CN112366999B - 一种音圈马达驱动电路及其方法 - Google Patents

一种音圈马达驱动电路及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种音圈马达驱动电路，包括：数字逻辑电路，分别与第一信号端和第二信号端连接；可调式数模转换器分别与数字逻辑电路的输出端和第一电流源连接；运算放大器正极输入端与可调式数模转换器的输出端连接，负极输入端与电压调控电路的第一输出端连接；驱动管栅极与运算放大器的输出端连接，漏极与输出信号端的输入端连接，源极与第一电阻的第一端连接；电压调控电路的第二输出端与第一电阻的第二端连接；输出信号端的第一输出端与第二信号端的输入端连接，第二输出端与外界音圈马达连接。此发明解决了传统放大器存在失调电压的现象，通过数字电路对放大器的失调电压和电流源失配进行修调和补偿，有效提升了驱动电流的精准度。

Description

一种音圈马达驱动电路及其方法
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种音圈马达驱动电路及其方法。
背景技术
现有的音圈马达驱动电路中的放大器存在电压失调的现象，无法精准消除失调电压；产生的失调电压对放大器存在较大的影响，且会影响各个电流源的精度，最终影响驱动电流的精准度。
发明内容
本发明的目的是提供一种音圈马达驱动电路及其方法。此驱动电路及其方法旨在解决传统放大器存在失调电压的现象，通过数字电路对放大器的失调电压和电流源失配进行修调和补偿，有效提升驱动电流的精准度。
为达到上述目的，本发明提供了一种音圈马达驱动电路，包括：
第一信号端，产生输入数字信号DACI；
第二信号端，产生斜率调控(SLOP)数字信号和失调电压控制(VOS)数字信号；
数字逻辑电路，第一输入端与第一信号端的输出端连接，第二输入端与第二信号端的输出端连接，对输入数字信号DACI、SLOP数字信号和VOS数字信号进行数字信号处理，获得输出数字信号DACO；
可调式数模转换器，第一输入端与数字逻辑电路的输出端连接，第二输入端与一第一电流源连接，根据输出数字信号DACO调节可调式数模转换器，并与输出数字信号DACO、第一电流源进行数模转换，获得第一电压信号；
运算放大器，正极输入端与可调式数模转换器的输出端连接，负极输入端与一电压调控电路的第一输出端连接，将第一电压信号和电压调控电路产生的第二电压信号进行放大运算，获得第三电压信号；
驱动管，栅极与运算放大器的输出端连接，漏极与一输出信号端的输入端连接，源极与一第一电阻的第一端连接，根据第三电压信号调控驱动管接通该输出信号端与第一电阻；
电压调控电路的第二输出端与第一电阻的第二端连接，使得其与第一电阻、驱动管和运算放大器构成闭合反馈电路，并通过其第二输出端输出第四电压信号；
驱动管根据第四电压信号和第一电阻，进行电流驱动运算，获得电流驱动信号；
输出信号端的第一输出端与第二信号端的输入端连接，第二输出端与外界音圈马达连接，根据电流驱动信号，实时调控第二信号端的SLOP数字信号和VOS数字信号，并根据实时调整后的OUT电流驱动信号，来驱动外界的音圈马达。
最优选的，电压调控电路包括：
第二电流源，第一输出端与运算放大器的负极输入端连接，输出第二电压信号，以补偿第一电压信号的失调电压；
第二电阻，第一端与第二电流源的第二输出端连接，第二端与第一电阻的第二端连接，根据第二电流源的第二电压信号和第二电阻，进行电压补偿计算，获得第四电压信号，以驱动该驱动管进行电流驱动运算。
最优选的，可调式数模转换器内设有可调电阻，根据输出数字信号DACO实时调控该可调电阻，以获得可调式数模转换器的单位电阻，并将输出数字信号DACO、第一电流、以及单位电阻进行数模转换，获得第一电压信号。
本发明还提供了一种音圈马达驱动方法，该方法是基于上述的一种音圈马达驱动电路实现的，该方法包括以下步骤：
