(57)【要約】  圧電共振子の位相回転量が小さかったり、また変動したとしても、安定に発振させ得る発振回路を提供する。  入力端及び出力端を有する第１の増幅器（５２）と、第１の増幅器（５２）の入力端と出力端との間に接続された圧電共振子（５３）とを備え、第１の増幅器（５２）の前記出力端から前記圧電共振子（５３）に流れる電流を前記入力端に帰還している発振回路（５１）であって、立ち上がり部が正弦波よりも急峻な交流電圧波形を圧電共振子（５３）に与える交流電圧波形整形回路部（５４）を有する、発振回路（５１）。
2016031365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端及び出力端を有する第１の増幅器と、  前記第１の増幅器の前記入力端と前記出力端との間に接続された圧電共振子とを備え、  前記第１の増幅器の出力端から前記圧電共振子に流れる電流を前記入力端に帰還している発振回路において、  立ち上がり部が正弦波よりも急峻な交流電圧波形を前記圧電共振子に与える交流電圧波形整形回路部を有する、発振回路。
【請求項２】
前記交流電圧波形整形回路部が、略方形波を前記圧電共振子に出力する励振用の第２の増幅器である、請求項１に記載の発振回路。
【請求項３】
前記圧電共振子の等価回路における制動容量に流れる制動容量電流を減衰させ、共振電流を通過させるフィルタをさらに備える、請求項２に記載の発振回路。
【請求項４】
前記圧電共振子に接続されており、前記励振用の前記第２の増幅器とともに前記圧電共振子を差動駆動するための差動駆動用増幅器をさらに備える、請求項２または３に記載の発振回路。
【請求項５】
前記圧電共振子と直列に直列抵抗が設けられており、前記直列抵抗の電圧降下により、前記圧電共振子に流れる電流を電圧へ変換させる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発振回路。
【請求項６】
前記第１の増幅器が、第１及び第２の入力端と、出力端とを有する演算増幅器からなり、前記フィルタが、前記第１または第２の入力端と、前記出力端との間に接続されている、請求項３に記載の発振回路。
【請求項７】
前記フィルタが、Ｔ型回路で構成されている静電容量と抵抗とを有する、請求項６に記載の発振回路。
【請求項８】
前記直列抵抗は、温度によって抵抗値が変化する特性を有し、温度補償用抵抗である、請求項５〜７のいずれか１項に記載の発振回路。
【請求項９】
前記フィルタは、温度によってカットオフ周波数が変化する、温度補償機能を有するフィルタである、請求項３，６及び７のいずれか１項に記載の発振回路。
【請求項１０】
前記第２の増幅器において入力電圧のしきい値が、入力信号の立ち上がり時と立ち下がり時で異なる、請求項２〜４及び６〜９のいずれか１項に記載の発振回路。
【請求項１１】
前記第１の増幅器の入力信号範囲が第２の増幅器の出力振幅範囲以上の範囲である、請求項２〜４及び６〜１０のいずれか１項に記載の発振回路。
【請求項１２】
前記第１の増幅器と前記第２の増幅器とが兼用されている、請求項２〜４及び６〜１０のいずれか１項に記載の発振回路。
【請求項１３】
差動増幅型の発振回路であって、前記増幅器として、第１，第２の入力端と出力端とを有する差動増幅器を有し、  前記第１の入力端と前記出力端及び前記第２の入力端と前記出力端とが電気的に接続されており、前記第１の入力端と前記出力端とを接続している第１の帰還回路部分に前記圧電共振子が設けられている、請求項１に記載の発振回路。
【請求項１４】
単帰還型発振回路である、請求項１に記載の発振回路。
【請求項１５】
前記交流電圧波形が、略方形波である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の発振回路。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の発振回路の駆動方法であって、電流を帰還し、前記圧電共振子に、立ち上がり部が正弦波よりも急峻である交流電圧波形を印加し、前記圧電振動装置に流れる電流を帰還する、発振回路の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、圧電共振子と増幅器とを有する発振回路及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、携帯電話機やウェアラブル端末では、着信等を知らせるための手段として振動源が組み込まれている。このような振動源として、例えば下記の特許文献１に記載の振動装置などが用いられ得る。特許文献１に記載の振動装置は、圧電共振子である。より大きな振動を得るために、特許文献１では、圧電素子が設けられているＵ字型の弾性板の端部に重りが固定され、重りを含む振動系の共振を利用する圧電共振子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２００９／１４１９７０Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  携帯電話機やウェアラブル端末のケースを振動させ、人に感知させるには、振動の周波数が１００〜３００Ｈｚ程度であることが望ましい。そのため、上記のように、弾性板の先端に重りを固定したり、弾性板のバネ性を低めたりすることが試みられている。【０００５】  しかしながら、上記のような圧電共振子では、個体差によるばらつきなどにより、共振周波数がばらつくことがあった。また、上記のような低い周波数で振動する圧電共振子は、同じ圧電効果を用いるクロックデバイスと比較して共振のＱが低い。そのため、該圧電共振子を含む発振回路を構成した場合、発振条件を満たさないことがあった。また、共振周波数及びその近傍で確実に発振させることが困難であった。【０００６】  本発明の目的は、共振のＱが低いため位相回転量が小さい圧電共振子を用いた場合であっても、圧電共振子の機械共振周波数の近傍で安定に発振させることを可能とする発振回路及びその駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明によれば、入力端及び出力端を有する第１の増幅器と、前記第１の増幅器の前記入力端と前記出力端との間に接続された圧電共振子とを備え、前記第１の増幅器の出力端から前記圧電共振子に流れる電流を前記入力端に帰還している発振回路において、立ち上がり部が正弦波よりも急峻な交流電圧波形を前記圧電共振子に与える交流電圧波形整形回路部を有する発振回路が提供される。