基于DDS的超聲電機驅(qū)動信號源芯片研究.pdf

1、最近發(fā)展起來的超聲電機(USM)，特別是旋轉(zhuǎn)行波型超聲電機，具有很多極優(yōu)的性能特點：如高自鎖力矩、高定位精度、無噪聲、無電磁干擾、結(jié)構(gòu)緊湊等，這些使得超聲電機在某些特定領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，比如自動對焦裝置，精準X-Y工作臺，工件減速器。 近十幾年來超聲電機驅(qū)動技術(shù)研究情況來看，驅(qū)動技術(shù)已經(jīng)取得了很多成果。驅(qū)動電路小型化成果顯著，但驅(qū)動電路集成化、一體化的道路才剛剛起步。解決驅(qū)動電路集成化、一體化的問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驅(qū)動技術(shù)集成到超聲電機專用驅(qū)動芯片中，目前來看這方面的研究在國內(nèi)還很少。 驅(qū)動電路的小型化首先要從超聲驅(qū)動信號源的小型化開始研究。針對目前超聲電機驅(qū)動信號源實現(xiàn)中存在的實現(xiàn)控制算法不夠靈活，結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點，在綜合考慮超聲電機控制方法和策略以及各種驅(qū)動電路的基礎(chǔ)上，論文提出了基于DDS的驅(qū)動信號源單芯片解決方案。與目前的驅(qū)動信號源實現(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、諧振變換驅(qū)動、以及SPWM開關(guān)逆變驅(qū)動。 論文首先進行系統(tǒng)級設(shè)計與驗證，得到各子模塊的參數(shù)指導(dǎo)設(shè)計完成各電路模塊：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工藝模型和其標準單元?設(shè)計完成了驅(qū)動信號源芯片的電路設(shè)計、相關(guān)算法的驗證、關(guān)鍵電路的版圖設(shè)計。設(shè)計中應(yīng)用了很多EDA工具，比如MATLAB、Modelsim、DC、Hspi