DE2711691A1

DE2711691A1 - Auf kraftfelder ansprechende, auslenkbare traegeranordnung sowie verfahren zu deren betrieb

Info

Publication number: DE2711691A1
Application number: DE19772711691
Authority: DE
Inventors: Raymond F Ravizza
Original assignee: Ampex Corp
Current assignee: Ampex Corp
Priority date: 1976-03-19
Filing date: 1977-03-17
Publication date: 1977-11-24
Also published as: JPS52117108A; NL177450B; FR2345049A1; JPS5818687B2; DE2711691B2; FR2345049B1; US4106065A; IT1086791B; ATA187877A; GB1572050A; BE852623A; CA1125910A; NL7702547A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A₁WeICKMANN, DiM^ChRM*B. Huber

DXIIIPR

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

Ampex Corporation

401 Broadway,

Redwood City, California 9^063

Auf Kraftfelder ansprechende, auslenkbare Trägeranordnung sowie Verfahren zu deren Betrieb

Die vorliegende Erfindung betrifft eine auf Kraftfelder ansprechende, auslenkbare Trägeranordnung mit einem für diese vorgesehenen Treiber sowie ein Verfahren zu deren Betrieb, insbesondere für Geräte, in denen große Auslenkungen oder Biegungen in zwei Richtungen gefordert sind.

Es ist bekannt, ein Paar von piezokeramischen Elementen miteinander zu verbinden und ihnen eine Auslenkspannung zuzuführen, wodurch sie über ihrer Längsrichtung gebogen oder ausgelenkt werden. Eine derartige Anordnung ist als Mehrschicht-Biegeelement bekannt; wird ein derartiges Mehrschichtelement

709847/0668

elektrisch ausgelenkt, so kann es in seiner Wirkung als Motor betrachtet werden.

Die einzelnen, das Mehrschichtelement bildenden keramischen Elemente werden aus polykristallinem Material mit hoher Dielektrizitätskonstante hergestellt. Das Material zeigt unter der Wirkung einer starken unipolaren Spannung piezoelektrische Eigenschaften, wobei die Spannung das Material als Funktion ihrer Polarität polarisiert. Es kann daher gesagt werden, daß das polarisierte Material eine "Polungsrichtung" besitzt und eindeutige mechanische Eigenschaften zeigt, wenn ihm nachfolgend Spannungen aufgeprägt werden. Kann sich beispielsweise die Oberseite eines langen dünnen piezoelektrischen Elementes frei bewegen und ist dessen Unterseite gegen Bewegungen gesperrt, was beispielsweise dadurch erfolgen kann, daß das Element mit einem dünnen stabilen Substrat verbunden wird, so biegt sich das Element, wenn zwischen der Oberseite und der Unterseite eine Spannung angelegt wird.

Es ist bekannt, den Biegeeffekt dadurch zu verstärken, daß ein Substrat auf zwei Seiten mit einem piezokeramisehen Element verbunden wird und daß zwischen dem Substrat und den beiden Elementen eine Spannung so angelegt wird, daß diese Spannung in der Polungsrichtung eines Elementes und gegen die Polungsrichtung des anderen Elementes gerichtet ist. Auf diese Weise ergibt sich ein Gegentakt-Effekt, welcher dazu führt, daß das Elementenpaar im Vergleich zu einem Einzelelement stärker gebogen wird. Durch Umkehrung der Polarität der angelegten Spannung wird die Biegerichtung der Elemente umgekehrt.

709847/0668

lc

In bestimmten Anwendungsfällen wirkt eine derartige Ausgestaltung, bei der eine Auslenkspannung in der Polungsrichtung eines Elementes und gegen die Polungsrichtung des anderen Elementes angelegt wird, zufriedenstellend. Werden jedoch große Biegungen gefordert, so sind auch große Auslenkspannungen erforderlich. Es hat sich gezeigt, daß bei Anlegen von großen Spannungen gegen die Polungsrichtung eines piezokeramisehen Elementes (das heißt, bei einer Spannung, deren Polarität der ursprünglichen polarisierenden Spannung entgegengerichtet ist) eine Tendenz zur Entpolarisierung des Elementes besteht, wodurch die Biege- oder Auslenkfähigkeit reduziert wird.

Ein Anwendungsbeispiel, bei dem große Auslenkungen in zwei Richtungen erforderlich sind, ist in einem Video-Magnetbandgerät gegeben, bei dem Information auf einem Videoband durch einen "Lese¹¹·Wandler erfaßt wird, welcher auf einem Videokopf montiert ist. Normalerweise liegt die Information auf dem Band in Spuren vor, wobei der Lesewandler für eine bestmöglbhe Wiedergabe der in der Spur enthaltenen Information auf die auszulesende Spur zentriert werden muß. Moderne Video-Magnetbandgeräte enthalten elektronische Schaltungen zur Erfassung der Stellung des Kopfes relativ zur Spur sowie zur Ausrichtung des Lesewandlers in bezug auf diese Spur. Ein Beispiel für ein derartiges Video-Magnetbandgerät ist in einer Parallelanmeldung der Anmelderin (Aktenzeichen der US-Patentanmeldung 668 651)beschrieben.

Bei einer Ausführungsform des in dieser Patentanmeldung beschriebenen Video-Magnetbandgerätes ist ein Lesewand-

709847/0668

ler an einem Ende eines Mehrschichtelementes montiert. Die Ablenkspannungen werden diesem Mehrschichtelement so zugeführt, daß es in eine Stellung ausgelenkt wird, in welcher der Lesewandler relativ zur auszulesenden Spur richtig eingestellt ist.

Die zur Bewegung eines Lesewandlers in einem derartigen Video-Magnetbandgerät erforderliche Auslenkung kann in Abhängigkeit von den Dimensionierungsgrenzen des Gerätes etwa 43,18 χ 10 cm und mehr betragen. In derartigen Fällen müssen dem Mehrschichtelement große .Auslenkspannungen zugeführt werden. Wird ein bekanntes Mehrschichtelement in bekannter Weise betrieben, so ergibt sich aufgrund des oben genannten Entpolarisierungseffektes eine reduzierte Auslenkempfindlichkeit. Dieser Entpolarisierungseffekt stellt bei Video-Magnetbandgeräten und auch in anderen Anwendungsfällen, in denen eine reduzierte Auslenkempfindlichkeit unerwünscht ist, einen wesentlichen Nachteil dar.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Möglichkeit zur Ansteuerung eines Mehrschichtelementes der beschriebenen Art anzugeben, wobei Auslenkungen in zwei Richtungen mit großer Amplitude ohne Entpolarisierung möglich sind. Insbesondere soll eine derartige Möglichkeit für ein Video-Magnetbandgerät angegeben werden, um einen auf einem Mehrschichtelement gelagerten Wandler auslenken zu können.

Diese Aufgabe wird bei einer Trägeranordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch ein auf ein Kraftfeld ansprechendes auslenkbares Trägerelement mit

7098*7/0688

bevorzugter Polungsrichtung und durch eine Schaltung zur Aufprägung eines Auslenkkraftfeldes auf das Trägerelement mit einer in dessen Polungsrichtung liegenden Polarität zwecks Realisierung großer Auslenkungen ohne Entpolarisierung des Trägerelementes gelöst.

In Y/eiterbildung der Erfindung ist bei einem Verfahren zum Betrieb einer derartigen Trägeranordnung vorgesehen, daß in piezokeramische Schichten des Trägerelementes Auslenkspannungen mit einer Polarität in deren Polungsrichtung eingespeist werden, so daß große Auslenkungen des als Mehrschichtelement ausgebildeten Trägerelementes ohne Entpolarisierung einer der piezokeramischen Schichten realisierbar sind.

Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine vereinfachte perspektivische Darstellung eines Teils eines Video-Magnetbandgerätes mit schraubenförmiger Bandführung und drehbarer, einen Lesekopf enthaltender Abtasttrommel;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Lesewandleranordnung zur Verwendung in Verbindung mit einem Lesekopf nach Fig. 1;

Flg.2a einen vergrößerten Querschnitt eines Teils der Lesewandleranordnung nach Fig. 2, aus welcher der geschichtete Aufbau der Anordnung ersiehtlieh ist; 709847/0668

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Gegenkopplungs-Regelanordnung zur Regelung von Vibrationen in einer Mehrschicht-Lesewandleranordnung;

Fig.4a und 4b jeweils ein Diagramm der Frequenz- und Phasencharakteristik der Mehrschicht-Lesewandleranordnung in einer Schaltung nach Fig. 3;

Fig. 5 ein Schaltbild der Regelanordnung gemäß Fig. 3;

Fig. 6 bekannte Möglichkeiten zur Auslenkung eines Mehrschichtelementes;

Fig. 7 eine verbesserte Möglichkeit zur Auslenkung eines Mehrschichtelementes gemäß der Erfindung;

Flg.8a eine verbesserte Möglichkeit zur Änderung der Richtung und der Größe der Auslenkung eines Mehrschichtelementes gemäß besonderen Merkmalen der Erfindung;

Fig.8b ein Spannungsdiagramm für die den Elementen eines Mehrschichtelementes nach Fig. 8a einzuspeisende effektive Spannung;

Fig. 9 eine verbesserte Möglichkeit zur Ansteuerung eines Mehrschichtelementes gemäß der Erfindung für den Fall, daß das Auslenksignal für das Mehrschichtelement keine Niederfrequenz- oder Gleichstromkomponenten enthält; und

Fig.10 ein Schaltbild einer Schaltung für eine auslenkbare Lesewandleranordnung mit den verbesserten Auslenkmöglichkeiten gemäß Fig. 8a.

