JP5740879B2 - 圧電アクチュエーター駆動回路 - Google Patents

Description

この発明は、振動体を振動させる圧電アクチュエーターの共振駆動回路に関するものである。

圧電アクチュエーターは圧電効果を有する材料（典型的にはＰＺＴセラミックスが用いられる）に電極を設けた構造が多く、基本的には電圧駆動デバイスである。つまり、圧電アクチュエーターに印加した電圧に応じた機械的変形を発生するのであるが、しばしば圧電アクチュエーターを共振駆動しなければならない場合がある。ここに共振駆動とは、圧電アクチュエーター若しくはこれと結合した構造体（以下簡易のため「圧電装置」という）が、その機械的形状・寸法で決まる特定の周波数において共振現象を発生し、通常の電圧印加では得られない大変形を得ることを可能とする駆動法である。

共振駆動を行うには圧電装置の共振周波数である交流電圧を印加すれば良い。例えば、共振周波数の交流電圧を発生する発振回路を、パワーアンプを介して圧電装置に接続すれば良い。

しかし、圧電装置の製造上のばらつき、及び振動体に対する圧電アクチュエーターの取り付け位置精度などによって圧電装置の共振周波数には個体差を生じるため、圧電装置に予め定めた固定周波数の交流信号を印加するだけでは、圧電装置を共振駆動することは難しい。また、圧電装置毎に印加する交流電圧の周波数を調整することも考えられるが、一般に圧電装置の共振周波数は温度による変化が大きい為、このような方策によってもやはり圧電装置を安定して共振駆動することは困難である。

そこで、従来、圧電装置の共振周波数を自動的に見出し、その周波数の交流信号を発生するように動作する、自励振で共振駆動を行う回路が提案されている。このような試みの一例として、圧電アクチュエーターに変形量検出用の電極及び端子を設けて３電極式の圧電アクチュエーターを構成し、変形量検出用端子の信号で圧電アクチュエーターへの駆動信号が正帰還されるように駆動回路を構成する。つまり、圧電アクチュエーターの変形量が最大になるように制御して駆動する方法である。

しかし、このような３電極式の圧電アクチュエーターでは製造方法が複雑でコスト高になる。また、特に振動振幅の大きな圧電アクチュエーターでは、大変形をする駆動部分と自律的な変形をしない変形量検出用の電極の設けられた部分との間で大きな歪みを生じ、圧電アクチュエーターがダメージを受けることになる。

大変位に対して安全な前記変位量検出用の電極を備えない２電極式の圧電アクチュエーターを用いる場合には、圧電アクチュエーターに印加する交流電圧の周波数が実際の圧電アクチュエーターの共振周波数に一致するように、圧電アクチュエーターが駆動回路の共振系に組み込まれる回路構成が使用可能である。

自励振で共振駆動を行う回路として非特許文献１が知られている。図１は、非特許文献１に示されている圧電アクチュエーターの駆動回路の基本構成を示す図である。圧電アクチュエーターａの電流経路には電流検出用の抵抗Ｒが挿入されている。この抵抗Ｒによって圧電アクチュエーターａに流れている電流に比例する電圧信号が得られ、これを正帰還されたオペアンプＯＰにより、圧電アクチュエーターの電圧・電流位相差がほぼ０°の条件となる周波数での駆動が実現される。

神谷 岳、栗原 潔、平田 篤彦 著、雑誌「燃料電池」、燃料電池開発情報センター出版、２００９年４月３０日発行、ＶＯＬ．８ Ｎｏ．４ ２００９ Ｐ１４８−１５１ 図２

しかしながら、圧電アクチュエーターのように共振特性を備える素子を共振駆動するための自励振の共振駆動回路は一般に複雑な回路構成になるため、図１に示されるように圧電アクチュエーターの一方の端子を接地する片側接地回路が使用されている。しかしながら、図１に記載されているような圧電アクチュエーターをより大きな振幅で振動させたい場合、大きな電源電圧が必要とされる。

すなわち、圧電アクチュエーターを必要な大きな振幅で振動させるために、一般的には発振回路の電源電圧よりも高い直流高電圧から交流電圧を生成して圧電アクチュエーターに印加するように構成される。直流高電圧は通常、発振回路の電源電圧から生成される。

