基于ARM 的高分辨率壓電陶瓷驅(qū)動電源設(shè)計(jì)方案
在模擬電路中,噪聲是不可避免的。對于壓電驅(qū)動電源來說,噪聲的等級限制了驅(qū)動電源的輸出分辨率。
圖8、9分別給出經(jīng)典放大電路和改進(jìn)后的放大電路的測試噪聲。從圖中可得通過使用PI控制器和相位補(bǔ)償元件將壓電驅(qū)動電源的輸出噪聲從1.82 mV(RMS)降低至0.43 mV(RMS)。
圖10給出了放大電路的輸出分辨率,放大電路的分辨率決定了PZT的定位精度,如要實(shí)現(xiàn)納米級的定位精度,驅(qū)動電源的分辨率需要達(dá)到毫伏級。圖10中,輸出電壓的分辨率可達(dá)到1.44 mV.
最后,給出驅(qū)動電源電壓線性度曲線。線性度能夠真實(shí)的反映出輸出值相對于輸入真值的偏差程度。
線性度曲線如圖11所示。得到擬合直線Yfit=9.846Vin+0.024 2,最大非線性誤差為0.024%,能夠滿足精密定位需求。
5 結(jié)論
本文設(shè)計(jì)的基于ARM的高分辨率壓電陶瓷驅(qū)動電源的方案,該方案采用直流放大原理,具有低電路噪聲、高分辨率和低輸出非線性度等特性,同時(shí)驅(qū)動電源的帶寬可達(dá)100 kHz.以上特性使本方案的壓電驅(qū)動電源能夠應(yīng)用于納米級靜態(tài)定位的需求,由于其性價(jià)比高、結(jié)構(gòu)簡單,故具有很高的實(shí)用價(jià)值。而實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明:本方案所設(shè)計(jì)的電源輸出電壓噪聲低于0.43 mV、輸出最大非線性誤差低于0.024%、分辨率可達(dá)1.44 mV,能夠滿足高分辨率微位移定位系統(tǒng)中靜態(tài)定位控制的需求
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