(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体を振動させる圧電アクチュエーターの駆動回路であって、
前記駆動回路は、前記圧電アクチュエーターの両端子を接続する正帰還ループと、前記正帰還ループの一部に接続される負帰還ループを有しており、
前記正帰還ループには、前記振動体に前記圧電アクチュエーターが取り付けられて構成される圧電装置の基本波共振周波数の信号を通過させるとともに高次共振周波数の信号を減衰させる帯域通過フィルタと、少なくとも１段の増幅回路が設けられ、
前記負帰還ループには、前記圧電装置の基本波共振周波数の信号を減衰させるとともに高次共振周波数の信号を通過させる帯域阻止フィルタが設けられ、
前記負帰還ループの前記正帰還ループへの接続点は、前記増幅回路の入出力端であることを特徴とする、圧電アクチュエーター駆動回路。
【請求項２】
前記帯域阻止フィルタは、前記基本波共振周波数で共振するバンドエリミネーションフィルタである、請求項１に記載の圧電アクチュエーター駆動回路。
【請求項３】
前記振動体はファン用の複数のブレードを備え、前記帯域阻止フィルタは前記複数のブレードの振動による高次の共振周波数の信号を通過させる、請求項１または２に記載の圧電アクチュエーター駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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駆動回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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ａ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ａ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。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
非特許文献１の圧電アクチュエーター駆動回路は、自励発振で圧電アクチュエーターが駆動されるので、共振周波数の変動に追従して常に共振周波数で駆動できる。しかし、圧電装置には基本波共振モード以外に複数の高次の共振モードがある。これらは振動体の形状・サイズによって生じる振動や、圧電アクチュエーター自体の振動によって生じる共振モードである。
【００１１】
図１に示される回路では、圧電アクチュエーターａのインピーダンスＺが抵抗性（リアクタンス０）を示す周波数で正帰還が掛かるが、基本波共振周波数以外に高次の共振周波数でも正帰還が掛かる。そのため高次の共振振動が生じやすいという問題がある。高次の共振振動では、振動部を所定の振幅で振動させることができず、圧電装置としての所定の機能を果たさない。また、高調波による可聴性の高い雑音が生じる問題もある。
【００１２】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、高次共振の生じやすい振動体を振動させる場合でも安定した自励発振が可能な圧電アクチュエーターの駆動回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、振動体を振動させる圧電アクチュエーターに対して駆動電圧を印加し、前記駆動電圧に応じて生じる検出信号を前記圧電アクチュエーターに入力する増幅回路を備え、
前記増幅回路に正帰還する正帰還回路に、前記振動体に前記圧電アクチュエーターが取り付けられて構成される圧電装置の基本波共振周波数を通過させる帯域通過フィルタ、を有する。
【００１４】
なお、前記増幅回路の正帰還回路（正帰還ループ）は、前記検出信号の電圧を増幅して前記圧電アクチュエーターへ正帰還する前記圧電アクチュエーターの正帰還回路と一致していると言える。
【００１５】
また、前記増幅回路に負帰還する負帰還回路は、前記圧電装置の基本波共振周波数の信号を阻止する帯域阻止フィルタが前記負帰還回路に設けられる。
【００１６】
前記帯域阻止フィルタは、例えば前記基本波共振周波数で共振するバンドエリミネーションフィルタで構成される。
【００１７】
前記振動体は、例えばファン用の複数のブレードを備え、前記帯域阻止フィルタは、前記複数のブレードの振動による高次の共振周波数の信号を通過させる特性を備える。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、高次共振の生じやすい振動体を振動させる場合でも、振動体を基本波共振周波数で安定して振動させることができる。
【００１９】
なぜなら、増幅回路の正帰還回路内の高調波抑制フィルタを圧電装置の基本周波数を通過させる帯域通過フィルタで構成することにより、基本波共振周波数付近での位相回転角を非常に小さくすることができ、その結果、圧電アクチュエーターを抵抗性の状態で駆動できることになるからである。この際、帯域通過フィルタは通過域であるから、正帰還のループゲインが大きく維持される。
