一种压电陶瓷驱动信号源电路制造技术

本案为一种压电陶瓷驱动信号源电路，具有频率自动跟踪和快速起振止振的功能，其特征在于，包括两个部分，分别为起振部分和止振部分，两者通过切换开关相连；其中，起振部分包括分压电路、滤波器、移相器、比较器、自动增益控制电路和乘法器；还包括移相器，所述滤波器的输出同时接移相器的输入端，与所述分压电路、滤波器一起构成了止振部分；其中，所述乘法器和移相器的输出端分别与切换开关的输入端相连，当切换开关切换至与乘法器的输出端连通时，源电路起振；当切换开关切换至与移相器的输出端连通时，源电路止振。本实用新型专利技术电路可用于压电泵、压电电机、振动控制等场合。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及压电陶瓷驱动
，特别是一种具有谐振频率自动跟踪及快 速起振止振功能的驱动信号源。
技术介绍
压电陶瓷具有体积小、响应快、无噪声、精度和分辨率高等特性，而被广泛应用于 工业、医疗和航天领域，如近些年出现的压电泵、压电电机、压电变压器等。在压电陶瓷的大 多数驱动应用领域中，一般要求压电陶瓷或者与其复合的振动体工作在谐振状态，但是由 于负载改变或系统发热等原因，振动体的谐振频率发生漂移，导致系统无法工作或者工作 效率的降低。因此，必须保证压电陶瓷的驱动频率能够快速跟踪到振动体的谐振频率。现 有的频率自动跟踪电路多是基于锁相环的方法，电路结构较为复杂。 中国技术专利（201310161943. 8)提出一种压电陶瓷隔膜泵，其驱动周期包 含振动期和停止期。振动期间，振动体的谐振频率会发生变化，要求驱动电路能够快速跟踪 其谐振频率；停止期间，要求压电陶瓷发挥振动抑制的功能，快速止振，从而提高泵的效率， 适用于该泵应用需求的信号源亟待开发。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种具有快速起振、 频率跟踪和快速止振功能的压电陶瓷驱动电路，能够适应压电隔膜泵（中国专利 201310161943. 8)的应用需求。 为实现上述目的，本技术通过以下技术方案实现： 一种压电陶瓷驱动信号源电路，具有频率自动跟踪和快速起振止振功能，包括两 个部分，分别为起振部分和止振部分，两者通过切换开关相连； 其中，起振部分包括分压电路Al、滤波器C、移相器D2、比较器F、自动增益控制电 路G和乘法器H，具体连接方式如下：传感压电陶瓷的输出信号Vin接分压电路Al的输入 端，分压电路Al的输出接滤波器C的输入端，滤波器C的输出接移相器D2的输入端，移向 器D2的输出接比较器F的输入端，滤波电路C的输出同时接自动增益控制电路G的输入端， 自动增益控制电路G和比较器F的输出接乘法器H的输入端； 还包括移相器Dl，所述滤波器C的输出同时接移相器Dl的输入端，与所述分压电 路A1、滤波器C 一起构成了止振部分； 其中，所述乘法器H和移相器Dl的输出端分别与切换开关I的输入端相连，当切 换开关切换至与乘法器的输出端连通时，源电路起振；当切换开关切换至与移相器Dl的输 出端连通时，源电路止振。 优选的是，所述的压电陶瓷驱动信号源电路，其中，还包括放大器E，其为反相放大 器或者同相放大器； 且所述移相器Dl的输出端接放大器E的输入端，放大器E的输出端接切换开关I 的输入端。 优选的是，所述的压电陶瓷驱动信号源电路，其中，还包括分压电路A2,所述比较 器F的输出接分压电路A2的输入端，分压电路A2的输出端接乘法器H的输入端。 优选的是，所述的压电陶瓷驱动信号源电路，其中，所述滤波器C为一阶有源比例 积分低通滤波器、二阶有源比例积分低通滤波器、三阶有源比例积分低通滤波器、一阶无源 比例积分低通滤波器、二阶无源比例积分低通滤波器、三阶无源比例积分低通滤波器中的 一种或大于等于两种，采用多级滤波器级联方式。 优选的是，所述的压电陶瓷驱动信号源电路，其中，移相器为超前移相或者滞后移 相；采用多级移相器级联方式。 优选的是，所述的压电陶瓷驱动信号源电路，其中，自动增益控制电路G由半波整 流电路G_1和积分器G_2组成，具体的是由电位器P5、P6,电阻R12,电容C5、C6,二极管N1、 N2,运算放大器U8和U9组成；其中连接方式如下：输入信号接运算放大器U8的同相输入 端，运算放大器U8的反相输入端通过电阻R12接到地，运算放大器U8的输出端接二极管Nl 的正端，二极管Nl的负端接运算放大器U8的反相输入端，同时连接到运算放大器U9的同 相输入端；运算放大器U9的反相输入端接电位器P6的一个固定端，电位器P6的另一固定 端与调节端相连，且连接电容C5和电位器P5的调节端，电容C5的另一端接公共地，电位器 P5的两个固定端分别接参考电压Vref2和公共地；电容C6跨接于运算放大器U9的反相输 入端和输出端之间，运算放大器U9的输出端接二极管N2的正端，二极管N2的负端接公共 地。 