JP2691011B2 - 超音波振動子の駆動装置 - Google Patents
超音波振動子の駆動装置Info
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- JP2691011B2 JP2691011B2 JP1068561A JP6856189A JP2691011B2 JP 2691011 B2 JP2691011 B2 JP 2691011B2 JP 1068561 A JP1068561 A JP 1068561A JP 6856189 A JP6856189 A JP 6856189A JP 2691011 B2 JP2691011 B2 JP 2691011B2
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- frequency
- signal
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、たとえばランジュバン型の超音波振動子
を共振点駆動する超音波振動子の駆動装置に関する。
を共振点駆動する超音波振動子の駆動装置に関する。
［従来の技術］ 一般に、外科手術用の超音波メスや超音波加工装置な
どに使用されている振動子は、その基本共振周波数もし
くはその近傍において駆動することが望ましい。このよ
うな技術に関し、たとえば振動子への駆動電圧と電流と
の位相を比較して、振動子の駆動周波数を共振周波数と
一致させるように制御するPLL（位相固定ループ）方式
による駆動装置が公知の技術として知られている。第９
図に、上記PLL方式の駆動装置の基本構成を示してい
る。
どに使用されている振動子は、その基本共振周波数もし
くはその近傍において駆動することが望ましい。このよ
うな技術に関し、たとえば振動子への駆動電圧と電流と
の位相を比較して、振動子の駆動周波数を共振周波数と
一致させるように制御するPLL（位相固定ループ）方式
による駆動装置が公知の技術として知られている。第９
図に、上記PLL方式の駆動装置の基本構成を示してい
る。
すなわち、この種の振動子は、その共振点近傍におい
て、第10図（ａ）に示すような等価回路として表わすこ
とができる。また、同図（ｂ）には、このインピーダン
スの周波数特性を示している。
て、第10図（ａ）に示すような等価回路として表わすこ
とができる。また、同図（ｂ）には、このインピーダン
スの周波数特性を示している。
上記のような等価回路において、第11図（ａ）に示す
ように、制動容量CdをキャンセルするためのコイルLdを
振動子に対して並列にまたは直列に接続する。この時、
振動子の特性は共振周波数で純抵抗成分Ｒのみとなるか
ら、電圧と電流との位相差が零となる周波数が振動子の
共振周波数（共振点）frである。この周波数frを中心と
する振動子のインピーダンス特性を同図（ｂ）に示して
いる。しかして、PLL動作によって電圧位相θＶと電流
位相θＩとを比較した際の位相差が零となるように駆動
周波数を制御することにより、装置は共振点frを追尾す
るようになる。
ように、制動容量CdをキャンセルするためのコイルLdを
振動子に対して並列にまたは直列に接続する。この時、
振動子の特性は共振周波数で純抵抗成分Ｒのみとなるか
ら、電圧と電流との位相差が零となる周波数が振動子の
共振周波数（共振点）frである。この周波数frを中心と
する振動子のインピーダンス特性を同図（ｂ）に示して
いる。しかして、PLL動作によって電圧位相θＶと電流
位相θＩとを比較した際の位相差が零となるように駆動
周波数を制御することにより、装置は共振点frを追尾す
るようになる。
しかしながら、上記のような構成の駆動装置では、発
振起動時にVCO（電圧制御発振器）の発振周波数が必ず
しも追尾可能周波数f1〜f2の範囲間にあるとは限らな
い。このため、もし起動時の発振周波数が追尾可能周波
数f1以下の場合には、PLL動作が正帰還となってVCOの最
低発振周波数まで振られることになる。同様にして、発
振周波数が追尾可能周波数f2以上の場合には、最高発振
周波数まで振られてしまい、このような状態となるとも
はや共振点frの追尾は不可能となる。
振起動時にVCO（電圧制御発振器）の発振周波数が必ず
しも追尾可能周波数f1〜f2の範囲間にあるとは限らな
い。このため、もし起動時の発振周波数が追尾可能周波
数f1以下の場合には、PLL動作が正帰還となってVCOの最
低発振周波数まで振られることになる。同様にして、発
振周波数が追尾可能周波数f2以上の場合には、最高発振
周波数まで振られてしまい、このような状態となるとも
はや共振点frの追尾は不可能となる。
また、振動子には、第12図に示すように、基本共振点