【００２０】
また、圧電装置の基本波共振周波数の信号を阻止する帯域阻止フィルタを、増幅回路の負帰還回路に設けることにより、高次共振周波数帯のループゲインが抑制されて、高次共振モードが防止できる。
【００２１】
また、前記帯域阻止フィルタを圧電装置の基本波共振周波数を阻止するバンドエリミネーションフィルタで構成することにより、基本波共振周波数と高次共振周波数とのループゲインに大きな差（比）をもたせることができ、高次共振モードをより確実に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】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。
【図２】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３】図３（Ａ）は、圧電アクチュエーターを備える圧電装置の一例である圧電ファン１の斜視図である。図３（Ｂ）は、その圧電ファン１を備えた冷却ユニットの斜視図である。
【図４】図４（Ａ）は圧電装置を構成した状態での圧電アクチュエーターａのインピーダンスの周波数特性図、図４（Ｂ）はその位相の周波数特性図である。
【図５】図２に示した帯域通過フィルタＢＰＦの周波数特性図である。
【図６】図６（Ａ）は、図２に示した帯域阻止フィルタＢＥＦの周波数特性図である。図６（Ｂ）は別の帯域阻止フィルタの周波数特性図である。
【図７】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回路図である。
【図８】図７に示した圧電アクチュエーターａの第１の端子への印加電圧Ｖａ、第２の端子への印加電圧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。
【図９】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。
【図１０】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。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
《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。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の降下電圧の信号は帯域通過フィルタＢＰＦを通して増幅回路ＡＭＰへ正帰還される。増幅回路ＡＭＰの出力信号は帯域阻止フィルタＢＥＦを通して増幅回路ＡＭＰへ負帰還される。このように、正帰還ループＰＦＬ及び負帰還ループＮＦＬが構成されている。
【００２４】
帯域通過フィルタＢＰＦは、振動体に圧電アクチュエーターａが取り付けられて構成された圧電装置の基本波共振周波数を通過させ、高次共振周波数を遮断する。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。増幅回路ＡＭＰは前記基本波共振周波数でのループゲインが１を超えるようにゲインが設定されている。
【００２５】
圧電アクチュエーターａは前記圧電装置の共振周波数で抵抗性（リアクタンス成分がほぼ０）となる特性を備えている。そのため、ループゲインが１以上で、同位相で正帰還されるの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°）を満足し、前記基本波共振周波数で発振する。
【００２６】
一方、帯域阻止フィルタＢＥＦは前記基本波共振周波数の信号成分を阻止し、高次共振周波数の信号成分を通過する。したがって、基本波共振周波数でのループゲインは負帰還ループＮＦＬで殆ど低下することなく、高次共振周波数でのループゲインが負帰還ループＮＦＬの負帰還により１未満に充分に低下する。そのため、高次共振周波数でバルクハウゼンの発振条件を満足することがなく、高次共振周波数での発振が防止される。
【００２７】
図３（Ａ）は、前記圧電アクチュエーターを備える圧電装置の一例である圧電ファン１の斜視図である。図３（Ｂ）は、その圧電ファン１を備えた冷却ユニットの斜視図である。
【００２８】
図３（Ａ）に示すように、圧電ファン１はステンレス板などの薄肉金属板よりなる振動板２を備えており、振動板２の長さ方向の一端側に平板状の基板部２ａが設けられ、この基板部２ａの表裏面に圧電素子３，３を貼り付けることで、バイモルフ型の圧電アクチュエーターが構成されている。振動板２は９０°の折り曲げ部２ｂで折り曲げられている。振動板２の長さ方向の他端側には複数（ここでは７つ）のブレード２ｄが分割形成されている。
【００２９】