步骤1：将第一信号端产生的输入数字信号DACI、第二信号端产生的SLOP数字信号和VOS数字信号，传输至数字逻辑电路进行数字信号处理，获得输出数字信号DACO；
步骤2：根据输出数字信号DACO，调节可调式数模转换器，并根据可调式数模转换器、输出数字信号DACO、第一电流源进行数模转换，获得第一电压信号；
步骤3：将第一电压信号、与电压调控电路产生的第二电压信号，传输至运算放大器进行放大运算，获得第三电压信号；
步骤4：根据第三电压信号，调控驱动管的漏极和源极连通，接通输出信号端与第一电阻，并根据电压调控电路产生的第四电压信号和第一电阻，进行电流驱动运算，获得电流驱动信号；
步骤5：将电流驱动信号传输回第二信号端，实时调控SLOP数字信号和VOS数字信号，并根据电流驱动信号驱动外界的音圈马达。
运用此发明，解决了传统放大器存在失调电压的现象，通过数字电路对放大器的失调电压和电流源失配进行修调和补偿，有效提升了驱动电流的精准度。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的音圈马达驱动电路，解决了传统放大器存在失调电压的现象，通过数字电路对放大器的失调电压和电流源失配进行修调和补偿，有效提升了驱动电流的精准度。
附图说明
图1为本发明提供的音圈马达驱动电路结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。
本发明是一种音圈马达驱动电路，如图1所示，包括第一信号端、第二信号端、数字逻辑电路A0、可调式数模转换器A1、第一电流源C0、运算放大器A2、电压调控电路、驱动管N0、第一电阻R1和输出信号端OUT。
其中，第一信号端产生输入数字信号DACI；第二信号端产生斜率调控(SLOP)数字信号和失调电压控制(VOS)数字信号；其中，SLOP数字信号用于纠正第一电流源C0的偏差；VOS数字信号用于补偿失调电压。
在本实施例中，输入数字信号DACI为多比特的输入数字信号，为8-12bit；SLOP数字信号为多比特的输入数字信号，为4-8bit；VOS数字信号为多比特的输入数字信号，为4-8bit。
数字逻辑电路A0的第一输入端与第一信号端的输出端连接，第二输入端与第二信号端的输出端连接，对输入数字信号DACI、SLOP数字信号和VOS数字信号进行数字信号处理，获得输出数字信号DACO，且满足：
DACO＝DACI×SLOP+VOS。
在本实施例中，输出数字信号DACO为多比特的输出数字信号，输出数字信号DACO的位数与输入数字信号DACI的位数相同或输出数字信号DACO的位数比输入数字信号DACI的位数多一位。
可调式数模转换器A1的第一输入端与数字逻辑电路A0的输出端连接，第二输入端与第一电流源C0连接，根据输出数字信号DACO调节可调式数模转换器A1，并与输出数字信号DACO、第一电流源C0进行数模转换，获得第一电压信号V1。
其中，可调式数模转换器A1内设有可调电阻R3，根据输出数字信号DACO实时调控可调式数模转换器A1内部的可调电阻R3，以获得可调式数模转换器A1的单位电阻Runit，并将输出数字信号DACO、第一电流C0、以及单位电阻Runit进行数模转换，获得第一电压信号V1；即，第一电压信息V1满足：
V1＝DACO×C0×Runit。
在本实施例中，可调电阻R3为电阻阵列。
运算放大器A2的正极输入端与可调式数模转换器A1的输出端连接，负极输入端与电压调控电路的第一输出端连接，将第一电压信号V1和电压调控电路产生的第二电压信号V2进行放大运算，获得第三电压信号V3。N型的驱动管(MOS)N0的栅极与运算放大器A2的输出端连接，漏极与输出信号端OUT的输入端连接，源极与第一电阻R1的第一端连接，根据运算放大器A2生成的第三电压信号V3调控驱动管N0接通漏极与源极，即接通输出信号端OUT与第一电阻R1。
电压调控电路的第二输出端与第一电阻R1的第二端连接，使得其与第一电阻R1、驱动管N0和运算放大器A2构成闭合的负反馈电路，并通过电压调控电路的第二输出端输出第四电压信号V4。
