[发明专利]驱动讯号产生器及驱动讯号产生方法

说明书

【技术领域】

本发明有关于一种驱动讯号产生器及驱动讯号产生方法，特别是一种适用于一传感器(transducer)，且传感器的振幅(magnitude)的频域响应(frequency domain response)上具有尖峰突出(peaking)的驱动讯号产生器及驱动讯号产生方法。

【背景技术】

传感器(transducer)是一种可以转换能量形式的组件。例如在目前普遍流行的可携式电子装置中，常见的传感器组件有显示面板、喇叭、以及相机镜头中对焦所需的音圈马达(voice coil motor)等等，上述所列传感器组件都是接收电能形式的控制讯号，再分别转换成光能、声能、以及动能的形式，以满足使用者以各种感官接收讯息的需求。

然而，在各式的传感器的控制上，如果传感器本身的输出讯号对应输入讯号是线性的单调上升或是下降的关系，则控制上相对单纯，可以直接利用开回路(open-loop)的方式来进行控制即可，例如显示面板。相对地，另一类的传感器则是有相对较为复杂的特性，若欲获得较好的控制结果，则一般是以闭回路(close-loop)的方式来设计，然而这样的设计方式必须考虑撷取回授讯号时所需付出的成本。以音圈马达的控制为例，图1为一般习用音圈马达的振幅的频域响应的转移函数图，可以发现随着频率增加，在高频衰减发生之前，会先发生尖峰突出的现象，此现象容易形成一个共振频率(resonant frequency)，使得当音圈马达接收一脉冲(impulse)或步阶(step)能量时，会以此一共振频率进行一定时间长度的振荡。举例而言，当音圈马达应用于相机镜头的对焦动作时，长时间的振荡势必增加对焦系统的反应时间，因而造成产品不具竞争力。为了解决尖峰突出所造成的问题，音圈马达的控制系统可以利用闭回路的方式，通过调整所述负回授系统的参数，使得音圈马达的控制系统的响应能够具有适当的阻尼因子(damping factor)，以避免振荡。然而，为了达成负回授，在音圈马达的应用电路中，必须加上霍尔传感器(Hall sensor)，以侦测音圈马达位移的情形，并转换成电的讯号以回授到控制系统中处理。闭回路的控制方式虽然有效，但霍尔传感器的加入将造成成本以及体积的增加，使得可携式系统在成本以及尺寸下降的趋势上在此遭遇瓶颈。

另一种作法，则是以开回路的方式，在控制系统中串接一组陷频滤波器(notch filter)，使得控制系统加上音圈马达的整体振幅的频域响应上，能滤除所述尖峰突出，因而直接抑制振荡的现象。这是比较节省成本以及减少系统体积的作法，然而尖峰突出的频率常因温度、老化、或是组件之间的差异而有产生漂移，此一因素在开回路的控制系统中是必须考虑的。

图2为一般习用利用开回路进行音圈马达控制系统200的设计的方块示意图。控制系统200中包含一个陷频滤波器210，具有振幅的频率响应F(z)，陷频频率fn并设计在音圈马达220的尖峰突出的频率fr附近。此一控制系统200结合音圈马达220之后所得到的时域(time-domain)输出响应x(t)，即可避免当输入u(t)为一脉冲或步阶讯号时，产生振荡的情形。

图3为以图2的习用控制系统所实现的一先前技术的相关时域波形图，其中陷频滤波器210是利用一数字滤波器的方式实施，且具有如下的频率响应函式F(z)：

F(z)＝0.5·(1+z^-1)……(1)，

其中Z为Z-变换(Z-transform)的变量，Z^-1即代表数字滤波器中一个处理频率宽度的延迟(delay)，亦即，F(Z)是为一Z-域(Z-domain)的函式。另外，F(z)的最高项次为Z-1，因此F1为一阶函式。值得注意的是，在设计上，陷频滤波器210的陷频频率fn必须在尖峰突出的频率fr附近，再配合第(1)式，即可决定出所述数字滤波器的处理频率的宽度，此应为本领域具有通常知识者所习知，在此不另赘述。在图3中，对应图2的输入讯号u(t)是为一步阶讯号，经过陷频滤波器后的驱动讯号u’(t)如图3的上图所示，最后时域输出响应x(t)则如图3的下图所示，可发现振荡已被有效的抑制，并未发生，且反应时间则为共振周期Tc(即共振频率的倒数)的一半。

【新型内容】

为了解决上述问题，本发明提出一种驱动讯号产生器及其方法，特别是一种适用于一传感器，且传感器的振幅的频域响应上具有尖峰突出的驱动讯号产生器及其方法。