改善欠阻尼系统的响应技术方案

本发明专利技术改善欠阻尼系统的响应。用于驱动欠阻尼系统的电路包括第一和第二信号发生器。第一发生器可操作用以产生第一驱动信号。以及第二发生器可操作用以接收第一驱动信号和第二驱动信号，并从第一和第二驱动信号产生在第一持续时间内具有第一幅度以及在第一持续时间之后具有第二幅度的系统驱动信号，该系统驱动信号可操作用以使得欠阻尼系统基本上以阻尼方式运作。第一和第二发生器中的任一个或全部都可被编程，使得技术人员可以通过产生合适的驱动信号而非物理修改该系统本身来调整任意欠阻尼系统的响应。这样的实施例允许技术人员实现更快的设置时间而不降低该欠阻尼系统的响应时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及欠阻尼系统，还涉及驱动欠阻尼系统的电路和方法。
技术介绍
现有技术中的欠阻尼系统的响应对于某些应用是不适宜的。例如，具有差的欠阻尼响应的透镜组件不适宜用在袖珍数码相机应用中，因为该组件花费太长的时间在稳态聚焦位置之间移动透镜。一种用于降低二阶系统的过冲(overshoot)/下冲(undershoot)以及建立时间(setttling time)的技术是增大该系统的阻尼水平。但是增大该阻尼水平会增大所需的功率，并且该增大的功率可能对于某些应用是不适宜的，例如不适合于由电池对系统供电的应用。另一种用于降低二阶系统的过冲/下冲幅度的技术是延长改变驱动电压的时间，但其也会使建立时间增大至一个不合适的水平。需要用于降低二阶欠阻尼系统的过冲/下冲以及建立时间的新技术。
技术实现思路
用于驱动欠阻尼系统的电路的一个实施例包括第一和第二信号发生器。该第一发生器可操作以产生第一驱动信号。以及该第二信号发生器可操作以接收该第一驱动信号和第二驱动信号，并根据该第一和第二驱动信号产生在第一持续时间内具有第一幅度以及在第一持续时间之后具有第二幅度的系统驱动信号，该系统驱动信号可操作以使得欠阻尼系统基本上以阻尼方式运作。该第一和第二发生器中的任一个或全部可被编程，使得技术人员可以通过产生合适的驱动信号而非物理地修改该系统本身来调整任意欠阻尼系统的响应。在另一个实施例中，使得欠阻尼系统以具有第一相的阻尼频率振荡，并且也使得其以具有第二相的基本相同的阻尼频率振荡，以便第一相的振荡基本上抵消该第二相的振荡。这样的实施例允许技术人员实现更快的设置时间而不降低该欠阻尼系统的响应时间。附图说明图1是一个弹簧加荷(spring loaded)的电磁透镜组件的实施例图示。图2是图1中的组件的实施例的阶跃响应示图。图3A是驱动波形的一个实施例的示图，该驱动波形可通过降低该组件的过冲/下冲以及建立时间来改善图1中的透镜组件实施例的响应。图3B是当使用图3A的驱动波形驱动时，图1中的透镜组件实施例的响应示图。图4A是驱动波形的另一实施例的示图，其可通过降低该透镜组件的过冲和建立-->时间来改善图1中的透镜组件的实施例的响应。图4B是当使用图4A的驱动波形驱动时，图1中的透镜组件的实施例的响应的分量的示图。图4C是当使用图4A的驱动波形驱动时，图1中的透镜组件的实施例的总体响应(即，响应分量之和)的示图。图5是使用图4A的波形实施例驱动图1中的透镜组件实施例的驱动电路的一个实施例的图示。图5A是图5中的可编程信号发生器的一个实施例的图示。图6是使用图4A中的波形实施例驱动图1中的组件实施例的驱动电路的另一实施例的图示。图7是可结合图1中的透镜组件的实施例以及图5与6中的驱动电路的实施例的一个系统的图示。具体实施方式图1是弹簧加荷的电磁透镜组件10的一个实施例的图示，该组件包括可聚焦的透镜12。该透镜组件10可以是诸如照相机或录影机之类的系统(图1中未示出)的一部分。美国专利US 7,612,957中示出了这种透镜组件的一个实例，其通过援引并入本文。