【０００８】  本発明に係る発振回路のある特定の局面では、前記交流電圧波形整形回路部が、略方形波を前記圧電共振子に出力する励振用の第２の増幅器である。この場合には、立ち上がり部が正弦波よりも急峻な略方形波が圧電共振子に与えられる。従って、より安定に発振させることができる。【０００９】  本発明に係る発振回路の他の特定の局面では、前記圧電共振子の等価回路における制動容量に流れる制動容量電流を減衰させ、共振電流を通過させるフィルタがさらに備えられている。この場合には、制動容量に流れる電流を減衰させ、共振電流を第１の増幅器で増幅することができる。従って、共振のＱが低いために位相回転量が小さかったり、位相回転量が変動する圧電共振子であっても、より一層安定に発振させることができる。【００１０】  本発明に係る発振回路の他の特定の局面では、前記圧電共振子に接続されており、前記励振用の前記第２の増幅器とともに前記圧電共振子を差動駆動するための差動駆動用増幅器がさらに備えられている。【００１１】  本発明に係る発振回路の別の特定の局面では、前記圧電共振子と直列に直列抵抗が設けられており、前記直列抵抗の電圧降下により、前記圧電共振子に流れる電流を電圧へ変換させる。【００１２】  本発明に係る発振回路のさらに他の特定の局面では、前記第１の増幅器が、第１及び第２の入力端と、出力端とを有する演算増幅器からなり、前記フィルタが、前記第１または第２の入力端と、前記出力端との間に接続されている。【００１３】  本発明に係る発振回路の他の特定の局面では、前記フィルタが、Ｔ型回路で構成されている静電容量と抵抗とを有する。この場合には、静電容量の値を小さくすることができるため、ＩＣ化を行うときに小型化を図りやすい。【００１４】  本発明に係る発振回路のさらに他の特定の局面では、前記直列抵抗は、温度によって抵抗値が変化する特性を有し、温度補償用抵抗である。【００１５】  本発明に係る発振回路のさらに他の特定の局面では、前記フィルタは、温度によってカットオフ周波数が変化する、温度補償機能を有するフィルタである。【００１６】  本発明に係る発振回路のさらに他の特定の局面では、前記第２の増幅器において入力電圧のしきい値が、入力信号の立ち上がり時と立ち下がり時で異なる。【００１７】  本発明に係る発振回路のさらに他の特定の局面では、前記第１の増幅器の入力信号範囲が第２の増幅器の出力振幅範囲以上の範囲である。【００１８】  本発明に係る発振回路のさらに他の特定の局面では、前記第１の増幅器と前記第２の増幅器とが兼用されている。この場合には、部品点数の低減及び回路構成の簡略化を果たすことができる。【００１９】  本発明に係る発振回路の別の特定の局面では、ウィーンブリッジ型発振回路を応用した差動増幅型の発振���路であって、前記増幅器として、第１，第２の入力端と出力端とを有する差動増幅器を有し、前記第１の入力端と前記出力端及び前記第２の入力端と前記出力端とが電気的に接続されており、前記第１の入力端と前記出力端とを接続している第１の帰還回路部分に前記圧電共振子が設けられている。【００２０】  本発明に係る発振回路は、電流帰還型であればコルピッツ型発振回路のような単帰還型発振回路であってもよい。【００２１】  本発明に係る発振回路の他の特定の局面では、前記交流電圧波形が、略方形波である。【００２２】  本発明に係る発振回路の駆動方法は、本発明に従って構成された発振回路の駆動方法であり、電流を帰還し、前記圧電共振子に、立ち上がり部が正弦波よりも急峻である交流電圧波形を印加する。
【発明の効果】
【００２３】  本発明に係る発振回路及びその駆動方法によれば、位相回転量が小さかったり、位相回転量の周波数によるばらつきが生じ易い圧電共振子を用いた場合でも、安定に発振させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る発振回路の回路図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に係る発振回路の具体的な回路例を示す回路図である。
【図３】図３は、圧電セラミックスを用いた圧電共振子の直列共振を含む等価回路を説明するための図である。
【図４】図４は、制動容量電流ＩＣ０の電流波形を示す図である。
【図５】図５は、一次共振電流Ｉ１ｓｔの電流波形を示す図である。
【図６】図６は、図３に示した等価回路を流れるＩｔｏｔａｌの電流波形を示す図である。
【図７】図７は、電流増幅器に直列にローパスフィルタを接続した回路を示す略図的回路図である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施形態に係る発振回路の具体的な構成を示す回路図である。
【図９】図９は、本発明の第３の実施形態に係る発振回路の回路図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施形態に係る発振回路のより具体的な回路例を示す回路図である。
【図１１】図１１は、本発明の第４の実施形態に係る発振回路の回路図である。
【図１２】図１２は、本発明の第４の実施形態の発振回路のより具体的な構成を示す回路図である。
【図１３】図１３は、従来の正弦波で駆動した場合の電圧波形と電流波形とを示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の第４の実施形態における交流電圧波形と電流波形とを示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の第５の実施形態に係る発振回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】  以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２６】  なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
