DE19900474A1 - Schaltung zum Ansteuern eines piezoelektrischen Elements - Google Patents
Schaltung zum Ansteuern eines piezoelektrischen ElementsInfo
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- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Ansteuern eines
piezoelektrischen Elements und insbesondere eine Schal
tung zum Ansteuern eines piezoelektrischen Elements, das
zweckmäßig für einen das piezoelektrische Element verwen
denden Druckkopfantrieb in Tintenstrahldruckern zum
Einsatz kommt, um einen geringeren Stromverbrauch zu
erzielen.
Schaltungen zum Ansteuern eines piezoelektrischen Ele
ments sind beispielsweise aus JP 113850-A (1992) und aus
JP 21856-A (1993) bekannt. Fig. 9 ist ein Blockschalt
plan, der ein Beispiel einer herkömmlichen Schaltung zum
Erzeugen eines Signals mit einer Signalform zum Ansteuern
eines piezoelektrischen Elements zeigt. Wie in Fig. 9
gezeigt ist, enthält die Schaltung eine Referenzsignal
form-Erzeugungsschaltung 901 und eine Stromverstärkungs
schaltung 902, die ein Ausgangssignal erzeugt, dessen
Signalform zum Ansteuern eines piezoelektrischen Elements
geeignet ist.
Ein Signal mit einer vorgegebenen Signalform zum Ansteu
ern eines piezoelektrischen Elements, das von der Refe
renzsignalform-Erzeugungsschaltung erzeugt wird, wird
über die Stromverstärkungsschaltung angelegt, um das
piezoelektrische Element mit einem erforderlichen Strom
zu speisen. Fig. 10 ist ein schematischer Schaltplan zur
Erläuterung des Aufbaus der Schaltung von Fig. 9, die aus
Transistoren gebildet ist (siehe JP 77456-A (1993)).
Die Fig. 11(a), 11(b) und 11(c) zeigen die Signalform zum
Ansteuern des piezoelektrischen Elements, den Kollektor
strom i1 eines Bipolartransistors Tr1 der Stromverstär
kungsschaltung von Fig. 10 bzw. den Kollektorstrom i2
eines Bipolartransistors Tr2 in Fig. 10. Die Energie, die
in den Bipolartransistoren Tr1 und Tr2 erzeugt wird, ist
durch P1 = (Vh - Vpzt)×i1 bzw. durch P2 = Vpzt×i2,
wie in den Fig. 11(d) bzw. 11(e) gezeigt ist, gegeben.
Da die gesamte erzeugte Energie als Wärme von den Transi
storen abgeführt wird, ist versucht worden, Transistoren
mit hoher Nennleistung zu verwenden und einen Kühlkörper
für die Wärmeabführung anzubringen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung
zum Ansteuern eines piezoelektrischen Elements zu schaf
fen, bei der der Stromverbrauch, die Wärmeabführung von
den Transistoren und die Abmessungen reduziert sind.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltung zum An
steuern eines piezoelektrischen Elements nach Anspruch 1,
2, 3 oder 8. Weiterbildungen der Erfindung sind in den
abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung und wie in An
spruch 1 angegeben wird eine Schaltung zum Ansteuern
eines piezoelektrischen Elements geschaffen, mit einem
ersten und einem zweiten Schaltelement, die zwischen
einer Stromquelle mit hohem Potential und einer Strom
quelle mit niedrigem Potential in Serie geschaltet sind,
und einem Tiefpaßfilter, das an einen Verbindungspunkt
zwischen dem ersten Schaltelement und dem zweiten Schalt
element angeschlossen ist, wobei Steueranschlüsse des
ersten und des zweiten Schaltelements mit einem Signal
gespeist werden, das entsprechend einem Impulsbreitenmo
dulationsschema moduliert ist, um die Schaltelemente ab
wechselnd zu schalten, und wobei vom Verbindungspunkt
über das Tiefpaßfilter ein Signal mit einer Signalform
zum Ansteuern eines piezoelektrischen Elements ausgegeben
wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung und wie in
Anspruch 2 angegeben wird eine Schaltung zum Ansteuern
eines piezoelektrischen Elements geschaffen, mit einem
ersten MOS-Transistor und einem zweiten MOS-Transistor,
die zwischen einer Stromquelle mit hohem Potential und
einer Stromquelle mit niedrigem Potential in einer Gegen
taktanordnung geschaltet sind, einem Tiefpaßfilter, das
an einen Verbindungspunkt zwischen dem ersten MOS-Transi
stor und dem zweiten MOS-Transistor angeschlossen ist,
und einer PWM-Steuereinrichtung, die zueinander komple
mentäre, impulsbreitenmodulierte Signale ausgibt, wobei
die Gate-Anschlüsse des ersten und des zweiten MOS-Tran
sistors mit Ausgangssignalen der PWM-Steuereinrichtung
gespeist werden, um die MOS-Transistoren abwechselnd in
der Weise zu schalten, daß über das Tiefpaßfilter ein
Signal mit einer Signalform zum Ansteuern eines piezo
elektrischen Elements ausgegeben wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Schal
tung nach Anspruch 1 oder 2 geschaffen, bei dem die
PWM-Signale durch impulsdichtemodulierte Signale (PDM-Si
gnale) ersetzt sind.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird eine Schal
tung nach Anspruch 1 oder 3 geschaffen, bei dem die
Schaltelemente MOS-Transistoren mit niedrigem Durchlaßwi
derstand sind.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird eine Schal
tung nach Anspruch 1 oder 3 geschaffen, bei dem die
Schaltelemente MOS-Transistoren oder Bipolartransistoren
enthalten.
Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung wird eine
Schaltung zum Ansteuern eines piezoelektrischen Elements
geschaffen, mit
- (a) einem Schaltmodul, das ein Ausgangssignal mit einer ersten Stufe, einer zweiten Stufe und einer Über gangsstufe zwischen der ersten und der zweiten Stufe erzeugt, wobei das Schaltmodul (i) einen Spannungsaus gang, der während der ersten Stufe im wesentlichen null und während der zweiten Stufe hoch ist, und (ii) einen Stromausgang, der während der ersten Stufe hoch und während der zweiten Stufe null ist, erzeugt;
- (b) einem Tiefpaßfilter, das an den Ausgang des Schaltmoduls angeschlossen ist; und
- (c) einem Impulsmodulator, der einen das Schalt modul steuernden Eingangsimpuls in der Weise moduliert, daß ein Ausgangssignal des Tiefpaßfilters erzeugt wird, dessen Signalform aus einer ersten, allmählich ansteigen den Flanke und aus einer zweiten allmählich abfallenden Flanke gebildet ist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die
Signalform im wesentlichen eine Dreieckform oder eine
äquivalente Form sein.
Gemäß einem nochmals weiteren Merkmal der Erfindung kann
der Impulsmodulator ein Impulsbreitenmodulator (PWM) oder
ein Impulsdichtenmodulator (PDM) sein.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut
lich beim Lesen der folgenden Beschreibung zweckmäßiger
Ausführungen, die auf die beigefügte Zeichnung Bezug
nimmt; es zeigen:
Fig. 1 einen Blockschaltplan zur Erläuterung der Konfi
guration einer Ausführung der Erfindung;
Fig. 2 einen Schaltplan zur Erläuterung des Aufbaus
einer Schaltung gemäß einer Ausführung der Erfin
dung;
Fig. 3 einen Graphen zur Veranschaulichung der Signal
form zum Ansteuern eines piezoelektrischen Ele
ments;
Fig. 4 Zeitablaufpläne zur Erläuterung der Signalformen
in einer Ausführung der Erfindung;
Fig. 5 einen Schaltplan zur Erläuterung von Schaltele
menten in einer Ausführung der Erfindung;
Fig. 6 Graphen zur Erläuterung der Änderung der Leistung
in einer Ausführung der Erfindung;
Fig. 7 Schaltpläne zur Erläuterung eines Filters in
einer Ausführung der Erfindung;
Fig. 8 Zeitablaufpläne zur Erläuterung der Signalformen
gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung;
Fig. 9 den bereits erwähnten Blockschaltplan zur Erläu
terung des Aufbaus einer herkömmlichen Schaltung
zum Ansteuern eines piezoelektrischen Elements;
Fig. 10 den bereits erwähnten Schaltplan zur Erläuterung
des Aufbaus einer herkömmlichen Schaltung zum An
steuern eines piezoelektrischen Elements; und
Fig. 11 die bereits erwähnten Zeitablaufpläne zur Erläu
terung der Signalformen in der herkömmlichen
Schaltung zum Ansteuern eines piezoelektrischen
Elements.