frの他に振動モードの異なる副共振点fra,frbが存在す
る。これらの各副共振点fra,frbにおいても、必ず電圧
−電流位相差が零となる周波数がある。したがって、VC
Oの発振周波数の発振可能な周波数範囲内に、もしも副
共振点fra,frbが存在するような場合、その副共振点fr
a,frbで駆動される可能性がある。このような場合、電
気−機械振動の変換効率が著しく悪くなり、使用不可能
となる。
frの他に振動モードの異なる副共振点fra,frbが存在す
る。これらの各副共振点fra,frbにおいても、必ず電圧
−電流位相差が零となる周波数がある。したがって、VC
Oの発振周波数の発振可能な周波数範囲内に、もしも副
共振点fra,frbが存在するような場合、その副共振点fr
a,frbで駆動される可能性がある。このような場合、電
気−機械振動の変換効率が著しく悪くなり、使用不可能
となる。
そこで、たとえば特開昭63−287214号公報に開示され
るように、VCOの入力電圧にリミッタをかけることによ
ってVCOの発振周波数を制限するようにしたものが提案
されている。しかし、この提案では、リミッタの設定が
ドリフトなどによって変動されることがあり、このよう
な場合、VCOの発振周波数が追尾可能周波数f1〜f2の範
囲をはずれてしまったり、あるいは振動子の周波数特性
が変動され、VCOの発振可能な周波数の範囲と追尾可能
周波数f1〜f2の範囲とがずれるという不具合があった。
るように、VCOの入力電圧にリミッタをかけることによ
ってVCOの発振周波数を制限するようにしたものが提案
されている。しかし、この提案では、リミッタの設定が
ドリフトなどによって変動されることがあり、このよう
な場合、VCOの発振周波数が追尾可能周波数f1〜f2の範
囲をはずれてしまったり、あるいは振動子の周波数特性
が変動され、VCOの発振可能な周波数の範囲と追尾可能
周波数f1〜f2の範囲とがずれるという不具合があった。
また、たとえば特開昭62−195925号公報に開示される
ように、VCOの発振周波数の発振可能な周波数範囲内に
存在する副共振点fra,frbで駆動されるのを防止できる
程度に上記リミッタの範囲を設定するようにしたもので
は、発振起動時にVCOの発振周波数が追尾可能周波数f1
〜f2の範囲をはずれている場合、共振点frの追尾が不可
能となるという前記欠点を解決できない。
ように、VCOの発振周波数の発振可能な周波数範囲内に
存在する副共振点fra,frbで駆動されるのを防止できる
程度に上記リミッタの範囲を設定するようにしたもので
は、発振起動時にVCOの発振周波数が追尾可能周波数f1
〜f2の範囲をはずれている場合、共振点frの追尾が不可
能となるという前記欠点を解決できない。
さらに、たとえば米国特許第4,754,186号公報には、V
COを追尾可能周波数f1以下のある周波数f11（第11図
（ｂ）参照）で動作させておき、位相比較入力θV,θＩ
にパルスを加えることによって、見かけ上、検出回路か
らのフィードバック信号の周波数を高くして、VCOの発
振周波数を追尾可能周波数f1〜f2の範囲内に引込むとい
う技術が開示されている。ところが、この場合にも、VC
Oの発振周波数を制限しなければならず、ドリフトなど
でそれが変動したり、また振動子の先端チップによって
新たな副共振点が周波数f11〜frの範囲内に発生した場
合、そこで装置が動作されることが考えられる。
COを追尾可能周波数f1以下のある周波数f11（第11図
（ｂ）参照）で動作させておき、位相比較入力θV,θＩ
にパルスを加えることによって、見かけ上、検出回路か
らのフィードバック信号の周波数を高くして、VCOの発
振周波数を追尾可能周波数f1〜f2の範囲内に引込むとい
う技術が開示されている。ところが、この場合にも、VC
Oの発振周波数を制限しなければならず、ドリフトなど
でそれが変動したり、また振動子の先端チップによって
新たな副共振点が周波数f11〜frの範囲内に発生した場
合、そこで装置が動作されることが考えられる。
［発明が解決しようとする課題］ 上記の如く、従来の駆動装置においては、振動子を基
本共振周波数にて確実に駆動することが難しいという欠
点があった。
本共振周波数にて確実に駆動することが難しいという欠
点があった。
そこで、この発明は、簡単な回路構成により、振動子
を基本共振周波数にて確実に駆動することができる超音
波振動子の駆動装置を提供することを目的としている。
を基本共振周波数にて確実に駆動することができる超音
波振動子の駆動装置を提供することを目的としている。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、この発明の超音波振動子
の駆動装置にあっては、超音波振動子を駆動する超音波