【００２７】  圧電振動子を用いた共振型の振動装置（以下、圧電共振子）では、個体差による共振周波数のばらつきが存在する。加えて、温度特性や実装した筺体の設置状態、例えば携帯電話機やウェアラブル端末を手で持ち上げた場合や、机の上などにおいた場合など、筺体を含む振動系全体の変化により、共振周波数が変動することがある。従って、この種の圧電振動子で常に高い振動性能を得るためには共振周波数近傍で発振する発振回路にて駆動することが望ましい。しかしこの種の圧電共振子の位相回転量は個体のばらつきも比較的大きく、また回転量自体も小さい。さらに、温度特性や筺体の設置状態など筺体などを含む振動系全体の変化に伴って位相回転量が変化する。従って、従来の発振回路では圧電振動子を確実に発振させることが困難である場合があった。本願発明者は、このような問題を解決するために本発明の発振回路を構成するに至った。
【００２８】  図１は、本発明の第１の実施形態に係る発振回路の回路図であり、図２はその具体的な回路例を示す回路図である。
【００２９】  発振回路１は、電流増幅器としての第１の増幅器２を有する。第１の増幅器２は、演算増幅器からなる。また、本実施形態では、この第１の増幅器２に、後述するローパスフィルタが接続されている。
【００３０】  第１の増幅器２の入力端と出力端との間に圧電セラミックスを用いた圧電共振子３が接続されている。圧電共振子３は、後述するように、一次共振を利用している。なお、一次共振に限らず、二次共振や三次共振などを用いてもよい。圧電セラミックスを利用している圧電共振子３は、その位相回転量が小さく、また位相回転量や共振周波数の個体差も大きい。また、設置状況によっても共振周波数や位相回転量が変動しやすい。
【００３１】  上記第１の増幅器２の出力端と、圧電共振子３の入力側との間に励振用の第２の増幅器４が接続されている。本実施形態では、差動駆動を行うために反転増幅器５が、圧電共振子３の入力端と出力端との間に接続されている。
【００３２】  上記第２の増幅器４及び反転増幅器５は、圧電共振子３を駆動するための略方形波を出力する。従って、第２の増幅器４及び反転増幅器５が、本発明における交流電圧波形成形回路を構成している。なお、「略方形波」とは、方形波だけでなく、立ち上がり部及び立ち下がり部が方形波より若干なまっている波をも含むものとする。略方形波において、立ち上がり部及び立ち下がり部が方形波よりなまっている場合でも、正弦波に比べれば、立ち上がり部及び立ち下がり部は急峻である。略方形波、すなわち、立ち上がり部が正弦波よりも急峻な波形を圧電共振子３に与えるように、第２の増幅器４及び差動駆動用の反転増幅器５が用いられている。また、発振回路１では、上記差動駆動用の反転増幅器５が用いられているため、圧電共振子３に加わる電圧の振幅を２倍にすることができる。従って、圧電共振子３の振動性能をより一層高めることができる。なお、反転増幅器5に代えて、非反転型の増幅器と、その入力側または出力側に接続された反転回路の組合せを用いてもよい。
【００３３】  図２は、図１の発振回路の具体的な回路構成を示す。図２に示すように、本実施形態では、第１の増幅器２は、第１及び第２の入力端と、出力端とを有する。第１の入力端と出力端との間に、ローパスフィルタ６が接続されている。ローパスフィルタ６は、コンデンサＣ１と、抵抗Ｒ１〜Ｒ３を有する。抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とが直列に接続されており、かつ上記コンデンサＣ１に並列に接続されている。抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との間の接続点と基準電位との間に抵抗Ｒ３が接続されている。従って、抵抗Ｒ１〜Ｒ３によりＴ型の回路が構成されている。この場合には、コンデンサＣ１の容量を小さくすることができる。従って、ローパスフィルタの小型化を図ることができる。なお、ローパスフィルタはコンデンサと抵抗の組合せに限るものではない。例えば、抵抗の代わりにインダクタを用いてもよいし、アクティブフィルタを用いてもよい。また、圧電共振子３を静電容量とみなし、それに直列または並列にＣやＬなどを接続することで、フィルタとしての機能を持たせてもよい。
【００３４】  ローパスフィルタ６は、後述する圧電共振子３の制動容量電流ＩＣ０を減衰し、一次共振電流Ｉ１ｓｔを通過させるように構成されている。なお、本実施形態では、圧電共振子３の一次共振を利用しているが、二次共振や三次共振を利用してもよい。その場合には、パスフィルタとして、一次共振電流を遮断し、二次共振電流や三次共振電流を通過させるフィルタを用いればよい。従って、共振電流を通過させるフィルタは、ローパスフィルタに限定されず、ハイパスフィルタやバンドパスフィルタであってもよい。
【００３５】  従って、第１の増幅器２の出力端から、一次共振電流Ｉ１ｓｔが第２の増幅器４に与えられる。制動容量電流ＩＣ０の大半は、第２の増幅器４に与えられない。第２の増幅器４は、特に限定されないが、本実施形態ではＦＥＴ７，８を相補接続した回路構成を有する。
【００３６】  なお、圧電振動装置に電圧を印加する増幅器はスイッチング時の貫通電流が大きくならないよう、電流値を制限する機能を追加してもよい。電流制限機能を実現する手段としては、電源とＧＮＤとの間で貫通電流が流れる経路において、増幅回路に直列に接続される抵抗やインダクタンスでもよい。あるいは、定電流源などによる電流制限でもよい。また、これら以外の手段を用いてもよい。
【００３７】  第２の増幅器４は、前述した略方形波を出力する。この第２の増幅器４の出力端が、圧電共振子３に接続されている。圧電共振子３の出力端が、第１の増幅器２の第１の入力端に抵抗Ｒ４を介して接続されている。また、圧電共振子３の出力端は、抵抗Ｒｓ及び抵抗Ｒ６を介して、第１の増幅器２の第２の入力端に接続されている。
【００３８】  圧電共振子３に抵抗Ｒ７が接続されている。この抵抗Ｒ７は、圧電共振子３から他の回路部分を保護するために設けられている。圧電共振子３において、所望でない起電力が生じることがある。この起電力からの回路の保護を図るために、抵抗Ｒ７が圧電共振子３に並列に接続されている。保護するための回路は、これに限らず、例えば圧電振動装置の両端において対ＧＮＤ間に抵抗を挿入してもよい。この抵抗の代わりに、ツェナーなどのダイオードを挿入してもよい。また、圧電振動板に電圧が印加せず振動装置が停止しているときは、圧電振動板の入力端と出力端の電位を同電位に接続するなどの他の手段を用いてもよい。
【００３９】  なお、差動増幅用の反転増幅器５は、第２の増幅器４と同様に、二つのＦＥＴ９，１０を相補接続することにより構成されている。
【００４０】  なお、第２の増幅器４及び反転増幅器５の構成は特に限定されるものではない。