In einer zweckmäßigen Ausführung einer erfindungsgemäßen
Schaltung zum Ansteuern eines piezoelektrischen Elements
sind zwei Schaltelemente 1 und 2 zwischen einer Strom
quelle mit hohem Potential und einer Stromquelle mit
niedrigem Potential in Serie geschaltet. Die Schaltele
mente werden als Antwort auf ein PWM-Signal (impuls
breitenmoduliertes Signal) geschlossen und geöffnet. Aus
den resultierenden Impulsen werden Hochfrequenzkompo
nenten mittels eines Filters 4 entfernt, um ein Signal
zum Ansteuern eines piezoelektrischen Elements mit
gegebener Signalform zu erzeugen. Dadurch wird der Lei
stungsverlust, der andernfalls in der Schaltung zum
Ansteuern des piezoelektrischen Elements auftreten würde,
reduziert. Nun wird die Erfindung anhand zweckmäßiger
Ausführungen erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Blockschaltplan des Aufbaus einer
Ausführung der Erfindung. In Fig. 1 ist ein Schaltelement
1 zwischen eine Stromquelle mit hohem Potential (Quelle
mit hoher Spannung) und ein Schaltelement 2 geschaltet,
das einen mit dem Schaltelement 2 verbundenen Verbin
dungspunkt (Knoten A) an die Quelle für hohe Spannung
anschließt und von dieser trennt. Das Schaltelement 2 ist
zwischen den Knoten A und die Stromquelle mit niedrigerem
Potential (Quelle mit niedriger Spannung) angeschlossen,
um den Knoten A an die Quelle mit niedriger Spannung
anzuschließen und von dieser zu trennen.
Eine Impulsbreitenmodulation-Steuereinrichtung (PWM-Steu
ereinrichtung) 3 ist mit ihrem Ausgang an die Steuer
anschlüsse der Schaltelemente 1 und 2 angeschlossen, um
deren Durchschalt- und Sperrzustände zu steuern.
An den Verbindungspunkt (Knoten A) zwischen den Schalt
elementen 1 und 2 ist ein Filter 4 angeschlossen, das aus
dem Impulsausgang, der am Knoten A erzeugt wird, die
Hochfrequenzkomponenten entfernt, so daß an den Ausgangs
anschluß nur niederfrequente Komponenten übertragen
werden.
Fig. 2 ist ein Schaltplan zur genauen Erläuterung des
Aufbaus der Schaltelemente von Fig. 1. Zweckmäßig werden
für die Schaltelemente 1 und 2 MOSFETs mit niedrigem
Durchlaßwiderstand und hoher Schaltgeschwindigkeit ver
wendet, um den Leistungsverlust zu reduzieren.
Das Schaltelement 1 ist mit seinem Gate-, seinem Drain- bzw.
seinem Source-Anschluß mit dem Ausgang der PWM-Steuer
einrichtung 3, der Stromquelle mit hoher Spannung
bzw. dem Drain-Anschluß des Schaltelements 2 verbunden.
Das Schaltelement 2 ist mit seinem Gate-, seinem Drain- und
seinem Source-Anschluß mit dem Ausgang der PWM-Steu
ereinrichtung 3, mit dem Source-Anschluß des Schaltele
ments 1 bzw. mit der Stromquelle mit niedriger Spannung
verbunden.
Die PWM-Steuereinrichtung 3 ist so beschaffen, daß sie
das Durchschalten und Sperren der Schaltelemente 1 und 2
auf der PWM-Basis steuert.
Nun wird das Impulsbreitenmodulationsschema (PWM-Schema)
beschrieben. Das PWM-Schema moduliert das Durchschalten
und Sperren der Schaltelemente in Abhängigkeit von der
Impulsbreite eines Steuersignals. Wie in Fig. 2 gezeigt
ist, werden die Schaltelemente 1 und 2 durchgeschaltet,
wenn das Steuersignal hohen Pegel besitzt, während sie
gesperrt werden, wenn das Steuersignal niedrigen Pegel
besitzt. Um die durchschnittliche Einschaltdauer zu
verkürzen bzw. zu verlängern, werden Steuerimpulssignale
mit kleinerer bzw. größerer Breite ausgegeben.
Das Filter 4 enthält eine Induktivität L und einen Kon
densator C und dient dazu, die Hochfrequenzkomponenten
aus dem Impulsausgang am Punkt A zu entfernen, so daß an
den Ausgangsanschluß nur niederfrequente Komponenten
übertragen werden.
