Перестраиваемый пьезоэлектронный генератор

Перестраиваемый пьезоэлектронный генератор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: импульсная техника, устройства синхронизации. Сущность изобретения: перестраиваемый пьезоэлектронный 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.

СОЮЗ COBETCKMX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я Н 03 В 5/32

ГОСУДАРСТВЕ1+ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ : ...," 1

6. "ИЯ|

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4843848/09 (22) 27.06.90 (46) 15.05.93. Бюл. М 18 (71) Ереванский политехнический институт им. К.Маркса (72) В.С.Акопян (56) Ерофеев А.А. Пьезоэлектронные устройства автоматики, Л.: Машиностроение, 1982 г., с.191. (54) ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ ПЬЕЗОЗЛЕКТРОННЪ|Й ГЕНЕРАТОР (57) Использование: импульсная техника, устройства синхронизации. Сущность изобретения: перестраиваемый пьезоэлектронный генератор содержит биморфный

„„. Ж„„1815791 А1 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.

1815791 зобрытение относится к импульсной технике и может быть использовано для построения перестраиваемых генераторов, функциональных модулей синхронизации пьезоэлектрических систем стабилизации.

Цель изобретения — повышение надежности и расширение функциональных возможностей.

На фиг.1 представлена схема перестраиваемого пьезоэлектронного генератора; на фиг.2 а, б, в, г, д, е — временные диаграммы работы устройства; на фиг,3 — схема перестраиваемого пьезоэлектрон ного генератора с выходными усилителями.

Перестраиваемый генератор содержит биморфный пьезокерамический элемент 1, состоящий из входной 2 и выходной 3 пластин, общего электрода 4, подключенного к шине нулевого потенциала, входного

1 сплошного электрода 5, электродов 6 выходной пластины и выходных электродов 6 входной пластины, аналогового коммутатора (АК) 7, входы которого подключены к соответствующим электродам 6, а выходы управления АК 7 соединены с шинами 8 задания кода частоты возбуждения, усилитель 9 один вход которого соединен с выходом АК 7, другой вход — с шиной 10 управления включением генератора, выход усилителя 9 соединен с электродом 5, выходные шины 11 и 12 соединены с соответствующими электродами 6; кроме того

1, идентичные усилители 13 и 14 с дискретно изменяемым коэффициентом усиления соеI, диненные по входам с электродами 6; по управляющим входам с шиной 8, а по выходам соединены с соответствующим выходами 11 и 12.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Направление и величина остаточной поляризации подэлектродных областей выходных электродов 6 с целью

1 получения максимальных выходных сигналов имеют противоположные и предельные значения Pg=Pr no выходной шине 11 и

Рв =+Р, по выходной шине 12, на фиг.1 это соответствует условно принятому направле-. нию относительно шины нулевого потенциала. Подэлектродная область электрода 5 входной пластины также имеет предельное значение остаточной поляризации Ро-+Р (или P =Pr). Состояние подэлектродных областей 6 и 5 не изменяются в процессе рабо1 ты устройства, Значения остаточных поляризаций подэлектродных областей 6 также не изменяются и за счет частично переключенных состояний поляризации подэлектродных областей имеют различные фиксированные значения из диапазона PI(lk

-Р -0,05Рг (или PI(l)6+P, 0,05Р), пРичем

J=1,k — число электродов 6 выходной пластины, 1=1,m — число частично переключенных состояний, Каждому l-тому частично переключенному состоянию ставится соответствие величина вектора расточ ной поляризации Р (1) подэлектродной области одного из j-тых электродов выходной пластины однозначно определяющего амплитуду 0 () и фазу Ъ (t) сигнала возбуждения

10 пьезоструктуры, Максимальную амплитуду возбуждения пьезоструктуры и выбирается из условия 0 «BUD(1), где A Un(1) — амплитуда напряжения шага квантования частичного переключения подэлектродной