【００４１】  抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ９とが直列に接続されている。抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ９との間の接続点が、抵抗Ｒ５を介して第１の増幅器２の第２の入力端に接続されている。この抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ９とは、抵抗分割により基準電位を与えている。なお、基準電位の生成方法としてはこれに限定されず、例えばＬＤＯやボルテージフォロア回路などを用いてもよい。
【００４２】  発振回路１では、上記のように、第２の増幅器４及び反転増幅器５により、略方形波電圧が圧電共振子３に与えられる。また、上記第１の増幅器２に接続されているローパスフィルタ６により、以下に述べる制動容量電流ＩＣ０が減衰される。従って、圧電共振子３の位相回転量が小さい場合や、圧電共振子３の個体差により位相回転量がばらついた場合でも、さらには、発振回路１を備えた装置の設置状況によって、共振周波数や位相回転量が変動した場合でも、安定に発振させることができる。これを、図３〜図６を参照して説明する。
【００４３】  図３は、圧電共振子３の等価回路を示す図である。圧電共振子３では、制動容量Ｃｏに直列共振回路部分が並列に接続されている。なお、一次共振に加えて、さらに、二次、三次などの高次の共振も生じているが、高次の共振は省略して説明する。一次直列共振回路部分では、インダクタンスＬａ、抵抗Ｒａ及び容量Ｃａが直列に接続されている。
【００４４】  圧電共振子では、Ｑが小さく、位相回転量が小さい。この場合、圧電振動装置に流れる電流においては制動容量電流Ｉｃｏが支配的であり、一次共振電流Ｉ１ｓｔが制動容量電流Ｉｃｏに埋もれがちになることから、振動装置の共振特性がインピーダンスの周波数特性に表れにくい。従って、共振周波数が、インピーダンスの極小値からずれ、インピーダンス極小値と共振周波数とがずれていることが多い。また、一般的な発振回路では共振周波数において安定的に発振させることが難しくなる。
【００４５】  図４〜図６を参照して、一次共振電流Ｉ１ｓｔを抽出し、制動容量電流ＩＣ０を除去する意味を説明する。図４〜６は圧電共振子３の等価回路に、略方形波を印加したときの、各所における電流波形を示したものである。図４は、制動容量電流ＩＣ０の電流波形を示す図であり、図５は、一次共振電流Ｉ１ｓｔの電流波形を示す図であり、図６は、図３の電流Ｉｔｏｔａｌの電流波形を示す図である。この電流Ｉｔｏｔａｌは、上記一次共振電流Ｉ１ｓｔと制動容量電流ＩＣ０の和である。なお、制動容量電流Ｉｃｏの波形は縦軸が拡大されており最大振幅部分がカットされて表示されている。また一次共振電流Ｉ１ｓｔは共振周波数において印加電圧との位相差がゼロとなる。
【００４６】  第２の増幅器４及び反転増幅器５は、略方形波の駆動電圧を圧電共振子３に与える。略方形波は、立ち上がり部が正弦波よりも急峻な交流電圧波形である。よって、発振回路１では、略方形波駆動により、制動容量Ｃｏに先に充電がすすみ、制動容量Ｃｏに充電が完了した後は、一次共振電流Ｉ１ｓｔのみが流れることになる。そのため、制動容量電流ＩＣ０と、一次共振電流Ｉ１ｓｔとを時間分離することができる。従って、図１において、第１の増幅器２の入力端には、制動容量電流ＩＣ０と、一次共振電流Ｉ１ｓｔとが時間分離された波形が与えられることになる。
【００４７】  図４から明らかなように、制動容量電流ＩＣ０は、電圧の立ち上がり時及び立ち下がり時のみに、スパイク状の形となって現れる。
【００４８】  他方、一次共振電流Ｉ１ｓｔは、ほぼ正弦波の形状を有する。もっとも、共振周波数以外では、共振周波数と比較して直列共振回路のインピーダンスが高くなるため、振幅は比較的大きくならない。また位相回転量もゼロにはならない。
【００４９】  図６に示すように、圧電共振子の実際の電流波形を測定すると、Ｉｔｏｔａｌのようになる。すなわち、制動容量電流ＩＣ０に一次共振電流Ｉ１ｓｔが重畳した波形となる。
【００５０】  他方、図４及び図５から明らかなように、制動容量電流ＩＣ０による制動容量の充電時間は、一次共振電流Ｉ１ｓｔの周期よりも短い。従って、制動容量電流ＩＣ０をカットし、一次共振電流Ｉ１ｓｔを通過させるローパスフィルタ６を用いることにより、一次共振電流Ｉ１ｓｔを抽出できる。よって、発振回路１では、上記ローパスフィルタ６により、一次共振電流Ｉ１ｓｔのみを抽出して、第２の増幅器４及び反転増幅器５に与えることができる。
【００５１】  なお、第１の増幅器２の位相回転量と、第２の増幅器４の位相回転量との和は、３６０°×ｎ（ｎは０を含む整数）とすることが望ましい。この条件を満たす限り、第１の増幅器２の位相回転量及び第２の増幅器４の位相回転量は特に限定されない。
【００５２】  また、本実施形態では、第１の増幅器２に、ローパスフィルタ６を一体化したが、図７に示すように、第１の増幅器２に直列にローパスフィルタ６を接続してもよい。さらにローパスフィルタと第１の増幅器２の位置は逆であってもよい。
【００５３】  図１中の電流計測部Ａについては、図２の直列抵抗Ｒｓを挿入することにより、実際には電圧に変換して測定している。この直列抵抗Ｒｓの電圧降下により、圧電共振子に流れる電流を電圧へ変換させている。これに代えて、カレントミラーを用いて電流を取り出してもよい。さらに、直列抵抗Ｒｓに代えてトランスを用いて電流波形を取り出してもよい。
【００５４】  本実施形態では、第１の増幅器２の入力が、第２の増幅器４及び反転増幅器５の出力に接続された状態で、直列抵抗Ｒｓの両端の電位差が読み取られている。従って、第１の増幅器２の入力は、第２の増幅器４及び反転増幅器５のスイッチングの度に、基準電位ＶＤＤと、グランド電位ＧＮＤ付近とに大きく変動することとなる。従って、第１の増幅器２の入力範囲が、第２の増幅器４及び反転増幅器５の出力範囲よりも狭い場合には、直列抵抗Ｒｓの両端の電位差を正確に読み取ることができないおそれがある。そのため、第１の増幅器２の入力範囲が、第２の増幅器４及び反転増幅器５の出力範囲よりも広いことが好ましい。
【００５５】  逆に、第１の増幅器２の入力範囲が相対的に狭い場合には、直列抵抗Ｒｓの両端の電圧振幅範囲を狭くすることが望ましい。
