[发明专利]基于DDS的谐振式微悬臂梁传感器智能激励电路及拾振信号放大电路

说明书

本发明提供了一种基于DDS的谐振式微悬臂梁传感器智能激励电路及拾振信号放大电路，该激励电路由DDS发生器、椭圆滤波器、直流偏置电路、加法电路、反向放大电路组成。通过DDS发生器产生离散的正弦信号，经椭圆滤波器平滑后叠加上DAC输出的直流信号，再将该信号进过反向放大电路转换为正向的驱动信号，最终将产生的直流偏置的正弦信号用于驱动谐振式微悬臂梁传感器。该电路可以通过程序实现直流信号幅值、交流信号频率的高精度调节，使用方便且性能可靠。

技术领域

本发明属于谐振式微悬臂梁传感器检测应用领域，涉及针对该传感器驱动的基于直接数字式频率合成器的智能激励电路。

背景技术

随着科技的发展，微机电传感器以体积小、精度高和响应快等优点被广泛应用。近年来微机电系统技术不断发展，谐振式传感器以高分辨率和高灵敏度等优异性能成为前沿研究重点，其中微悬臂梁谐振器以结构简单和制备容易等优点被广泛关注。本发明适用于电热激励的微悬臂梁谐振器，电热激励是通过在激励电阻上施加交变的电信号，使其产生双金属效应，从而引起微悬臂梁的周期性振动。在谐振式微悬臂梁传感器制备过程中，不同的谐振梁尺寸、不同的质量、不同的激励电阻阻值等因素，都会导致所需要的激励信号需求发生变化，因此设计一款可以兼容这些因素的激励电路至关重要。激励信号通常是直流偏置的正弦信号，设计兼容式的激励电路需要不仅仅需要激励的直流电压可调，还需要输入的交流信号可调。传统的激励方式大都是使用可调电阻调节的方式，该方式调节精度差，操作十分繁琐，因此迫切需要设计一种便携式可实现程序调节的智能激励电路，以满足兼容性和实现激励功能的需求。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种基于DDS的谐振式微悬臂梁传感器智能激励电路，用于对不同尺寸的谐振式微悬臂梁传感器进行激励，以满足兼容性和实现激励功能的需求。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种基于DDS的谐振式微悬臂梁传感器智能激励电路，其特征在于，包括：

直流偏置电路，用于输出稳定的直流偏执激振信号；

DDS发生器，用于根据采样过程中谐振频率的变化，调整输出离散的正弦激励信号；

椭圆滤波器，用于将DDS发生器发出的离散正弦激励信号平滑处理，得到较稳定的正弦信号；

加法电路，用于将直流偏置电路输出的直流偏置激振信号与椭圆滤波器处理过的正弦激励信号进行运算，实现信号的叠加功能；

反向放大电路，用于将加法电路中输出的信号重新翻转，使得该信号负电压转为正电压。

进一步地，所述DDS发生器包括AD9850芯片，有源晶振Y₁，可调电阻R₁₈、电阻R₁₄、R₁₅、R₁₆，电容C₁₁、C₁₂、C₁₃，所述有源晶振Y₁的3号输出引脚与AD9850芯片的CLKIN引脚连接，作为外部参考时钟；有源晶振Y₁的4号供电输入引脚，通过并联电容C11、电容C12、电容C13形成滤波网络；所述可调电阻R₁₈与AD9850芯片的VINN引脚串联并接地；所述AD9850芯片的D0、D1引脚接+5V电源，D2引脚接地，使AD9850芯片进入串口输入模式；IOUT串联200欧电阻接地，以将AD9850芯片的DAC电压转换为正弦信号输出，其输出电流通过一个外接电阻RSET调节，调节关系为ISET＝32×(1.148V/RSET)；之后，DDS发生器将产生的正弦信号通过IOUT引脚发送到椭圆滤波器。