除了透镜12之外，该透镜组件10还包括弹簧14，其用于迫使透镜趋向参考位置16，并且该透镜组件10还包括线圈18和至少一个永磁体20(图1中示出两个磁体)，它们共同作用迫使透镜远离该参考位置。由于技术人员可以将该透镜组件10模型化为二阶弹簧质量系统，因此图1中包括阻尼器22，以代表该透镜组件中固有的阻尼水平-该阻尼器不是该透镜组件的真实部件，但代表着所有阻尼源的组合，例如弹簧14的硬度以及透镜12在移动中可能遇到的任何摩擦。该线圈18可能包括电阻，但在图1中省略了对其的指示。此外，有时将该弹簧14、线圈18和至少一个磁体20的组合称为弹簧加荷的音圈马达(vcm)。操作中，安装有该透镜组件10的系统(例如照相机)确定(例如利用图1中未示出的自动聚焦电路)一个适于该透镜12正确聚焦的位置，并产生以及向线圈18传送对应的驱动电压Vcoil。由于该透镜12将从其当前位置“步进(step)”到聚焦位置，所以该系统将“步进”该驱动电压Vcoil，以便当在该线圈18上施加Vcoil时，该线圈中得到的电流Icoil足够将该透镜移动到聚焦位置、并且之后将该透镜保持在该聚焦位置。例如，假设该透镜12相对于该参考位置16的当前位置为x1，并且聚焦位置x2(图1中示出的透镜12的位置)距离该参考位置16比x1更远。因此，为了将该透镜12从x1移动到x2，该系统将线圈18上的电压Vcoil从起始线圈电压Vcoil＝V1基本上阶跃(step)至结束线圈电压Vcoil＝V2，其中V2高于V1。由于线圈18用作电感器，因此尽管该线圈中的电流Icoil会增大，但是其不会从一个值阶跃到另一个值，至少不会像电压Vcoil从V1阶跃到V2那么快。但是经过一定的时间段(例如，其取决于例如线圈18的电感值)，驱动电压V2确实会使得该线圈电流Icoil从起始电流Icoil＝I1增大到结束电流Icoil＝V2/Rcoil＝I2，I2大于I1，其中Rcoil是线圈18的电阻值(图1中省略了Rcoil)。随着该线圈电流Icoil增大，线圈18产生的磁场的量值增大，并且该增大的线圈磁-->场与磁体20产生的磁场相互作用，从而增大作用在远离该参考位置16的方向上的净磁力Fmagnetic。随着Fmagnetic增大并且变得大于弹簧力Fspring，其引起透镜12远离参考位置16的移动。因此，Fmagnetic继续增大，并且透镜12继续移动，直到Icoil达到I2，此时Fmagnetic达到其稳态值并且透镜12近似到达位置x2，其为图1中示出的该透镜12的位置。只要Vcoil和Icoil分别保持为V2和I2，该透镜12就会近似保持在位置x2处。继续参考图1，可以预期该透镜组件10的替代实施例。例如，弹簧14可将该透镜推离参考位置16，而不是将透镜12拉向参考位置；以及线圈18和磁体20的组合也可迫使该透镜趋向该参考位置，而不是迫使该透镜远离该参考位置。参考图2，其描述了透镜组件10的一个潜在问题。图2是针对图1中的透镜组件10的一个欠阻尼实施例的透镜12的位置对时间曲线图，其中线圈18上的电压Vcoil为理论上从Vcoil＝V1瞬间阶跃到Vcoil＝V2。尽管实际上Vcoil从V1至V2的瞬间阶跃可能是不切实际的或不可能的，但Vcoil从V1至V2的理论阶跃允许技术人员研究该透镜组件10的阶跃响应，并且因而了解当Vcoil在相对短时间内从V1增大至V2时该透镜组件的运作。参考图1和图2，如果该透镜组件10为欠阻尼的(即，阻尼水平相对较低)并且该线圈电压Vcoil快速地从V1增大到V2以便将该透镜12从x1移动到x2，那么该透镜12将越过x2，并围绕x2以指数衰减的方式振荡一段时间。一个系统初始过冲，以及随后在周围振荡，最后达到稳态值(这里的位置x2)，这样的系统的阶跃响应可以被称为欠阻尼阶跃响应。例如，如图2中所示，该透镜12的一个实施例最初会越过x2的越过量大约是x1与x2之间差值的80％，并且使该振荡的幅度稳定在x1与x2之间差值的10％之内所需的时间约为150毫秒(ms)。相似的分析的也适用于在V1大于V2并且x1大于x2的情本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，包括：第一发生器，可操作用于产生第一驱动信号；以及第二信号发生器，可操作用于接收所述第一驱动信号和第二驱动信号，并从所述第一和第二驱动信号产生在第一持续时间内具有第一幅度以及在所述第一持续时间之后具有第二幅度的系统驱动信号，所述系统驱动信号可使得欠阻尼系统基本上以阻尼方式运作。