【００５６】  上記直列抵抗Ｒｓは、好ましくは、温度により抵抗値が変化する温度補償用抵抗であることが望ましい。このような抵抗としては、ＮＰＣサーミスタやポリシリコン抵抗などを挙げることができる。温度によって抵抗値が変化する特性を利用して、圧電共振子の駆動周波数が機械的共振周波数からずれることを抑制するように、温度補償を行うことができる。それによって、より安定な発振状態を得ることができる。
【００５７】  また、上記ローパスフィルタ６や、ローパスフィルタ６に代わるハイパスフィルタやバンドパスフィルタにおいても、温度によってフィルタ特性が変化する、温度補償機能を有するフィルタを用いることが望ましい。例えば、ローパスフィルタやハイパスフィルタでは、温度によってカットオフ周波数が変化するローパスフィルタやハイパスフィルタを用いることが望ましい。
【００５８】  さらに、好ましくは、第２の増幅器４において、入力電圧のしきい値は、入力信号の立ち上がり時と立ち下がり時とで異なることが望ましい。圧電共振子を用いた回路では、発振立ち上がり時には、電流振幅が小さく、徐々に振幅が大きくなっていく。そのため、発振開始時には、帰還信号の振幅が小さく、第２の増幅器４を確実にスイッチングすることができないことがある。これに対して、第２の増幅器４の立ち上がり時のしきい値を低くし、立ち下がり時のしきい値を高めに設定することにより、小さな振幅の帰還信号によっても第２の増幅器４を確実にスイッチングすることができる。従って、入力電圧のしきい値が、入力信号の立ち上がり時と立ち下がり時とで異なることが好ましく、より好ましくは、立ち上がり時の入力電圧のしきい値が相対的に低いことが望ましい。
【００５９】  なお、上記第２の増幅器４の入力信号のしきい値を変化させる方法については、特に限定されない。例えば、図２においては、第２の増幅器４に接続されている抵抗Ｒｄの値を調整することにより、上記しきい値を変化させることができる。
【００６０】  図８は、本発明の第２の実施形態に係る発振回路の具体的な回路構成を示す図である。第２の実施形態の発振回路２１では、演算増幅器２Ａが第１の増幅器２と、略方形波を出力する第２の増幅器４をも兼ねている。このように、第１の増幅器２と第２の増幅器４とを兼用させてもよい。
【００６１】  また、ローパスフィルタ６Ａが、演算増幅器２Ａに接続されている。ローパスフィルタ６Ａは、抵抗Ｒ１１と、抵抗Ｒ１１に並列に接続された容量Ｃ２とを有する。このように、ローパスフィルタの回路構成も、種々変形することができる。
【００６２】  その他の点は、発振回路２１は、図２に示した発振回路１と同様である。従って、相当の部分については、相当の参照を付することによりその説明は省略する。
【００６３】  図９は、本発明の第３の実施形態に係る発振回路の回路図であり、図１０は、その具体的な回路構成を示す回路図である。
【００６４】  第３の実施形態に係る発振回路３１では、第１の増幅器２と圧電共振子３の入力側との間に第２の増幅器４が接続されている。すなわち、第１の実施形態で用いられていた差動駆動用の反転増幅器５が備えられていない。その他の構成は、第３の発振回路３１は、第１の実施形態の発振回路１や第２の実施形態の発振回路２１とほぼ同様である。
【００６５】  従って、図１０に示す具体的な回路構成においては、同一部分については同一の参照番号を付することによりその説明を省略する。なお、圧電共振子３の一端が電流計測部Ａを介してＧＮＤへ接続されているが、接続先の電位はＧＮＤに限らない。圧電共振子３にＤＣバイアスを印加されないように設定することが望ましい。
【００６６】  第３の実施形態の発振回路３１においても、第１の増幅器２に、第２の実施形態と同様のローパスフィルタ６Ａが接続されて一体化されている。従って、略方形波が出力される第１の増幅器２へ信号が入力される前に、制動容量電流ＩＣ０と一次共振電流Ｉ１ｓｔとが時間分離され、上記ローパスフィルタ６Ａにより、制動容量電流ＩＣ０が減衰され、一次共振電流Ｉ１ｓｔが第２の増幅器４に与えられる。よって、本実施形態においても、圧電振動装置３の位相回転量が小さかったり、位相回転量がばらついたとしても、安定に発振させることができる。
【００６７】  発振回路３１のように、差動出力ではない単出力型の発振回路を構成してもよい。
【００６８】  上述したように、第１〜第３の実施形態の発振回路１，２１，３１では、圧電セラミックスを用いた圧電共振子３を使用している。圧電共振子３のＱ値はさほど高くなく、位相回転量が小さかったり、位相回転量のばらつきが生じるからであり、このような圧電共振子３を用いた場合であっても、発振周波数を機械的共振周波数にほぼ一致させることができる。従って、安定に発振させることができる。
【００６９】  図１１は、本発明の第４の実施形態に係る発振回路の回路図であり、図１２はその具体的な回路構成を示す回路図である。本実施形態の発振回路５１は、ウィーンブリッジ型発振回路を応用した差動増幅型の発振回路である。
【００７０】  発振回路５１は、第１の増幅器として差動増幅器５２を有する。差動増幅器５２は、第１の入力端５２ａ、第２の入力端５２ｂ及び出力端５２ｃを有する。出力端５２ｃと第１の入力端５２ａとの間に、圧電共振子５３が接続されている。他方、出力端５２ｃと第２の入力端５２ｂとの間には、負帰還回路５５が接続されている。
【００７１】  圧電共振子５３は、特許文献１に記載のような構造を有する。圧電共振子５３は、図示しないＵ字型の弾性板と、弾性板に設けられた圧電素子と、弾性板の先端部に設けられた重りとを備える。前述したように、低周波で振動させるために、弾性板の先端に重りを付けたり、変位量を大きくするための弾性板および圧電セラミックスの材料が選択されているため、Ｑ値が比較的低い。従って、圧電共振子５３では、位相回転量が小さい。また、この位相回転量は圧電共振子５３の個体差やその設置状態に依存している。
【００７２】  本実施形態の発振回路５１の特徴は、圧電共振子５３に供給する電圧波形が、立ち上がり部が正弦波よりも急峻な交流電圧波形を与える交流電圧波形整形回路部４が設けられていることにある。これを、図１２〜図１４を参照してより具体的に説明する。
【００７３】  図１２は、上記発振回路１のより具体的な回路構成を示す回路図である。
【００７４】  発振回路５１に、（１／２）Ｖｄｄの電圧が基準電圧として与えられる。抵抗Ｒ３，Ｒ４の値は、本実施形態では１Ωおよび５６０Ωとされている。