しかし、電圧昇圧のためにＤＣ−ＤＣコンバータなどを設けると、部品点数が増える。また、高耐圧部品を用いる為サイズが大きくなる。さらに、それらの多数の部品は高耐圧性が要求されるために、コストが非常に嵩むという問題があった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、高価な昇圧回路を設けることなく圧電装置に十分な振幅の交流電圧を印加可能な自励振の共振駆動回路を提供することである。

前記課題を解決するために、この発明の圧電アクチュエーター駆動回路は、圧電アクチュエーターに対する電圧印加に応じて生じる検出信号を増幅して前記圧電アクチュエーターに正帰還させる正帰還回路を備えた、圧電アクチュエーターの駆動回路を備える。

前記正帰還回路は、増幅回路と、前記検出信号の電圧を平衡−不平衡変換してフィードバックするフィードバック回路と、前記増幅回路の出力と同位相の出力電圧を前記圧電アクチュエーターの第１の端子に印加する非反転増幅回路と、前記増幅回路の出力とは逆位相の出力を前記圧電アクチュエーターの第２の端子に印加する反転増幅回路とを備える。

前記フィードバック回路は、前記圧電アクチュエーターに流れる電流の経路に挿入された抵抗の両端に生じる電圧を平衡−不平衡変換してフィードバックする回路である。

また、前記非反転増幅回路及び前記反転増幅回路により平衡駆動回路を構成することを特徴とする。

前記平衡駆動回路は増幅回路から出力される不平衡信号を非反転増幅回路及び反転増幅回路によって平衡信号へ変換するものであり、前記フィードバック回路は圧電アクチュエーターに流れる電流の経路に挿入された抵抗の両端に発生する電圧を差動増幅し、不平衡信号へと変換する回路であり、平衡駆動回路の非反転増幅回路からの出力、若しくは反転増幅回路からの出力の何れかに接続する。さらに、前記フィードバック回路から出力される不平衡信号が前記増幅回路に入力されるように構成する。

不要な振動モードによる動作不安定を防止する為、前記フィードバック回路の出力には、フィルタを設けることができる。これは、圧電装置の共振周波数付近の信号を通し、これ以外の周波数の信号を阻止するもので、典型的にはＢＰＦとすることができる。ただし、実用上は、不要な振動モードは高次共振周波数（高調波周波数）に現れることが多く、ＬＰＦとすることも可能である。

なお、ＢＰＦを用いた場合、その交流電圧の周波数は圧電装置の電圧・電流位相差が０°近くとなるような周波数とすることができ、より安定した回路発振が可能となる。

また、前記圧電アクチュエーターが取り付けられた圧電装置の基本波共振周波数の信号を取り除くバンドエリミネーションフィルタ（ＢＥＦ）が、前記増幅回路に対する負帰還回路に設けられていてもよい。

さらに、必要であれば圧電アクチュエーターに印加する電圧の大きさを一定に保つためのオートゲインコントロール回路（ＡＧＣ）が前記増幅回路の負帰還回路に設けられていてもよい。

この発明によれば、高価な昇圧回路を設けることなく圧電装置に十分な振幅の交流電圧を印加可能な自励振の共振駆動回路を提供することができる。電源電圧の２倍の振幅を有する交流電圧で圧電アクチュエーターを共振駆動できる。しかもＤＣ−ＤＣコンバータを構成する必要がないので低コスト化が図れる。

