基于ARM的高分辨率壓電陶瓷驅(qū)動電源

放大電路的設(shè)計中采用有源模擬PI控制器，改進后的線性放大電路如圖6所示。其中PI控制器的放大器采用AD8676，AD8676的輸入失調(diào)電壓低于50μV(滿溫度行程下)，電壓噪聲≤0．04μV(P-P)@0．1～10 Hz，因此適合用于串聯(lián)校正環(huán)節(jié)，以提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能、減小輸出電壓漂移。

3．3 相位補償
從工程角度考慮，由于干擾源的存在，會使系統(tǒng)的穩(wěn)定性發(fā)生變化，導致系統(tǒng)發(fā)生震蕩。因此保證控制系統(tǒng)具有一定的抗干擾性的方法是使系統(tǒng)具有一定的穩(wěn)定裕度即相角裕度。
由于實際電路中存在雜散電容，其中放大器反向輸入端的對地電容對系統(tǒng)的穩(wěn)定性有較大的影響。如圖6所示，采用C5和C6補償反向端的雜散電容。從系統(tǒng)函數(shù)的角度看，即構(gòu)成超前校正，增加開環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)截止頻率，從事增加系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)對放大器內(nèi)部的零極點進行補償。通過PA78的數(shù)據(jù)表可知，PA78內(nèi)部的零極點位于高頻段。根據(jù)控制系統(tǒng)抗噪聲能力的需求，配置RC網(wǎng)絡(luò)使高頻段的幅值特性曲線迅速衰減，從而提高系統(tǒng)的抗干擾能力。圖6中，R4，C1與R5，C2構(gòu)成RC補償網(wǎng)絡(luò)。
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干擾；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(qū)動能力。

將PI控制器的參數(shù)分別設(shè)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(wǎng)絡(luò)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7所示。從圖中觀察可得，放大系統(tǒng)的帶寬可達100 kHz，從而保證了系統(tǒng)良好的動態(tài)特性，同時相角裕度γ>60°使系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性(由于PZT的負載電抗特性一般呈容性，所以留有較大的相角裕度十分必要)。