振動子駆動用発振器と、この超音波振動子駆動用発振器
より前記超音波振動子へ供給される駆動信号をフィード
バックするフィードバック手段とを有し、前記フィード
バック手段からのフィードバック信号に応じて前記超音
波振動子駆動用発振器を制御することにより、前記超音
波振動子をその共振点で駆動する超音波振動子の駆動装
置において、共振点駆動の基準となる周波数信号を発振
する基準発振器と、この基準発振器からの基準周波数信
号と前記フィードバック手段からのフィードバック信号
とを切換えるスイッチ回路とを具備し、発振起動時には
前記基準発振器からの基準周波数信号に応じて前記超音
波振動子を駆動し、起動後には前記フィードバック手段
からのフィードバック信号に応じて前記超音波振動子を
駆動するよう構成されている。
の駆動装置にあっては、超音波振動子を駆動する超音波
振動子駆動用発振器と、この超音波振動子駆動用発振器
より前記超音波振動子へ供給される駆動信号をフィード
バックするフィードバック手段とを有し、前記フィード
バック手段からのフィードバック信号に応じて前記超音
波振動子駆動用発振器を制御することにより、前記超音
波振動子をその共振点で駆動する超音波振動子の駆動装
置において、共振点駆動の基準となる周波数信号を発振
する基準発振器と、この基準発振器からの基準周波数信
号と前記フィードバック手段からのフィードバック信号
とを切換えるスイッチ回路とを具備し、発振起動時には
前記基準発振器からの基準周波数信号に応じて前記超音
波振動子を駆動し、起動後には前記フィードバック手段
からのフィードバック信号に応じて前記超音波振動子を
駆動するよう構成されている。
［作 用］ この発明は、上記した手段により、超音波振動子をそ
の基本共振周波数あるいは基本共振周波数近傍の基準周
波数信号にて起動させ、その後、基本共振点駆動時に得
られるフィードバック信号にごく近いフィードバック出
力によって前記振動子を駆動するようにしたものであ
る。
の基本共振周波数あるいは基本共振周波数近傍の基準周
波数信号にて起動させ、その後、基本共振点駆動時に得
られるフィードバック信号にごく近いフィードバック出
力によって前記振動子を駆動するようにしたものであ
る。
［実施例］ 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説
明する。
明する。
第１図は、この発明の超音波振動子の駆動装置の基本
構成を示すものである。この駆動装置は、超音波振動子
１を共振点駆動するための駆動信号（駆動周波数信号）
を発生する駆動回路２、この駆動回路２からの駆動信号
を増幅する増幅器３、この増幅器３を介して前記振動子
１に供給される駆動信号からフィードバック信号を検出
する検出回路（フィードバック手段）４、この検出回路
４からのフィードバック信号または基準発振器５からの
発振基準信号（基準周波数信号）を選択的に前記駆動回
路２に供給するスイッチ回路６、およびこのスイッチ回
路６を制御する制御回路７によって構成されている。
構成を示すものである。この駆動装置は、超音波振動子
１を共振点駆動するための駆動信号（駆動周波数信号）
を発生する駆動回路２、この駆動回路２からの駆動信号
を増幅する増幅器３、この増幅器３を介して前記振動子
１に供給される駆動信号からフィードバック信号を検出
する検出回路（フィードバック手段）４、この検出回路
４からのフィードバック信号または基準発振器５からの
発振基準信号（基準周波数信号）を選択的に前記駆動回
路２に供給するスイッチ回路６、およびこのスイッチ回
路６を制御する制御回路７によって構成されている。
上記基準発振器５は、前記振動子１の基本共振周波数
frあるいはその周波数fr近傍で発振されるようになって
おり、前記基本共振周波数frあるいはその近傍の周波数
に応じた発振基準信号を出力するものである。
frあるいはその周波数fr近傍で発振されるようになって
おり、前記基本共振周波数frあるいはその近傍の周波数
に応じた発振基準信号を出力するものである。
上記制御回路７は、発振起動時には前記基準発振器５
からの発振基準信号を前記駆動回路２のフィードバック
信号入力端子に供給し、また起動後には前記検出回路４
からのフィードバック信号を前記駆動回路２のフィード
バック信号入力端子に供給するように、前記スイッチ回
路６を制御するようになっている。
からの発振基準信号を前記駆動回路２のフィードバック
信号入力端子に供給し、また起動後には前記検出回路４
からのフィードバック信号を前記駆動回路２のフィード
バック信号入力端子に供給するように、前記スイッチ回
路６を制御するようになっている。
このような構成において、振動子１を起動させる場
合、制御回路７によってスイッチ回路６がＡ側に制御さ
