[发明专利]一种基于Kaiser窗的LRA驱动脉冲波形设计方法

说明书

本申请公开了一种基于Kaiser窗的LRA驱动脉冲波形设计方法及装置。其优点表现在：可有效抑制由驱动脉冲信号过零点抖动引起的高频噪声和脉冲信号本身的高次谐波，从而改善对手持设备音频系统的干扰。可用于截短任意非因果、无限长的理想脉冲响应，满足LRA驱动脉冲信号宽度的半周期限制要求。具有对称性，满足线性相位系统脉冲响应要求，从而使LRA驱动信号过零点对应的基频相位不受高次谐波影响。具有可调参数β，方便在主瓣宽度和旁瓣衰减之间进行折衷。根据不同应用场合(LRA长振或短振)的需求不同，调节β可对噪声，效率和响应速度进行优化。

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其是涉及一种LRA驱动脉冲波形设计方法。

背景技术

线性谐振马达(LRA)驱动芯片通常采用在驱动信号过零点处检测反向电动势(BEMF)的方式获取LRA振子的加速度和相位信息，从而通过反馈进行驱动信号频率和幅度的控制，以达到快速精准的振动反馈效果。现有的驱动脉冲波形图如图1所示。

图1中，1为LRA驱动芯片的输出信号波形，2为LRA驱动芯片的正向驱动脉冲信号，3为LRA驱动芯片的反向驱动脉冲信号，4、5、6为驱动信号过零点，7为LRA振子的BEMF波形。

其工作原理是，在2处，驱动芯片产生正向脉冲信号，为LRA线圈提供励磁电流，推动LRA振子往正方向移动。在4处，断开驱动芯片的输出管，使LRA线圈电流为零，从而使线圈上的压降等于LRA振子的BEMF。此时LRA振子的BEMF信号正比于振子速度，其斜率正比于振子加速度。BEMF过零点与驱动信号过零点的延迟可用于表示LRA励磁电流与振子速度的相移。在下一半周期(图1中的3处)，LRA驱动芯片施加反向的驱动信号，并在下一过零点(图1中的5处)通过测量BEMF得到反向加速度。LRA驱动芯片在每个周期重复上述过程从而实时监测振子的加速度与相位。

定义振子的峰值加速度与驱动芯片向LRA提供的平均功率之比为LRA的振动效率。当LRA励磁电流与振子速度相位一致时，驱动信号频率与LRA谐振频率相等，振动效率最高。LRA驱动芯片可利用BEMF的过零点相对驱动信号过零点的超前或者滞后时间作为反馈信号，调整下一周期驱动信号脉冲宽度，以使下一BEMF过零点与LRA驱动信号过零点对齐，从而获得相位一致的效果。此过程称为F0跟踪功能。

此类LRA驱动控制方法对驱动脉冲信号有以下要求：

1、驱动脉冲信号宽度必须小于LRA谐振周期的一半，半边剩余时间为BEMF检测窗口，此时间内励磁电流为零，以等待BEMF信号的建立和采集。

2、驱动脉冲信号需具有对称性。此对称性满足I类或II类FIR线性相位系统脉冲响应的特点，从而保证驱动脉冲信号的过零点与信号基频分量的过零点相同，过零点基频分量相位不受脉冲信号高次谐波分量的影响。

3、对于长振等应用场景，LRA驱动脉冲信号需具有尽可能少的高次谐波分量，以避免非谐振点处的高频能量在LRA线圈电阻上的额外损耗；同时也可避免高次谐波分量过多地落入音频带宽内从而通过振动或电子线路对手持设备的音频系统造成干扰。

4、对于短振等对响应速度要求较高的场景，LRA驱动脉冲信号需具有尽可能高的基频及中低频谐波能量，以使短时间瞬态响应达到最佳。

5、当LRA的F0跟踪功能开启时，其每个驱动脉冲的延迟依赖于前一周期BEMF过零点位置，由于BEMF检测电路噪声、LRA外部环境的随机变化，驱动脉冲信号也会因此出现抖动。抖动引起的高频噪声分量同样会造成额外的损耗和干扰，需要通过一些手段抑制。

6、每个驱动脉冲幅度须与LRA振动效果库中预存的幅度序列一致。