709847/0668

Generell gesprochen gibt die vorliegende Erfindung Möglichkeiten zur Auslenkung von Mehrschicht-Biegeelementen mit großer Amplitude an, wobei diese Auslenkungen mit großer Amplitude nicht von den bisher zu beobachtenden Entpolarisierungseffekten begleitet sind. Erfindungsgemäß wird eine derartige unerwünschte Entpolarisierung dadurch erreicht, daß einem Paar von miteinander verbundenen piezokeramischen Elementen, die in gemeinsamer Polungsrichtung ausgerichtet sind, Ablenkspannungen zugeführt werden, deren Polaritäten in der Polungsrichtung des Elementes liegen, dem die Spannungen zugeführt werden. Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird jedem keramischen Element eine Gleichvorspannung zugeführt, welche in der Polungsrichtung des Elementes liegt. Dieser Gleichvorspannung wird eine Auslenk-Wechselspannung zur Steuerung der Auslenkung des Mehrschichtelementes überlagert. Die Größe der Gleichvorspannung wird so gewählt, daß die einem Element zugeführte effektive Spannung eine Polarität in der Polungsrichtung dieses Elementes besitzt.

Aus den folgenden Ausführungen wird sich ergeben, daß die erfindungsgemäßen Maßnahmen für eine Vielzahl von Anwendungsfällen und insbesondere für Video-Magnetbandgeräte mit schraubenförmiger Bandführung geeignet sind. Die nachfolgenden, sich auf derartige Video-Magnetbandgeräte mit schraubenförmiger Bandführung beziehenden Ausführungen sind daher nicht im Sinne einer Beschränkung der Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Maßnahmen zu verstehen.

Die vorliegende Erfindung steht mit Merkmalen weiterer Parallelanmeldungen der Anmelderin in Verbindung, welche

709847/0668

sich ebenfalls auf Video-Magnetbandgeräte mit schraubenförmiger Bandführung richten. Derartige Merkmale sind in Parallelanmeldungen der Anmelderin (Aktenzeichen der entsprechenden US-Patentanmeldungen 668 653 und 668 580) beschrieben. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen, welche insbesondere bei Video-Magnetbandgeräten mit schraubenförmiger Bandführung anwendbar sind, eignen sich insbesondere zur Regelung der Ausrichtung eines Lesewandlers in bezug auf Spuren auf einem Videoband. Im folgenden wird daher zunächst kurz die Wirkungsweise eines Videowandlers für Video-Magnetbandgeräte beschrieben.

Fig. 1 zeigt speziell eine Abtasttrommel 20 für ein Video-Magnetbandgerät mit schraubenförmiger Bandführung, welche einen drehbaren Teil besitzt, der einen Wiedergabe- bzw. "Lese"-Kopf trägt. Dieser Lesekopf steht mit einem Video-Magnetband in Kontakt und tastet aufeinanderfolgende Spuren auf diesem Band ab.

Die Abtasttrommel 20 besitzt Trommelteile 22 und 24, um die ein Videoband 26 geführt ist. Dieses Videoband wird durch einen (nicht dargestellten) Bandtransport in Richtung von Pfeilen A transportiert und ist in einem schraubenförmigen Weg um die Trommelteile 22 und Zk geführt. Das Band 26 wird dabei durch Führungsrollen 28 und 30 mit den Trommelteilen in innigem Kontakt gehalten und durch den Bandtransport unter Spannung geführt.

Bei einem Video-Magnetbandgerät mit schraubenförmiger Bandführung laufen die Informationsspuren in bezug auf die Längsrichtung des Bandes in Diagonalrichtung. Ein Teil einer solchen Spur 32 ist in Fig. 1 vergrößert dargestellt. Um die in der Spur 32 aufgezeichnete In-

709847/0668

formation zu erfassen, ist auf dem Trommelteil 22 ein Lesewandlerkopf 34 montiert, welcher in Richtung eines Pfeiles B rotiert. Die Bewegung des Bandes 26 sowie die Rotation des Wandlers 34 führt zu einem Kontakt zwischen Wandler 34 und dem Band längs der Spur 32, wodurch ein elektrisches Signal erzeugbar ist, das die in der Spur voraufgezeichnete Information repräsentiert. Dieses elektrische Signal wird zur Weiterverarbeitung in an sich bekannter Weise einer Signalverarbeitungsschaltung zugeführt.

Ersichtlich hängt eine originalgetreue Wiedergabe der in der Spur 32 voraufgezeichneten Information von der genauen Orientierung des Wandlers 34 relativ zur Spur 32 ab. Spurführungsprobleme ergeben sich beispielsweise, wenn Videobänder und damit die auf ihnen aufgezeichneten Spuren durch Temperatur- oder Feuchtigkeitseinflüsse Abmessungsänderungen erfahren. Weiterhin können auch durch den Bandtransport hervorgerufene fehlerhafte Spannungen Spurführungsprobleme herbeiführen.

Um derartige Probleme ausschalten zu können, ist es wichtig, die Augenblicksstellung des Wandlers 34 relativ zur Spur 32 zu erfassen. Eine Anordnung zur Erfassung der Stellung des Lesewandlers relativ zu einer Spur ist in der oben genannten Parallelanmeldung der Anmelderin (Aktenzeichen der US-Patentanmeldung 668 571) beschrieben. Kurz gesagt wird einem auslenkbaren Trägerarm, beispielsweise einem Mehrschichtelement, auf dem der Lesewandlerkopf montiert ist, ein elektrisches Korrektursignal zugeführt, wenn eine richtige Führung zwischen dem Lesewandler und der Spur nicht vorhanden ist. Dieses Korrektursignal bewirkt eine derartige

709847/0668

Auslenkung des Trägerarms, daß der Wandler auf die Spurmitte geführt wird, wodurch Spurführungsfehler reduziert werden.

Eine Auslenkung des Lesewandlers ist auch in Video-Magnetbandgeräten mit schraubenförmiger Bandführung erwünscht, wie sie in der oben genannten Parallelanmeldung der Anmelderin (Aktenzeichen der US-Patentanmeldung 668 652) beschrieben sind. In einem solchen Magnetbandgerät werden beispielsweise Zeitlupeneffekte in der wiedergegebenen Videoinformation erzeugt, wobei es sich etwa um einen Zeitlupeneffekt mit halber Geschwindigkeit handeln kann, der durch Reduzierung der Bandtransportgeschwindigkeit auf die Hälfte der normalen Geschwindigkeit und durch doppelte Auslesung jeder Spur durch den Lesewandler erzeugt wird. Um eine Spur doppelt auslesen zu können, muß der Lesewandler auf den Beginn der wiederholt auszulesenden Spur zurückgestellt werden. Diese Rückstellung des Lesewandlers wird gemäß einer in der vorgenannten Parallelanmeldung beschriebenen Ausführungsform dadurch herbeigeführt, daß dem Trägerarm, auf dem der Lesewandler montiert ist, ein elektrisches Rückstellsignal zugeführt wird, wodurch der Trägerarm und der Wandler derart ausgelenkt werden, daß der Wandler auf den Beginn der gewünschten Spur zurückgestellt wird. Das Rückstellsignal liegt in Form eines elektrischen Impulses vor, welcher eine Vibration bzw. Schwingung des Trägerarms hervorrufen kann. Derartige Vibrationen müssen gedämpft werden, um eine korrekte Führung zwischen Wandler und Band sicherzustellen.

Vibrationen des auslenkbaren Trägerarms für den Wandler ergeben sich auch, wenn der Wandler mit dem Band in Kon-

709847/0668

takt tritt und den Kontakt mit dem Band verliert. Beispielsweise bei der Abtasttrommelanordnung nach Fig. 1 verliert der Lesewandler 34 im Spalt zwischen den Führungsrollen 28 und 30 bei jeder Umdrehung der Trommel 20 den Kontakt mit dem Band 26. Der Wandler 34 gelangt mit dem Band 26 erneut in Kontakt, wenn er die Rolle 28 passiert und in Richtung des Pfeiles B weiterrotiert.

Die sich im auslenkbaren Trägerarm für den Wandler ausbildenden Vibrationen sind natürlich unerwünscht, da sie zu einem Verlust der genauen Spurführung führen können. Dieser Effekt kann dadurch minimal gehalten oder eliminiert werden, daß die Vibrationen des auslenkbaren Trägerarmes erfaßt werden und ein den Vibrationen entgegenwirkendes Dämpfungssignal in den Trägerarm eingespeist wird.

Bei Video-Magnetbandgeräten mit schraubenförmiger Bandführung, bei denen ein auslenkbarer Trägerarm zur Reduzierung von Spurführungsfehlern vorgesehen werden soll, müssen daher Maßnahmen zur Dämpfung von elektrisch und mechanisch induzierten Vibrationen im auslenkbaren Trägerarm vorgesehen werden. Vorzugsweise wird die Dämpfung der Vibrationen elektronisch durchgeführt, wobei es zweckmäßig ist, die Amplitude der Vibrationen zu erfassen und ein elektrisches Signal zu erzeugen, das ein Maß für diese Amplitude ist.

Eine auslenkbare Lesewandleranordnung mit Möglichkeiten zur Erfassung von Vibrationen ist in Fig. 2 dargestellt und generell mit 36 bezeichnet.

An einem Ende der Anordnung 36 befindet sich der Lesewandler 34. Sein Ausgang ist über Leitungen 38 mit einem

709847/0668

Paar von Wandlerausgangskleramen 40 verbunden, von denen das Wandlerausgangssignal über eine Leitung 82 zu einer konventionellen Videosignal-Verarbeitungsschaltung 84 geführt wird.

