[發(fā)明專利]獲取電容反饋式微扭轉(zhuǎn)鏡電容反饋信號(hào)的方法及電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910355532.X
• 申請日: 2019-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN110333598B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏長鋒;鄭文會(huì);宋秀敏;游橋明;喬大勇
• 申請（專利權(quán)）人: 西安知微傳感技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G02B26/08
• 分類號(hào): G02B26/08
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

本發(fā)明提取一種獲取電容反饋式微扭轉(zhuǎn)鏡電容反饋信號(hào)的方法及電路，解決了微扭轉(zhuǎn)鏡電容反饋信號(hào)穩(wěn)定性差的問題，首先將脈沖信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電容反饋式微扭轉(zhuǎn)鏡振動(dòng)；確保在相鄰兩組驅(qū)動(dòng)脈沖間隔期間，微扭轉(zhuǎn)鏡至少能夠自由扭轉(zhuǎn)0.5個(gè)周期；其次，提取電容反饋式微扭轉(zhuǎn)鏡的電容反饋信號(hào)，將電容反饋信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；然后，將步驟S2中的電壓信號(hào)進(jìn)行放大；最后在相鄰兩組驅(qū)動(dòng)脈沖間隔期間，提取放大后的電壓信號(hào)，作為真實(shí)電容反饋信號(hào)。省略了載波發(fā)生電路和檢波電路，消除因載波發(fā)生電路和檢波電路對(duì)電容反饋信號(hào)的影響，電路更簡潔，提高了電容反饋信號(hào)的穩(wěn)定性，同時(shí)采用特定的驅(qū)動(dòng)形式及信號(hào)提取方式獲得真實(shí)的電容反饋信號(hào)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微光機(jī)電(MOEMS)領(lǐng)域，涉及一種獲取電容反饋式微扭轉(zhuǎn)鏡電容反饋信號(hào)的方法及電路。

背景技術(shù)

靜電梳齒驅(qū)動(dòng)的微扭轉(zhuǎn)鏡，一般驅(qū)動(dòng)信號(hào)為幅值幾十～幾百伏，占空比為50％的PFM(脈沖頻率調(diào)制)信號(hào)。

對(duì)于電容反饋式微扭轉(zhuǎn)鏡，為得到較好的電容反饋信號(hào)，如圖2所示，通常在微扭轉(zhuǎn)鏡的動(dòng)梳齒上疊加高頻載波信號(hào)，得到的電容反饋信號(hào)經(jīng)過檢波電路后提取出真實(shí)的電容信號(hào)，經(jīng)過放大電路處理后，轉(zhuǎn)變?yōu)橐子谧R(shí)別和處理的大信號(hào)。但由于載波發(fā)生電路和檢波電路過于復(fù)雜，極易受環(huán)境、溫度等因素影響產(chǎn)生信號(hào)的抖動(dòng)或漂移，穩(wěn)定性不足。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決微扭轉(zhuǎn)鏡電容反饋信號(hào)穩(wěn)定性差的問題，本發(fā)明提出一種新的獲取電容反饋式微扭轉(zhuǎn)鏡電容反饋信號(hào)的方法及電路，通過該方法及系統(tǒng)可以獲取穩(wěn)定性較好的微扭轉(zhuǎn)鏡電容反饋信號(hào)。

通過分析影響微扭轉(zhuǎn)鏡電容反饋信號(hào)穩(wěn)定性的因素，得出：如果微扭轉(zhuǎn)鏡的動(dòng)梳齒上不疊加高頻載波信號(hào)，則不需要載波發(fā)生電路和檢波電路，簡化了后級(jí)處理電路，可以提升電路的穩(wěn)定性。

但是，通過實(shí)際實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)：由于微扭轉(zhuǎn)鏡反饋電容變化量很微小，電容反饋信號(hào)串入驅(qū)動(dòng)信號(hào)的干擾后，信號(hào)幾乎被干擾信號(hào)所淹沒，無法提取出真實(shí)的電容反饋信號(hào)。可見，消除驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)電容反饋信號(hào)的干擾，才能獲得真實(shí)的電容反饋信號(hào)。因此，本發(fā)明提出以下技術(shù)解決方案：

一種獲取電容反饋式微扭轉(zhuǎn)鏡電容反饋信號(hào)的方法，包括以下步驟：

S1、將脈沖信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電容反饋式微扭轉(zhuǎn)鏡振動(dòng)；確保在相鄰兩組驅(qū)動(dòng)脈沖間隔期間，微扭轉(zhuǎn)鏡至少能夠自由扭轉(zhuǎn)0.5個(gè)周期；

S2、提取電容反饋式微扭轉(zhuǎn)鏡的電容反饋信號(hào)，將電容反饋信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；

S3、將步驟S2中的電壓信號(hào)進(jìn)行放大；

S4、在相鄰兩組驅(qū)動(dòng)脈沖間隔期間，提取放大后的電壓信號(hào)，作為真實(shí)電容反饋信號(hào)。

進(jìn)一步地，步驟S4通過下述方法實(shí)現(xiàn)：

在一組驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)出后，間隔設(shè)定時(shí)間t后，開始捕獲放大后的電壓信號(hào)，下一組驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)出前，停止捕獲，所述t大于等于實(shí)際測試的干擾信號(hào)持續(xù)時(shí)間，確保去除干擾信號(hào)的同時(shí)，能夠采集到真實(shí)電容反饋信號(hào)。

進(jìn)一步地，步驟S4還可以通過下述方法實(shí)現(xiàn)：

利用模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出到處理器，在一組驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)出后，間隔設(shè)定時(shí)間t后，處理器開始處理數(shù)字信號(hào)，下一組驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)出前，停止處理，所述t大于等于實(shí)際測試的干擾信號(hào)持續(xù)時(shí)間，確保去除干擾信號(hào)的同時(shí)，能夠采集到真實(shí)電容反饋信號(hào)。

進(jìn)一步地，步驟S4還可以通過下述方法實(shí)現(xiàn)：

在一組驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)出后，間隔設(shè)定時(shí)間t后，利用開關(guān)控制放大后的電壓信號(hào)通過，直至下一組驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)出，開關(guān)斷開，信號(hào)不通過，所述t大于等于實(shí)際測試的干擾信號(hào)持續(xù)時(shí)間，確保去除干擾信號(hào)的同時(shí)，能夠采集到真實(shí)電容反饋信號(hào)。

進(jìn)一步地，步驟S1中所述脈沖信號(hào)為占空比為1％～50％的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。