Nun wird die Funktionsweise dieser Ausführung der Erfin
dung beschrieben. Die Beschreibung erfolgt unter der
Annahme, daß die gewünschte Signalform des Signals zum
Ansteuern eines piezoelektrischen Elements die in Fig. 3
gezeigte Signalform ist. Fig. 4 zeigt Zeitablaufpläne zur
Erläuterung dieser Ausführung der Erfindung. Es sind der
Ausgang der PWM-Steuereinrichtung und die Signalform der
Spannung am Knoten A gezeigt.
An die Stromquelle mit hoher Spannung wird eine maximale
Spannung Vhigh mit einer Ansteuerungssignalform angelegt,
während die Stromquelle mit niedriger Spannung mit GND
(Erde) verbunden ist. Da das Schaltelement 2 im Anfangs
zustand der Schaltung durchschaltet, ist das Potential am
Knoten A der GND-Pegel.
Die PWM-Steuerung der Schaltelemente 1 und 2 wird ausge
führt, um die in Fig. 3 gezeigte Ansteuerungssignalform
zu schaffen. Den Ausgang der PWM-Steuereinrichtung 3
bilden die in den Fig. 4(a) und 4(b) gezeigten Steuersi
gnale, die an die jeweiligen Gate-Anschlüsse der Schalt
elemente 1 und 2 angelegt werden.
Da die in Fig. 4(a) bzw. 4(b) gezeigten Steuersignale
zueinander komplementär sind, um entweder nur das Schalt
element 1 oder nur das Schaltelement 2 durchzuschalten,
schaltet das Schaltelement 2 durch und sperrt, wenn das
Schaltelement 1 sperrt bzw. durchschaltet.
Die Spannung am Knoten A nimmt bis zu der Spannung der
Stromquelle für hohe Spannung zu, wenn das Schaltelement
1 durchschaltet. Nachdem dann das Schaltelement 2 nach
Verstreichen der Zeitperiode t gleichzeitig zum Sperren
des Schaltelements 1 durchschaltet, fällt die Spannung am
Knoten A auf die Spannung der Stromquelle mit niedriger
Spannung (GND) ab. Dadurch wird am Knoten A ein Impuls
mit der in Fig. 4(c) gezeigten Signalform erzeugt.
Die Verwendung von MOSFETs mit niedrigem Durchlaßwider
stand für die Schaltelemente 1 und 2 kann den Leistungs
verlust unterdrücken, der andernfalls bei einem Stromfluß
durch die Schaltelemente 1 und 2 aufträte.
Das Schaltelement 1 (N-Kanal-MOSFET) von Fig. 2 ist in
Fig. 5 gezeigt. Der durch das Schaltelement 1 fließende
Strom und die zwischen dem Drain-Anschluß und dem Source-An
schluß des Schaltelements 1 angelegte Spannung sind
durch iD bzw. Vds dargestellt.
Fig. 6 zeigt einen Zustand, in dem das in Fig. 5 gezeigte
Schaltelement 1 durchschaltet, anschließend sperrt und
daraufhin erneut durchschaltet. Die Energie, die durch
das Produkt aus iD und Vds gegeben ist, ist mit P be
zeichnet. Die Größen iD, Vds und P eines Teils des
Schaltelements 1 werden mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben.
Wenn das Schaltelement 1 sperrt, ist iD = 0 und ist Vds
gleich der Spannung der Stromquelle mit hoher Spannung.
Da P durch iD×Vds gegeben ist, ist P zu diesem Zeit
punkt null. Da iD bei einer Abnahme von Vds zunimmt, wenn
das Schaltelement 1 vom Durchschalt- zum Sperrzustand
übergeht, tritt zu diesem Zeitpunkt eine Spitze von P
auf.
Da der Anstieg und der Abfall von Vds und iD schneller
ist, wenn MOSFETs mit hoher Schaltgeschwindigkeit verwen
det werden, kann in diesem Fall der Leistungsverlust beim
Schalten reduziert werden.
Die Drain-Spannung Vds = iD×Ron (Ron gibt den Wider
stand des Schaltelements 1 im Durchlaßzustand an) wird
durch den Durchlaßwiderstand des Schaltelements 1 und
durch den hindurchfließenden Strom iD erzeugt.