Ein Trägerarm 42 zur Halterung und Auslenkung des Wandlers 34 wird durch ein piezoelektrisches Mehrschichtelement gebildet, das ausgelenkt oder gebogen wird, wenn ihm ein Auslenkpotential zugeführt wird. Dieses Mehrschichtelement wird durch mehrere miteinander verbundene Schichten gebildet, welche insgesamt als piezoelektrischer Motor 43 wirken. Dabei handelt es sich um eine obere piezokeramische Schicht 44 sowie eine untere piezokeramische Schicht 46. Die verschiedenen Schichten der Anordnung 36 sind im einzelnen in Fig. 2a dargestellt. Die piezokeramischen Schichten 44 und 46 sind beide mit einem gemeinsamen, elektrisch leitenden Substrat 48 verbunden. Dieses Substrat 48 begrenzt die Bewegung des Mehrschichtelementes auf eine Biegebewegung als Funktion eines angelegten elektrischen Potentials.

Zur Aufprägung eines elektrischen Potentials auf die piezokeramischen Elemente 44 und 46 sind die Außenflächen dieser Elemente mit leitenden Schichten 50 und belegt. Zur Einspeisung eines elektrischen Auslenkpotentials sind mit den Schichten 50 und 52 elektrische Anschlüsse 54 und 56 (Fig. 2) verbunden. Das Substrat 48 besitzt ebenfalls eine Eingangsklemme 58 als gemeinsamen Anschluß für das einzuspeisende Auslenkpotential. Das elektrische Potential zur Auslenkung des Trägerarms 42 wird für die piezokeramische Schicht 44 zwischen den Klemmen 54 und 58 und für die piezokeramische Schicht 46 zwischen den Klemmen 56 und 58 eingespeist.

709847/0668

Damit sich der Trägerarm 42 an einem freien Ende 60, an dem der Wandler 34 montiert ist, biegen kann, ist er zwischen isolierenden Abstandsstücken 64 eingespeist, welche durch eine (nicht dargestellte) Schraube gehalten werden können, die in einem Loch 66 sitzt.

Den piezokeramischen Schichten 44 und 46 werden über die Eingangsklemmen 54, 56 und 58 Ablenkpotentiale zugeführt. Als Funktion dieser Ablenkpotentiale biegt sich der Trägerarm 42 an seinem freien Ende 60 und lenkt den Wandler 34 in einer Richtung und um einen Betrag aus, welcher von der Größe und der Polarität der an den Klemmen 54, 56 und 58 eingespeisten Potentiale abhängt. In bestimmten Anwendungsfällen benötigt ein piezoelektrischer Motor lediglich eine mit einem Substrat verbundene piezokeramische Schicht. Beispielsweise kann eine einzige piezokeramische Schicht auf ihrer Oberseite mit einer leitenden Schicht bedeckt und an ihrer Unterseite mit einem leitenden Substrat verbunden sein, das der Schicht eine Biegung aufzwingt, wenn zwischen ihr und dem Substrat ein elektrisches Potential angelegt wird. Sind jedoch große Auslenkungen erforderlich, wie dies beispielsweise für Wandler in Video-Magnetbandgeräten der Fall ist, so ist ein Motorelement mit zwei piezokeramischen Schichten 44 und 46 gemäß Fig. 2 bevorzugt.

Neben dem piezoelektrischen Motor 43 zur Auslenkung des Wandlers 34 besitzt die Anordnung 36 weiterhin einen Auslenkungs- bzw. Vibrationssensor in Form eines piezoelektrischen Generators 68. Dieser Generator 68 wird in der dargestellten Ausführungsform durch einen Randbereich 70 der piezokeramischen Schicht 44

709847/0668

gebildet, deren Unterseite im oben beschriebenen Sinne mit dem Substrat 48 verbunden ist. Der Generator 68 kann andererseits auch durch einen Teil im Zentrum der Schicht 44 gebildet werden. Der Generator besitzt eine getrennte, über dem Bereich 70 liegende leitende Schicht 72. Diese leitende Schicht 72 ist von der leitenden Schicht 50 durch einen dielektrischen Spalt 74 isoliert, wodurch der Ausgang des Generators 68 von dem an die leitende Schicht 50 angelegten Potential elektrisch isoliert wird.

Der Generator 68 ist an einer Stelle 76 eingespannt und besitzt ein dieser Einspannstelle gegenüberliegendes freies auslenkbares Ende 78. Wenn im Motor 43 aufgrund von elektrischen oder mechanischen Impulsen Vibrationen oder Auslenkungen auftreten, so tritt auch eine entsprechende Auslenkung oder Vibration im freien Ende 78 des Generators 68 auf, wodurch zwischen dem gemeinsamen Substrat 48 und der leitenden Schicht 72 ein elektrisches Signal erzeugt wird, das ein Maß für den Augenblickswert der Auslenkung des Motors 43 sowie des Wandlers 34 ist.

Vorstehend wurde ausgeführt, daß der Generator 68 durch einen piezokeramischen Teil 70 des Elementes 44 und der Motor 43 durch den übrigen Teil dieses piezokeramischen Elementes 44 gebildet wird. Wie die Fig. 2 und 2a zeigen, ist der piezokeramische Teil 70 vorzugsweise ein Teil der zusammenhängenden piezokeramischen Schicht Es ist jedoch nicht notwendig, daß der Teil 70 ein Teil eines größeren einheitlichen Stückes ist. Beispielsweise kann der Spalt 74 nach unten durch die Schicht 44 verlaufen und damit ein getrenntes Teil 70 bilden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß auch bei Ablenk-

709847/0668

Signalen mit großer Amplitude für die Schichten 44 und 46 eine Kopplung dieser Ablenksignale auf den Generator 68 nicht so wirksam erfolgt, wenn der Teil 70 Teil einer größeren einheitlichen Schicht 44 ist. Andererseits führt eine Durchschneidung dieser Schicht zu einer größeren Entkopplung zwischen Motor und Generator, wobei auch Oberflächenverschmutzungen der Schicht zunehmen können.

Vibrationssensoren, welche ein elektrisches Ausgangssignal erzeugen, das ein Maß für Vibrationen im Arm 42 ist, sollen auf Vibrationen in einem Frequenzbereich von etwa 10 Hz bis zu wenigstens 400 Hz ansprechen, indem der dargestellte Mehrschicht-Trägerarm eine Resonanzfrequenz besitzt. Der Generator 68 gemäß Fig. 2, welcher in Längsrichtung des Trägerarmes 42 verläuft, besitzt in dem gewünschten Frequenzbereich ein gutes Frequenzansprechvermogen. Diese Frequenzcharakteristik erscheint insbesondere bei tiefen Frequenzen gegenüber einem Generator, welcher quer zur Längsrichtung des Trägerarms 42 verläuft, weit besser.

Bevorzugte Abmessungen für den Trägerarm 42 sind eine Länge L vom freien Ende 60 bis zur Einspannstelle 76 von etwa 2,286 cm und eine Breite W von etwa 1,27 cm. Die Schichten 44, 46 und 48 besitzen vorzugsweise eine Dicke von etwa 0,01524 cm, während die leitenden Schichten 50, 52 und 72 eine Dicke im Bereich von wenigen /U besitzen. Die Breite der leitenden Schicht 72 gemessen zwischen dem Spalt 74 und der nächstliegenden Kante des Trägerarms 42 beträgt vorzugsweise etwa 12,7 · 10"' cm. Das Substrat 48 ist vorzugsweise aus Messing hergestellt, während die leitenden Schichten 50, 52 und 72 durch Nickel gebildet werden. Die piezokeramischen Schichten 44 und 46 sind mit dem Substrat 48 beispielsweise durch

709847/0668

einen Epoxy-Kleber verbunden.

Die Lesewandleranordnung 36 kann in einem (nicht dargestellten) Gehäuse angeordnet werden, dessen Ober- und Unterseite die Anordnung 36 haltern. Die gesamte in einem Gehäuse angeordnete Anordnung kann durch eine Schraube zusammengehalten werden, welche durch ein Loch in der Oberseite des Gehäuses, durch das Loch 66 (Fig. 2) und durch ein weiteres Loch in der Unterseite des Gehäuses verläuft. Eine genauere Beschreibung eines derartigen Gehäuses, das für die Anordnung 36 verwendbar ist, findet sich in der oben genannten Parallelanmeldung der Anmelderin (Aktenzeichen der US-Patentanmeldung 668 651).

Die vorbeschriebene Kombination aus piezoelektrischem Motor und Generator stellt eine billige, zuverlässige Anordnung dar, welche geregelt auslenkbar ist und gleichzeitig ein Ausgangssignal erzeugen kann, das ein Maß für die geregelte Auslenkung oder für eine durch Vibration induzierte Auslenkung ist. Sie ist insbesondere als Teil einer Lesekopfanordnung für ein Video-Magnetbandgerät geeignet, auf das im folgenden noch eingegangen wird.

Die beschriebene Kombination aus piezoelektrischem Motor und Generator, welche gleichzeitig einen Lesewandler auslenkt und Vibrationen dieses Lesewandlers erfaßt, wird in einem elektronischen Gegenkopplungs-Regelsystem zur Dämpfung von Vibrationen in einem Lesewandler für ein Videoband verwendet.

