高精度快速定位音圈馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片關(guān)鍵技術(shù)研究
發(fā)布時(shí)間:2022-11-06 18:45
隨著便攜式電子產(chǎn)品的飛速發(fā)展,作為電子產(chǎn)品與人視覺(jué)相聯(lián)系的紐帶,攝像頭模組已經(jīng)成為電子產(chǎn)品應(yīng)用最廣泛的組件之一。目前絕大部分自動(dòng)對(duì)焦拍照手機(jī)都使用音圈馬達(dá)帶動(dòng)鏡頭移動(dòng),以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦。音圈馬達(dá)屬于一種特殊的線性直流電機(jī),是一種能將電能轉(zhuǎn)化為直線或者圓弧運(yùn)動(dòng)機(jī)械能而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置,由于其高速、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),已成為手機(jī)等電子產(chǎn)品自動(dòng)聚焦攝像模組的首選。音圈馬達(dá)是二階小阻尼系數(shù)負(fù)載的典型代表,直接驅(qū)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致其位移穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng),在穩(wěn)定點(diǎn)附近做衰減振蕩,嚴(yán)重影響了人的視覺(jué)體驗(yàn)。本文對(duì)高精度、快速定位音圈馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行研究,提出一個(gè)模型、一種方法和兩類(lèi)新電路:提出包含音圈馬達(dá)位移變化量的電學(xué)和力學(xué)統(tǒng)一模型,建立二階小阻尼系數(shù)負(fù)載快速補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)方法,并提出一種高精度的曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)源電路和一種新型高精度遲滯比較器。其主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:(1)提出包含空間位移變化量的電學(xué)和力學(xué)統(tǒng)一模型。通過(guò)音圈馬達(dá)的力學(xué)平衡方程和電學(xué)平衡方程分析,引入RLC電路和電流控制電壓源電路,將音圈馬達(dá)位移的變化等效為RLC電路電容端電壓變化,實(shí)現(xiàn)電壓量與位移量的數(shù)學(xué)變換,建立空間位移變化量的電學(xué)和力學(xué)統(tǒng)一...
【文章頁(yè)數(shù)】:120 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
abstract
第一章 緒論
1.1 研究工作的背景與意義
1.2 音圈馬達(dá)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
1.2.1 開(kāi)環(huán)控制音圈馬達(dá)
1.2.2 閉環(huán)控制音圈馬達(dá)
1.2.3 光學(xué)防抖音圈馬達(dá)
1.2.4 音圈馬達(dá)發(fā)展趨勢(shì)
1.3 本文的主要貢獻(xiàn)與創(chuàng)新
1.4 本論文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 音圈馬達(dá)變換模型與補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)法
2.1 音圈馬達(dá)變換模型
2.1.1 電學(xué)平衡
2.1.2 機(jī)械力學(xué)平衡
2.1.3 電學(xué)和機(jī)械力學(xué)的統(tǒng)一模型
2.1.4 統(tǒng)一模型的仿真驗(yàn)證
2.2 音圈馬達(dá)開(kāi)環(huán)補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)法
2.2.1 小阻尼系數(shù)二階系統(tǒng)
2.2.2 二階系統(tǒng)快速補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)法
2.2.3 二階系統(tǒng)準(zhǔn)斜坡階躍信號(hào)響應(yīng)
2.2.4 電流整形技術(shù)
2.3 本章小結(jié)
第三章 高精度輸出電流策略與驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)計(jì)
3.1 驅(qū)動(dòng)芯片整體電路設(shè)計(jì)
3.1.1 驅(qū)動(dòng)芯片整體功能描述
3.1.2 驅(qū)動(dòng)芯片電路架構(gòu)和工作原理
3.2 高精度基準(zhǔn)電壓源
3.2.1 傳統(tǒng)基準(zhǔn)電壓源