非特許文献１に示されている圧電アクチュエーターの駆動回路の基本構成を示す図である。 第１の実施形態に係る圧電アクチュエーター駆動回路の回路図である。 図２に示した圧電アクチュエーター駆動回路の具体的な回路図である。 図３に示した圧電アクチュエーターａの第１の端子Ａへの印加電圧Ｖａ、第２の端子Ｂへの印加電圧Ｖｂ、及び圧電アクチュエーターａの両端子間の印加電圧Ｖａｂのそれぞれの波形図である。 第２の実施形態に係る圧電アクチュエーター駆動回路のうち、圧電アクチュエーターａに対する駆動電圧を出力する反転増幅回路Ａ２２、非反転増幅回路Ａ２３、及び圧電アクチュエーターａに流れる電流を検出するフィードバック回路Ａ２４の回路図である。 第２の実施形態に係る圧電アクチュエーター駆動回路のうち、フィードバック回路Ａ２４の出力信号を増幅して平衡駆動回路Ａ２５へ帰還する増幅回路Ａ２１、増幅回路Ａ２１の入力と増幅回路Ａ２４の出力との間に設けられるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、増幅回路Ａ２１の負帰還側に回路を構成するバンドエリミネーションフィルタ（ＢＥＦ）回路Ａ２７、オートゲインコントロール（ＡＧＣ）回路Ａ２６、及び電源回路ＰＳの回路図である。

《第１の実施形態》
図２は第１の実施形態に係る圧電アクチュエーター駆動回路の回路図である。増幅回路Ａ１１は、フィードバック回路Ａ１４から出力される信号を増幅し、非反転増幅回路Ａ１２及び反転増幅回路Ａ１３へ与える。非反転増幅回路Ａ１２は増幅回路Ａ１１の出力電圧を所定ゲインで増幅し、圧電アクチュエーターａの第１の端子に印加する。反転増幅回路Ａ１３は増幅回路Ａ１１の出力電圧を、非反転増幅回路Ａ１２と同じゲインで反転増幅し、抵抗Ｒ４４，Ｒ４５を介して圧電アクチュエーターａの第２の端子に印加する。フィードバック回路Ａ１４は、圧電アクチュエーターに対する電圧印加に応じて圧電アクチュエーターに流れる電流（検出信号）を抵抗Ｒ４５の両端から電圧として取り出し、差動増幅し、増幅回路Ａ１１へ与える。

抵抗Ｒ４５の両端には、圧電アクチュエーターａに流れる電流に比例した電圧が現れる。フィードバック回路Ａ１４は抵抗Ｒ４５の両端電圧を増幅して不平衡信号を出力する。このとき、増幅回路Ａ１４→Ａ１１→（Ａ１２及びＡ１３）の経路で、ループゲインが１を超える正帰還回路が構成されるように、フィードバック回路Ａ１４の出力電圧が定められている。すなわち、圧電アクチュエーターａに流れる電流が増大する程、圧電アクチュエーターａへの印加電圧が増大する関係にある。

圧電アクチュエーターａのインピーダンスＺは共振周波数で抵抗性（リアクタンス成分０）となるので、増幅回路Ａ１１のゲインが十分大きい限り圧電アクチュエーターａへの印加電圧の周波数が共振周波数となる関係でバルクハウゼンの発振条件（ループゲインが１以上で、位相角が０°）を満足する。そのため、圧電アクチュエーターが取り付けられた圧電装置の共振周波数で発振する。

前記非反転増幅回路Ａ１２及び反転増幅回路Ａ１３の出力電圧の振幅は何れも電源電圧に等しく、且つ逆位相であるので、圧電アクチュエーターａは電源電圧の２倍の電圧で駆動されることになる。

図３は、図２に示した圧電アクチュエーター駆動回路の具体的な回路図である。
非反転増幅回路Ａ１２はオペアンプＯＰ１２による電圧フォロア回路で構成されている。反転増幅回路Ａ１３はオペアンプＯＰ１３、抵抗Ｒ４２，Ｒ４３により構成されている。非反転増幅回路Ａ１２及び反転増幅回路Ａ１３によって平衡駆動回路Ａ１５を構成する。

フィードバック回路Ａ１４はオペアンプＯＰ１４、抵抗Ｒ４４、Ｒ４５、Ｒ４６，Ｒ４７，Ｒ４８，Ｒ５１による差動増幅回路で構成されている。
増幅回路Ａ１１はオペアンプＯＰ１１、可変抵抗Ｒ４９，抵抗Ｒ５０，Ｒ４１及びコンデンサＣ４１により構成されている。この増幅回路Ａ１１は、可変抵抗Ｒ４９の値によって出力ゲインが調整される。この可変抵抗Ｒ４９を、圧電アクチュエーターａへの出力電圧が一定になるように自動制御する回路で構成すれば、オートゲインコントロール（ＡＧＣ）を行うことができる。なお、コンデンサＣ４１はフィードバック回路Ａ１４の出力信号に含まれる直流成分をカットし、抵抗Ｒ４１を経由して接続されているＶｃｃ／２をオペアンプＯＰ１１の振幅中心にするためのものである。

