談談壓電陶瓷驅(qū)動電源的系統(tǒng)設計

更新時間：2020-06-22

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　　談談壓電陶瓷驅(qū)動電源的系統(tǒng)設計

　　驅(qū)動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)，通過放大電路對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)動精密定位平臺。

　　該設計中采用LPC2131作為微處理器，用于產(chǎn)生控制信號及波形;

　　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;

　　采用APEX公司的功率放大器PA78作為功率放大器件，輸出0~100V的高壓信號從而驅(qū)動PZT.為實現(xiàn)高分辨率壓電驅(qū)動器的應用，壓電驅(qū)動電源分辨率的設計指標達到1mV量級。

　　1、基于ARM的低壓電路設計

　　壓電陶瓷驅(qū)動電源中ARM 控制器主要提供兩方面功能:

　　作為通信設備提供通用的輸入/輸出接口;

　　作為控制器運行相關控制算法以及產(chǎn)生控制信號或波形實現(xiàn)PZT的靜態(tài)定位操作。

　　針對如上需求，本設計采用LPC2131作為主控制器，LPC2131是基于支持實時仿真和跟蹤的32位ARM 7TDMI-S-CPU的微控制器，主頻可達到60MHz;

　　LPC2131內(nèi)部具有8KB片內(nèi)靜態(tài)RAM和32KB嵌入的高速FLASH存儲器;具有兩個通用UART接口、I2C接口和一個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)動電源的控制芯片。

　　2、D/A電路設計

　　由于壓電驅(qū)動電源要求輸出電壓范圍為0~100V，分辨率達到毫伏級，所以D/A的分辨率需達到亞毫伏級。

　　本設計采用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。