3.2.2 新型高精度基準(zhǔn)電壓源
3.2.3 高精度基準(zhǔn)電壓源仿真結(jié)果與討論
3.3 新型高精度遲滯比較器
3.3.1 傳統(tǒng)遲滯比較器
3.3.2 補(bǔ)償電流源型遲滯比較器
3.3.3 新型高精度遲滯比較器仿真結(jié)果與討論
3.4 高精度輸出電流策略
3.4.1 H橋驅(qū)動(dòng)電路討論
3.4.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器與電阻網(wǎng)絡(luò)的匹配
3.4.3 失調(diào)電壓消除技術(shù)討論
3.4.4 失調(diào)電壓預(yù)估和電流校準(zhǔn)
3.5 本章小結(jié)
第四章 驅(qū)動(dòng)電路芯片測(cè)試驗(yàn)證和兼容性設(shè)計(jì)
4.1 驅(qū)動(dòng)電路芯片的測(cè)試驗(yàn)證
4.1.1 驅(qū)動(dòng)電路芯片的版圖布局
4.1.2 驅(qū)動(dòng)電路芯片的測(cè)試結(jié)果
4.2 驅(qū)動(dòng)電路的兼容性設(shè)計(jì)
4.3 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
5.1 全文總結(jié)
5.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]一種10 bit 50 MSps分段式電流舵DAC設(shè)計(jì)[J]. 吳曉宇,楊兵,武錦,吳旦昱. 北方工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(02)
[2]微型音圈電機(jī)在手機(jī)攝像模組中的應(yīng)用[J]. 李翁衡,盧琴芬. 微電機(jī). 2018(07)
[3]一種基于斬波技術(shù)的軌到軌運(yùn)算放大器的分析與設(shè)計(jì)[J]. 王丹,郭桂良,姜宇,呂英杰,閻躍鵬. 微電子學(xué)與計(jì)算機(jī). 2017(10)
[4]權(quán)電容DAC狀態(tài)轉(zhuǎn)換速度估計(jì)方法[J]. 蔣昊,侯建軍,李哲英. 北京交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(02)
[5]一種滯回比較器設(shè)計(jì)[J]. 薛騰飛,朱江,喬明. 電子與封裝. 2015(03)
[6]嵌入式自動(dòng)聚焦攝像模組控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 馬建設(shè),李合銀,程雪岷,林家用,張志清. 光學(xué)精密工程. 2012(10)
[7]音圈電機(jī)研究及應(yīng)用綜述[J]. 興連國(guó),周惠興,侯書(shū)林,曹榮敏. 微電機(jī). 2011(08)
[8]音圈直線電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、控制及應(yīng)用綜述[J]. 常雪峰,陳幼平,艾武,周祖德. 微電機(jī). 2008(11)
[9]CMOS斬波穩(wěn)定放大器的分析與研究[J]. 楊銀堂,賀斌,朱樟明. 電子器件. 2005(01)
[10]基于斬波技術(shù)的CMOS運(yùn)算放大器失調(diào)電壓的消除設(shè)計(jì)[J]. 吳孫桃,林凡,郭東輝,李靜. 半導(dǎo)體技術(shù). 2003(08)
博士論文
[1]高速高精度電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 湯華蓮.西安電子科技大學(xué) 2014
碩士論文
[1]10位Unary-R-2R型DAC性能研究與設(shè)計(jì)[D]. 賈偉泉.西安電子科技大學(xué) 2015
[2]一種8位高精度、低功耗DAC的設(shè)計(jì)[D]. 黃太平.電子科技大學(xué) 2005
本文編號(hào):3704026
【文章頁(yè)數(shù)】:120 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
abstract
第一章 緒論
1.1 研究工作的背景與意義
1.2 音圈馬達(dá)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
1.2.1 開(kāi)環(huán)控制音圈馬達(dá)
1.2.2 閉環(huán)控制音圈馬達(dá)
1.2.3 光學(xué)防抖音圈馬達(dá)
1.2.4 音圈馬達(dá)發(fā)展趨勢(shì)
1.3 本文的主要貢獻(xiàn)與創(chuàng)新
1.4 本論文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 音圈馬達(dá)變換模型與補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)法
2.1 音圈馬達(dá)變換模型
2.1.1 電學(xué)平衡
2.1.2 機(jī)械力學(xué)平衡
2.1.3 電學(xué)和機(jī)械力學(xué)的統(tǒng)一模型