図３中の電源電圧Ｖｃｃは＋１２Ｖであり、前記各オペアンプの正電源端子には＋１２Ｖが印加され、負電源端子には０Ｖが印加される。そして、基準電位（中間電位）としてＶｃｃ／２つまり＋６Ｖが印加される。

図４は、図３に示した圧電アクチュエーターａの第１の端子Ａへの印加電圧Ｖａ、第２の端子Ｂへの印加電圧Ｖｂ、及び圧電アクチュエーターａの両端子間の印加電圧Ｖａｂのそれぞれの波形図である。オペアンプＯＰ１２，ＯＰ１３は正電源が＋１２Ｖ、負電源が０Ｖで動作するので、圧電アクチュエーターａの第１の端子Ａには０Ｖ〜＋１２Ｖの範囲の電圧が印加され、圧電アクチュエーターａの第２の端子Ｂには＋１２Ｖ〜０Ｖの範囲の電圧が印加される。

図４に表れているように、圧電アクチュエーターａの第１の端子Ａへの印加電圧Ｖａと第２の端子Ｂへの印加電圧Ｖｂは、基準電位（＋６Ｖ）を基準とする電圧振幅が逆位相である。そのため、圧電アクチュエーターａの両端間への印加電圧Ｖａｂは（Ｖａ−Ｖｂ）となる。例えば、Ｖａが最大の＋１２ＶのときＶｂは逆位相であるから０Ｖであり、このときのＶａ−Ｖｂは（＋１２Ｖ−０Ｖ）だからＶａｂは＋１２Ｖとなる。また、Ｖａが最小の０ＶになるときＶｂは前述同様に逆位相であるから＋１２Ｖであり、このときのＶａ−Ｖｂは（０Ｖ−（＋１２Ｖ））となりＶａｂの最小値は−１２Ｖとなる。これはＶａｂが±１２Ｖの振幅となっていることを示しており、圧電アクチュエーターａにはすなわちピークｔｏピークの電圧として２４Ｖｐ−ｐが印加されることになる。
このように、電源電圧１２Ｖの二倍の電圧で圧電アクチュエーターａを駆動することができる。

前記圧電アクチュエーターは例えば金属ブレードに貼付されて、この金属ブレードと圧電アクチュエーターとによって圧電ファンが構成される。圧電ファンの共振周波数は例えば９５Ｈｚであり、９５Ｈｚで金属ブレードが振動して空気の搬送または撹拌を行う。

また、前記圧電アクチュエーターは例えばポンプ室の壁面であるダイヤフラムに貼付される。圧電アクチュエーターの振動によりダイヤフラムをベンディング振動させ、ポンプ室の拡張／収縮によって液体や気体の輸送を行う。

《第２の実施形態》
第２の実施形態に係る圧電アクチュエーター駆動回路について、図５・図６を参照して説明する。第２の実施形態は第１の実施形態で示した回路に比べてより具体的で、安定性を高めた、回路の例を示すものである。図５と図６とは、一体の回路であるが、図示の都合上、二つに分けて表している。図５の回路と図６の回路は、それぞれの端子Ｐ１，Ｐ２で繋がる。

図５には、圧電アクチュエーターａに対する駆動電圧を出力する反転増幅回路Ａ２２、非反転増幅回路Ａ２３、及び圧電アクチュエーターａに流れる電流を検出するフィードバック回路Ａ２４が示されている。
非反転増幅回路Ａ２３はオペアンプＯＰ６、抵抗Ｒ１２，Ｒ３３，Ｒ３４及びコンデンサＣ１０で構成され、所定ゲインで非反転増幅する。この非反転増幅回路Ａ２３は端子Ｐ２から入力される信号を所定ゲインで非反転増幅し、圧電アクチュエーターａの第１の端子へ供給する。