【００７５】  発振回路５１では、差動増幅器５２の第１の入力端５２ａと出力端５２ｃとを接続している第１の帰還回路部Ａにおいて、圧電共振子５３に直列に抵抗Ｒ５が接続されている。Ｒ５によっても第１の帰還回路部Ａの帰還値を調整することができる。
【００７６】  他方、差動増幅器５２の第２の入力端５２ｂと出力端５２ｃとを接続している第２の帰還回路部Ｂには、負帰還回路５５としての抵抗Ｒｏが接続されている。
【００７７】  発振回路５１では、例えば５６０Ωの抵抗Ｒ４により、圧電共振子５３に流れる電流を帰還し、この帰還電流の位相変化により発振周波数が決定される。
【００７８】  よって、上記抵抗Ｒ４の値を調整することにより、電流帰還値を変化させることができる。それによって、安定的に発振するようループゲインを決定することができる。
【００７９】  ところで、この種の発振回路において圧電共振子５３を駆動するには、通常、交流波形として正弦波に近い波形が用いられている。一般的に圧電共振子は、共振周波数と反共振周波数との間では、それ以外の周波数と比較して誘導性に近い電気特性を示す。従って、電圧に比べ電流が遅くなる。これに対して、これ以外の周波数域では、容量性を示し、図１３に示すように電流が電圧よりも早く進むこととなる。この容量性と誘導性との間には電圧と電流の位相差がゼロとなる周波数が存在し、Ｑ値が高い圧電共振子では機械共振周波数が位相差ゼロの周波数にほぼ一致する。この性質を用いて、一般的な発振回路では、共振周波数近傍で圧電共振子を発振させている。
【００８０】  共振のＱ値が低い圧電共振子でも、共振周波数近傍では他の周波数と比較して位相が遅れる。共振周波数近傍では、その位相回転量は、圧電共振子のＱ値に依存することとなる。従って、Ｑ値の低い共振子では位相がゼロになる周波数と共振周波数のズレが大きくなったり、特にＱ値の低い共振子では位相回転がそもそもゼロに到達しなかったりすることもある。従って、圧電共振子の位相の回転量が小さかったり、ばらついたりする場合、正弦波を利用した発振回路では、圧電共振子を共振周波数近傍で安定に発振させることが困難である。
【００８１】  これに対して、本実施形態では、図１１に略図的に示す交流電圧波形整形回路部５４が設けられている。交流電圧波形整形回路部５４は、図１４に破線で示す交流電圧波形Ｃを整形する。図１４に示すように、交流電圧波形Ｃは、略方形波である。すなわち、正弦波に比べて立ち上がり部が急峻な交流電圧波形Ｃが用いられている。この場合、交流電圧波形が瞬時に立ち上がるため、制動容量電流Ｉｃｏ波形もほぼ同時に立ち上がり、短時間で減衰する。一方で直列共振回路に流れる一次共振電流Ｉ１ｓｔは、圧電共振子の位相回転量によらず、ほぼ正弦波に近い波形であり、且つ、共振周波数において電圧波形と同位相となる。このようにして制動容量電流Ｉｃｏと直列共振回路に流れる一次共振電流Ｉ１ｓｔを時間分離することが可能となる。この時間分離により一次共振電流Ｉ１ｓｔを抽出し、一次共振電流Ｉ１ｓｔが共振周波数において位相回転量がゼロになる性質を用いれば、圧電共振子５３自体の位相回転量に依存せずに、発振回路５１を安定に発振させることができる。そのため、位相回転量が小さかったり、位相回転量のばらつきが生じ易い圧電共振子５３を用いた場合においても、安定に発振させることが可能となる。
【００８２】  なお、上記交流電圧波形整形回路部５４の具体的な構成については、特に限定されない。例えば、差動増幅器２の増幅率を高め、それによって、正弦波の傾きを急峻とする。また、±（１／２）Ｖｄｄを超える電圧波形部分を、±（１／２）Ｖｄｄとすることにより、略方形波の上下の電圧が一定部分を整形することができる。またツェナーダイオードなどによる、クリッピング効果を用いてもよい。このようにして得られた交流電圧波形を図１４に一点鎖線で示す。この交流電圧波形Ｄでは、立ち上がり部及び立ち下がり部は、方形波よりも若干緩くなるが、正弦波よりは急峻である。そして、この場合においても、電圧波形と制動容量電流波形がほぼ同時に立ち上がり、短時間で減衰するため、制動容量電流Ｉｃｏと直列共振回路に流れる一次共振電流Ｉ１ｓｔを時間分離することができる。従って、このように立ち上がり部が正弦波よりも急峻である交流電圧波形Ｄを用いた場合にも、上記実施形態と同様に、安定に発振させることができる。
【００８３】  なお、本発明に係る発振回路は、上記差動増幅型の発振回路に限らず、コルピッツ型発振回路のような単帰還回路型であってもよい。
【００８４】  図１５は、単帰還回路型の発振回路としての本発明の第５の実施形態の発振回路を示す図である。
【００８５】  発振回路６１は、単帰還回路型の発振回路であり、増幅器６２を有する。増幅器６２の入力端と出力端とを接続している帰還回路部において、圧電共振子６３が設けられており、共振子に流れる電流が帰還量として用いられている。圧電共振子６３は、第４の実施形態で説明した圧電共振子５３と同様に、位相回転量が小さい。
【００８６】  また、本実施形態においても、交流電圧波形整形回路部５４が備えられている。交流電圧波形整形回路部５４は、圧電共振子６３に正弦波よりも立ち上がり部が急峻な交流電圧波形を与える。この交流電圧波形整形回路部５４は、第４の実施形態のように、増幅率を高めたり、あるいは様々な方法で構成することができる。
【００８７】  本実施形態においても、圧電共振子５３には、正弦波よりも急峻な交流電圧波形が与えられ、圧電共振子５３に流れる電流が帰還されるため、圧電共振子５３位相回転量が小さい場合であっても、安定に発振させることができる。
【符号の説明】
【００８８】１，２１，３１…発振回路２，２Ａ…増幅器３…圧電共振子４…増幅器５…反転増幅器６，６Ａ…ローパスフィルタ７，８，９，１０…ＦＥＴ４２…第１の帰還回路部４３…第２の帰還回路部５１…発振回路５２…差動増幅器５２ａ…第１の入力端５２ｂ…第２の入力端５２ｃ…出力端５３…圧電共振子５４…交流電圧波形整形回路部５５…負帰還回路６１…発振回路６２…増幅器６３…圧電共振子Ｒｏ，Ｒ１〜Ｒ１０，Ｒ４３〜Ｒ４６…抵抗
【図１】
2016031365.tif 000003
【図２】
2016031365.tif 000004
【図３】
2016031365.tif 000005
【図４】
2016031365.tif 000006
【図５】
2016031365.tif 000007
【図６】
2016031365.tif 000008
【図７】
2016031365.tif 000009