其中，电压调控电路包括第二电流源C1和第二电阻R2；第二电流源C1第一输出端与运算放大器A2的负极输入端连接，输出第二电压信号V2，以补偿第一电压信号V1的失调电压；第二电阻R2的第一端与第二电流源C1的第二输出端连接，第二电阻R2的第二端与第一电阻R1的第二端连接；该电压调控电路根据第二电流源C1的第二电压信号V2和第二电阻，R2进行电压补偿计算，获得第四电压信号V4，以驱动该驱动管N0进行电流驱动运算。
其中，由于驱动管N0的漏极与源极接通后，电压调控电路中第二电流源C1的第一输出端输出的第二电压信号V2与第一电压信号V1相等，即V2＝V1，则电压调控电路的第二输出端输出的第四电压信号V4满足：
V4＝V1-C1×R2。
驱动管N0根据第四电压信号V4和第一电阻R1，进行电流驱动运算，获得电流驱动信号Iout，且满足Iout＝(V1-C1×R2)/R1；即，
Iout＝[(DACI×Slop+VOS)×C0×Runit-C1×R2]/R1；
其中，在本实施例中，第二电阻R2的阻值远远大于第一电阻R1的阻值，保证电流驱动信号Iout正比于输入数字信号DACI。
输出信号端OUT的第一输出端与第二信号端的输入端连接，第二输出端与外界音圈马达连接，根据电流驱动信号Iout，实时调控第二信号端的SLOP数字信号和VOS数字信号，分别通过SLOP数字信号和VOS数字信号，纠正和补偿第一电流源C0偏差和第一电压信号V1的失调，并根据实时调整后的电流驱动信号Iout来驱动外界的音圈马达。
在本实施例中，第一电压信号V1的电压范围是从0V开始，假设运算放大器A2存在一个负的失调电压，在第一电压信号V1的0V的附近，运算放大器A2将无法正常工作；因此，产生第一电压信号V1后，引入第二电流源C1和第二电阻R2，使得第二电流源C1和第二电阻R2的补偿电压大于运算放大器A2的失调电压，即，C1*R2>A2的失调电压，通过VOS数字信号补偿第二电流源C1和第二电阻R2的补偿电压(C1*R2)和运算放大器A2的失调电压的总和，以此来达到项目要求的输出信号端OUT输出电流随输入数字信号DACI编码的精准线性等比例输入。
本发明还提供了一种音圈马达驱动方法，该方法是基于上述的一种音圈马达驱动电路实现的，该方法包括以下步骤：
步骤1：将第一信号端产生的输入数字信号DACI、第二信号端产生的SLOP数字信号和VOS数字信号，传输至数字逻辑电路A0进行数字信号处理，获得输出数字信号DACO；
步骤2：根据输出数字信号DACO，调节可调式数模转换器A1的可调电阻R3，并根据可调式数模转换器的单位电阻、输出数字信号DACO、第一电流源C0进行数模转换，获得第一电压信号V1；
步骤3：将第一电压信号V1、与电压调控电路产生的第二电压信号V2，传输至运算放大器A2进行放大运算，获得第三电压信号V3；
步骤4：根据第三电压信号V3，调控驱动管N0的漏极和源极连通，接通输出信号端OUT与第一电阻R1，并根据电压调控电路产生的第四电压信号V4和第一电阻R1，进行电流驱动运算，获得电流驱动信号Iout；
步骤5：将电流驱动信号Iout传输回第二信号端，实时调控SLOP数字信号和VOS数字信号，并根据电流驱动信号Iout，驱动外界的音圈马达。
本发明的工作原理：
数字逻辑电路对第一信号端产生的输入数字信号DACI、第二信号端产生的SLOP数字信号和VOS数字信号进行数字信号处理，获得输出数字信号DACO；根据输出数字信号DACO调节可调式数模转换器，并与输出数字信号DACO、第一电流源进行数模转换，获得第一电压信号V1；将第一电压信号V1和电压调控电路产生的第二电压信号V2传输至运算放大器进行放大运算，获得第三电压信号V3；根据第三电压信号V3调控驱动管接通该输出信号端与第一电阻，并根据第四电压信号V4和第一电阻R1，进行电流驱动运算，获得电流驱动信号；根据电流驱动信号，实时调控第二信号端的SLOP数字信号和VOS数字信号，并根据实时调整后的电流驱动信号，来驱动外界的音圈马达。