ブレード２ｄは圧電素子３の主面方向に対して直交方向に延びている。振動板２の基板部２ａの終端側、つまり折り曲げ部２ｂとは逆側の端部には、圧電素子３が貼り付けられていない延長部２ｃが形成されている。この延長部２ｃは図示しない固定部に固定された支持部材５によって保持されている。２個の圧電素子３，３及び振動板２は圧電アクチュエーター駆動回路６に電気的に接続されている。
【００３０】
図３（Ｂ）に示すように、冷却ユニットは、圧電ファン１とヒートシンク１０とで構成されている。ヒートシンク１０は、間隔をあけて並設された複数枚（ここでは８枚）の放熱フィン１１を備えている。ヒートシンク１０は、例えば回路基板上に実装された発熱素子（ＣＰＵ等）の上面に熱的に結合された状態で取り付けられている。
【００３１】
圧電ファン１の各ブレード２ｄは各放熱フィン１１の間にヒートシンク１０の底面と直角方向に非接触で挿入されている。振動板２の基板部２ａ及び圧電素子３で構成される圧電アクチュエーターは、ヒートシンク１０の上端にそって平行に配置されている。
【００３２】
圧電アクチュエーターにより、振動板２が振動すると、ブレード２ｄが放熱フィン１１の側面と平行に振動し、放熱フィン１１近傍の暖気をブレード２ｄで掻き取るので、ヒートシンク１０が効率よく冷却される。
【００３３】
図４（Ａ）は前記圧電装置を構成した状態での圧電アクチュエーターａのインピーダンスの周波数特性図、図４（Ｂ）はその位相の周波数特性図である。
【００３４】
図４（Ａ）・図４（Ｂ）に現れているように、複数の共振点が生じているが、周波数の最も低い共振点が約９５Ｈｚに現れているので、この周波数で基本波共振していることが分かる。２４０Ｈｚ〜２８０Ｈｚにも複数の共振点が現れている。これらは図３に示されている複数のブレード２ｄ部分の振動による高次の共振によるものと考えられる。なお、実際に最大の振幅が得られる周波数は、これよりやや高く、位相角が最も０°に近くなる周波数付近である。図では位相は必ずしも０°に十分近づいていないが、これは測定時の周波数分解能が低い為である。
【００３５】
この回路の正帰還ループは圧電装置の基本波共振周波数での位相角と、帯域通過フィルタＢＰＦの通過帯域の中心周波数での位相角との和がほぼ０°となる周波数で正帰還される。
【００３６】
上記のように複数のブレードを共振させる圧電アクチュエーターを用いた場合、ブレードごとに共振周波数が異なるため、複雑な共振周波数が生じやすい。このため、本願発明は複数のブレードを共振させる圧電アクチュエーターを設けた圧電装置に有用である。
【００３７】
図５は、図２に示した帯域通過フィルタＢＰＦの周波数特性図である。この例では、基本波共振周波数９５Ｈｚでの挿入損失に比較して、高次共振周波数２４０Ｈｚ〜２８０Ｈｚでの挿入損失は約−３ｄＢとなる。
【００３８】
帯域通過フィルタＢＰＦは、シリーズ接続のコンデンサとシャント接続の抵抗によるＣＲハイパスフィルタと、シリーズ接続の抵抗とシャント接続のコンデンサによるＲＣローパスフィルタとで構成している。そのため、極の周波数から十分離れた周波数域では傾きは−６ｄＢ／ｏｃｔとなる。このようなＢＰＦ構成とすることで、基本波共振周波数付近での位相回転量を０°近くに保っている。実際、図５では９５Ｈｚ付近で位相が０°に近い。
【００３９】
図６（Ａ）は、図２に示した帯域阻止フィルタＢＥＦの周波数特性図である。図６（Ｂ）は別の帯域阻止フィルタの周波数特性図である。図６（Ａ）の例では基本波共振周波数９５Ｈｚでの減衰量が−１２ｄＢであり大きく減衰し、高次共振周波数２４０Ｈｚ〜２８０Ｈｚでの挿入損失は約−０．５ｄＢ以下であり低挿入損失である。図６（Ｂ）の例では基本波共振周波数９５Ｈｚでの減衰量が−２４ｄＢであり、高次共振周波数２４０Ｈｚ〜２８０Ｈｚでの挿入損失はほぼ０ｄＢである。
【００４０】
このように、高次共振周波数の信号成分をほぼそのまま通過させ、基本波共振周波数の信号成分を大きく減衰させる帯域阻止フィルタＢＥＦを負帰還ループに設けることによって、基本波共振周波数におけるループゲインを１以上に保ったまま、高次共振周波数におけるループゲインを１未満に充分に低下させることができる。その結果、基本波共振周波数での安定した発振を維持したまま高次共振周波数での発振を防止できる。
【００４１】
《第２の実施形態》
図７は第２の実施形態に係る圧電アクチュエーター駆動回路の回路図である。増幅回路Ａ２１は、フィードバック回路Ａ２４から出力される信号を増幅し、非反転増幅回路Ａ２３へ与える。非反転増幅回路Ａ２３は増幅回路Ａ２１の出力電圧を所定ゲインで増幅し、抵抗Ｒ４４，Ｒ４５を介して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Ａ２２は非反転増幅回路Ａ２３の出力電圧をゲイン１で反転増幅し、圧電アクチュエーターａの第２の端子に印加する。非反転増幅回路Ａ２３及び反転増幅回路Ａ２２によって平衡駆動回路Ａ２５を構成する。
【００４２】
