談?wù)?strong>壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
驅(qū)動(dòng)電源電路主要由微處理器、D/A轉(zhuǎn)換電路和線性放大電路組成。通過(guò)微處理器控制D/A產(chǎn)生高精度、連續(xù)可調(diào)的直流電壓(0~10V)，通過(guò)放大電路對(duì)D/A輸出的直流電壓做線性放大和功率放大從而控制PZT驅(qū)動(dòng)精密定位平臺(tái)。
該設(shè)計(jì)中采用LPC2131作為微處理器，用于產(chǎn)生控制信號(hào)及波形;
采用18位電壓輸出DA芯片AD5781作為D/A轉(zhuǎn)換電路的主芯片，產(chǎn)生連續(xù)可調(diào)的直流低壓信號(hào);
采用APEX公司的功率放大器PA78作為功率放大器件，輸出0~100V的高壓信號(hào)從而驅(qū)動(dòng)PZT.為實(shí)現(xiàn)高分辨率壓電驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用，壓電驅(qū)動(dòng)電源分辨率的設(shè)計(jì)指標(biāo)達(dá)到1mV量級(jí)。
1、基于ARM的低壓電路設(shè)計(jì)
壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源中ARM 控制器主要提供兩方面功能:
作為通信設(shè)備提供通用的輸入/輸出接口;
作為控制器運(yùn)行相關(guān)控制算法以及產(chǎn)生控制信號(hào)或波形實(shí)現(xiàn)PZT的靜態(tài)定位操作。
針對(duì)如上需求，本設(shè)計(jì)采用LPC2131作為主控制器，LPC2131是基于支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的32位ARM 7TDMI-S-CPU的微控制器，主頻可達(dá)到60MHz;
LPC2131內(nèi)部具有8KB片內(nèi)靜態(tài)RAM和32KB嵌入的高速FLASH存儲(chǔ)器;具有兩個(gè)通用UART接口、I2C接口和一個(gè)SPI接口。由于LPC2131具有較高的數(shù)據(jù)處理能力和豐富的接口資源使其能夠作為壓電驅(qū)動(dòng)電源的控制芯片。
2、D/A電路設(shè)計(jì)
由于壓電驅(qū)動(dòng)電源要求輸出電壓范圍為0~100V，分辨率達(dá)到毫伏級(jí)，所以D/A的分辨率需達(dá)到亞毫伏級(jí)。
本設(shè)計(jì)采用AD5781作為D/A器件。AD5781是一款SPI接口的18位高精度轉(zhuǎn)換器，輸出電壓范圍-10~10V，提供±0.5LSBINL，±0.5LSBDNL和7.5nV/Hz噪聲頻譜密度。
另外，AD5781還具有極低的溫漂(0.05ppm/℃)特性。因此，該D/A轉(zhuǎn)換器芯片特別適合于精密模擬數(shù)據(jù)的獲取與控制。