Obwohl P = Vds×iD ist, wäre P niedriger, wenn FETs mit
ausreichend niedrigerem Durchlaßwiderstand Ron gewählt
würden.
Da iD bei zunehmender Spannung Vds abnimmt, wenn das
Schaltelement 1 vom Durchlaß- zum Sperrzustand übergeht,
tritt auch zu diesem Zeitpunkt eine Spitze von P auf.
Wenn das Schaltelement 1 abschließend sperrt, wird iD
null, so daß auch P erneut null wird.
Dann werden aus der in Fig. 4(c) erzeugten Impulsaus
gangsspannung, die am Knoten A erzeugt wird, mittels des
Filters 4, das die Induktivität L und den Kondensator C
enthält, Hochfrequenzkomponenten beseitigt.
Da die Induktivität L und der Kondensator C die Impedan
zen 2πfL bzw. 1/(2πfC) besitzen, können Komponenten mit
höheren Frequenzen durch die Induktivität L nur schwer
hindurchgehen und durch den Kondensator C leicht hin
durchgehen. Daher können Hochfrequenzkomponenten an eine
Stufe, die sich hinter dem Filter 4 befindet, nicht
übertragen werden.
Durch die Wahl geeigneter Werte für L und C können die
Hochfrequenzkomponenten aus dem Impulsausgang am Knoten A
beseitigt werden, so daß ein Signal mit der in Fig. 3
gezeigten Ansteuerungssignalform für ein piezoelektri
sches Element erhalten werden kann.
Die Dauer (Länge) der Zeitperiode, während der die
Schaltelemente 1 und 2 durchschalten oder sperren, wird
in der Weise gesteuert, daß die gewünschte Ansteuerungs
signalform für ein piezoelektrisches Element mit einer
gewünschten Steigung pro Zeiteinheit erzeugt werden kann.
Nun wird eine weitere Ausführung der Erfindung beschrie
ben. Das Filter 4 zum Kappen der hohen Frequenzen kann
ein einziger Kondensator C oder eine einzige Induktivität
L oder aber eine Kombination aus einer Induktivität LS
und eines Kondensators CS sein.
Falls eine erforderliche Ansteuerungssignalform für ein
piezoelektrisches Element durch eine Streukapazität
und/oder durch eine verteilte Induktivität bei der Ver
drahtung selbst ohne Filter 4 erhalten werden kann, wäre
das Filter 4 nicht notwendig.
Obwohl in der ersten Ausführungsform MOSFETs als Schalt
elemente verwendet werden, können für Hochgeschwindig
keitsschaltvorgänge auch Bipolartransistoren geeignet
verwendet werden, falls deren Kennlinien die Spezifika
tionen erfüllen.
Obwohl Ausführungen mit Bezug auf die PWM-Steuerung zum
Steuern des Durchschaltens oder Sperrens der Schaltele
mente 1 und 2 mittels der PWM-Steuereinrichtung 3 be
schrieben worden sind, kann für die Erfindung auch ein
Impulsdichtenmodulations-Steuerschema (PDM-Steuerschema),
das in Fig. 8 gezeigt ist, übernommen werden. In dem
PDM-Steuerschema enthält ein Steuersignal mehrere Impulse,
wovon jeder eine kurze Impulsbreite besitzt. Obwohl das
Potential der Stromquelle als GND angegeben worden ist,
kann für die Stromquelle mit niedriger Spannung auch eine
andere gewünschte Spannung, die lediglich niedriger als
die Spannung der Stromquelle mit hoher Spannung sein muß,
verwendet werden.
Die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung werden im
folgenden zusammengefaßt.
Erfindungsgemäß kann der Leistungsverlust bei den Schalt
elementen, d. h. die Wärmeerzeugung in den Schaltelemen
ten, in der obenbeschriebenen Weise reduziert werden. Der
Grund hierfür besteht darin, daß die Schaltelemente im
gesättigten Zustand und im unterbrochenen Zustand verwen
det werden, wenn sie durchschalten bzw. sperren. Mit
anderen Worten, die Spannung Vds zwischen den gegenüber
liegenden Enden der Schaltelemente ist im wesentlichen
gleich null, wenn sich die Schaltelemente im gesättigten
Bereich befinden, hingegen ist der durch die einzelnen
Schaltelemente fließende Strom iD = 0, wenn sie im unter
brochenen Bereich sind. Die verbrauchte Energie bei den
Schaltelementen P = Vds×iD ist im wesentlichen ledig
lich gleich dem Verlust beim Schalten, wie in Fig. 6
gezeigt ist. Daher kann die Wärmeerzeugung in den Schalt
elementen reduziert werden.
