基于单片机控制多路PZT的驱动电路设计

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  •  摘要:设计了一种基于C8051F005单片机控制多路PZT(压电陶瓷)的驱动电路,采用串行数据传输的方法,利用新型数模转换器AD5308具有8通道DAC输出的特性,极大的简化了电路设计,给出了硬件系统设计和软件流程图以及主要的软件模块设计。本电路主要用于自适应光学合成孔径成像相位实时校正系统中。结果表明,该电路可以成功为12路PZT提供所需的驱动电压。

      1 引言

      在自适应光学合成孔径成像系统中,某个孔径通道的原始信号相位信息因大气、载体振 动等因素引起发生变化时,冗余信息就会将两两通道的变化信息反映出来,通过光学系统提 取出用于冗余间隔校正的信息,经过计算机反馈控制驱动电压鼓完成相位的实时校正。我们 在该反馈系统中引入了压电陶瓷筒PZT 进行反馈控制。在外加电场作用下,具有逆压电效 应的压电陶瓷材料(PZT)将发生形变,PZT 筒上的光纤也就会随着PZT 筒的径向位移而产 生长度的变化,从而改变光波相位。任何 PZT 的使用都离不开相应的驱动电路,PZT 能否 正常、有效的工作,取决于它的驱动电路的性能,对于PZT 进行动态反馈控制的系统而言, PZT 驱动电路能否线性地进行放大,是我们最关心的问题,本文在以往 PZT 驱动电路结构 基础上,利用单片机C8051F005 和新型D/A 转换器AD5308 成功实现了多路 PZT 驱动电 路的设计。

      2 PZT 驱动电压要求

      由 PZT 筒实现的光纤相位调制是把电压加于PZT 筒上产生压电效应,使PZT 筒的外径 周长发生变化,带动缠绕PZT 筒的光纤长度及折射率也发生变化,从而改变光纤内传输的 光波相位引起的相位变化,其数学表达式为:

     

     

     

     

      3 系统硬件设计

      根据实验要求本系统采用8 位数模转换精度的AD5308 作为数模转换芯片,利用 C8051F005 单片机控制AD5308,通过串行通信口将各个数据分别送到相应的D/A 转换通道, 实现相位差信息转化为相应模拟电压的目的。系统主要硬件电路连接如图1 所示,单片机 C8051F005 通过SCL(时钟线),SDL(数据线),SYINC1(第一片AD5308 片选线)和SYIN2 (第二片AD5308 片选线)与两片AD5308 相连,数据线SDA 分时传送12 路数据,数据刷 新率最低为3HZ。时钟线SCL 为后者提供时钟信号,单片机通过片选SYNC1,SYNC2 选 择其中一片AD5308 工作,在本系统中,C8051F005 的P0.0 引脚与SDA 连接,P0.1 引脚 与 SCL 连接,P1.3 引脚与SYNC1 连接,P1.4 引脚与SYNC2 连接。我们选择REF195 芯片 作为参考电压源。同时为两片AD5308 提供5V 参考电压。AD5308 的LDAC 引脚接地。单 片机产生D /A 的时钟信号,并通过串行口将数据发送给AD5308,经AD5308 转换输出, 提供驱动PZT 所需的电压信号。

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