反転増幅回路Ａ２２はオペアンプＯＰ３、抵抗Ｒ１３，Ｒ１４及びコンデンサＣ１１で構成され、ゲイン１で反転増幅する。すなわち反転増幅回路Ａ２２は前記増幅回路Ａ２３の出力信号を等振幅で反転増幅する。

反転増幅回路Ａ２２及び非反転増幅回路Ａ２３とで平衡駆動回路Ａ２５を構成する。
フィードバック回路Ａ２４は、抵抗Ｒ３０の両端電圧を差動増幅し、端子Ｐ１へ出力する。

図６には、前記フィードバック回路Ａ２４の出力信号を増幅して前記非反転増幅回路Ａ２３及び反転増幅回路Ａ２２へ帰還する増幅回路Ａ２１、この増幅回路Ａ２１の入力とフィードバック回路Ａ２４の出力との間に設けられるバンドパスフィルタＢＰＦ、増幅回路Ａ２１の負帰還側に回路を構成するバンドエリミネーションフィルタ（ＢＥＦ）回路Ａ２７、オートゲインコントロール（ＡＧＣ）回路Ａ２６、及び電源回路ＰＳの回路が示されている。

電源回路ＰＳは、電源電圧ＤＣ１２Ｖを抵抗Ｒ３１，Ｒ３２により例えばここでは等分圧し、ＤＣ６Ｖにした電圧を、オペアンプＯＰ７による電圧フォロア回路に入力することによって安定した基準電位ＶＭ（例えばＤＣ６Ｖ）を発生する。

バンドパスフィルタＢＰＦは、抵抗Ｒ５及びコンデンサＣ５によるローパスフィルタ、コンデンサＣ４及び抵抗Ｒ４によるハイパスフィルタ、抵抗Ｒ３及びコンデンサＣ３によるローパスフィルタ、コンデンサＣ２及び抵抗Ｒ２によるハイパスフィルタで構成されている。それぞれのカットオフ周波数ｆｃは１／（２πＲＣ）で求められる。

前記の二段のハイパスフィルタの遮断周波数は、圧電アクチュエーターａが取り付けられた圧電装置の基本周波数より低い周波数である。また、前記の二段のローパスフィルタの遮断周波数は、前記基本周波数より高く、２次高調波の周波数より低い周波数である。したがって、前記バンドパスフィルタＢＰＦは前記基本周波数を通過し、高調波成分を抑圧する。すなわち、圧電装置の高次共振周波数の信号を抑制する高調波抑制フィルタとして作用する。そのため、高調波の周波数成分は正帰還が掛からず、高調波の周波数帯でのループゲインが１以下となり、高調波では発振しない。すなわち圧電アクチュエーターａが取り付けられた圧電装置の基本周波数で発振する。

なお、高調波成分を抑圧するだけであれば、所定段数のローパスフィルタのみを設ければよいが、ＲＣのローパスフィルタでは位相が遅れる。そのため、ＣＲのハイパスフィルタをＲＣのローパスフィルタと同じ段数だけ設けることによって移相量を０とする。因みに、ＲＣ一段のローパスフィルタの遮断周波数での移相量は−４５°、遮断周波数より充分に高い周波数での移相量は−９０°、ＣＲ一段のハイパスフィルタの遮断周波数での移相量は＋４５°、遮断周波数より充分に低い周波数での移相量は＋９０°である。したがって、前記ローパスフィルタ及びハイパスフィルタのそれぞれの遮断周波数を前記基本波共振周波数に合わせることによって、前記基本波共振周波数で同相で正帰還させることができる。

増幅回路Ａ２１は、図５に示した増幅回路Ａ２２，Ａ２３，Ａ２４及び圧電アクチュエーターａとともに正帰還回路（正帰還ループ）を構成するための増幅回路である。また、増幅回路Ａ２１は、ＢＥＦ回路Ａ２７、ＡＧＣ回路Ａ２６とともに負帰還回路（負帰還ループ）を構成するための増幅回路でもある。