优选的是，所述的压电陶瓷驱动信号源电路，其中，还包括反相放大器G_3,且积分 器G_2输出端接反相放大器G_3。 优选的是，所述的压电陶瓷驱动信号源电路，其中，在各运算放大器、切换开关和 乘法器之间增加电压跟踪器。 优选的是，所述的压电陶瓷驱动信号源电路，其中，对于特定的驱动对象，所有电 位器均采用固定阻值的电阻代替。 与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：1)本技术设计的压电陶瓷 驱动信号源电路相比于锁相环电路结构简单；2)加入的自动增益控制电路可以将压电振 子的驱动电流维持在恒定值，避免振幅过大而导致陶瓷损坏；3)能够实现快速止振的功 能；4)电路的快速起振和频率跟踪部分能够单独使用，解决其由于外界或自身原因而导致 的频率漂移，以至工作失效或效率降低的问题。本技术电路可用于压电泵、压电电机、 振动控制等场合。【附图说明】 此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分， 本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当 限定。在附图中： 图1为本技术一实施例所述的压电陶瓷驱动信号源电路中的基本组成框图； 图2为本技术一实施例所述的压电陶瓷驱动信号源电路中的扩展形式的组 成框图； 图3为本技术一实施例所述的压电陶瓷驱动信号源电路中的电路原理图； 图4为本技术一实施例所述的压电陶瓷驱动信号源电路中的自动增益控制 电路的组成结构图； 图5为本技术一实施例所述的压电陶瓷驱动信号源电路中的采用双移相器 级联方式的电路的原理图。【具体实施方式】 下面结合附图对本技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明 书文字能够据以实施。 一种压电陶瓷驱动信号源电路，请参阅附图1，具有频率自动跟踪和快速起振止振 的功能，包括两个部分，分别为起振部分和止振部分，两者通过切换开关相连，可同时使用， 亦可单独使用，发挥各自的功能。 其中，起振部分包括分压电路Al、滤波器C、移相器D2、比较器F、自动增益控制电 路G和乘法器H，具体连接方式如下：传感压电陶瓷的输出信号Vin接分压电路Al的输入 端，分压电路Al的输出接滤波器C的输入端，滤波器C的输出接移相器D2的输入端，移向 器D2的输出接比较器F的输入端，滤波电路C的输出同时接自动增益控制电路G的输入端， 自动增益控制电路G和比较器F的输出接乘法器H的输入端； 还包括移相器Dl，所述滤波器C的输出同时接移相器Dl的输入端，与所述分压电 路A1、滤波器C 一起构成了止振部分； 其中，所述乘法器H和移相器Dl的输出端分别与切换开关I的输入端相连，当切 换开关切换至与乘法器的输出端连通时，源电路起振；当切换开关切换至与移相器Dl的输 出端连通时，源电路止振。 本技术扩展形式的电路组成框图参阅附图2,在分压电路A和滤波器C之间添 加电压跟随器Bl进行阻抗变换，在移相器Dl后接放大器E进行驱动电压幅值调整，在比较 器F后接分压电路A2进行驱动电压幅值调整。 请参阅附图3,其中，滤波器C由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电陶瓷驱动信号源电路，具有频率自动跟踪和快速起振止振功能，其特征在于，包括两个部分，分别为起振部分和止振部分，两者通过切换开关相连；其中，起振部分包括分压电路A1、滤波器C、移相器D2、比较器F、自动增益控制电路G和乘法器H，具体连接方式如下：传感压电陶瓷的输出信号Vin接分压电路A1的输入端，分压电路A1的输出接滤波器C的输入端，滤波器C的输出接移相器D2的输入端，移向器D2的输出接比较器F的输入端，滤波电路C的输出同时接自动增益控制电路G的输入端，自动增益控制电路G和比较器F的输出接乘法器H的输入端；还包括移相器D1，所述滤波器C的输出同时接移相器D1的输入端，与所述分压电路A1、滤波器C一起构成了止振部分；其中，所述乘法器H和移相器D1的输出端分别与切换开关I的输入端相连，当切换开关切换至与乘法器的输出端连通时，源电路起振；当切换开关切换至与移相器D1的输出端连通时，源电路止振。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马玉婷，严心涛，吴云良，裴智果，王策，武晓东，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：新型
国别省市：江苏;32