基于DDS的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)源芯片研究.pdf

1、最近發(fā)展起來(lái)的超聲電機(jī)(USM)，特別是旋轉(zhuǎn)行波型超聲電機(jī)，具有很多極優(yōu)的性能特點(diǎn)：如高自鎖力矩、高定位精度、無(wú)噪聲、無(wú)電磁干擾、結(jié)構(gòu)緊湊等，這些使得超聲電機(jī)在某些特定領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，比如自動(dòng)對(duì)焦裝置，精準(zhǔn)X-Y工作臺(tái)，工件減速器。 近十幾年來(lái)超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究情況來(lái)看，驅(qū)動(dòng)技術(shù)已經(jīng)取得了很多成果。驅(qū)動(dòng)電路小型化成果顯著，但驅(qū)動(dòng)電路集成化、一體化的道路才剛剛起步。解決驅(qū)動(dòng)電路集成化、一體化的問(wèn)題必然要走專用集成電路的道路，就是將

2、現(xiàn)有的比較成熟的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)集成到超聲電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片中，目前來(lái)看這方面的研究在國(guó)內(nèi)還很少。 驅(qū)動(dòng)電路的小型化首先要從超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)源的小型化開(kāi)始研究。針對(duì)目前超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)源實(shí)現(xiàn)中存在的實(shí)現(xiàn)控制算法不夠靈活，結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)，在綜合考慮超聲電機(jī)控制方法和策略以及各種驅(qū)動(dòng)電路的基礎(chǔ)上，論文提出了基于DDS的驅(qū)動(dòng)信號(hào)源單芯片解決方案。與目前的驅(qū)動(dòng)信號(hào)源實(shí)現(xiàn)相比該方案輸入全部數(shù)字化，方便與微控制器相連，使用靈活。輸出支持線性放大驅(qū)

3、動(dòng)、諧振變換驅(qū)動(dòng)、以及SPWM開(kāi)關(guān)逆變驅(qū)動(dòng)。 論文首先進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，得到各子模塊的參數(shù)指導(dǎo)設(shè)計(jì)完成各電路模塊：包括相位累加器，電容陣列DAC，參考電壓源，三階低通濾波器，比較器、基于PWM輸入的幅度調(diào)節(jié)電路以及SPWM調(diào)制電路。采用CSMC 0.6um工藝模型和其標(biāo)準(zhǔn)單元?設(shè)計(jì)完成了驅(qū)動(dòng)信號(hào)源芯片的電路設(shè)計(jì)、相關(guān)算法的驗(yàn)證、關(guān)鍵電路的版圖設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中應(yīng)用了很多EDA工具，比如MATLAB、Modelsim、DC、Hspi