2.1.4 統(tǒng)一模型的仿真驗(yàn)證
2.2 音圈馬達(dá)開(kāi)環(huán)補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)法
2.2.1 小阻尼系數(shù)二階系統(tǒng)
2.2.2 二階系統(tǒng)快速補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)法
2.2.3 二階系統(tǒng)準(zhǔn)斜坡階躍信號(hào)響應(yīng)
2.2.4 電流整形技術(shù)
2.3 本章小結(jié)
第三章 高精度輸出電流策略與驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)計(jì)
3.1 驅(qū)動(dòng)芯片整體電路設(shè)計(jì)
3.1.1 驅(qū)動(dòng)芯片整體功能描述
3.1.2 驅(qū)動(dòng)芯片電路架構(gòu)和工作原理
3.2 高精度基準(zhǔn)電壓源
3.2.1 傳統(tǒng)基準(zhǔn)電壓源
3.2.2 新型高精度基準(zhǔn)電壓源
3.2.3 高精度基準(zhǔn)電壓源仿真結(jié)果與討論
3.3 新型高精度遲滯比較器
3.3.1 傳統(tǒng)遲滯比較器
3.3.2 補(bǔ)償電流源型遲滯比較器
3.3.3 新型高精度遲滯比較器仿真結(jié)果與討論
3.4 高精度輸出電流策略
3.4.1 H橋驅(qū)動(dòng)電路討論
3.4.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器與電阻網(wǎng)絡(luò)的匹配
3.4.3 失調(diào)電壓消除技術(shù)討論
3.4.4 失調(diào)電壓預(yù)估和電流校準(zhǔn)
3.5 本章小結(jié)
第四章 驅(qū)動(dòng)電路芯片測(cè)試驗(yàn)證和兼容性設(shè)計(jì)
4.1 驅(qū)動(dòng)電路芯片的測(cè)試驗(yàn)證
4.1.1 驅(qū)動(dòng)電路芯片的版圖布局
4.1.2 驅(qū)動(dòng)電路芯片的測(cè)試結(jié)果
4.2 驅(qū)動(dòng)電路的兼容性設(shè)計(jì)
4.3 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
5.1 全文總結(jié)
5.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]一種10 bit 50 MSps分段式電流舵DAC設(shè)計(jì)[J]. 吳曉宇,楊兵,武錦,吳旦昱. 北方工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(02)
[2]微型音圈電機(jī)在手機(jī)攝像模組中的應(yīng)用[J]. 李翁衡,盧琴芬. 微電機(jī). 2018(07)
[3]一種基于斬波技術(shù)的軌到軌運(yùn)算放大器的分析與設(shè)計(jì)[J]. 王丹,郭桂良,姜宇,呂英杰,閻躍鵬. 微電子學(xué)與計(jì)算機(jī). 2017(10)
[4]權(quán)電容DAC狀態(tài)轉(zhuǎn)換速度估計(jì)方法[J]. 蔣昊,侯建軍,李哲英. 北京交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(02)
[5]一種滯回比較器設(shè)計(jì)[J]. 薛騰飛,朱江,喬明. 電子與封裝. 2015(03)
[6]嵌入式自動(dòng)聚焦攝像模組控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 馬建設(shè),李合銀,程雪岷,林家用,張志清. 光學(xué)精密工程. 2012(10)
[7]音圈電機(jī)研究及應(yīng)用綜述[J]. 興連國(guó),周惠興,侯書(shū)林,曹榮敏. 微電機(jī). 2011(08)
[8]音圈直線電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、控制及應(yīng)用綜述[J]. 常雪峰,陳幼平,艾武,周祖德. 微電機(jī). 2008(11)
[9]CMOS斬波穩(wěn)定放大器的分析與研究[J]. 楊銀堂,賀斌,朱樟明. 電子器件. 2005(01)
[10]基于斬波技術(shù)的CMOS運(yùn)算放大器失調(diào)電壓的消除設(shè)計(jì)[J]. 吳孫桃,林凡,郭東輝,李靜. 半導(dǎo)體技術(shù). 2003(08)
博士論文
[1]高速高精度電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 湯華蓮.西安電子科技大學(xué) 2014
碩士論文
[1]10位Unary-R-2R型DAC性能研究與設(shè)計(jì)[D]. 賈偉泉.西安電子科技大學(xué) 2015
[2]一種8位高精度、低功耗DAC的設(shè)計(jì)[D]. 黃太平.電子科技大學(xué) 2005
本文編號(hào):3704026
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