ＢＥＦ回路Ａ２７は、オペアンプＯＰ２、抵抗Ｒ６、Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１、コンデンサＣ６，Ｃ７，Ｃ８，Ｃ９を備えている。抵抗Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１及びコンデンサＣ７，Ｃ８，Ｃ９によっていわゆるＴｗｉｎ−Ｔを利用したバンドエリミネーションフィルタ（ＢＥＦ）を構成している。オペアンプＯＰ２はこのバンドエリミネーションフィルタ（ＢＥＦ）の通過信号を非反転増幅することにより減衰特性をより急峻にするとともに圧電アクチュエーターを共振させるための周波数付近の出力インピーダンスを低くしている。通常は、Ｒ９＝Ｒ１０＝２＊Ｒ１１、Ｃ８＝Ｃ９＝Ｃ７＊１／２と設定し、ｆ０＝１／（２π＊Ｒ１１＊Ｃ７）の状態で使用する。Ｔｗｉｎ-Ｔ部の中点への帰還量は、Ｒ７、Ｒ８によって設定する。Ｃ６とＲ６はＡＧＣ回路Ａ２６からの信号とを分圧し、増幅回路Ａ１１へと帰還する信号を調節するためのものである。

前記バンドエリミネーションフィルタ（ＢＥＦ）の阻止周波数は、Ｒ９＝Ｒ１０＝２＊Ｒ１１、Ｃ８＝Ｃ９＝Ｃ７＊１／２と設定すればｆ０＝１／（２π＊Ｒ１１＊Ｃ７）で求められ、圧電アクチュエーターａが取り付けられた圧電装置の共振させるための周波数付近に合わせる。

前記ＢＥＦ回路Ａ２７の出力信号は増幅回路Ａ２１のオペアンプＯＰ１の反転入力端子に入力されることにより負帰還される。この負帰還信号は前記ＢＥＦを通過した信号であるので、基本共振周波数以外の信号のみが負帰還され、結果として前記高次共振周波数でのループゲインが充分に抑えられ（１より充分に小さな値になって）、高調波振動が抑制される。すなわち、基本周波数で安定的に振動する。

ＡＧＣ回路Ａ２６は、抵抗Ｒ２６、コンデンサＣ１５、電界効果トランジスタＴ５を備えている。ＢＥＦ回路Ａ２７と増幅回路Ａ２１との接続点に前記ＡＧＣ回路Ａ２６がさらに接続されることによって、ＢＥＦ回路Ａ２７内の抵抗Ｒ６→ＡＧＣ回路Ａ２６内の抵抗Ｒ２６→コンデンサＣ１５→電界効果トランジスタＴ５→基準電位ＶＭの経路が構成される。この経路は、電界効果トランジスタＴ５のドレイン−ソース間の抵抗値がオペアンプＯＰ４からの出力信号を受けて変化することで、ＢＥＦ回路Ａ２７内の抵抗Ｒ６→抵抗Ｒ２６→コンデンサＣ１５→電界効果トランジスタＴ５→基準電位ＶＭの経路での分圧比が変わり、抵抗Ｒ２６と抵抗Ｒ６、コンデンサＣ６の間から分圧している増幅回路Ａ２１への負帰還信号の減衰量が制御される可変減衰回路である。すなわち、電界効果トランジスタＴ５のドレイン−ソース間の抵抗値が変化すると、抵抗Ｒ６，抵抗Ｒ２６間での分圧比が変化し、増幅回路Ａ２１への負帰還信号の振幅が変化する。

ＡＧＣ回路Ａ２６内のオペアンプＯＰ４は電圧比較器としての役割があり、非反転入力端子には、電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ１８，Ｒ１９によって分圧した参照電圧発生回路と、抵抗Ｒ２５及びコンデンサＣ１４による参照電源を安定させるためのローパスフィルタとが接続されている。オペアンプＯＰ４の反転入力端子には、増幅回路Ａ２１からの出力信号を整流、検波するための抵抗Ｒ２３，Ｒ２４、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１３による検波回路が接続されている。

