Пьезоэлектронное одностабильное устройство Советский патент 1982 года по МПК H03K3/45 

(5) ПЬЕЗОЭЛЕКТРОННОЕ ОДНОСТАБИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к пьезоэле ронной импульсной технике, а также может быть использовано в качестве функционального модуля для устройст стабилизации напряжения с пьезокера мическими трансформаторами. Известны пьезоэлектронные триг герные устройства, на основе которых могут быть построены полностабильные пьезоэлектронные устройства, используемые в устройствах автоматики. В известный устройствах триггерный эффект достигается приложением высоких переполяризуемых пере..менных полей, за счет чего на выход ных электродах происходит изменение фазы выходного сигнала. Они со держат пьезокерамический трансформатор, и желаемый эффект достигается управлением выходным питающим Jнaпpяжeниeм Cll. Недостатками этих устройств являются использование высоких перепо ляризуемых долей, применение пьезотрансформатора, не всегда желательный модулированный выходной сигнал и н изкое быстродействие. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пьезоэлектронное триггерное устройство на основе которого может быть построено одностабильное пьезоэлектронное устройство. Переход из одного устойчивого состояния в другое для такого устройства, выполненного на основе пьезотрансформатора, осуществляется за счет подачи высоких напряжений смещения Есм на управляющую секцию пьезотрансформатора. Известно, что для пьезатрансформаторов смещение резонансной частоты fp примерно на 5% требует подачи напряжения смещения EcM7/t 00-800 В Г2}. Недостатками такого устройства являются высокие входные управляю-: . щие напряжения, низкое быстродействие и неустойчивая работа. Цель, изобретения - повышение надежности и быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в пьезоэлектронном одностабильном устройстве, содержащем пьезокерамический элемент и генератор с управляющим входом, пьезокерамический элемент выполнен в виде биморфного элемента со сплошными электродами на гранях исход ной пластины, один из которых является общим с выходной пластиной, и гальванически не связанными электродами на другой грани выходной пластины, при этом выход генератора подключен к электроду, являющемуся общим для входной и выходной пластин, другой электрод входной пластины соединен с шиной нулевого потенциала, гальванически не связанные электроды выходной пл тины соединены с выходными шинами, S управляющий вход генератора подкл чен к входной шине .пьезоэлектронног одностабильного устройства, На фиг. 1 представлена схема пье зоэлектронного одностабильного устройства; на фиг. 2 - диаграмма вход ных и выходных напряжений; на фиг.З зависимость частоты генератора от у равляющего напряжения; на фиг. висимость амплитуды выходного напря жения от частоты при постоянной ам литуде входного напряжения для данн го способа включения пьезокерамичес кого элемента. Пьезоэлектронное одностабильное устройство содержит (фиг. 1) пьезок рамический биморфный элемент, состо ящий из входной Т и выходной 2 плас . тин, связанных сплошным электродом в акустически монолитную конструкцию, сплошной электрод 4 на другой грани входной пластины, гальваничес ки не связанные электроды 5 и 6 на Грани выходной пластины соответстве но соединены с выходными шинами 7 и 8. выход генератора управляемого на ряжением (ГУН) 9 соединен с электро дами входной пластины, а вход - с ш ной 10 запускающих импульсов. Пьезоэлектронное одностабильное устройство работает следующим образом. 94 Условимся, что направление стрелки указывает направление положительной остаточной поляризации. Подэлектродные области электродов 5 и 6 выходной пластины 2 и электрода k входной пластины 1 с целью получения максимальной амплитуды выходных напряже- НИИ поляризованы ( как показано на фиг. l). 8 исходном состоянии, когда навход ГУН 9 не поступают запускающие сигналы, на электроды 3 и , соединенные с шиной нулевого потенциала, по.даются сигналы прямоугольной формы с амплитудой, значительно меньше амплитуды.напряжения переполяризации и частотой f f2, (% 1,11.3) Это соответствует управляющему напряжению ГУН 9 U U За счет обратного пьезоффекта пластина 1 деформируется, эта деформация передается выходной пластине 2 и, благодаря прямому пьезоэффекту, на выходной шине 8 сигнал имеет амплитуду, а на шине 7 амплитуда выходного сигнала мала (фиг. 3 и 4). Такое состояние может сохраняться неограниченное время. При подаче сигнала отрицательной полярности на шине 10 запускающих импульсов управляющее напряжение ГУН 9 уменьшается, становясь равным и и (фиг.З), что соответствует частоте выходных сигналов ГУН 9 f (фиг. ), амплитуды выходных сигналов на шине 7 увеличиваются, а на шине 8 уменьшаются (фиг. 2а, б, в, г k). Длительность низких и высоких амплитуд выходных сигналов определяется длительностью входных запускающих сигналов и инерционностью пьезокерамического элемента. Такое Пьезоэлектронное одностабильное устройство может работать и от положительных запускающих сигналов, при этом исходному состоянию устройства соответствует частота выходных сигналов ГУН 9, равная.или близкая к резонансной. Следует отметить, что на электроды 3 и 4 входной пластины 1, от ГУН могут подаваться не только прямоугольные, то и синусоидальные сигналы (показано на фиг. 26 пунктиром) , т.е. ГУН может представлять собой генератор синусоидальных напряжений. Использование предлагаемого устройства имеет сомостоятельное значение, как элемента импульсной (цифровой) техники, а также оно может быть применено в качестве функциональног модуля в устройствах стабилизации напряжения с пьезокерамическими тра сформаторами. Это ггозволяет повысить точность и стабильность работы, увеличивает КПД и надежность, а также делает устройство повышенной серийноспособ ности. При этом используются сигналы ни кого уровня, узлы схемы выполняются на основе интегральных микросхем (имеют с ними сопряженные уровни сигналов). Формула . изобретения Пьезоэлектронное одностабильное устройство, содержащее пьезокерамический элемент и генератор с управляющим входом, отличающеес я тем, что, с целью повышения надежности и увеличения быстродействия, пьезокерамический элемент вы полнен в виде биморфного элемента со сплошными электродами на гранях входной пластины, один из которых является общим с выходной пластиной, и гальванически Не связанными электродами на другой грани выходной пластины, при этом выход генератора подключен к электроду, являющемуся общим для входной и выходной пластин, другой электрод входной пластины, соединен с шиной нулевого потенциала, гальванически не связанные электроды выходной пластины соединены с выходными шинами, а управляющий вход генератора подключен к Входной шине пьезоэлектронного- одностабильного устройства. 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 3/А5, 1977 (прототип).

Фиг I

t

Фиг г