【図８】
2016031365.tif 000010
【図９】
2016031365.tif 000011
【図１０】
2016031365.tif 000012
【図１１】
2016031365.tif 000013
【図１２】
2016031365.tif 000014
【図１３】
2016031365.tif 000015
【図１４】
2016031365.tif 000016
【図１５】
2016031365.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成29年2月14日(2017.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端及び出力端を有する第１の増幅器と、
前記第１の増幅器の前記入力端と前記出力端との間に接続された圧電共振子とを備え、
前記第１の増幅器の出力端から前記圧電共振子に流れる電流を前記入力端に帰還している発振回路において、
立ち上がり部が正弦波よりも急峻な交流電圧波形を前記圧電共振子に与える交流電圧波形整形回路部を有する、発振回路。
【請求項２】
前記交流電圧波形整形回路部が、略方形波を前記圧電共振子に出力する励振用の第２の増幅器である、請求項１に記載の発振回路。
【請求項３】
前記圧電共振子の等価回路における制動容量に流れる制動容量電流を減衰させ、共振電流を通過させるフィルタをさらに備える、請求項２に記載の発振回路。
【請求項４】
前記圧電共振子に接続されており、前記励振用の前記第２の増幅器とともに前記圧電共振子を差動駆動するための差動駆動用増幅器をさらに備える、請求項２または３に記載の発振回路。
【請求項５】
前記圧電共振子と直列に直列抵抗が設けられており、前記直列抵抗の電圧降下により、前記圧電共振子に流れる電流を電圧へ変換させる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発振回路。
【請求項６】
前記第１の増幅器が、第１及び第２の入力端と、出力端とを有する演算増幅器からなり、前記フィルタが、前記第１または第２の入力端と、前記出力端との間に接続されている、請求項３に記載の発振回路。
【請求項７】
前記フィルタが、Ｔ型回路で構成されている静電容量と抵抗とを有する、請求項６に記載の発振回路。
【請求項８】
前記直列抵抗は、温度によって抵抗値が変化する特性を有し、温度補償用抵抗である、請求項５〜７のいずれか１項に記載の発振回路。
【請求項９】
前記フィルタは、温度によってカットオフ周波数が変化する、温度補償機能を有するフィルタである、請求項３，６及び７のいずれか１項に記載の発振回路。
【請求項１０】
前記第２の増幅器において入力電圧のしきい値が、入力信号の立ち上がり時と立ち下がり時で異なる、請求項２〜４及び６〜９のいずれか１項に記載の発振回路。
【請求項１１】
前記第１の増幅器の入力信号範囲が第２の増幅器の出力振幅範囲以上の範囲である、請求項２〜４及び６〜１０のいずれか１項に記載の発振回路。
【請求項１２】
前記第１の増幅器と前記第２の増幅器とが兼用されている、請求項２〜４及び６〜１０のいずれか１項に記載の発振回路。
【請求項１３】
差動増幅型の発振回路であって、前記増幅器として、第１，第２の入力端と出力端とを有する差動増幅器を有し、
前記第１の入力端と前記出力端及び前記第２の入力端と前記出力端とが電気的に接続されており、前記第１の入力端と前記出力端とを接続している第１の帰還回路部分に前記圧電共振子が設けられている、請求項１に記載の発振回路。
【請求項１４】
単帰還型発振回路である、請求項１に記載の発振回路。
【請求項１５】
前記交流電圧波形が、略方形波である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の発振回路。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の発振回路の駆動方法であって、電流を帰還し、前記圧電共振子に、立ち上がり部が正弦波よりも急峻である交流電圧波形を印加し、前記圧電共振子に流れる電流を帰還する、発振回路の駆動方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
なお、圧電共振子に電圧を印加する増幅器はスイッチング時の貫通電流が大きくならないよう、電流値を制限する機能を追加してもよい。電流制限機能を実現する手段としては、電源とＧＮＤとの間で貫通電流が流れる経路において、増幅回路に直列に接続される抵抗やインダクタンスでもよい。あるいは、定電流源などによる電流制限でもよい。また、これら以外の手段を用いてもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
圧電共振子３に抵抗Ｒ７が接続されている。この抵抗Ｒ７は、圧電共振子３から他の回路部分を保護するために設けられている。圧電共振子３において、所望でない起電力が生じることがある。この起電力からの回路の保護を図るために、抵抗Ｒ７が圧電共振子３に並列に接続されている。保護するための回路は、これに限らず、例えば圧電共振子の両端において対ＧＮＤ間に抵抗を挿入してもよい。この抵抗の代わりに、ツェナーなどのダイオードを挿入してもよい。また、圧電共振子に電圧が印加せず振動装置が停止しているときは、圧電共振子の入力端と出力端の電位を同電位に接続するなどの他の手段を用いてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
図３は、圧電共振子３の等価回路を示す図である。圧電共振子３では、制動容量Ｃ０に直列共振回路部分が並列に接続されている。なお、一次共振に加えて、さらに、二次、三次などの高次の共振も生じているが、高次の共振は省略して説明する。一次直列共振回路部分では、インダクタンスＬａ、抵抗Ｒａ及び容量Ｃａが直列に接続されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
圧電共振子では、Ｑが小さく、位相回転量が小さい。この場合、圧電共振子に流れる電流においては制動容量電流ＩＣ０が支配的であり、一次共振電流Ｉ１ｓｔが制動容量電流ＩＣ０に埋もれがちになることから、振動装置の共振特性がインピーダンスの周波数特性に表れにくい。従って、共振周波数が、インピーダンスの極小値からずれ、インピーダンス極小値と共振周波数とがずれていることが多い。また、一般的な発振回路では共振周波数において安定的に発振させることが難しくなる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