オペアンプＯＰ４は非反転入力端子の参照電圧より反転入力端子の増幅回路Ａ２１からの検波電圧が高くなれば出力の電位が低下する。これにより電界効果トランジスタＴ５のドレイン−ソース間抵抗値が増大し、増幅回路Ａ２１に対する負帰還量が増大する。そのため、増幅回路Ａ２１のループゲインが小さくなって、発振出力が抑制される。

逆に、オペアンプＯＰ４は非反転入力端子の参照電圧より反転入力端子の増幅回路Ａ２１からの検波電圧が低くなれば出力の電位が上昇する。これにより電界効果トランジスタＴ５のドレイン−ソース間抵抗値が減少し、増幅回路Ａ２１に対する負帰還量が減少する。そのため、前記増幅回路Ａ２１のループゲインが大きくなって、発振出力が増大する。
なお、抵抗Ｒ２２及びコンデンサＣ１２を設置することによって、時定数をもたせ、ゆっくりと作用するようにしている。

このようにして、オペアンプＯＰ４の反転入力端子の電位が非反転入力端子の参照電位と等しくなるように常に制御されることによりオートゲインコントロールがなされる。

なお、第１・第２の実施形態では、圧電アクチュエーターの駆動電圧波形が正弦波になるようにしたが、正弦波の波高値が電源電圧を超えるような条件でループゲインを定めることによって台形波又は矩形波（正弦波のピーク電圧がクリップされた波形）で圧電アクチュエーターを駆動してもよい。台形波や矩形波の高調波成分による可聴周波数での耳障りな可聴音の発生が問題となる場合には正弦波で駆動すればよい。また、より低い駆動電圧で大きな振幅を得るためには台形波や矩形波で駆動する方が有利である。

Ａ１１…増幅回路
Ａ１２…非反転増幅回路
Ａ１３…反転増幅回路
Ａ１４…フィードバック回路
Ａ１５・・・平衡駆動回路
Ａ２１…増幅回路
Ａ２２…反転増幅回路
Ａ２３…非反転増幅回路
Ａ２４…フィードバック回路
Ａ２５・・・平衡駆動回路
Ａ２６…ＡＧＣ回路
Ａ２７・・・ＢＥＦ回路
ＢＰＦ…バンドパスフィルタ
ＬＰＦ…ローパスフィルタ
ＨＰＦ・・・ハイパスフィルタ
ＰＳ…電源回路
Ｔ５…電界効果トランジスタ
ａ…圧電アクチュエーター

Claims (6)

1. 圧電アクチュエーターに対する電圧印加に応じて生じる検出信号を増幅して前記圧電アクチュエーターに正帰還させる正帰還回路を備えた、圧電アクチュエーターの自励振駆動回路において、
   前記正帰還回路は、増幅回路と、前記検出信号の電圧を平衡−不平衡変換してフィードバックするフィードバック回路と、前記増幅回路の出力と同位相の出力電圧を前記圧電アクチュエーターの第１の端子に印加する非反転増幅回路と、前記増幅回路の出力とは逆位相の出力を前記圧電アクチュエーターの第２の端子に印加する反転増幅回路とを備えた、圧電アクチュエーター駆動回路。
2. 前記フィードバック回路は、前記圧電アクチュエーターに流れる電流の経路に挿入された抵抗の両端に生じる電圧を平衡−不平衡変換してフィードバックする回路であることを特徴とする、請求項１に記載の圧電アクチュエーター駆動回路。
3. 前記非反転増幅回路及び前記反転増幅回路により平衡駆動回路を構成することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエーター駆動回路。
4. 前記圧電アクチュエーターが取り付けられた圧電装置の高次共振周波数の信号を抑制する高調波抑制フィルタが前記フィードバック回路の出力側に設けられた、請求項１〜３のいずれかに記載の圧電アクチュエーター駆動回路。
5. 前記圧電アクチュエーターが取り付けられた圧電装置の基本波共振周波数の信号を取り除くバンドエリミネーションフィルタが、前記増幅回路に対する負帰還回路に設けられた、請求項１〜４の何れかに記載の圧電アクチュエーター駆動回路。
6. 前記増幅回路に対する負帰還回路に、オートゲインコントロール回路が設けられていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の圧電アクチュエーター駆動回路。

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