Es sind Dämpfungsanordnungen für Wandler unter Verwendung von Gummidämpfungsgliedern bekanntgeworden, welche

709847/0668

Vibrationen im Wandler dämpfen; derartige Dämpfungsglieder begrenzen aber auch den wirksamen Auslenkbereich des Wandlers. Werden die Dämpfungsglieder auf dem Lesekopf benachbart zum Wandler in einer rotierenden Abtastanordnung verwendet, so werden sie bei der Trommelrotation Zentrifugalkräften unterworfen. Dabei kann es schwierig sein, die Dämpfungsglieder in ihrer richtigen Stellung auf der Trommel zu halten. Eine verbesserte Dämpfungsanordnung, in der die vorbeschriebene Kombination von Motor und Generator verwendbar ist, ist im Blockschaltbild nach Fig. 3 dargestellt. Vor der Beschreibung dieser verbesserten Dämpfungsanordnung wird Jedoch die zugehörige Wandlerschaltung kurz beschrieben, um das Zusammenwirken der Dämpfungsanordnung mit dieser zugehörigen Schaltung zu beschreiben. Ein Lesewandler 34 gemäß Fig. 3 erfaßt bzw. liest voraufgezeichnete Information in Spuren auf einem Videoband. Der Wandler 34 ist Teil der Lesewandleranordnung 36 gemäß Fig. 2 mit dem auslenkbaren Trägerarm 42 zur Auslenkung des Wandlers 34 als Funktion von Ablenksignalen, wodurch die Ausrichtung des Wandlers 34 in bezug auf eine Spur korrigierbar oder der Wandler 34 auf den Beginn einer Spur rückstellbar ist, wie dies beispielsweise in dem oben erwähnten Zeitlupenbetrieb erfolgt. Der Trägerarm 42 ist an der Stelle 76 eingespannt, wobei sein gegenüberliegendes, den Wandler 34 tragendes Ende frei auslenkbar ist.

Das elektrische Ausgangssignal des Wandlers 34 steht auf einer Leitung 82, welche dieses Signal einer konventionellen Videosignal-Verarbeitungsschaltung 84 zuführt, um beispielsweise ein zusammengesetztes Fernsehsignal für eine HF-Aussendung zu erzeugen. Das Ausgangssignal des Wandlers 34 wird weiterhin auf eine

709847/0668

Wandlerstellungs-Regelschaltung 86 gegeben. Diese Regelschaltung 86 sowie ihre Funktion sind in der oben genannten Parallelanmeldung der Anmelderin (Aktenzeichen der US-Patentanmeldung 668 651) beschrieben und sind im vorliegenden Zusammenhang nicht erfindungswesentlich. Kurz gesagt erzeugt diese Wandlerstellungs-Regelschaltung ein Vibrationssignal mit fester Frequenz zur Einspeisung in den auslenkbaren Trägerarm 42, um den Wandler 34 mit fester Folgefrequenz in einer vibrierenden Hin- und Herbewegung über eine Spur zu führen. Da die Vibrationsbewegung eine Querführung des Wandlers 34 relativ zur Spur hervorruft, ist das Ausgangssignal des Wandlers 34 mit der Vibrationsfrequenz in der Amplitude moduliert. Die Hüllkurve des amplitudenmodulierten Signals enthält eine Information, welche ein Maß für die Ausrichtung zwischen Wandler 34 und der auszulesenden Spur ist. Diese Information wird zur Erzeugung eines Korrektursignals erfaßt, um den Wandler 34 auf die Mitte der Spur einzustellen. Dieses Korrektursignal sowie das Vibrationssignal stehen auf einer Leitung 88 und werden letztlich dem auslenkbaren Trägerarm 42 aufgeprägt.

Ein Wandlerrückstellsignal-Generator 90 erzeugt ein ebenfalls dem auslenkbaren Trägerarm 42 aufzuprägendes elektrisches Signal, um den Wandler 34 im Bedarfsfall selektiv auf den Beginn einer Spur rückstellen zu können. Schaltungen zur Erzeugung derartiger Rückstellsignale sind in der oben genannten Parallelanmeldung der Anmelderin (Aktenzeichen der US-Patentanmeldung 668 652) beschrieben.

Das Rückstellsignal vom Generator 90 sowie das Vibrationskorrektursignal von der Schaltung 86 werden in eine einen Verstärker enthaltende Frequenzkompensationsstufe 92 eingespeist, deren Frequenzcharakteristik

709847/0668

das Komplement zu unerwünschten Reständerungen in der Charakteristik des Trägerarmes 42 bei geregelter elektronischer Gegenkopplungsdämpfung gemäß Fig. 3 ist. Diese Frequenzkompensationsstufe 92 unterstützt die Wirkung der elektronischen Dämpfungsschaltung im Sinne einer gewünschten gleichförmigen Frequenzcharakteristik des Gesamtsystems. Die unterstützende Wirkung tritt dabei in einem Frequenzbereich von 300 bis 400 Hz auf, in dem die elektronische Dämpfungswirkung einen Anstieg in der Frequenzcharakteristik des Trägerarmes 42 bei dessen mechanischer Resonanzfrequenz erster Ordnung nicht vollständig eliminieren kann. Die von der Frequenzkompensationsstufe 92 gelieferten, in der Frequenz kompensierten Auslenksignale werden über eine Leitung 94 in einen Summationsverstärker 96 eingespeist, welcher die Auslenksignale und ein Wandlerdämpfungssignal, das von der im folgenden noch zu beschreibenden Gegenkopplungsschleife geliefert wird, summiert. Das Ausgangssignal des Summationsverstärkers 96 wird über eine Leitung 98 in einen Treiberverstärker 100 eingespeist, der sein Eingangssignal verstärkt abgibt und es in den auslenkbaren Trägerarm 42 einspeist, um den Wandler 34 geregelt auf die Mitte der Spur auszulenken und die richtige Spurführung des Wandlers aufrechtzuerhalten .

Die verschiedenen, in den Trägerarm 42 eingespeisten Auslenksignale, insbesondere die durch den Wandlerrückstellsignal-Generator 90 erzeugten Signale können unerwünschte Vibrationen dieses Trägerarmes 42 hervorrufen. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn der Arm 42 ein Mehrschichtelement ist, da Mehrschichtelemente eine Resonanzcharakteristik besitzen, welche eine Steuerung in eine gedämpfte Schwingung bewirken kann.

709847/0668

Um derartige Schwingungen zu dämpfen, ist in der Schaltung nach Fig. 3 eine Gegenkopplungsschleife zur Erzeugung eines elektrischen Dämpfungssignals und zur Einspeisung des Dämpfungssignals in den Trägerarm 42 vorhanden, um dessen Vibrationen bzw. Schwingungen zu dämpfen. Das erforderliche Dämpfungssignal wird generell von einem Signalgenerator geliefert, welcher ein Ablenkgeschwindigkeitssignal liefert, das ein Maß für die Augenblicks-Ablenkgeschwindigkeit des Lesewandlers 34 ist. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wird dieser Signalgenerator durch einen einstückig mit dem Trägerarm 42 ausgebildeten Sensor 102 zur Erzeugung eines ein Maß für die Augenblicks-Auslenkstellung des Wandlers 34 darstellenden Signals sowie durch eine Differentiationsstufe 104 gebildet, welche das Wandlerstellungssignal in ein Wandlergeschwindigkeitssignal überführt. Der Sensor 102 wird vorzugsweise durch einen piezoelektrischen Generator gemäß Fig. 2 gebildet, welcher einstückig mit dem Mehrschicht-Trägerarm ausgebildet ist.

Das Ausgangssignal des Sensors 102 wird in einen Verstärker 106 mit großer Eingangsimpedanz eingespeist, welcher für den Sensor 102 eine sehr kleine Last bildet. Da der Sensor 102 typischerweise ein Ersatzbild einer Spannungsquelle mit einer Serienkapazität besitzt, muß die an ihn geschaltete Last klein sein, um niederfrequente Signale wirksam von ihm abnehmen zu können.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 106 wird über eine Summationsstufe 108, deren weiteres Eingangssignal im folgenden noch erläutert wird, in die Differentiationsstufe 104 eingespeist, welche das Wandlerstellungssignal vom Sensor 102 differenziert und es in ein Signal über-

709847/0668

führt, das ein Maß für die Augenblicks-Wandlergeschwindigkeit ist.

Die Differentiationsstufe 104 besitzt eine Amplituden-Frequenzcharakteristik eines Hochpaßfilters, so daß sie durchlaufende Signale eine Phasenvoreilung erleiden. Die Bedeutung der Phasenverschiebung eines die Gegenkopplungsschleife durchlaufenden Signals wird im folgenden erläutert, um die Funktion der verbleibenden Komponenten der Gegenkopplungsschleife deutlicher zu machen.

Da der Trägerarm 42 vorzugsweise als piezoelektrisches Mehrschichtelement ausgebildet ist, besitzt er in an sich bekannter Weise Resonanzen ersten und höherer Ordnung sowie Antiresonanzen piezoelektrischer Kristalle. Fig. 4azeigt die Gesamtfrequenzcharakteristik einer Mehrschicht-Motor-Generatorkombination der in Fig. 2 dargestellten Art. Diese Charakteristik kann durch Einspeisen eines sinusförmigen Signals mit veränderlicher Frequenz und konstanter Amplitude in den piezoelektrischen Motor und durch Messung des resultierenden Ausgangssignals bestimmt werden. Die Ergebnisse einer derartigen Messung sind in Fig. 4a dargestellt, woraus ein Resonanzpunkt in der Nähe von 400 Hz sowie ein Antiresonanzpunkt im Bereich von etwa 700 bis 1000 Hz ersichtlich ist. Dieser sich ändernde Resonanzpunkt hängt von dem speziell verwendeten Mehrschichtelement ab. Das maximale Ausgangssignal der Motor-Generatorkombination tritt bei einer Resonanz auf, während das minimale Ausgangssignal bei sehr tiefen Frequenzen und bei einer Antiresonanz auftritt.

Resonanzen höherer Ordnung sind in Fig. 4a nicht dargestellt.