Es wird ferner angemerkt, daß weitere Aufgaben der Erfin
dung anhand der vollständigen Offenbarung deutlich werden
und daß Modifikationen vorgenommen werden können, ohne
vom Erfindungsgedanken und vom Umfang der Erfindung, wie
er hier und in den beigefügten Ansprüchen offenbart ist,
abzuweichen.
Es wird weiterhin darauf hingewiesen, daß jegliche Kombi
nationen aus offenbarten und/oder beanspruchten Elemen
ten, Sachverhalten und/oder Einzelheiten unter die oben
genannten Modifikationen fallen.
Claims (10)
1. Schaltung zum Ansteuern eines piezoelektrischen
Elements, mit
einem ersten und einem zweiten Schaltelement (1, 2), die zwischen einer Stromquelle mit hohem Potential und einer Stromquelle mit niedrigem Potential in Serie geschaltet sind, und
einem Tiefpaßfilter (4), das an einen Verbin dungspunkt (A) zwischen dem ersten Schaltelement (1) und dem zweiten Schaltelement (2) angeschlossen ist,
wobei Steueranschlüsse des ersten und des zweiten Schaltelements (1, 2) mit einem Signal gespeist werden, das entsprechend einem Impulsbreitenmodulationsschema moduliert ist, um die Schaltelemente (1, 2) abwechselnd zu schalten, und
wobei vom Verbindungspunkt (A) über das Tiefpaß filter (4) ein Signal mit einer Signalform zum Ansteuern eines piezoelektrischen Elements ausgegeben wird.
einem ersten und einem zweiten Schaltelement (1, 2), die zwischen einer Stromquelle mit hohem Potential und einer Stromquelle mit niedrigem Potential in Serie geschaltet sind, und
einem Tiefpaßfilter (4), das an einen Verbin dungspunkt (A) zwischen dem ersten Schaltelement (1) und dem zweiten Schaltelement (2) angeschlossen ist,
wobei Steueranschlüsse des ersten und des zweiten Schaltelements (1, 2) mit einem Signal gespeist werden, das entsprechend einem Impulsbreitenmodulationsschema moduliert ist, um die Schaltelemente (1, 2) abwechselnd zu schalten, und
wobei vom Verbindungspunkt (A) über das Tiefpaß filter (4) ein Signal mit einer Signalform zum Ansteuern eines piezoelektrischen Elements ausgegeben wird.
2. Schaltung zum Ansteuern eines piezoelektrischen
Elements, mit
einem ersten MOS-Transistor (1) und einem zweiten MOS-Transistor (2), die zwischen einer Stromquelle mit hohem Potential und einer Stromquelle mit niedrigem Potential in einer Gegentaktanordnung geschaltet sind,
einem Tiefpaßfilter (4), das an einen Verbin dungspunkt (A) zwischen dem ersten MOS-Transistor (1) und dem zweiten MOS-Transistor (2) angeschlossen ist, und
einer PWM-Steuereinrichtung (3), die zueinander komplementäre, impulsbreitenmodulierte Signale ausgibt, wobei die Gate-Anschlüsse des ersten und des zweiten MOS-Transistors (1, 2) mit Ausgangssignalen der PWM-Steuereinrichtung (3) gespeist werden, um die MOS-Transistoren (1, 2) abwechselnd in der Weise zu schalten, daß über das Tiefpaßfilter (4) ein Signal mit einer Signalform zum Ansteuern eines piezoelektrischen Elements ausgegeben wird.
einem ersten MOS-Transistor (1) und einem zweiten MOS-Transistor (2), die zwischen einer Stromquelle mit hohem Potential und einer Stromquelle mit niedrigem Potential in einer Gegentaktanordnung geschaltet sind,
einem Tiefpaßfilter (4), das an einen Verbin dungspunkt (A) zwischen dem ersten MOS-Transistor (1) und dem zweiten MOS-Transistor (2) angeschlossen ist, und
einer PWM-Steuereinrichtung (3), die zueinander komplementäre, impulsbreitenmodulierte Signale ausgibt, wobei die Gate-Anschlüsse des ersten und des zweiten MOS-Transistors (1, 2) mit Ausgangssignalen der PWM-Steuereinrichtung (3) gespeist werden, um die MOS-Transistoren (1, 2) abwechselnd in der Weise zu schalten, daß über das Tiefpaßfilter (4) ein Signal mit einer Signalform zum Ansteuern eines piezoelektrischen Elements ausgegeben wird.