【技术特征摘要】
1.一种电路，包括：第一发生器，可操作用于产生第一驱动信号；以及第二信号发生器，可操作用于接收所述第一驱动信号和第二驱动信号，并从所述第一和第二驱动信号产生在第一持续时间内具有第一幅度以及在所述第一持续时间之后具有第二幅度的系统驱动信号，所述系统驱动信号可使得欠阻尼系统基本上以阻尼方式运作。2.根据权利要求1所述的电路，进一步包括第三信号发生器，其可操作用于产生所述第二驱动信号。3.根据权利要求1所述的电路，其中：所述第一发生器可操作用于产生具有近似所述第一幅度的第一驱动信号；以及所述第二发生器可操作用于接收具有近似所述第二幅度的第二驱动信号。4.根据权利要求1所述的电路，进一步包括：其中所述第一发生器可操作用于产生具有近似所述第一幅度的第一驱动信号；以及第三发生器可操作用于产生具有近似与所述第一和第二幅度之间的差近似相等的第三幅度的第二驱动信号。5.根据权利要求1所述的电路，进一步包括：其中所述第一发生器可操作用于产生具有近似所述第一幅度的第一驱动信号；以及第三发生器可操作用于接收第三驱动信号，并从所述第三驱动信号产生具有近似与所述第一和第二幅度之间的差近似相等的第三幅度的第二驱动信号。6.根据权利要求1所述的电路，进一步包括：其中所述第一发生器可操作用于产生具有近似所述第一幅度的第一驱动信号；第三发生器可操作用于产生具有近似与所述第一和第二幅度之间的差近似相等的第三幅度的第二驱动信号；以及其中所述第二发生器可操作用于在所述第一持续时间之后组合所述第一和第二驱动信号。7.根据权利要求1所述的电路，其中所述第二信号发生器可操作用于通过相对所述第一驱动信号延迟所述第二驱动信号来产生所述系统驱动信号。8.根据权利要求1所述的电路，其中所述第二信号发生器可操作用于通过相对所述第一驱动信号将所述第二驱动信号延迟大约半个系统响应频率周期，从而产生所述系统驱动信号。9.根据权利要求1所述的电路，进一步包括第三发生器，其可操作用于产生相对所述第一驱动信号延迟的第二驱动信号。10.根据权利要求1所述的电路，进一步包括第三发生器，其可操作用于产生相对所述第一驱动信号延迟了大约半个系统响应频率周期的第二驱动信号。11.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一发生器可操作用于接收所述第二驱动信号，并从所述第二驱动信号产生所述第一驱动信号。12.一种系统，包括：欠阻尼子系统；以及可操作用于驱动所述子系统的电路，所述电路包括：第一发生器，可操作用于产生第一驱动信号；以及-->第二信号发生器，可操作用于接收所述第一驱动信号和第二驱动信号，并从所述第一和第二驱动信号产生在第一持续时间内具有第一幅度以及在所述第一持续时间之后具有第二幅度的系统驱动信号，所述系统驱动信号可使得欠阻尼系统基本上以阻尼方式运作。13.根据权利要求12所述的系统，其中所述欠阻尼子系统包括欠阻尼二阶子系统。14.根据权利要求12所述的系统，其中所述欠阻尼子系统包括电子马达。15.根据权利要求12所述的系统，其中所述欠阻尼子系统包括弹簧加荷的音圈马达。16.根据权利要求12所述的系统，其中所述欠阻尼子系...

【专利技术属性】
技术研发人员：郜小茹，赵建华，欧伟，
申请(专利权)人：意法半导体研发上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31