709847/0668

Da das Ausgangssignal der Motor-Generatorkombination bei Resonanz maximal ist, treten bei Erregung des Mehrschichtelementes durch einen elektrischen oder mechanischen Impuls Vibrationen bzw. Schwingungen bei der Resonanzfrequenz auf. Um die Möglichkeit derartiger Schwingungen zu eliminieren, ist die Gegenkopplungsschleife so ausgelegt, daß sie Dämpfungssignale für das Mehrschichtelement liefert, welche in bezug auf die Signale um 180° in der Phase verschoben sind, die das Mehrschichtelement ursprünglich zu einer Schwingung veranlassen. Auf diese Weise wird der Tendenz des Mehrschichtelementes zu Schwingungen entgegengewirkt.

Um sicherzustellen, daß die Dämpfungssignale die richtige Phase besitzen, muß die Phasencharakteristik der Mehrschicht-Motor-Generatorkombination in Rechnung gestellt werden. Wie aus der mit Mehrschichtelement-Charakteristik bezeichneten Kurve in Fig. 4b ersichtlich ist, erleiden Signale in der Nähe des Resonanzpunktes (etwa 400 Hz) eine Phasenverschiebung von etwa 90° in der Motor-Generator-Kombination, während hochfrequente Signale eine Phasenverschiebung von 180° erleiden. Um sicherzustellen, daß die Signale in der Nähe des Resonanzpunktes eine effektive Phasenverschiebung von 180° in der Gegenkopplungsschleife erleiden, müssen die Signale in der Nähe des Resonanzpunktes um 90° phasenkompensiert werden, da ihre Phasenverschiebung am Eingang eines invertierenden Gegenkopplungsverstärkers Null ist, weil darüber hinaus alle Signale in der Schleife durch den invertierenden Gegenkopplungsverstärker vor ihrer Einspeisung in den Trägerarm 42 um 180° in der Phase verschoben werden. Damit ist sichergestellt, daß die Schleife bei der Resonanzfrequenz aufgrund von Instabilitäten des Gegenkopplungssystems

709847/0668

-as-

nicht schwingt. Da Signale mit einer Frequenz, die vom Resonanzpunkt weit abliegt, eine sehr kleine Amplitude besitzen, ist die Schleifenverstärkung der Gegenkopplungsschleife für diese Signale immer kleiner als 1, so daß die Phasenverschiebung für diese Signale eine Instabilität der Schleife nicht hervorrufen kann.

In der Gegenkopplungsschleife nach Fig. 3 wird das durch die Differentiationsstufe 104 erzeugte Wandlergeschwindigkeit ssignal in ein Tiefpaßfilter 110 eingespeist, dessen obere Grenzfrequenz so gewählt ist, daß Signale, welche zu Resonanzen zweiter und höherer Ordnung des Mehrschichtelementes beitragen, wesentlich gedämpft werden. Derartige Signale besitzen generell eine Frequenz von über 2000 Hz und werden durch das Filter 110 um wenigstens 20 dB gedämpft. Das Filter 110 bewirkt für die es durchlaufenden Signale eine gewisse Phasennacheilung, welche zu der ursprünglichen, durch das Mehrschichtelement selbst hervorgerufenen Phasennacheilung von 90° (gemäß Fig. 4b) hinzutritt.

Um die gesamte Phasennacheilung von Signale in der Nähe des Resonanzpunktes zu kompensieren, ist dem Filter 110 eine Phasenvorverschiebungs-Stufe 112 nachgeschaltet, welche die Phase der vom Filter 110 aufgenommenen Signale so verschiebt, daß Signale mit einer Frequenz in der Nähe des Resonanzpunktes nach Durchlaufen der Stufe 112 eine effektive Phasenverschiebung von Null haben. Die in Fig. 4b mit der Bezeichnung "mit Phasenvorverschiebungs-Stufe" versehene Kurve zeigt den Effekt der Phasenvorverschiebungs-Stufe 112. In der Praxis bewirkt auch die Differentiations-

709847/0668

stufe 104 eine gewisse PhasenvorverSchiebung, so daß sie die Wirkung der Phasenvorverschiebungs-Stufe 112 zur richtigen Phasenjustierung der Signale in der Nähe des Resonanzpunktes unterstützt.

Signale mit einer Frequenz in der Nähe des Resonanzpunktes am Ausgang der Phasenvorverschiebungs-Stufe 112 besitzen eine Phase von 0° in bezug auf die Signale, welche das Mehrschichtelement ursprünglich erregen und können daher in einen Gegenkopplungsverstärker 114 eingespeist werden, welcher die von der Phasenvorverschiebungs-Stufe 112 aufgenommenen Signale invertiert. Das Ausgangssignal des Gegenkopplungsverstärkers 114 stellt das Dämpfungssignal dar, das in der Summationsstufe 96 mit den Wandlerauslenksignalen auf der Leitung 94 kombiniert wird, durch den Treiberverstärker 100 verstärkt und zur Schwingungsdämpfung in den Mehrschicht-Trägerarm 42 eingespeist wird. Der Gegenkopplungsverstärker 114 besitzt einen variablen Gegenkopplungsfaktor zur Einstellung der Verstärkung der Gegenkopplungsschleife auf unterschiedliche Mehrschichtelemente.

Die in Fig. 3 dargestellte Gegenkopplungsschleife enthält weiterhin einen Kreis zur Kompensation unterschiedlicher Antiresonanzen von Mehrschichtelementen. Die in Fig. 4a ausgezogen und gestrichelt dargestellten Frequenzcharakteristikkurven zeigen die variable Natur der Antiresonanzen für verschiedene Mehrschichtelemente. Beispielsweise kann die Frequenzcharakteristik eines Mehrschichtelementes bei 700 Hz wesentlich kleiner als diejenige eines anderen Mehrschichtelementes sein, wie dies aus dem Unterschied zwischen der ausgezogen dargestellten und der gestrichelt dargestellten Kurve bei einer Frequenz von 700 Hz ersichtlich ist.

709847/0668

Gemäß Fig. 4b ist die Phasencharakteristik des Gegenkopplungssystems mit der Phasenvorverschiebungs-Stufe so beschaffen, daß Signale in der Nähe von 700 Hz eine Phasenverschiebung von 180° erfahren. V/erden Signale mit einer Phasenverschiebung von 180° in den invertierenden Gegenkopplungsverstärker 114 eingespeist, so werden sie letztendlich mit der Phase der ursprünglichen erregenden Auslenksignale in den auslenkbaren Trägerarm 42 eingespeist, so können sie Schwingungen bei dieser Frequenz hervorrufen, wenn ihre Amplitude bei Frequenzen entsprechend Mitkopplungsbedingungen in der Gegenkopplungsschleife groß genug sind. Mehrschichtelemente mit einer Frequenzcharakteristik gemäß der ausgezogen dargestellten Kurve in Fig. 4a besitzen ein sehr kleines Ausgangssignal bei 700 Hz, so daß die Gesamtschleifenverstärkung des Systems für derartige Signale unabhängig von ihrer Phasencharakteristik zur Vermeidung von Schwingungen klein genug ist. Mehrschichtelemente mit einer größeren Verstärkung bei 700 Hz gemäß der gestrichelten Linie nach Fig. 4a können jedoch eine Instabilität im System hervorrufen, falls diese nicht anderweitig kompensiert wird. Das in Fig. 3 dargestellte Gegenkopplungssystem kompensiert derartige Differenzen zwischen Mehrschichtelementen durch Addition eines Teils der erregenden Ablenksignale zum Ausgangssignal des Sensors 102 in der Weise, daß Signale, bei denen zwischen dem Ausgang des Sensors 102 und der Einspeisung in den Mehrschicht-Trägerarm 42 eine Phasenverschiebung von 180° vorhanden ist, wirksam ausgelöscht werden. Signale mit einer derartigen Phasenverschiebung von 180° liegen gemäß Fig. 4b in der Nachbarschaft der Antiresonanz. Daher können Signale im Bereich der Antiresonanz dadurch ausgelöscht werden, daß der Wandleranordnung 36 ein Teil des norma-

709847/0668

-*>- 271169

lerweise in sie eingespeisten Signals zugeführt wird.

In der Schaltung nach Fig. 3 enthält eine Schleife zur Abtrennung eines Teils des Auslenksignals sowie zur Kombination dieses Teils mit dem durch den Sensor 102 gelieferten Stellungssignal ein Potentiometer sowie eine Summationsstufe 108. Die am Ausgang der Summationsstufe 96 auftretenden Ablenksignale werden sowohl in den Treiberverstärker 100 als auch in das Potentiometer 116 eingespeist, von dem ein Teil der Auslenksignale über eine Leitung 118 in die Summationsstufe 108 eingespeist wird. Die Summationsstufe 108 nimmt weiterhin die vom Verstärker 106 gelieferten und durch den Sensor 102 erzeugten Auslenkstellungssignale auf. Auslenksignale, welche eine Phasenverschiebung von 180° beim Durchlauf von Eingang des Trägerarms 42 zum Ausgang des Sensors 102 erfahren (das sind Frequenzen in der Nähe der Antiresonanz) werden in der Summationsstufe ausgelöscht, so daß die Schleife bei Frequenzen in der Nähe der Antiresonanz stabilisiert ist. Durch diesen Vorgang wird im Effekt ein künstlicher Nullpunkt im Bereich von 700 Hz erzeugt, so daß unabhängig von dem in der Wandleranordnung 36 verwendeten Element ein wirksamer Nullpunkt im Bereich von 700 Hz entsteht. Die Schleifenverstärkung für Signale nahe 700 Hz ist immer kleiner als 1, so daß die Gegenkopplungsschleife für Signale mit diesen Frequenzen stabilisiert ist.