れ、まず基準発振器５からの発振基準信号が駆動回路２
に供給されるようにする。この状態に設定された後、駆
動回路２が動作されると、振動子１は、前記基準発振器
５からの発振基準信号に応じた周波数（駆動信号）にて
駆動される。すなわち、振動子１は、その基本共振周波
数frあるいはそれに近い周波数により起動されることと
なる。この結果、検出回路４からは、振動子１の基本共
振点駆動時に得られるフィードバック信号にごく近い出
力（フィードバック信号）が検出される。
合、制御回路７によってスイッチ回路６がＡ側に制御さ
れ、まず基準発振器５からの発振基準信号が駆動回路２
に供給されるようにする。この状態に設定された後、駆
動回路２が動作されると、振動子１は、前記基準発振器
５からの発振基準信号に応じた周波数（駆動信号）にて
駆動される。すなわち、振動子１は、その基本共振周波
数frあるいはそれに近い周波数により起動されることと
なる。この結果、検出回路４からは、振動子１の基本共
振点駆動時に得られるフィードバック信号にごく近い出
力（フィードバック信号）が検出される。
そして、検出回路４により上記出力が得られる状態を
維持した後、つまり振動子１を起動させた後、制御回路
７によってスイッチ回路６がＢ側に制御される。する
と、上記駆動回路２には、検出回路４からの上記振動子
１の基本共振点駆動時に得られるフィードバック信号に
ごく近い出力が供給されることとなり、駆動回路２が振
動子１をその共振点frにて駆動するように動作される。
これにより、上記振動子１を確実に基本共振点frにて駆
動可能となる。
維持した後、つまり振動子１を起動させた後、制御回路
７によってスイッチ回路６がＢ側に制御される。する
と、上記駆動回路２には、検出回路４からの上記振動子
１の基本共振点駆動時に得られるフィードバック信号に
ごく近い出力が供給されることとなり、駆動回路２が振
動子１をその共振点frにて駆動するように動作される。
これにより、上記振動子１を確実に基本共振点frにて駆
動可能となる。
第２図は、この発明の第１の実施例を示すものであ
る。第２図において、振動子１は、第11図（ｂ）に示す
ような特性となるよう、コイルLdが選択され、接続され
ている。
る。第２図において、振動子１は、第11図（ｂ）に示す
ような特性となるよう、コイルLdが選択され、接続され
ている。
この駆動装置には、上記振動子１における、振動に応
動した電圧位相θＶおよび電流位相θＩを検出回路（フ
ィードバック手段）４によって検出し、この検出回路４
からの電圧位相θＶとスイッチ回路６を介して供給され
る上記検出回路４からの電流位相θＩとを比較して両者
の位相差を求める位相比較器21、この位相比較器21から
の出力より制御電圧を生成するローパスフィルタ（LP
F）22、このローパスフィルタ22からの制御電圧に応じ
た周波数の駆動信号を発生するVCO（電圧制御発振器）2
3からなるPLL回路2aが設けられており、このPLL回路2a
によって上記振動子１の共振点追尾制御を行うようにな
っている。すなわち、駆動中においては、制御回路７が
スイッチ回路６を制御することにより、検出回路４から
の電圧位相θＶおよび電流位相θＩが位相比較器21に供
給されるようになっている。
動した電圧位相θＶおよび電流位相θＩを検出回路（フ
ィードバック手段）４によって検出し、この検出回路４
からの電圧位相θＶとスイッチ回路６を介して供給され
る上記検出回路４からの電流位相θＩとを比較して両者
の位相差を求める位相比較器21、この位相比較器21から
の出力より制御電圧を生成するローパスフィルタ（LP
F）22、このローパスフィルタ22からの制御電圧に応じ
た周波数の駆動信号を発生するVCO（電圧制御発振器）2
3からなるPLL回路2aが設けられており、このPLL回路2a
によって上記振動子１の共振点追尾制御を行うようにな
っている。すなわち、駆動中においては、制御回路７が
スイッチ回路６を制御することにより、検出回路４から
の電圧位相θＶおよび電流位相θＩが位相比較器21に供
給されるようになっている。
一方、発振起動時には、検出回路４からの電流位相θ
Ｉに代えて、基準発振器５より振動子１の共振周波数fr
近傍にて発振される発振基準信号fref.が前記位相比較
器21に供給されるよう、制御回路７はスイッチ回路６を
制御するようになっている。
Ｉに代えて、基準発振器５より振動子１の共振周波数fr
近傍にて発振される発振基準信号fref.が前記位相比較
器21に供給されるよう、制御回路７はスイッチ回路６を
制御するようになっている。
なお、制御回路７によるスイッチ回路６の制御は、た
とえばタイマ回路によって時間的に行うようにしても良
いし、あるいは基準発振器５からの発振基準信号fref.
