[發明專利]一種基于Kaiser窗的LRA驅動脈沖波形設計方法

有效

• 申請號: 202010186443.X
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111294018B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 石宏霄
• 申請（專利權）人: 上海傅里葉半導體有限公司
• 主分類號: H03K3/017
• 分類號: H03K3/017;H02P23/04;H02P23/14;H02P25/032;H02P25/06
• 代理公司: 上海翰信知識產權代理事務所(普通合伙) 31270
• 代理人: 張維東;董佳

本申請公開了一種基于Kaiser窗的LRA驅動脈沖波形設計方法及裝置。其優點表現在：可有效抑制由驅動脈沖信號過零點抖動引起的高頻噪聲和脈沖信號本身的高次諧波，從而改善對手持設備音頻系統的干擾?？捎糜诮囟倘我夥且蚬?、無限長的理想脈沖響應，滿足LRA驅動脈沖信號寬度的半周期限制要求。具有對稱性，滿足線性相位系統脈沖響應要求，從而使LRA驅動信號過零點對應的基頻相位不受高次諧波影響。具有可調參數β，方便在主瓣寬度和旁瓣衰減之間進行折衷。根據不同應用場合(LRA長振或短振)的需求不同，調節β可對噪聲，效率和響應速度進行優化。

技術領域

本申請涉及電子技術領域，尤其是涉及一種LRA驅動脈沖波形設計方法。

背景技術

線性諧振馬達(LRA)驅動芯片通常采用在驅動信號過零點處檢測反向電動勢(BEMF)的方式獲取LRA振子的加速度和相位信息，從而通過反饋進行驅動信號頻率和幅度的控制，以達到快速精準的振動反饋效果。現有的驅動脈沖波形圖如圖1所示。

圖1中，1為LRA驅動芯片的輸出信號波形，2為LRA驅動芯片的正向驅動脈沖信號，3為LRA驅動芯片的反向驅動脈沖信號，4、5、6為驅動信號過零點，7為LRA振子的BEMF波形。

其工作原理是，在2處，驅動芯片產生正向脈沖信號，為LRA線圈提供勵磁電流，推動LRA振子往正方向移動。在4處，斷開驅動芯片的輸出管，使LRA線圈電流為零，從而使線圈上的壓降等于LRA振子的BEMF。此時LRA振子的BEMF信號正比于振子速度，其斜率正比于振子加速度。BEMF過零點與驅動信號過零點的延遲可用于表示LRA勵磁電流與振子速度的相移。在下一半周期(圖1中的3處)，LRA驅動芯片施加反向的驅動信號，并在下一過零點(圖1中的5處)通過測量BEMF得到反向加速度。LRA驅動芯片在每個周期重復上述過程從而實時監測振子的加速度與相位。

定義振子的峰值加速度與驅動芯片向LRA提供的平均功率之比為LRA的振動效率。當LRA勵磁電流與振子速度相位一致時，驅動信號頻率與LRA諧振頻率相等，振動效率最高。LRA驅動芯片可利用BEMF的過零點相對驅動信號過零點的超前或者滯后時間作為反饋信號，調整下一周期驅動信號脈沖寬度，以使下一BEMF過零點與LRA驅動信號過零點對齊，從而獲得相位一致的效果。此過程稱為F0跟蹤功能。

此類LRA驅動控制方法對驅動脈沖信號有以下要求：

1、驅動脈沖信號寬度必須小于LRA諧振周期的一半，半邊剩余時間為BEMF檢測窗口，此時間內勵磁電流為零，以等待BEMF信號的建立和采集。

2、驅動脈沖信號需具有對稱性。此對稱性滿足I類或II類FIR線性相位系統脈沖響應的特點，從而保證驅動脈沖信號的過零點與信號基頻分量的過零點相同，過零點基頻分量相位不受脈沖信號高次諧波分量的影響。

3、對于長振等應用場景，LRA驅動脈沖信號需具有盡可能少的高次諧波分量，以避免非諧振點處的高頻能量在LRA線圈電阻上的額外損耗；同時也可避免高次諧波分量過多地落入音頻帶寬內從而通過振動或電子線路對手持設備的音頻系統造成干擾。

4、對于短振等對響應速度要求較高的場景，LRA驅動脈沖信號需具有盡可能高的基頻及中低頻諧波能量，以使短時間瞬態響應達到最佳。

5、當LRA的F0跟蹤功能開啟時，其每個驅動脈沖的延遲依賴于前一周期BEMF過零點位置，由于BEMF檢測電路噪聲、LRA外部環境的隨機變化，驅動脈沖信號也會因此出現抖動。抖動引起的高頻噪聲分量同樣會造成額外的損耗和干擾，需要通過一些手段抑制。

6、每個驅動脈沖幅度須與LRA振動效果庫中預存的幅度序列一致。