[发明专利]光学开关和减少串扰的方法

说明书

具有多个致动器的光学开关，该光学开关包括控制器，该控制器被配置为控制多个通道的运行，其中，每个通道具有至少一个电驱动器和至少一个致动器，通过将一个或多个驱动器的有电压切换输出的时段与没有电压切换输出的时段进行交叉，同时输出电压从一个电平切换到另一个电平来进行控制。可替换地，具有多个致动器的光学开关包括控制器，该控制器被配置为控制多个通道的运行，其中，每个通道具有至少一个电驱动器和至少一个致动器，通过将第一通道的至少一个驱动器的输出电压从一个电平切换到另一个电平，同时至少一个其他通道的至少一个其他驱动器处于相对高阻抗模式来进行控制。

技术领域

本发明涉及光学开关和减少串扰的方法。

本发明还涉及用于电容性负载的电驱动器(在优选实施方案中，驱动电路和电容性负载的整体被称为“通道(channel，信道)”)，并且更具体地涉及用于减小某一通道中的由于在另一通道切换电压引起的动态电串扰电压的技术。

本发明的背景以及申请人已知的现有技术

压电致动器被用于需要精确定位的各种领域中。申请人自己先前的专利公布文本提供了现有技术配置的示例。特别地，以下现有技术文献是得到认可的并通过引用而被包含：US7026745，US7095915，US7106925，US7231126，US7389016，US7876981，US7522789以及US8358929。

从电学的角度来看，这些现有技术开关中采用的这种致动器主要是电容性负载，并且该致动器通过借助于驱动电路向该致动器施加电压信号而被控制。特别是在光学开关领域，若干应用需要大的压电致动器阵列，该压电致动器阵列的控制电压信号需要在一定的时间帧内进行切换。

当若干驱动电路具有相同的电源(供电源)时，通过共享接地线和正电源线中的一个或二者，驱动器电压之间的电串扰可能成为重大的问题。尤其地，通过在某个驱动器处切换电压信号而产生的动态电串扰电压是成问题的，因为通过位置反馈回路进行补偿非常难以实现(在压电致动器的情况下)，这主要是由于对位置反馈回路带宽的限制。在将多个驱动器集成到单个芯片上时，这个问题变得甚至更加明显，这是由于芯片上接地线和电源线——其通常具有比印刷电路板(PCB)上的迹线更大的阻抗——的性质。

串扰的起因是电源/接地馈送线的阻抗或者在某些情况下是用于为驱动电路供电的电压源的输出阻抗。为了减少通道电压之间的动态电串扰，简单的方法可以是降低电源馈线的阻抗，以及降低电压源的输出阻抗，和/或增加更多的到电压源的去耦元件。然而，在PCB上密集地放置多个驱动器或将若干驱动器集成到芯片上会导致可能达到的阻抗的较低极限值。

上述的驱动器间串扰的问题导致需要一种系统级解决方案来减少通道之间的电串扰。

发明内容

减少串扰的替代解决方案被呈现为第一广泛的独立方面和第二广泛的独立方面。

在第一广泛的独立方面，本发明提供了一种具有多个致动器的光学开关，该光学开关包括控制器，控制器被配置为控制多个通道的运行，其中，每个通道具有至少一个电驱动器和至少一个致动器，通过将一个或多个驱动器的有电压切换输出的时段与没有电压切换输出的时段进行交叉，同时输出电压从一个电平切换到另一个电平来进行控制。

这种配置是特别有利的，因为它允许显著地降低相邻通道中的平均串扰。

在第二广泛的独立方面，本发明提供了一种具有多个致动器的光学开关，该光学开关包括控制器，控制器被配置为控制多个通道的运行，其中，每个通道具有至少一个电驱动器和至少一个致动器，通过将第一通道的至少一个驱动器的输出电压从一个电平切换到另一个电平，同时至少一个其他通道的至少一个其他驱动器处于相对高阻抗模式来进行控制。

这种配置是特别有利的，因为它将其他通道的电压与由第一通道(也可以被称为攻击者(aggressor，干扰者))引起的串扰隔离。该配置显著地减少了串扰。