と検出回路４からの電圧位相θＶとの両者の周波数を比
較し、PLL回路2aが上記発振基準信号fref.に対して完全
にロックした状態となったことが検知された場合に切換
制御するようにしても良い。
とえばタイマ回路によって時間的に行うようにしても良
いし、あるいは基準発振器５からの発振基準信号fref.
と検出回路４からの電圧位相θＶとの両者の周波数を比
較し、PLL回路2aが上記発振基準信号fref.に対して完全
にロックした状態となったことが検知された場合に切換
制御するようにしても良い。
次に、上記構成の動作について説明する。
今、上記装置を起動させる場合、PLL回路2aに基準発
振器５からの発振基準信号fref.が供給されるように、
制御回路７によってスイッチ回路６が制御される。する
と、検出回路４からの電圧位相θＶと基準発振器５から
の発振基準信号fref.との位相ロック動作により、PLL回
路2aが発振基準信号fref.にロック状態となる。
振器５からの発振基準信号fref.が供給されるように、
制御回路７によってスイッチ回路６が制御される。する
と、検出回路４からの電圧位相θＶと基準発振器５から
の発振基準信号fref.との位相ロック動作により、PLL回
路2aが発振基準信号fref.にロック状態となる。
ここで、上記発振基準信号fref.は振動子１の基本共
振周波数frの近傍で発振されるものであるから、増幅器
３から出力される駆動信号の周波数は振動子１の基本共
振周波数frのごく近傍の値である。したがって、振動子
１は、その基本共振周波数frに対する追尾可能な周波数
f1〜f2の範囲内にある周波数で駆動されることとなる。
この時、検出回路４から得られる電流位相θＩの信号
は、電圧位相θＶの信号に対し、零からあるいはごく少
量の位相差をもった状態となる。
振周波数frの近傍で発振されるものであるから、増幅器
３から出力される駆動信号の周波数は振動子１の基本共
振周波数frのごく近傍の値である。したがって、振動子
１は、その基本共振周波数frに対する追尾可能な周波数
f1〜f2の範囲内にある周波数で駆動されることとなる。
この時、検出回路４から得られる電流位相θＩの信号
は、電圧位相θＶの信号に対し、零からあるいはごく少
量の位相差をもった状態となる。
この状態において、制御回路７によってスイッチ回路
６を切換えると、PLL回路2aは電圧位相θＶと電流位相
θＩとを比較した際の位相差が常に零となるように働
く。すなわち、PLL回路2aが、振動子１の負荷変動にと
もなう共振点変動にも追尾する共振点駆動の動作にはい
ることになる。したがって、PLL方式を用いた振動子１
の駆動装置において、確実に振動子１をその基本共振周
波数frでロックさせることが可能となる。
６を切換えると、PLL回路2aは電圧位相θＶと電流位相
θＩとを比較した際の位相差が常に零となるように働
く。すなわち、PLL回路2aが、振動子１の負荷変動にと
もなう共振点変動にも追尾する共振点駆動の動作にはい
ることになる。したがって、PLL方式を用いた振動子１
の駆動装置において、確実に振動子１をその基本共振周
波数frでロックさせることが可能となる。
第３図は、この発明の第２の実施例を示すものであ
る。この第２の実施例においては、各種の振動子1a,1b,
1c,…の基本共振周波数frに応じた種々の発振基準信号f
ref.が得られるように、基準発振器50からの出力を可変
可能に構成している。この場合、各振動子1a,1b,1c,…
ごとに、それぞれの基本共振周波数frに応じた発振基準
信号fref.による起動が可能となるため、複数の異なる
種類の振動子1a,1b,1c,…をそれぞれの基本共振周波数f
rにて確実に駆動することができる。
る。この第２の実施例においては、各種の振動子1a,1b,
1c,…の基本共振周波数frに応じた種々の発振基準信号f
ref.が得られるように、基準発振器50からの出力を可変
可能に構成している。この場合、各振動子1a,1b,1c,…
ごとに、それぞれの基本共振周波数frに応じた発振基準
信号fref.による起動が可能となるため、複数の異なる
種類の振動子1a,1b,1c,…をそれぞれの基本共振周波数f
rにて確実に駆動することができる。
また、振動子１を故意に別モード共振の周波数で起動
させ、この際にPLL回路2aがロック状態となるような発
振基準信号fref.が得られるように、基準発振器50を構
成することもできる。
させ、この際にPLL回路2aがロック状態となるような発
振基準信号fref.が得られるように、基準発振器50を構
成することもできる。
第４図は、この発明の他の実施例を示すものである。
この駆動装置の場合、振動子10に、機械的振動に応動し
た振動フィードバック信号が得られるような検出器11が
取付けられている。そして、この検出器11からのフィー
ドバック信号、または上記振動子10の共振周波数fr近傍
にて発振される基準発振器５からの発振基準信号が、制
御回路７の制御によるスイッチ回路６を介して帰還発振
器30に供給されるように構成されている。すなわち、帰
還発振器30が、上記検出器11からのフィードバック信
号、または基準発振器５からの発振基準信号に応じた周
波数で発振されることにより、この帰還発振器30から増
幅器３を介して供給される駆動信号にて上記振動子10は
駆動されるようになっている。
この駆動装置の場合、振動子10に、機械的振動に応動し
た振動フィードバック信号が得られるような検出器11が
取付けられている。そして、この検出器11からのフィー
