該gai方fang案an先xian介jie紹shao了le電dian源yuan係xi統tong中zhong的de數shu字zi電dian路lu部bu分fen和he模mo擬ni電dian路lu部bu分fen，並bing對dui驅qu動dong電dian源yuan的de精jing度du與yu穩wen定ding性xing進jin行xing了le分fen析xi與yu改gai進jin。最zui後hou對dui驅qu動dong電dian源yuan的de性xing能neng進jin行xing了le實shi驗yan驗yan證zheng。實shi驗yan結jie果guo表biao明ming：該設計方案的電源輸出電壓噪聲低於0.43 mV、輸出最大非線性誤差低於0.024%、分辨率可達1.44 mV，能夠滿足高分辨率微位移定位係統中靜態定位控製的需求。

壓電陶瓷驅動器（PZT）是(shi)微(wei)位(wei)移(yi)平(ping)台(tai)的(de)核(he)心(xin)，其(qi)主(zhu)要(yao)原(yuan)理(li)是(shi)利(li)用(yong)壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)的(de)逆(ni)壓(ya)電(dian)效(xiao)應(ying)產(chan)生(sheng)形(xing)變(bian)，從(cong)而(er)驅(qu)動(dong)執(zhi)行(xing)元(yuan)件(jian)發(fa)生(sheng)微(wei)位(wei)移(yi)。壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷(ci)驅(qu)動(dong)器(qi)具(ju)有(you)分(fen)辨(bian)率(lv)高(gao)、響應頻率快、推力大和體積小等優點，在航空航天、機器人、微機電係統、精jing密mi加jia工gong以yi及ji生sheng物wu工gong程cheng等deng領ling域yu中zhong得de到dao了le廣guang泛fan的de應ying用yong。然ran而er壓ya電dian陶tao瓷ci驅qu動dong器qi的de應ying用yong離li不bu開kai性xing能neng良liang好hao的de壓ya電dian陶tao瓷ci驅qu動dong電dian源yuan。要yao實shi現xian納na米mi級ji定ding位wei的de應ying用yong，壓ya電dian陶tao瓷ci驅qu動dong電dian源yuan的de輸shu出chu電dian壓ya需xu要yao在zai一yi定ding範fan圍wei內nei連lian續xu可ke調tiao
，同tong電dian壓ya分fen辨bian率lv需xu要yao達da到dao毫hao伏fu級ji。因yin此ci壓ya電dian陶tao瓷ci驅qu動dong電dian源yuan技ji術shu已yi成cheng為wei壓ya電dian微wei位wei移yi平ping台tai中zhong的de關guan鍵jian技ji術shu。

D/A 電路設計

由於壓電驅動電源要求輸出電壓範圍為0~100 V，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位高精度轉換器， 輸出電壓範圍-10~10 V，提供±0.5 LSB INL
，±0.5 LSB DNL 和7.5 nV/Hz 噪聲頻譜密度。另外，AD5781 還具有極低的溫漂（0.05 ppm/℃）特性。因此，該D/A 轉換器芯片特別適合於精密模擬數據的獲取與控製。D/A 電路設計如圖1所示。

在硬件電路設計中，由於AD5781 采用的精密架構，要求強製檢測緩衝其電壓基準輸入，確保達到規定的線性度。因此選擇用於緩衝基準輸入的放大器應具有低噪聲、低溫漂和低輸入偏置電流特性。這裏選用AD8676，AD8676 是一款超精密、36 V
、2.8 nV/ Hz 雙通道運算放大器
，具有0.6 μV/℃低失調漂移和2 nA 輸入偏置電流，因而能為AD5781提供精密電壓基準。通過下拉電阻將AD5781的CLR 和LDAC 引腳電平拉低

，用於設置AD5781為DAC 二進製寄存器編碼格式和配置輸出在SYNC 的上升沿更新。在ARM 端的軟件設計中，除正確配置AD5781的相關寄存器外，還應正確配置SPI的時鍾相位、時鍾極性和通信模式。
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線性放大電路設計

conggongchengjiaodukaolv，youyuganraoyuandecunzai，huishixitongdewendingxingfashengbianhua

，daozhixitongfashengzhendang。yincibaozhengkongzhixitongjuyouyidingdekangganraoxingdefangfashishixitongjuyouyidingdewendingyudujixiangjiaoyudu。youyushijidianluzhongcunzaizasandianrong，qizhongfangdaqifanxiangshuruduandeduididianrongduixitongdewendingxingyoujiaodadeyingxiang。rutu6所示
，采用C5和C6補償反向端的雜散電容。從係統函數的角度看，即構成超前校正，增加開環係統的開環截止頻率，從事增加係統帶寬提高響應速度。PA78有兩對相位補償引腳，通過外部的RC 網絡對放大器內部的零極點進行補償。通過PA78的數據表可知，PA78內部的零極點位於高頻段。根據控製係統抗噪聲能力的需求，配置RC 網絡使高頻段的幅值特性曲線迅速衰減，從而提高係統的抗幹擾能力。圖中，R4
，C1與R5，C2構成RC 補償網絡。

此外電路中C3的作用是防止輸出信號下降沿的振動引起的幹擾；R10起到偏置電阻的作用
，將電源電流注入到放大器的輸出級
，提高PA78的驅動能力。將PI 控製器的參數分別設置為KP=10

、KI=0.02;超前校正補償電容分別為12 pF 和220 pF;RC 補償網絡為R=10 kΩ
、C=22 pF.利用線性放大電路的Spice 模型進行仿真得到幅頻特性和相頻特性曲線如圖所示。從圖中觀察可得，放大係統的帶寬可達100 kHz，從而保證了係統良好的動態特性
，同時相角裕度6使係統具有較高的穩定性。

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