フィードバック回路Ａ２４は、圧電アクチュエーターａに対する電圧印加に応じて圧電アクチュエーターａに流れる電流（検出信号）を抵抗Ｒ４５の両端から取り出し、差動増幅し、増幅回路Ａ２１の非反転入力端子へ与える。
【００４３】
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Ａ２４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、Ａ２４→Ａ２１→Ａ２５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Ａ２４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。
【００４４】
増幅回路Ａ２１の負帰還に帯域阻止フィルタＢＥＦ及びオートゲインコントロール回路ＡＧＣが接続されている。
前記帯域阻止フィルタＢＥＦは圧電装置の基本波共振周波数の信号成分の挿入損失が大きく、高次共振周波数の信号成分の挿入損失は小さい。すなわち高次共振周波数におけるループゲインを低下させるように作用する。
【００４５】
前記オートゲインコントロール回路ＡＧＣは、増幅回路Ａ２１の出力端子からの出力電圧を検出して、増幅回路Ａ２１の反転入力端子へ入力される負帰還の量を制御し、圧電アクチュエーターａへの印加電圧が一定になるようにする。
【００４６】
前記非反転増幅回路Ａ２３及び反転増幅回路Ａ２２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。
【００４７】
図８は、図７に示した圧電アクチュエーターａの第１の端子への印加電圧Ｖａ、第２の端子への印加電圧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。増幅回路Ａ２２、Ａ２３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。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。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。
【００４８】
図９及び図１０は、図７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９と図１０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９の回路と図１０の回路は、それぞれの端子Ｐ１，Ｐ２で繋がる。
【００４９】
図９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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
図１０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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
増幅回路Ａ２１は、図９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。
【００５８】
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は前記ノッチフィルタ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。
【００５９】
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＝Ｃ＝７＊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を共振させるための周波数付近に合わせる。
【００６０】
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、基本波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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【符号の説明】
【００６７】
ａ…圧電アクチュエーター
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…帯域通過フィルタ
ＮＦＬ…負帰還ループ
ＰＦＬ…正帰還ループ
ＰＳ…電源回路
Ｔ５…電界効果トランジスタ
１…圧電ファン
２…振動板
２ｄ…ブレード
３…圧電素子
６…圧電アクチュエーター駆動回路
１０…ヒートシンク
１１…放熱フィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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