ドバック信号、または上記振動子10の共振周波数fr近傍
にて発振される基準発振器５からの発振基準信号が、制
御回路７の制御によるスイッチ回路６を介して帰還発振
器30に供給されるように構成されている。すなわち、帰
還発振器30が、上記検出器11からのフィードバック信
号、または基準発振器５からの発振基準信号に応じた周
波数で発振されることにより、この帰還発振器30から増
幅器３を介して供給される駆動信号にて上記振動子10は
駆動されるようになっている。
ここで、上記振動フィードバック信号は、振動子10が
その共振点frで駆動された場合に最大振幅となり、しか
もその共振周波数frと同一周波数の信号である。したが
って、この信号が帰還発振器30に供給されると、帰還発
振器30は振動子10を常に共振周波数frにて駆動するよう
に動作する。
その共振点frで駆動された場合に最大振幅となり、しか
もその共振周波数frと同一周波数の信号である。したが
って、この信号が帰還発振器30に供給されると、帰還発
振器30は振動子10を常に共振周波数frにて駆動するよう
に動作する。
このような構成の駆動装置において、発振起動時に
は、帰還発振器30に対して基準発振器５からの発振基準
信号が供給されるように、制御回路７によってスイッチ
回路６が制御される。この場合、上記発振基準信号は、
振動子10の基本共振周波数frの近傍で発振されたもので
あるから、振動子10はその基本共振周波数frのごく近傍
の周波数で駆動されることになる。
は、帰還発振器30に対して基準発振器５からの発振基準
信号が供給されるように、制御回路７によってスイッチ
回路６が制御される。この場合、上記発振基準信号は、
振動子10の基本共振周波数frの近傍で発振されたもので
あるから、振動子10はその基本共振周波数frのごく近傍
の周波数で駆動されることになる。
この状態において、制御回路７によってスイッチ回路
６を切換え、帰還発振器30に対して検出器11からの振動
フィードバック信号が供給されるようにする。すると、
帰還発振器30が、上記検出器11からの振動フィードバッ
ク信号によって振動子10を共振点frにて駆動するように
働く。したがって、帰還発振器30を用いた駆動装置にお
いて、振動子10をその基本共振周波数frにて確実に駆動
させることができるようになる。
６を切換え、帰還発振器30に対して検出器11からの振動
フィードバック信号が供給されるようにする。すると、
帰還発振器30が、上記検出器11からの振動フィードバッ
ク信号によって振動子10を共振点frにて駆動するように
働く。したがって、帰還発振器30を用いた駆動装置にお
いて、振動子10をその基本共振周波数frにて確実に駆動
させることができるようになる。
第５図乃至第８図は、上記実施例において用いられる
スイッチ回路６の一構成例を示すものである。
スイッチ回路６の一構成例を示すものである。
第５図に示すスイッチ回路60は、３ステートバッファ
60a,60bとインバータ60cとから構成されるものであり、
たとえば制御信号のハイレベル「Ｈ」でＡ側が、ローレ
ベル「Ｌ」でＢ側がそれぞれ出力側と接続されるように
なっている。
60a,60bとインバータ60cとから構成されるものであり、
たとえば制御信号のハイレベル「Ｈ」でＡ側が、ローレ
ベル「Ｌ」でＢ側がそれぞれ出力側と接続されるように
なっている。
第６図に示すスイッチ回路61は、アンドゲート61a,61
b、オアゲート61cおよびインバータ61dを組合せたもの
であり、たとえば制御信号のハイレベル「Ｈ」でＡ側
が、ローレベル「Ｌ」でＢ側がそれぞれ出力側と接続さ
れるようになっている。
b、オアゲート61cおよびインバータ61dを組合せたもの
であり、たとえば制御信号のハイレベル「Ｈ」でＡ側
が、ローレベル「Ｌ」でＢ側がそれぞれ出力側と接続さ
れるようになっている。
第７図に示すスイッチ回路62は、アナログスイッチ62
a,62bとインバータ62cとを用いて構成されるものであ
り、たとえば制御信号のハイレベル「Ｈ」でＡ側が、ロ
ーレベル「Ｌ」でＢ側がそれぞれ出力側と接続されるよ
うになっている。
a,62bとインバータ62cとを用いて構成されるものであ
り、たとえば制御信号のハイレベル「Ｈ」でＡ側が、ロ
ーレベル「Ｌ」でＢ側がそれぞれ出力側と接続されるよ
うになっている。
第８図に示すスイッチ回路63は、機械式のリレーを利
用したものである。
用したものである。
上記したように、発振起動時には、振動子の基本共振
周波数あるいはその近傍で発振する発振器からの出力に
応じた駆動信号にて振動子を駆動するようにし、検出回
路によって振動子を基本共振周波数にて駆動した時と同
じようなフィードバック信号が得られる状態にしておい
て、上記発振器の出力を上記検出回路からのフィードバ
ック信号に切換えることにより、振動子を確実に基本共
振点にて駆動できるようにしている。
周波数あるいはその近傍で発振する発振器からの出力に
応じた駆動信号にて振動子を駆動するようにし、検出回
路によって振動子を基本共振周波数にて駆動した時と同
じようなフィードバック信号が得られる状態にしておい
て、上記発振器の出力を上記検出回路からのフィードバ
ック信号に切換えることにより、振動子を確実に基本共
振点にて駆動できるようにしている。
すなわち、振動子の基本共振周波数あるいはその近傍
で発振する発振器と、この発振器の出力とフィードバッ
ク信号とを切換えるスイッチ回路などを付加するだけ
で、振動子をその共振点にて確実に駆動するように、駆