"5 области. Каждому из возможных значений кода Й частоты возбуждения колебаний устанавливаемых на входных шинах управления 8 соответствует подключение в пассивную цепь обратной связи источника

20 возбуждения одного из j-тых электродов с

PI(i) состоянием. При этом, за счет частично переключенных значений PI(i) остаточной поляризации подэлектродных областей, до стигается дискретное изменение импедан25 сов j-тых электродов, а зто эквивалентно изменению реактивной составляющей сопротивления электрической схемы замещения биморфной пьезоструктуры и, как следствие, при подключении J-того электро30 да в пассивную цепь обратной связи источника возбуждения приводит как к изменению амплитуды Uel(t) и фазы рд (t) возбуждаемых колебаний, так и .частоты возбуждения fg пьезоструктуры в сторону

35 ееуменьшения(а (t)=dp (t)ldt) вдиапазоне дискретных изменений импеданса.

Работа устройства начинается с момента поступления управляющего уровня на шину 10 включения зависимого источника возбуждения. При этом в зависимости от двоичного кода

N на шинах 8 за счет подключения выходного . -того электрода с Pj(I) состоянием подэлект. родной области в цепь обратной связи источника возбуждения посредством АК 7 в

45. пьезоструктуре возбуждаются колебаню, причем амплитуда Ug($ фаза рц (т) ичастота fg возбуждаемых колебаний, см. фиг2.а, б, однозно но определяются величинами и направленюьв векторов остат<иных поляризаций подэлектродных областей электродов входной Ро и выищнай Pg) пластины.

Вслед твие прямого и обратного пьезоэффектов на выходных электродах6 спустя промежунж времени

Ь (врвмя задвркки т зависит or динаьичювк свойств пьезоструктуры) устанавливаются пьеэоп55 реобразованные дные сигналы Оф4ф)0в@ где k(I) —. коэффициент передачи по каналу амплитуда-амплитуда. Ug(t) — напряжение возбуждения пьезоструктуры (см.фиг.1, ф и г.2 с, д). При этом сдвиг фазы

1815791

30

40

1Т

I выходного сигнала с электродов 6 относительно фазы сигнала возбуждения hp(t)= р (1) ;(t), где/ (t) — фаза пьезопреобразован ного выходного сигнала 01(1), уц(1) — фаза сигнала возбуждения пьезоструктуры Usl(t), составляет

hp (tP+-й /2 при Рв=+Р и Ар (t)=sr /2 при Ре =Р (см. фиг.2 а, с, д).

Перестройка частоты (амплитуды/фазы) в устройстве достигается посредством. изменения кода N задания частоты (амплитуды/фазы) возбуждаемых в пьезоструктуре 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.3). При задании кода N одновременно задается 1-тый коэффициент усиления усилителей выходных сигналов. Коэффициенты усиления усилителей устанавливаются из соотношений

Ь(и)= UI(t)(k(l)U@(t)), где Ь(ц)=%/йо — коэффициент усиления I-того канала усиления, l=1,m, Rl — сопротивление обратной связи выходного усилителя, R< — 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 стабильность работы, а также делает устройство повышенной серийноспособности. При этом устройство имеет гибридно-интегральное исполнение, используются низкие уровни.

Формула изобретения

1. Перестраиваемый пьезоэлектронный генератор„содержащий усилитель, пьезокерамический 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 выходной пьеэокерамическими пластинами и подключен к общей шине, а на другой грани выходной и ьезокерамической 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 иэ К выходных металлических электродов, подключены к соответствующим входам аналогового коммутатора, где

j

2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что введены усилителей с изменяемым коэффициентам усиления, вход каждого из которых подключен к соответствующему дополнительному выходу перестраиваемого пьезоэлектронного генератора, а управляющий вход каждого из! усилителей с изменяемым коэффициентом усиления подключен к

45 управляющему входу аналогового коммутатора.

Фиг,2.

Составитель В,Акопян

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Король

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1644 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5