综上所述，本发明一种音圈马达驱动电路及其方法，解决了传统放大器存在失调电压的现象，通过数字电路对放大器的失调电压和电流源失配进行修调和补偿，有效提升了驱动电流的精准度。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (3)

1.一种音圈马达驱动电路，其特征在于，包括：
第一信号端，产生输入数字信号；
第二信号端，产生SLOP数字信号和VOS数字信号；
数字逻辑电路，第一输入端与所述第一信号端的输出端连接，第二输入端与所述第二信号端的输出端连接，对所述输入数字信号、所述SLOP数字信号和所述VOS数字信号进行数字信号处理，获得输出数字信号；
可调式数模转换器，第一输入端与所述数字逻辑电路的输出端连接，第二输入端与一第一电流源连接，根据所述输出数字信号调节所述可调式数模转换器，并与所述输出数字信号、所述第一电流源进行数模转换，获得第一电压信号；
运算放大器，正极输入端与所述可调式数模转换器的输出端连接，负极输入端与一电压调控电路的第一输出端连接，将所述第一电压信号和所述电压调控电路第一输出端输出的第二电压信号进行放大运算，生成第三电压信号；
驱动管，栅极与所述运算放大器的输出端连接，漏极与一输出信号端的输入端连接，源极与一第一电阻的第一端连接，根据所述第三电压信号调控所述驱动管接通所述输出信号端与所述第一电阻；
所述电压调控电路的第二输出端与所述第一电阻的第二端连接，使得其与所述第一电阻、所述驱动管和所述运算放大器构成闭合反馈电路，并通过其第二输出端输出第四电压信号；
所述驱动管根据所述第四电压信号与所述第一电阻，进行电流驱动运算，获得电流驱动信号；
所述输出信号端的第一输出端与所述第二信号端的输入端连接，第二输出端与外界音圈马达连接，根据所述电流驱动信号，实时调控所述第二信号端的SLOP数字信号和VOS数字信号，并根据实时调整后的所述电流驱动信号，来驱动外界的音圈马达；
其中，所述电压调控电路包括：
第二电流源，第一输出端与所述运算放大器的负极输入端连接，输出所述第二电压信号，以补偿所述第一电压信号的失调电压；
第二电阻，第一端与所述第二电流源的第二输出端连接，第二端与所述第一电阻的第二端连接，根据所述第二电流源的所述第二电压信号和所述第二电阻，进行电压补偿计算，获得所述第四电压信号，以驱动所述驱动管进行电流驱动运算。
2.如权利要求1所述的音圈马达驱动电路，其特征在于，所述可调式数模转换器内设有可调电阻，根据所述输出数字信号实时调控所述可调电阻，以获得可调式数模转换器的单位电阻，并将所述输出数字信号、所述第一电流、以及所述单位电阻进行数模转换，获得所述第一电压信号。
3.一种音圈马达驱动方法，其特征在于，该方法是基于权利要求1-2 项中任意一项所述的音圈马达驱动电路实现的，该方法包括以下步骤：
步骤1：将所述第一信号端产生的所述输入数字信号、所述第二信号端产生的所述SLOP数字信号和所述VOS数字信号，传输至所述数字逻辑电路进行数字信号处理，获得所述输出数字信号；
步骤2：根据所述输出数字信号，调节所述可调式数模转换器，并根据所述可调式数模转换器、所述输出数字信号、所述第一电流源进行数模转换，获得所述第一电压信号；
步骤3：将所述第一电压信号、与所述电压调控电路产生的所述第二电压信号，传输至所述运算放大器进行放大运算，获得所述第三电压信号；
步骤4：根据所述第三电压信号，调控所述驱动管的漏极和源极连通，接通所述输出信号端与所述第一电阻，并根据所述电压调控电路产生的所述第四电压信号和所述第一电阻，进行电流驱动运算，获得所述电流驱动信号；
步骤5：将所述电流驱动信号传输回所述第二信号端，实时调控所述SLOP数字信号和VOS数字信号，并根据所述电流驱动信号驱动外界的音圈马达。
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