動装置を動作させることができるようにしたものであ
る。
で発振する発振器と、この発振器の出力とフィードバッ
ク信号とを切換えるスイッチ回路などを付加するだけ
で、振動子をその共振点にて確実に駆動するように、駆
動装置を動作させることができるようにしたものであ
る。
なお、上記実施例においては、基準発振器を振動子の
基本共振周波数あるいはその近傍にて発振するようにし
たが、これに限らず、たとえば追尾可能周波数の範囲で
駆動信号を生成することができるフィードバック信号が
得られるような周波数にて発振するものであれば良い。
基本共振周波数あるいはその近傍にて発振するようにし
たが、これに限らず、たとえば追尾可能周波数の範囲で
駆動信号を生成することができるフィードバック信号が
得られるような周波数にて発振するものであれば良い。
その他、この発明の要旨を変えない範囲において、種
々変型実施可能なことは勿論である。
々変型実施可能なことは勿論である。
［発明の効果］ 以上、詳述したようにこの発明によれば、簡単な回路
構成により、振動子を基本共振周波数にて確実に駆動す
ることができる超音波振動子の駆動装置を提供できる。
構成により、振動子を基本共振周波数にて確実に駆動す
ることができる超音波振動子の駆動装置を提供できる。
第１図はこの発明の一実施例である超音波振動子の駆動
装置の基本構成を示すブロック図、第２図はこの発明の
第１の実施例を示す駆動装置のブロック図、第３図はこ
の発明の第２の実施例を示す駆動装置のブロック図、第
４図はこの発明の他の実施例を示す駆動装置のブロック
図、第５図乃至第８図はいずれも駆動装置に用いられる
スイッチ回路の構成例を示す図、第９図乃至第12図は従
来技術とその問題点を説明するために示す図である。 １……超音波振動子、２……駆動回路、 2a……PLL回路、４……検出回路（フィードバック手
段）、５……基準発振器、６……スイッチ回路、７……
制御回路。
装置の基本構成を示すブロック図、第２図はこの発明の
第１の実施例を示す駆動装置のブロック図、第３図はこ
の発明の第２の実施例を示す駆動装置のブロック図、第
４図はこの発明の他の実施例を示す駆動装置のブロック
図、第５図乃至第８図はいずれも駆動装置に用いられる
スイッチ回路の構成例を示す図、第９図乃至第12図は従
来技術とその問題点を説明するために示す図である。 １……超音波振動子、２……駆動回路、 2a……PLL回路、４……検出回路（フィードバック手
段）、５……基準発振器、６……スイッチ回路、７……
制御回路。
Claims (1)
- 【請求項１】超音波振動子を駆動する超音波振動子駆動
用発振器と、この超音波振動子駆動用発振器より前記超
音波振動子へ供給される駆動信号をフィードバックする
フィードバック手段をと有し、前記フィードバック手段
からのフィードバック信号に応じて前記超音波振動子駆
動用発振器を制御することにより、前記超音波振動子を
その共振点で駆動する超音波振動子の駆動装置におい
て、 駆動される超音波振動子に対応して予め定められた、前
記超音波振動子の基本共振周波数あるいはこの基本周波
数の近傍の周波数で発振され、前記超音波振動子の共振
点駆動の基準となる周波数信号を出力する基準発振器
と、 この基準発振器からの基準周波数信号と前記フィードバ
ック手段からのフィードバック信号とを切り換えるスイ
ッチ回路とを具備し、 発振起動時には前記基準発振器からの基準周波数信号に
応じて前記超音波振動子を駆動し、起動後には前記フィ
ードバック手段からのフィードバック信号に応じて前記
超音波振動子を駆動することを特徴とする超音波振動子
の駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1068561A JP2691011B2 (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 超音波振動子の駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1068561A JP2691011B2 (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 超音波振動子の駆動装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7095444A Division JP2766787B2 (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | 超音波振動子の駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02245275A JPH02245275A (ja) | 1990-10-01 |
| JP2691011B2 true JP2691011B2 (ja) | 1997-12-17 |
Family