Eine detaillierte Schaltung zur Realisierung des Blockschaltbildes nach Fig. 3 ist in Fig. 5 dargestellt. Die Wandlerauslenksignale einschließlich der oben erwähnten Vibrationssignale und Rückstellsignale

709847/0668

271169

werden an einer Klemme 120 in die Frequenzkompensationsstufe 92 eingespeist, welche ein Paar von konventionellen Verstärkern 122 und 124 enthält. Die Frequenzcharakteristik der Kompensationsstufe 92 wird in konventioneller Weise durch RC-Netzwerke für den Verstärker 122 sowie zwischen den Verstärkern 122 und 124 so eingestellt, daß sich eine Gesamtverstärkung ergibt, welche im Frequenzbereich von 300 bis 400 Hz abnimmt. Damit ist eine Kompensation von frequenzabhängigen Reständerungen in der Auslenkempfindlichkeit des Trägerarms 42 nach Durchführung der elektronischen Dämpfung möglich.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 124 wird über die Leitung 94 auf den Summationsverstärker 96 gegeben, welcher an einem nicht-invertierenden Eingang ein Eingangssignal von der Regel-Gegenkopplungsschleife erhält. Das Ausgangssignal des Summationsverstärkers 96 wird über die Leitung 98 in den Treiberverstärker 100 eingespeist.

Die Gegenkopplungsschleife beginnt an einer Klemme 126, an der das Ausgangssignal des Sensors 102 auftritt. Dieses Ausgangssignal des Sensors 102 wird in den Verstärker 106 eingespeist, welcher durch einen konventionellen frequenzkompensierten Gegenkopplungsverstärker 128 gebildet wird. Das Ausgangssignal des Verstärkers 128 wird auf den invertierenden Eingang des Summationsverstärkers 108 gegeben, welcher am gleichen Eingang weiterhin einen Teil der Viandlerausgangssignale zur Erzeugung des künstlichen Nullpunktes bei der Antiresonanz im oben beschriebenen Sinne aufnimmt. Dioden 131 schützen den Verstärker 128 vor Zerstörung durch hohe Spannungsspitzen, welche sich durch Kurzschlüsse zwischen dem Sensor 102 und dem Eingang des Trägerarms 42 ergeben können.

709847/0668

Das Ausgangssignal des Summationsverstärkers 108 wird sodann in die Differentiationsstufe 104 eingespeist, welche eine Serienschaltung einer Kapazität 129 und eines Widerstandes 130 enthält.

Das das Ausgangssignal der Differentiationsstufe 104 aufnehmende Tiefpaßfilter 110 ist ein aktives elliptisches Filter, das Verstärker 132 und 134 enthält.

Die das Ausgangssignal des Filters 110 aufnehmende Phasenvorverschiebungs-Stufe 112 enthält eine Serienschaltung einer Kapazität 136 und eines Widerstandes 138. Das Ausgangssignal dieser Phasenvorverschiebungs-Stufe 112 wird in den invertierenden Eingang eines konventionellen Gegenkopplungsverstärkers 114 eingespeist, dessen Gegenkopplung (und damit seine Vorwärtsverstärkung) durch einen variablen Widerstand 140 veränderbar ist. Das Ausgangssignal des Verstärkers 114 wird in den nicht-invertierenden Eingang des Summationsverstärkers 96 eingespeist und sodann auf den Treiberverstärker 100 gegeben, welcher seinerseits den auslenkbaren Trägerarm 42 zur Auslenkung des Wandlers 34 in der oben beschriebenen Weise ansteuert.

Das vorstehend beschriebene Dämpfungssystem führt zu einer verbesserten Dämpfung von auslenkbaren Wandlern für Videobänder ohne Beschränkung von deren dynamischem Bereich. Die Regel-Gegenkopplungsschleife gewährleistet in Verbindung mit der Motor-Generatorkombination eine zuverlässige und billige Vibrationsdämpfung bei Wandlern für Videobänder und auch in anderen Anwendungsfällen, in denen Vibrationen in einer auslenkbaren Mehrschicht-Wandleranordnung gedämpft werden müssen.

709847/0668

Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, wie ein Lesewandler für Videobänder geregelt so ausgelenkt und gedämpft werden kann, daß seine Ausrichtung zu einer Spur auf dem Band erhalten bleibt. Im folgenden wird nun ein verbessertes Mehrschicht-Wandlersystem sowie eine Möglichkeit zur Einspeisung von Auslenksignalen in ein auslenkbares Mehrschichtelement zur Erzielung einer maximalen Auslenkempfindlichkeit beschrieben. Ein derartiges verbessertes System eignet sich für bereits erläuterte Magnetbandgeräte und wird im Zusammenhang mit solchen Geräten beschrieben. Es ist jedoch festzuhalten, daß die verbesserte Möglichkeit zur Ansteuerung eines auslenkbaren Mehrschichtelementes auch für andere Anwendungsfälle geeignet ist, in denen eine große Auslenkung wünschenswert ist.

Ein Mehrschichtelement, das in zwei Richtungen ausgelenkt werden soll, setzt sich generell aus zwei Schichten aus piezokeramischem Material zusammen, die mit sich gegenüberliegenden Seiten eines leitenden Substrats verbunden sind. Ein Ende des Mehrschichtelementes ist dabei eingespannt, während das vom eingespannten Ende abgewandte Ende als Funktion einer in das Element eingespeisten Spannung frei auslenkbar ist.

Die Richtung der Auslenkung des Mehrschichtelementes hängt von der Polarität der eingespeisten Spannung und der Polungsrichtung des Paares von piezokeramischen Elementen ab. Die Polungsrichtung eines piezokeramischen Elementes wird zunächst durch ein in einer Richtung wirkendes elektrisches Feld eingestellt, welches das Element in Feldrichtung polarisiert. Das polarisierte piezokeramische Element besitzt sodann eine "Polungsrichtung¹¹, wonach es bei nachfolgend eingespeisten

709847/0668

Spannungen einheitliche mechanische Eigenschaften besitzt.

Ein bekanntes Verfahren zur Auslenkung bzw. Biegung eines Mehrschichtelementes ist in Fig. 6 dargestellt, in der ein Mehrschichtelement 142 durch piezokeramische Schichten 144 und 146 gebildet wird, welche mit sich gegenüberliegenden Seiten eines leitenden Substrats 148 verbunden sind. Das Mehrschichtelement 142 ist an einem Ende 150 eingespannt, während das diesem Ende abgewandte Ende 152 frei auslenkbar ist.

In die piezokeramischen Elemente 144 und 146 ist jeweils ein Pfeil eingetragen, welcher ihre Polungsrichtung angibt. Weisen die Pfeile gemäß Fig. 6 in die gleiche Richtung, so werden die piezokeramischen Schichten als eine gemeinsame Polungsrichtung besitzend bezeichnet.

Die dargestellten Polungsrichtungen werden durch Anlegen einer Spannung an ein piezokeramisches Element erhalten, daß das positivere Potential am Schwanz des Pfeiles und das negativere Potential am Kopf des Pfeiles liegt. Beispielsweise wird das Mehrschichtelement 142 gemäß Fig. 6 durch eine Spannung 154 mit der eingezeichneten Polarität zwischen den Schichten 144 und 146 sowie dem Substrat 148 nach oben ausgelenkt. Die Polarität der Spannungsquelle 154 ist dabei so gewählt, daß die Schicht 144 eine Spannung in Richtung ihrer ursprünglichen Polarisationsspannung erhält, während die Schicht 146 eine Spannung mit einer Polarität gegen ihre ursprüngliche Polarisationsspannung erhält. Ist die Polarität einer an ein piezokeramisches Element angelegten Auslenkspannung identisch mit der Polarität der ursprünglich angelegten Polarisierungsspannung, so wird von einer

709847/0668

Auslenkspannung in Polarisierungsrichtung gesprochen. Daher liegt die Spannung der Spannungsquelle 154 für die Schicht 144 in deren Polungsrichtung, während sie für die Schicht 146 deren Polungsrichtung entgegengesetzt ist.

Sind Paare von piezokeramischen Elementen gemäß Fig. 6 zueinander ausgerichtet und eingespannt, so wird das Mehrschichtelement in der Richtung der Schicht gebogen, welche in ihrer Polungsrichtung angesteuert wird. Daher wird das Mehrschichtelement 142 gegen die Schicht 144 nach oben gebogen, wenn es mit der Spannung der Spannungsquelle 154 in der eingezeichneten Polarität beaufschlagt wird. Erhält das Mehrschichtelement keine Spannung, so ist auch keine Auslenkung vorhanden. Wird zwischen das Substrat 148 und die Schichten 144 und 146 eine Spannungsquelle 156 gemäß Fig. 6 angeschlossen, so wird die Schicht 146 in ihrer Polungsrichtung angesteuert, so daß das Mehrschichtelement 152 in der dargestellten Weise nach unten ausgelenkt wird.

Für bestimmte Anwendungsfälle ist ein Verfahren zur Ansteuerung eines Mehrschichtelementes gemäß Fig. 6, wobei eine Auslenkspannung in der Polungsrichtung eines piezokeramischen Elementes und gegen die Polungsrichtung eines zweiten keramischen Elementes eingespeist wird, ausreichend. Sind jedoch große Auslenkungen gefordert, so ergeben sich daraus auch entsprechend große Auslenkspannungen. Es hat sich gezeigt, daß bei Anlegen großer Spannungen gegen die Polungsrichtung eines piezokeramischen Elementes die Tendenz zur Entpolarisierung dieses Elementes und damit zur Reduzierung seiner Fähigkeit zur Biegung oder Auslenkung besteht.