3. Schaltung zum Ansteuern eines piezoelektrischen
Elements, mit
einem ersten und einem zweiten Schaltelement (1, 2), die zwischen einer Stromquelle mit hohem Potential und einer Stromquelle mit niedrigem Potential in Serie geschaltet sind,
wobei Steueranschlüsse des ersten Schaltelements (1) und des zweiten Schaltelements (2) mit einem Signal gespeist werden, das gemäß einem Impulsdichtenmodulati ons-Schema moduliert ist, um die Schaltelemente (1, 2) abwechselnd zu schalten, und
wobei von einem Verbindungspunkt (A) zwischen dem ersten Schaltelement (1) und dem zweiten Schaltelement (2) über ein Tiefpaßfilter (4) ein Signal mit einer Signalform zum Ansteuern eines piezoelektrischen Elements ausgegeben wird.
einem ersten und einem zweiten Schaltelement (1, 2), die zwischen einer Stromquelle mit hohem Potential und einer Stromquelle mit niedrigem Potential in Serie geschaltet sind,
wobei Steueranschlüsse des ersten Schaltelements (1) und des zweiten Schaltelements (2) mit einem Signal gespeist werden, das gemäß einem Impulsdichtenmodulati ons-Schema moduliert ist, um die Schaltelemente (1, 2) abwechselnd zu schalten, und
wobei von einem Verbindungspunkt (A) zwischen dem ersten Schaltelement (1) und dem zweiten Schaltelement (2) über ein Tiefpaßfilter (4) ein Signal mit einer Signalform zum Ansteuern eines piezoelektrischen Elements ausgegeben wird.
4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß
die Schaltelemente (1, 2) MOS-Transistoren mit niedrigem Durchlaßwiderstand sind.
die Schaltelemente (1, 2) MOS-Transistoren mit niedrigem Durchlaßwiderstand sind.
5. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß
die Schaltelemente (1, 2) MOS-Transistoren mit niedrigem Durchlaßwiderstand sind.
die Schaltelemente (1, 2) MOS-Transistoren mit niedrigem Durchlaßwiderstand sind.
6. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß
die Schaltelemente (1, 2) MOS-Transistoren oder Bipolartransistoren enthalten.
die Schaltelemente (1, 2) MOS-Transistoren oder Bipolartransistoren enthalten.
7. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß
die Schaltelemente (1, 2) MOS- oder Bipolartran sistoren enthalten.
die Schaltelemente (1, 2) MOS- oder Bipolartran sistoren enthalten.
8. Schaltung zum Ansteuern eines piezoelektrischen
Elements, mit
- (a) einem Schaltmodul (1, 2), das ein Ausgangs
signal mit einer ersten Stufe, einer zweiten Stufe und
einer Übergangsstufe zwischen der ersten und der zweiten
Stufe erzeugt,
wobei das Schaltmodul (1, 2) (i) einen Spannungs ausgang, der während der ersten Stufe im wesentlichen null und während der zweiten Stufe hoch ist, und (ii) einen Stromausgang, der während der ersten Stufe hoch und während der zweiten Stufe null ist, erzeugt; - (b) einem Tiefpaßfilter (4), das an den Ausgang des Schaltmoduls (1, 2) angeschlossen ist; und
- (c) einem Impulsmodulator (3), der einen das Schaltmodul (1, 2) steuernden Eingangsimpuls in der Weise moduliert, daß ein Ausgangssignal des Tiefpaßfilters (4) erzeugt wird, dessen Signalform aus einer ersten, allmäh lich ansteigenden Flanke und aus einer zweiten allmählich abfallenden Flanke gebildet ist.
9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß
der Impulsmodulator (3) ein Impulsbreitenmodula tor ist.
der Impulsmodulator (3) ein Impulsbreitenmodula tor ist.
10. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß
der Impulsmodulator (3) ein Impulsdichtenmodula tor ist.
der Impulsmodulator (3) ein Impulsdichtenmodula tor ist.
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