Пьезоэлектронный триггер

ОП ИСАНИЕ, И 306РЕТЕ Н ИЯ, Союз Советскик

Социапистическии

Респубики iii 953697

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22)Заявлено 01.12.80 (21) 3236942/18-21 (51) М. Хл с присоединением заявки № 3236943/3293891/

/18" 21 (23) Приоритет

Н 03 K 3/45

Рпуллрстпанны11 кпинтвт

СССР по делам зойретени11 н открытий

Опубликовано 23. 08. 82. Бюллетень ¹ 31

Дата опубликования описания 25.08.82 (53) УДК 621.

° 374(088.8) (72) Авторы изобретения

А.А. Ерофеев и В.С. Акопян

1 Ленинградский ордена Ленина политехнический институт

L. 1 им. M.È. Калинина (T1) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРОННЫЙ ТРИГГЕР

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для использования в качестве элемента цифровой техники, а также в устройствах стабилизации напряжения с пьезокерами чески м тра н сфор ма тором.

Известен триггер на пьезокерамических элементах, в котором триггерный эффект достигается приложением высоких переполяризующих переменных полей за счет чего на выходных элект t родах происходит изменение фазы выходного сигнала. Он содержит пьезокерамический трансформатор, и желаемый эффект достигается управлением входным питающим напряжением (13 .

Однако устройство имеет ряд недостатков: использование высоких переполяризующих полей, применение пьезотрансформатора, не всегда желательныйщо модулированный выходной сигнал, низкое быстродействие.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является триггер, 2 ,переход иэ одного устойчивого состоя" ния в другое, в котором осуществляется за счет подачи высоких напряжений смещения Е „,. Известно, что для пьезотрансформаторов смещение резонансной частоты f примерно íà 5> требует подачи напряжения смещения

Е,м), + 400-800 B.

Устройство содержит пьезоэлектрический трансформатор, амплитудный детектор, источник смещений, разделительный конденсатор, резисторы 323

Недостатками известного устройства являются высокие входные напряжения, низкое быстродействие, применение пьеэотрансформатора.

Целью изобретения является увеличение надежности и повышение быстро" действия, расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в пьеэоэлектронный триггер, содержащий амплитудный детектор и пье953697 зокерамический элемент, введены двухвходовый генератор, а пьезокерамический элемент выполнен как трехэлектродный пьезокерамический биморфный элемент, состоящий из входной и выходной плас тин с одним общим электродом, причем выход двухвходового генератора подключен к первому электроду входной пластины, второй электрод выходной пластины соединен с вы- 10 ходной шиной пьезоэлектронного триггера и входом амплитудного детектора, выход которого подключен к первому входу двухвходового генератора-, вто-,! рой вход которого соединен с вход- 15 ной шиной пьезоэлектронного триггера, третий электрод соединен с общей шиной.

Кроме того, выходная пластина содержит дополнителЬный гальванически щ изолированный электрод, подключенный к второй выходной шине пьезоэлектронного триггера, а также входная пластина содержит дополнительный гальванический изолированный электрод, 25 подключенный к второй выходной шине пьезоэлектронного триггера.

На фиг, 1 представлена схема триггера; на фиг. 2 - зависимость частоты генератора от управляющего напряже- щ ния; на фиг..3 — временные диаграммы входных и выходного напряжений; на фиг. 4 - модификация схемы триггера.

Пьезокерамический триггер содержит пьезокерамический элемент, со- 35 стоящий из входной пластины 1 и выходной пластины 2, связанные сплошным электродом 3 в акустически монолитную конструкцию, электрод 4 на другой грани входной пластины, галь- 4О ванически 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 положитель ной остаточной поляризации. Подэлектродные области электродов 4-6 с целью получения максимальной амп55 литуды выходного сигнала поляризованы, как показано на фиг. 1 и 4.

В одном из устойчивых состояний, когда на его вход не поступает запускающии сигнал, на входную пласти. ну 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> = fp . Это соответствует управляющему напряжению генератора

Ut- = U< (фиг. 2). При этом за счет обратного пьезоэффекта входная пластина 1 деформируется. Эта деформация передается выходной пластине 2 и благодаря прямому пьезоэффекту 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 сохраняться сколь угодно долго, пока не поступит запускающий сигнал на входную шину 10. Это достигается тем, что управляющее напряжение генератора 9 поддерживается равным, 0 1 =

U приложением выходного напряже1 ния амплитудного детектора 8 к управляющему входу генератора 9. Переход триггера в другое устойчивое состояние начинается в момент поступления отрицательного импульса на входную шину 1О. При этом управляющее напряжение генератора 9 уменьшается, становясь равным U > = Up (фиг. 2); что соответствует частоте выходных возбуждающих сигналов генератора 9, равной f < F>, и вследствие высокой добротности пьезокерамического эле" мента амплитуда выходного сигнала на шине 7 (фиг. За,б,в) и на входе амплитудного детектора 8 уменьшается.

Это соответствует второму устойчивому состоянию ("0"). Такое состояние сохраняется сколь угодно долго, так как управляющее напряжение генератора 9 поддерживается равным U = U0 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 становится равной или близкой резонансной частоте f< fp, и на выходной шине 7 и на входе амплитудногг

953697 детектора 8 амплитуды выходных на- пряжений увеличиваются (фиг, За,б,в), чем достигается первое устойчивое состояние, которое также сохрянается сколь угодно долго. 5

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

1О фиг. 3б пунктиром.

Аналогично работает триггер, показанный на фиг. 4 ° Включение дополнительных электродов позволяет увеличить число выходов, а также изменять 15 амплитуду и фазу выходного напряжения за счет выбора параметров подэлектродных областей.

Формула изобретения

Источники информации, принятые ва внимание при экспертизе зр 1. Авторское свидетельство СССР и 520692, кл. Н 03 К 3/286, 1976.

2 Авторское свидетельство СССР

t 569016, кл. H 03 K 3/45, 1977 (прототип).

Уг =U1!

Л fz фиг.1

Фиг.!

1. Пьезоэлектронный триггер, содержащий пьезокерамический элемент и амплитудный детектор, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения надежности и быстродействия, он дополнительно содержит двухвходовый генератор, а пьезокерамический элемент выполнен в виде трехэлектродного пьезокерамического биморфного элемента, состоящего из входной и выходной пластин с одним общим электродом, причем выход двухЪ входового генератора подключен к первому электроду входной пластины, второй электрод выходной пластины соединен с выходной шиной пьезоэлект" ронного 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.

2. Триггер по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения Функциональных воэможностей, выходная пластина содержит дополнительный гальванически изолированный электрод, подключенный к второй выходной шине пьезоэлектронного тригге. ра.

3. Триггер по и. 1, о т л и ч в юшийся тем, что, с целью расшире" ния функциональных возможностей, входная пластина содержит дополнительный гальванически изолированный электрод, подключенный к второй выходной шине пьезоэлектронного триггера.

953697

Фиг.

Составитель С. Пронин

Редактор P. Цицика Техред Ж. Кастелевич

Корректор Н. Король

Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6292/80 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная. 4