709847/0688

Ein Verfahren zur Ansteuerung eines Mehrschichtelementes mit Auslenkspannungen großer Amplitude ohne Entpolarisierung eines der piezokeramischen Elemente ist in Fig. 7 dargestellt. Für dieses verbesserte Verfahren ist ebenfalls ein Mehrschichtelement 158 mit einem Paar von elektrisch gepolten piezokeramischen Schichten 160 und 162 vorgesehen, welche in gemeinsamer Polungsrichtung ausgerichtet sind und mit einem zwischen ihnen befindlichen gemeinsamen Substrat 164 verbunden sind. Das Mehrschichtelement 158 ist an einem Ende 160 eingespannt und kann mit seinem von diesem Ende abgewandten Ende frei ausgelenkt werden. Bei diesem verbesserten Verfahren zur Auslenkung eines Mehrschichtelementes werden Spannungen in der Weise an die piezokeramischen Schichten angelegt, daß die Polarität der angelegten Spannung immer in der Polungsrichtung des Elementes liegt, an das sie angelegt ist, so daß große Auslenkungen des Mehrschichtelementes ohne Entpolarisierung einer der piezokeramischen Schichten möglich sind.

Soll das Mehrschichtelement 158 nach Fig. 7 nach oben ausgelenkt werden, so wird zwischen die piezokeramische Schicht 160 und das Substrat 164 eine Spannungsquelle 170 so angeschaltet, daß die Polarität der angelegten Spannung in Polungsrichtung der Schicht 160 liegt. An das Element 162 wird keine Spannung gegensinniger Polarität angelegt, da der größte Betrag an Biegung eines Mehrschichtelementes durch die Schicht hervorgerufen wird, welche in ihrer Polungsrichtung angesteuert ist.

Soll das Mehrschichtelement 158 nach unten ausgelenkt werden, so wird zwischen die Schicht 162 und das Sub-

709847/0668

strat 164 eine Spannungsquelle 172 so angeschaltet, daß die Polarität der angelegten Spannung in Polungsrichtung der Schicht 162 liegt. An die Schicht 160 wird keine Spannung entgegengesetzter Polarität angelegt.

Soll das Mehrschichtelement 158 unausgelenkt bleiben, so werden Spannungsquellen 170 und 172 mit gleicher Größe der Spannung so zwischen die Schichten 160 und 162 sowie das Substrat 164 geschaltet, daß beide piezokeramischen Schichten 160 und 162 in ihrer Polungsrichtung angesteuert sind. Der Effekt der gleichartigen Ansteuerung beider Schichten führt dazu, daß keine Auslenkung auftritt.

Die Spannungsquellen 170 und 172 brauchen keine Spannung mit konstanter Amplitude abgeben. Soll das Mehrschichtelement 158 mit unterschiedlichen Auslenkungen nach oben und nach unten ausgelenkt werden, so können die Spannungsquellen 170 und 172 zur Realisierung einer derartigen Bewegung variabel ausgebildet werden. Die Polarität der an die Schichten 160 und 162 angelegten Spannungen soll jedoch immer in der Polungsrichtung der Schicht liegen, an der die Spannung angelegt wird.

Ein Verfahren zur Änderung der Größe und der Frequenz der Auslenkung eines Mehrschichtelementes 158 ist schematisch in Fig. 8a dargestellt. Ersichtlich wird von einer Quelle 174 eine Gleichspannung an die Schicht 160 in deren Polungsrichtung angelegt. Die Schicht erhält eine Gleichspannung von einer Quelle 176 ebenfalls in Polungsrichtung. Die Quellen 174 und 176 erzeugen vorzugsweise eine positive bzw. eine negative Gleichspannung, deren Größe gleich 1/2 V__QV ist, worin

LQoLJC

709847/0668

V_m__, die Amplitude von Spitze zu Spitze des größten

DIo. Jv

Auslenksignals bedeutet, das den Schichten 160 und 162 zugeführt wird. Die Schichten 160 und 162 sind daher gegensinnig auf 1/2 V__QV "vorgespannt", so daß

IQoX

bei Fehlen anderer Auslenkspannungen keine Auslenkung des Mehrschichtelementes 158 auftritt.

Für eine Wechselauslenkung des Mehrschichtelementes 158 wird zwischen die Schichten 160 und 162 sowie das Substrat 164 über ein Paar von Verstärkern 180 und 182 sowie die Gleichspannungsquellen 174 und 176 eine Auslenk-WechselSpannungsquelle 178 angeschlossen. Der Spitzenwert des Auslenk-Wechselsignals wird in Phase in die Schichten 160 und 162 eingespeist und kann gleich V sein, ohne daß eine der Schichten eine effektive Spannung erhält, welche ihrer Polungsrichtung entgegengerichtet ist.

Ändert sich das von der Quelle 178 gelieferte Auslenksignal sinusförmig, so besitzt die an der Schicht auftretende effektive Spannung einen Verlauf gemäß Fig. 8b. Sind die Schichten 160 und 162 gegensinnig auf 1/2 V vorgespannt und wird die überlagerte Ablenk-Wechselspannung den Schichten in Phase zugeführt, so besitzt die an den Schichten 160 und 162 auftretende effektive Spannung immer eine Polarität, welche in der Polungsrichtung der Schichten liegt. Die in Fig. 8b mit "Auslenkung" bezeichneten Kurven zeigen an, daß das Mehrschichtelement 158 mit der doppelten Augenblicksamplitude der von der Quelle 178 gelieferten Auslenk-Wechselspannung ausgelenkt wird.

Wird die effektive Spannung an der Schicht 160 mehr (oder weniger) positiv als etwa 1/2 V_mQV, so wird die

7098A7/0668

effektive Amplitude der Spannung an der Schicht 162 entsprechend weniger (oder mehr) negativ. Aufgrund der durch die Quelle 176 gegebenen Vorspannung liegt die effektive Spannung an der Schicht 162 immer in deren Polungsrichtung, solange die Größe der Auslenk-Wechselspannung V nicht übersteigt.

Die in Fig. 8a dargestellte Schaltung zur Ansteuerung des Mehrschichtelementes ist vollständig gleichstromgekoppelt, so daß das Mehrschichtelement 158 durch die Quelle 178 mit sehr tiefen Frequenzen angesteuert werden kann. In Anwendungsfällen, in denen eine Auslenkung des Mehrschichtelementes mit tiefen Frequenzen nicht erforderlich ist, kann eine Schaltung nach Fig. verwendet werden. In dieser Schaltung nach Fig. 9 is' lediglich ein Verstärker 184 zur Verstärkung der Aus ■■ lenk-Wechselspannung von einer Quelle 186 erforderlich. Die verstärkte Ausgangsspannung wird den Schichten 160 und 162 über Koppelkapazitäten 186 und 188 zugeführt. Getrennte Spannungsquellen 190 und 192 für die Vorspannung mit einer Spannungsgröße von jeweils 1/2 V spannen die Schichten 160 und 162 so vor, daß die effektive Spannung an den Schichten in deren Polungsrichtung liegt.

In Fig. 8a sind die Gleichspannungsquelle 17^ und der Verstärker 180 sowie die Gleichspannungsquelle 176 und der Verstärker 182 jeweils in ein gestrichelt dargestelltes Dreieck eingefaßt, wodurch angedeutet werden soll, daß diese Komponenten in der Praxis zusammen in einem Verstärker realisiert sein können, welcher das Auslenksignal verstärkt und gleichzeitig auch die richtige Vorspannung liefert. Ein Beispiel für ein Paar derartiger Verstärker zur Ansteuerung

709847/0668

eines Mehrschichtelementes ist in Fig. 10 dargestellt. Das in der Schaltung nach Fig. 10 anzusteuernde Mehrschichtelement ist Teil einer Lesewandleranordnung 194 zur Verwendung in einem Video-Magnetbandgerät gemäß Fig. 3. Die in Fig. 10 vereinfacht und schematisch dargestellte Wandleranordnung 194 entspricht vorzugsweise der Wandleranordnung 36 nach Fig. 2. (Zur Vereinfachung der Darstellung ist der piezokeramische Generator 68 als Teil der Wandleranordnung 194 nicht dargestellt.)

Die Wandleranordnung 194 besitzt eine obere piezokeramische Schicht 196 sowie eine untere piezokeramlsche Schicht 198, die mit einem gemeinsamen geerdeten Substrat 200 verbunden sind. Auslenksignale werden der Wandleranordnung 194 über eine obere und eine untere leitende Schicht 202 und 204 zugeführt. Die piezokeramischen Schichten 196 und 198 sind in der durch Pfeile angedeuteten Weise in gleicher Richtung gepolt.

Auf der Anordnung 194 ist ein Lesewandler 199 montiert, der im oben beschriebenen Sinne ausgelenkt werden soll. Die piezokeramische Schicht 196 wird durch einen Verstärker 206 angesteuert, während die piezokeramische Schicht 198 durch einen Verstärker 208 angesteuert wird. Diese Verstärker 206 und 208 nehmen an einer Eingangsklemme 210 Auslenk-Wechselsignale mit kleinem Pegel auf, verstärken diese Auslenksignale und überlagern sie einer Gleichvorspannung an den leitenden Schichten 202 und 204. Der Verstärker 206 enthält generell eine erste Verstärkerstufe, welche durch ein Differenztransistorpaar 212 und 214 gebildet wird, sowie

709847/0668

eine zweite Verstärkerstufe, die durch ein Differenztransistorpaar 216 und 218 gebildet wird. Das Ausgangssignal des Transistors 218 wird über eine Konstantstromquelle in Form eines Transistors 220 abgenommen. Das verstärkte Signal am Kollektor des Transistors 218 wird über die Basen von Emitterfölgern 224 und 226 sowie über Emitterwiderstände 228 und 230 auf eine Ausgangsklemme 232 gegeben. Das Signal an dieser Ausgangsklemme 232 wird über einen RUckkopplungswiderstand 234 auf die Basis des Transistors 214 zurückgekoppelt, so daß der Verstärker 206 als konventioneller Operationsverstärker mit Gegenkopplung arbeitet.