ID=13377299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1068561A Expired - Fee Related JP2691011B2 (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 超音波振動子の駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2691011B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6761690B2 (en) | 2000-02-04 | 2004-07-13 | Olympus Corporation | Ultrasonic operation apparatus for performing follow-up control of resonance frequency drive of ultrasonic oscillator by digital PLL system using DDS (direct digital synthesizer) |
| JP2008126209A (ja) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Health & Life Co Ltd | 圧電エネルギ生成システムおよびその生成方法 |
| CN104207825A (zh) * | 2013-05-31 | 2014-12-17 | 瑞奇外科器械(中国)有限公司 | 超声外科*** |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015212809B4 (de) * | 2015-07-08 | 2021-08-26 | Sauer Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Messung einer Resonanzfrequenz eines in Ultraschall versetzten Werkzeugs für die spanende Bearbeitung |
| CN114294740A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-08 | 广州市君卓信息科技有限公司 | 一种雾化片的雾化追频及水位检测*** |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5610792A (en) * | 1979-07-06 | 1981-02-03 | Taga Denki Kk | Method and circuit for driving ultrasonic-wave converter |
| JPS5916572A (ja) * | 1982-07-21 | 1984-01-27 | 多賀電気株式会社 | 超音波変換器駆動装置の駆動周波数制御方法 |
| JPH0630734B2 (ja) * | 1983-08-05 | 1994-04-27 | 多賀電気株式会社 | 超音波変換器駆動制御方法 |
| JPS62140686A (ja) * | 1985-12-12 | 1987-06-24 | 多賀電気株式会社 | 超音波変換器駆動制御方法 |
-
1989
- 1989-03-20 JP JP1068561A patent/JP2691011B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6761690B2 (en) | 2000-02-04 | 2004-07-13 | Olympus Corporation | Ultrasonic operation apparatus for performing follow-up control of resonance frequency drive of ultrasonic oscillator by digital PLL system using DDS (direct digital synthesizer) |
| US7270646B2 (en) | 2000-02-04 | 2007-09-18 | Olympus Corporation | Ultrasonic operation apparatus for performing follow-up control of resonance frequency drive of ultrasonic oscillator by digital PLL system using DDS (direct digital synthesizer) |
| JP2008126209A (ja) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Health & Life Co Ltd | 圧電エネルギ生成システムおよびその生成方法 |
| JP4621194B2 (ja) * | 2006-11-24 | 2011-01-26 | 合世生醫科技股▲分▼有限公司 | 圧電エネルギ生成システムおよびその生成方法 |
| CN104207825A (zh) * | 2013-05-31 | 2014-12-17 | 瑞奇外科器械(中国)有限公司 | 超声外科*** |
| CN104207825B (zh) * | 2013-05-31 | 2016-09-07 | 瑞奇外科器械(中国)有限公司 | 超声外科*** |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02245275A (ja) | 1990-10-01 |
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|---|---|---|---|
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