図４〜図６を参照して、一次共振電流Ｉ１ｓｔを抽出し、制動容量電流ＩＣ０を除去する意味を説明する。図４〜６は圧電共振子３の等価回路に、略方形波を印加したときの、各所における電流波形を示したものである。図４は、制動容量電流ＩＣ０の電流波形を示す図であり、図５は、一次共振電流Ｉ１ｓｔの電流波形を示す図であり、図６は、図３の電流Ｉｔｏｔａｌの電流波形を示す図である。この電流Ｉｔｏｔａｌは、上記一次共振電流Ｉ１ｓｔと制動容量電流ＩＣ０の和である。なお、制動容量電流ＩＣ０の波形は縦軸が拡大されており最大振幅部分がカットされて表示されている。また一次共振電流Ｉ１ｓｔは共振周波数において印加電圧との位相差がゼロとなる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
第２の増幅器４及び反転増幅器５は、略方形波の駆動電圧を圧電共振子３に与える。略方形波は、立ち上がり部が正弦波よりも急峻な交流電圧波形である。よって、発振回路１では、略方形波駆動により、制動容量Ｃ０に先に充電がすすみ、制動容量Ｃ０に充電が完了した後は、一次共振電流Ｉ１ｓｔのみが流れることになる。そのため、制動容量電流ＩＣ０と、一次共振電流Ｉ１ｓｔとを時間分離することができる。従って、図１において、第１の増幅器２の入力端には、制動容量電流ＩＣ０と、一次共振電流Ｉ１ｓｔとが時間分離された波形が与えられることになる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
上記直列抵抗Ｒｓは、好ましくは、温度により抵抗値が変化する温度補償用抵抗であることが望ましい。このような抵抗としては、ＮＴＣサーミスタやポリシリコン抵抗などを挙げることができる。温度によって抵抗値が変化する特性を利用して、圧電共振子の駆動周波数が機械的共振周波数からずれることを抑制するように、温度補償を行うことができる。それによって、より安定な発振状態を得ることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
第３の実施形態の発振回路３１においても、第１の増幅器２に、第２の実施形態と同様のローパスフィルタ６Ａが接続されて一体化されている。従って、略方形波が出力される第１の増幅器２へ信号が入力される前に、制動容量電流ＩＣ０と一次共振電流Ｉ１ｓｔとが時間分離され、上記ローパスフィルタ６Ａにより、制動容量電流ＩＣ０が減衰され、一次共振電流Ｉ１ｓｔが第２の増幅器４に与えられる。よって、本実施形態においても、圧電共振子３の位相回転量が小さかったり、位相回転量がばらついたとしても、安定に発振させることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
本実施形態の発振回路５１の特徴は、圧電共振子５３に供給する電圧波形が、立ち上がり部が正弦波よりも急峻な交流電圧波形を与える交流電圧波形整形回路部５４が設けられていることにある。これを、図１２〜図１４を参照してより具体的に説明する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
図１２は、上記発振回路５１のより具体的な回路構成を示す回路図である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
これに対して、本実施形態では、図１１に略図的に示す交流電圧波形整形回路部５４が設けられている。交流電圧波形整形回路部５４は、図１４に破線で示す交流電圧波形Ｃを整形する。図１４に示すように、交流電圧波形Ｃは、略方形波である。すなわち、正弦波に比べて立ち上がり部が急峻な交流電圧波形Ｃが用いられている。この場合、交流電圧波形が瞬時に立ち上がるため、制動容量電流ＩＣ０波形もほぼ同時に立ち上がり、短時間で減衰する。一方で直列共振回路に流れる一次共振電流Ｉ１ｓｔは、圧電共振子の位相回転量によらず、ほぼ正弦波に近い波形であり、且つ、共振周波数において電圧波形と同位相となる。このようにして制動容量電流ＩＣ０と直列共振回路に流れる一次共振電流Ｉ１ｓｔを時間分離することが可能となる。この時間分離により一次共振電流Ｉ１ｓｔを抽出し、一次共振電流Ｉ１ｓｔが共振周波数において位相回転量がゼロになる性質を用いれば、圧電共振子５３自体の位相回転量に依存せずに、発振回路５１を安定に発振させることができる。そのため、位相回転量が小さかったり、位相回転量のばらつきが生じ易い圧電共振子５３を用いた場合においても、安定に発振させることが可能となる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
なお、上記交流電圧波形整形回路部５４の具体的な構成については、特に限定されない。例えば、差動増幅器５２の増幅率を高め、それによって、正弦波の傾きを急峻とする。また、±（１／２）Ｖｄｄを超える電圧波形部分を、±（１／２）Ｖｄｄとすることにより、略方形波の上下の電圧が一定部分を整形することができる。またツェナーダイオードなどによる、クリッピング効果を用いてもよい。
このようにして得られた交流電圧波形を図１４に一点鎖線で示す。この交流電圧波形Ｄでは、立ち上がり部及び立ち下がり部は、方形波よりも若干緩くなるが、正弦波よりは急峻である。そして、この場合においても、電圧波形と制動容量電流波形がほぼ同時に立ち上がり、短時間で減衰するため、制動容量電流ＩＣ０と直列共振回路に流れる一次共振電流Ｉ１ｓｔを時間分離することができる。従って、このように立ち上がり部が正弦波よりも急峻である交流電圧波形Ｄを用いた場合にも、上記実施形態と同様に、安定に発振させることができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
本実施形態においても、圧電共振子６３には、正弦波よりも急峻な交流電圧波形が与えられ、圧電共振子５３に流れる電流が帰還されるため、圧電共振子５３位相回転量が小さい場合であっても、安定に発振させることができる。
【国際調査報告】
2016031365.tif 000018
2016031365.tif 000019
2016031365.tif 000020
2016031365.tif 000021