Die an der Ausgangsklemme 232 auftretende Gleichspannung ist typischerweise gleich +100 Volt und wird durch Widerstände 236 und 238, den Rückkopplungswiderstand 234 und durch eine Speisespannung von +200 Volt festgelegt. An der Ausgangsklemme 232 kann ein Auslenk-V/echselsignal mit 200 Volt von Spitze zu Spitze auftreten, ohne daß sie der polarisierenden Polarität der piezokeramischen Schicht 196 entgegenwirkt. Transistoren 240 und 242 bilden eine Kurzschlußsicherung für die Emitterfolger 224 und 226, um deren Ausgangsstrom für den Fall zu begrenzen, daß die Klemme 232 fälschlicherweise geerdet wird. Der Verstärker 208 entspricht in seinem Aufbau dem Verstärker 206 und liefert ein verstärktes Ausgangssignal an eine Ausgangsklemme 244, das einer Gleichvorspannung von -100 Volt überlagert ist. Die Verstärker 206 und 208 können zusammen verwendet werden, um die vom Treiberverstärker 100 nach Fig. 3 gelieferte Verstärkung zu realisieren.

Die Verstärker 206 und 208 liefern Auslenk-Wechsel-

709847/0668

signale mit großer Amplitude, welche einer Gleichvorspannung überlagert sind, um das auslenkbare Mehrschichtelement ohne Entpolarisierung anzusteuern, wodurch sichergestellt ist, daß das angesteuerte Mehrschichtelement seine Auslenkempfindlichkeit nicht verliert. Die Schaltung nach Fig. 10 sowie die anhand der Fig. 8a und 9 erläuterten Verfahren gewährleisten eine verbesserte Betriebsweise von auslenkbaren Mehrschichtelementen.

Die vorstehend im einzelnen beschriebenen Maßnahmen gewährleisten eine Verbesserung von Auslesesystemen für Videobänder. Die Mehrschicht-Motor-Generatorkombination stellt beispielsweise eine kompakte zuverlässige Anordnung zur Erfassung der Augenblicksauslenkstellung eines auslenkbaren piezokeramischen Trägerarms dar. Die dargestellte Ausführungsform dieser Anordnung bildet einen Teil einer verbesserten Ausleseanordnung für Videobänder zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das ein Maß für die Auslenkstellung eines Lesewandlers ist. Durch diese neue Anordnung werden Probleme bei auslenkbaren Leseanordnungen vermieden, welche in Vibration versetzt werden, wenn sie einen elektrischen oder mechanischen Impuls erhalten. Diese Probleme werden dadurch vermieden, daß ein Ausgangssignal erzeugt wird, das zur Dämpfung der Wandlervibrationen in ein Dämpf ungssignal Uberführbar ist.

Die Dämpfung von Wandlervibrationen wird durch das beschriebene Gegenkopplungs-Regelsystem erreicht, das ein Signal erzeugt, das ein Maß für die Geschwindigkeit eines ausgelenkten oder schwingenden Wandlers ist, das Geschwindigkeitssignal in ein Dämpfungssignal überführt und das Dämpfungssignal zur Dämpfung von

709847/0868

Vibrationen in den Trägerarm für den Wandler einspeist. Die verbesserte Mehrschicht-Motor-Generatorkombination wird vorzugsweise in einem derartigen Dämpfungssystem verwendet, um ein Signal zu erzeugen, das ein Maß für die Augenblicksstellung des Wandlers ist, wobei das Wandler-Geschwindigkeitssignal durch Differentiation des Wandler-Stellungssignals erzeugt wird. Im Dämpfungssystem sind Maßnahmen zur Stabilisierung des Rückkopplungs-Regel systems bei Frequenzen nahe der Resonanz- und der Antiresonanzpunkte des Mehrschicht-Motor-Generators vorgesehen. Das Gegenkopplungs-Regelsystem gewährleistet zusammen mit der neuen Mehrschicht-Motor-Generatorwandleranordnung eine effektive Dämpfung eines auslenkbaren Lesewandlers für Videobänder, ohne den dynamischen Bereich des Wandlers zu beschränken. Dar ber hinaus wird das elektronische Dämpfungssystem ni^ durch hohe G-Beschieunigungen nachteilig beeinflußt, welche normalerweise in Lesesystemen für Videobänder auftreten.

Die Dämpfungssignale sowie die Wandlerauslenksignale werden dem Mehrschicht-Wandlerträgerarm vorzugsweise im oben beschriebenen Sinne vorgeführt, wodurch bei bekannten Verfahren zu beobachtende Entpolarisierungseffekte vermieden werden. Dies wird dadurch sichergestellt, daß die angelegten Ablenksignale immer in der Polungsrichtung des piezokeramischen Elementes liegen, an das sie angelegt werden. Ein Verstärker nimmt dabei Wandler-Auslenksignale mit großer Amplitude auf und führt sie auf das Mehrschichtelement, so daß große Auslenkungen dieses Mehrschichtelementes ohne Entpolarisierung möglich sind, wodurch eine hohe Auslenkempfindlichkeit des Mehrschichtelementes gewährleistet bleibt.

709847/0668

Die vorstehend im einzelnen erläuterten Maßnahmen eignen sich insbesondere für ein verbessertes Auslesesystem für Videobänder in Video-Magnetbandgeräten, insbesondere für Video-Magnetbandgeräte mit schraubenförmiger Bandführung. Die Maßnahmen sind jedoch unabhängig davon auch für von
Video-Magnetbandgeräten verschiedene Geräte verwendbar.

709847/0668

Claims

Patentansprüche

LyAuf Kraftfelder ansprechende, auslenkbare Trägeranordnung mit einem für diese vorgesehenen Treiber, gekennzeichnet durch ein auf ein Kraftfeld ansprechendes, auslenkbares Trägerelement (36) mit bevorzugter Polungsrichtung und durch eine Schaltung (Fig. 3) zur Aufprägung eines Auslenkkraftfeldes auf das Trägerelement (36) mit einer in dessen Polungsrichtung liegenden Polarität zwecks Realisierung großer Auslenkungen ohne Entpolarisierung des Trägerelementes (36).
2. Trägeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (36) als Mehrschichtelement ausgebildet ist und ein Paar von elektrisch gepolten piezokeramischen Schichten (44, 46) aufv/eist, die mit einem gemeinsamen Substrat (48) verbunden sind und in einer gemeinsamen Polungsrichtung ausgerichtet sind, daß die mit dem Substrat (48) verbundenen Schichten (44, 46) an einem Ende (76) eingespannt sind und mit einem dem Einspannende abgewandten Ende (78) frei zu schwingen vermögen, und daß Anschlüsse (50, 52, 54, 56, 58) zur Anlegung einer Auslenkspannung an die piezokeramischen Schichten (44, 46) mit einer Polarität in deren Polungsrichtung vorgesehen sind.
3. Trägeranordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkspannungen für die piezokeramischen Schichten (44, 46) sich aus einer an jeweils eine Schicht angelegten Gleichvorspannung sowie einer dieser überlagerten Auslenk-Wechselspannung zusammen-

709847/0668

ORIGINAL INSPECTED

setzen, daß die Polarität der Gleichspannungen in der Polungsrichtung der Schicht (44 bzw. 46) liegt, an die sie angelegt ist, und daß die Gleichvorspannungen so ausreichend groß sind, daß die effektive, an eine Schicht (44 bzw. 46) angelegte Spannung eine Polarität in Polungsrichtung der Schicht (44 bzw.46) besitzt,
4. Trägeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Gleichvorspannungen gleicher Größe zwischen das Substrat (48) und die piezokeramischen Schichten (44, 46) angelegt sind.
5. Trägeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenk-Wechselspannungen zwischen dem Substrat (48) und den piezokeramischen Schichten (44, 46) anlegbar sind.
6. Trägeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für einen Lesewandler zur Auslesung wenigstens einer Spur auf einem Aufzeichnungsmedium, dadurch gekennzeichnet, daß der Lesewandler (34) am frei auslenkbaren Ende (78) des Mehrschichtelementes (36) montiert ist.
7. Trägeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (48) zwischen den piezokeramischen Schichten (44, 46) vorgesehen ist.
8. Trägeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die piezokeramischen Schichten (44, 46) derart mit dem Substrat (48) verbunden sind, daß die Polungsrichtung in ihnen gleich ist.
9. Verfahren zum Betrieb einer Trägeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in

709847/0668

die piezokeramischen Schichten (44, 46) Auslenkspannungen mit einer Polarität in deren Polungsrichtung eingespeist werden, so daß große Auslenkungen des Mehrschichtelementes (36) ohne Entpolarisierung einer der piezokeramischen Schichten realisierbar sind.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkspannungen durch jeweils eine den piezokeramischen Elementen (44, 46) zugeführte Gleichvorspannung und eine dieser überlagerten, die Auslenkung bestimmenden Auslenk-Wechselspannung gebildet wird, daß die Polarität der Gleichvorspannungen in der Polungsrichtung der piezokeramischen Schichten (44, 46) liegt, und daß deren Größe so gewählt wird, daß die effektiven, an die piezokeramischen Schichten (44, 46) angelegten Spannungen in der Polungsrichtung der Schichten liegen_t
11. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das Substrat (48) und die piezokeramischen Schichten (44, 46) Gleichvorspannungen gleicher Größe angelegt werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenk-Wechselspannungen zwischen dem Substrat (48) und den piezokeramischen Schichten (44, 46) angelegt werden.

709847/0668