пластины 1 и 2 деформируются и, благодаря прямому пьезоэффекту, входное напряжение детектора 8 и выходное напряжение триггерного устройства на шине 7 имеют высокую амплитуду, соответствующую первому устойчивому состоянию 1. Переход триггерного устройства в другое устойчивое состояние начинается в момент прихода отрицательного запускающего импульса на входную шину 10. При этом управляющее напряжение генератора 9 уменьшается до и UQ (фиг. З), что соответствует частоте выходных сигналов, равной f f,fp ((0,l6-0,2) fp), при которой амплитуда выходного напряжения на шине 7 (фиг. 2а,б,в) и на входе амплитудного детектора 8 малы. Это соответствует второму устойчивому сос тоянию О. Такое состояние может сохраняться неограниченное время, так как выхрдное напряжение амплитудного детектора 8 поступает на .вход генератора 9, тем самым обеспечивается частота работы генератора 9, равная f-;i f/, . Переход триггерного. устройства обратно в первое устойчивое состояние достигается подачей положительного запускающего импульса на шину 10. При этом управляющее напряжение генератора 9 увеличивается Uy и (фиг. З), частота выходных сигналов генератора 9 становится равной fci-f/L и на выходной шине 7, входе и на выходе амплитудного детектора 8 амплитуды сигналов увеличиваются. Следовательно, поддерживается напряжение Uj Щ-, а значит, и частота выходных сигналов генератора 9 , чем и достигается первое устойчивое состояние, которое сохраняется неограниченное время. На электроды Ц пластины 1 5 и электроды 5, 6 пластины 2 от генератора 9 могут подаваться не только прямоугольные сигналы, а также сину.соидальные сигналы (показано на фиг, 26 пунктиром), т. е. генератор 9.может представлять собой генератор си нусоидальных . напряжений . Использование предлагаемого устро ства имеет самостоятельное значение, как элемента импульсной (цифровой) техники, а также оно может быть приме нено в качестве функционального моду ля в устройствах стабилизации напряжения с пьезокерамическими трансформаторами. Это позволяет повысить точность и стабильность работы., увеличивает КПД и надежность, а также делает устройство повышенной серийноспособнрсти. При этом используются сигналы низкого уровня, узлы схемы выпол няготся на основе интегральных микросхем (имеют с ними сопряженные уров ни сигналов). Формула изобретения Пьезоэлектронный триггер, содержащий пьезокерамическйй элемент и

ТПППП ЛПО

JUUUUyyyV

....|. .- -f. 08« амплитудный детектор, о т л и ч а ibЩ и и с Я тем, что , с целью повышения надежности и быстродействия, он дополнительно содержит двухвходоэой генератор, а пьезокерамическйй элемент выполнен в виде биморфного элемента, состоящего из входной и выходной пластин с одним общим электродом, причем выход двухвходового генератора подключен к электродам входной и выходной пластин, общий электрод которых соединен с выходной шиной пьезоэлектронного триггера и входом амплитудного детектора, выход которого соединен с первым входом двухвходового генератора, рторой вход которого подключен к входной шине пьезоэлектронного триггера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 520692, кл. Н 03 К 3/286, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР № 569016, кл. Н 03 К , 1977 (прототип).

h f,

Vr

Фиг.З