基于單片機(jī)控制多路PZT的驅(qū)動電路設(shè)計

　摘要：設(shè)計了一種基于C8051F005單片機(jī)控制多路PZT(壓電陶瓷)的驅(qū)動電路,采用串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?利用新型數(shù)模轉(zhuǎn)換器AD5308具有8通道DAC輸出的特性,極大的簡化了電路設(shè)計,給出了硬件系統(tǒng)設(shè)計和軟件流程圖以及主要的軟件模塊設(shè)計。本電路主要用于自適應(yīng)光學(xué)合成孔徑成像相位實時校正系統(tǒng)中。結(jié)果表明,該電路可以成功為12路PZT提供所需的驅(qū)動電壓。

　　1 引言

　　在自適應(yīng)光學(xué)合成孔徑成像系統(tǒng)中，某個孔徑通道的原始信號相位信息因大氣、載體振 動等因素引起發(fā)生變化時，冗余信息就會將兩兩通道的變化信息反映出來，通過光學(xué)系統(tǒng)提 取出用于冗余間隔校正的信息，經(jīng)過計算機(jī)反饋控制驅(qū)動電壓鼓完成相位的實時校正。我們 在該反饋系統(tǒng)中引入了壓電陶瓷筒PZT 進(jìn)行反饋控制。在外加電場作用下，具有逆壓電效 應(yīng)的壓電陶瓷材料（PZT）將發(fā)生形變，PZT 筒上的光纖也就會隨著PZT 筒的徑向位移而產(chǎn) 生長度的變化,從而改變光波相位。任何 PZT 的使用都離不開相應(yīng)的驅(qū)動電路，PZT 能否 正常、有效的工作，取決于它的驅(qū)動電路的性能，對于PZT 進(jìn)行動態(tài)反饋控制的系統(tǒng)而言， PZT 驅(qū)動電路能否線性地進(jìn)行放大，是我們最關(guān)心的問題，本文在以往 PZT 驅(qū)動電路結(jié)構(gòu) 基礎(chǔ)上，利用單片機(jī)C8051F005 和新型D/A 轉(zhuǎn)換器AD5308 成功實現(xiàn)了多路 PZT 驅(qū)動電 路的設(shè)計。

　　2 PZT 驅(qū)動電壓要求

　　由 PZT 筒實現(xiàn)的光纖相位調(diào)制是把電壓加于PZT 筒上產(chǎn)生壓電效應(yīng)，使PZT 筒的外徑 周長發(fā)生變化，帶動纏繞PZT 筒的光纖長度及折射率也發(fā)生變化，從而改變光纖內(nèi)傳輸?shù)?光波相位引起的相位變化，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　根據(jù)實驗要求本系統(tǒng)采用8 位數(shù)模轉(zhuǎn)換精度的AD5308 作為數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，利用 C8051F005 單片機(jī)控制AD5308，通過串行通信口將各個數(shù)據(jù)分別送到相應(yīng)的D/A 轉(zhuǎn)換通道， 實現(xiàn)相位差信息轉(zhuǎn)化為相應(yīng)模擬電壓的目的。系統(tǒng)主要硬件電路連接如圖1 所示，單片機(jī) C8051F005 通過SCL（時鐘線），SDL（數(shù)據(jù)線），SYINC1（第一片AD5308 片選線）和SYIN2 （第二片AD5308 片選線）與兩片AD5308 相連，數(shù)據(jù)線SDA 分時傳送12 路數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)刷 新率最低為3HZ。時鐘線SCL 為后者提供時鐘信號，單片機(jī)通過片選SYNC1，SYNC2 選 擇其中一片AD5308 工作，在本系統(tǒng)中，C8051F005 的P0.0 引腳與SDA 連接，P0.1 引腳 與 SCL 連接，P1.3 引腳與SYNC1 連接，P1.4 引腳與SYNC2 連接。我們選擇REF195 芯片 作為參考電壓源。同時為兩片AD5308 提供5V 參考電壓。AD5308 的LDAC 引腳接地。單 片機(jī)產(chǎn)生D /A 的時鐘信號，并通過串行口將數(shù)據(jù)發(fā)送給AD5308，經(jīng)AD5308 轉(zhuǎn)換輸出， 提供驅(qū)動PZT 所需的電壓信號。