CN104539284A - 容性负载压电执行器的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种容性负载压电执行器的驱动装置，包括依次连接的加法滤波电路、相位调节电路、功率放大及频率补偿电路和保护电路，保护电路并联在容性负载压电执行器两端。本发明的驱动装置可使驱动信号源线性不失真。

Description

容性负载压电执行器的驱动装置

技术领域

本发明涉及驱动电路，尤其涉及一种容性负载压电执行器的驱动装置。

背景技术

随着光纤光栅传感技术在电力、消防、周界入侵等行业的应用，市场对高速、高稳定性和高一致性的解调仪表有巨大的需求。作为光纤光栅解调仪表中的核心模块之一，可调谐扫频激光器也需要满足更高的要求。

可调扫频谐激光器是光纤光栅解调仪表的核心模块，主要作用是在一定的波段范围内发送波长随时间线性连续波长的激光，它的性能决定了解调仪表的性能。作为可调扫频谐激光器的核心模块，F-P滤波器的运行性能至关重要，而F-P滤波器的性能由其中压电执行器的性能决定。一种高频且电压随时间线性变化的电信号源加载在F-P滤波器上，将在可调扫频谐激光器中产生高频且波长随时间线性变化的扫频激光光源。

发明内容

本发明针对现有F-P滤波器驱动电路在高频、高电压驱动场合，驱动信号源出现非线性失真的缺陷，提供一种可使驱动信号源线性不失真的容性负载压电执行器的驱动装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种容性负载压电执行器的驱动装置，包括依次连接的加法滤波电路、相位调节电路、功率放大及频率补偿电路和保护电路，保护电路并联在容性负载压电执行器两端。

本发明所述的驱动装置中，加法滤波电路包括低通滤波选频电路和同相放大电路，低通滤波选频电路的输出端与同相放大电路的一个输入端连接，同相放大电路的输出端与相位调节电路的输入端连接。

本发明所述的驱动装置中，相位调节电路包括相位滞后电路和相位超前电路。

本发明所述的驱动装置中，功率放大及频率补偿电路包括功率放大电路和频率补偿电路，相位调节电路的输出端与功率放大电路的一个输入端连接。

本发明所述的驱动装置中，保护电路由反接的二极管和兆欧姆电阻并联组成。

本发明所述的驱动装置中，相位滞后电路和相位超前电路的输出信号增益均为1。

相对于现有技术，本发明产生的有益效果是：本发明采用多级电路调节信号质量，提高电路稳定性，选用集成功率放大器件搭建电路，可以有效简化电路，降低生产成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明提供的电路原理框图。

图2是本发明实施例的一个加法滤波电路图。

图3是本发明实施例的相位滞后电路图。

图4是本发明实施例的相位超前电路图。

图5是依照本发明实施例的功率放大及频率补偿电路图。

图6依照本发明实施例的容性负载及保护电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明容性负载压电执行器的驱动装置可用在光纤光栅传感领域，在光纤光栅解调系统的可调谐扫频激光器模块中，用于由压电执行器构成的F-P滤波器驱动电路，主要作用是驱动F-P滤波器在确定的波段范围内分时发送连续波长的激光，与系统其它部分级联来实现信号采集和波长解调。本发明也适用于其他各种利用压电执行器工作的场合。

本发明的一个实施例中，如图1所示，容性负载压电执行器包括依次连接的加法滤波电路1、相位调节电路2、功率放大及频率补偿电路3和保护电路4，保护电路4并联在容性负载压电执行器两端。

本发明实施例中，如图2所示，加法滤波电路1包括电阻R5、电阻R6、R7、电阻R8、电容C1和运算放大器IOP2。电阻信号源U1和U2通过电阻R7、R8加载到该加法滤波电路1，电阻R7、电阻R8和电容C1构成低通滤波选频电路，电阻R5、电阻R6及运算放大器IOP2构成同相放大电路。加法滤波电路1主要用于将两路及以上信号源进行叠加，对驱动信号进行选频后输出给后级电路，保证驱动信号源满足设计需要。本发明实施例中，加法滤波电路1对驱动信号源进行选频后输出信号U3给相位调节电路2。

本实施例中，相位调节电路2用于进行相位控制，保证驱动信号源与最终加载在负载上的信号在相位上满足设计的要求。相位调节电路2包括相位滞后电路和相位超前电路。图3为相位滞后电路图，包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C3和比较器IOP3，图3中信号U3通过R9、R11加载到电路，通过调节R11、C3参数调节输入输出信号的相位差，保证信号U3与U5相位差趋近于0°。电阻R9与R10的阻值相等，保证输出信号增益为1。图4为相位超前电路图，包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电容C4和比较器IOP4。图4中信号U3通过R12、C4加载到电路，通过调节C4、R14参数调节输入输出信号的相位差，保证信号U3与U5相位差趋近于0°。电阻R12与R13的阻值相等，保证输出信号增益为1。

本实施例中，功率放大及频率补偿电路3包括功率放大电路和频率补偿电路，通过功率放大电路对驱动信号源进行功率放大，为作为负载的压电执行器正常工作提供能量；频率补偿电路用于电路补偿，保证驱动信号源在电路中不会发生自激振荡或信号失真变形。如图5所示，功率放大及频率补偿电路3包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、功率运算放大器IOP1、电容C2及容性负载压电执行器CL。信号U4通过电阻R3加载在电路上，信号通过功率运算放大器IOP1进行功率放大后加载到容性负载CL。电阻R1、R2、R4、电容C2及容性负载压电执行器CL构成频率补偿电路，保证在负载容值一定的况下，一定频率范围内，电路不会自激振荡和信号失真。

本实施例中，容性负载压电执行器的保护电路4可保证容性负载不会因误操作或异常驱动信号源导致损坏。如图6所示，保护电路4由反接的通用二极管D1和兆欧姆电阻R15并联组成，当加载在容性负载压电执行器CL上信号为反相大电压时，通过二极管D1后的电压几乎为零，保护容性负载压电执行器CL不会出现反相过压击穿，兆欧姆电阻R15为容性负载压电执行器CL提供放电回路，保护压电执行器CL不会出现电荷累积导致的过压击穿。

综上，本发明结构简单，容性负载压电执行器的驱动装置的电路可根据实际情况进行裁剪，输入信号为单路输入情况下，可以去掉加法滤波电路1，对输入与输出信号相位不做要求的场合可以去掉相位调节电路2。本发明输入信号与输出信号相位差可调节，输出电压范围大，输出功率强。本发明选用集成功率放大器件进行搭建，稳定性好，电路规模小，大批量生产成本低。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种容性负载压电执行器的驱动装置，其特征在于，包括依次连接的加法滤波电路、相位调节电路、功率放大及频率补偿电路和保护电路，保护电路并联在容性负载压电执行器两端。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，加法滤波电路包括低通滤波选频电路和同相放大电路，低通滤波选频电路的输出端与同相放大电路的一个输入端连接，同相放大电路的输出端与相位调节电路的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，相位调节电路包括相位滞后电路和相位超前电路。

4.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，功率放大及频率补偿电路包括功率放大电路和频率补偿电路，相位调节电路的输出端与功率放大电路的一个输入端连接。

5.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，保护电路由反接的二极管和兆欧姆电阻并联组成。

6. 根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，相位滞后电路和相位超前电路的输出信号增益均为1。