对于A/D转换器来讲，设ADC采样参考电压为Vref，转换位数为N，传感器的输出电压为Vs，则ADC转换应该满足|Vs|＜Vref。为此，笔者在单片机的ADC输入端加上稳压管进行保护，其转换后的相对误差
图5 程控放大电路图
为使压电陶瓷作动器在不同行程时传感器信号尽可能接近ADC的满量程输入，笔者设计了如图5所示的程控放大电路。图5中Vsensor为传感器输出电压，VADC为程控放大电路输出电压即ADC0输入电压；PGA203为程控放大器，其放大倍数根据其1、2脚输入电平的不同分别取1、2、4和8。C8051通过P1.0和P1.1口控制PGA203的放大倍数。PGA203电源供电电压VCC=±15 V。电容C1和C2为电源去耦钽电容，其容值大小为1μF。
2.4软件补偿
在系统软件设计中，笔者通过反复实验，将Cymbal型复合压电作动器的电压位移特性（包括上升曲线和下降曲线）预先存储于C8051的片内程序存储器中。在系统进给时，MCU首先判断系统输出量是上升还是下降，然后对所期望的进给量进行查表，然后将其结果经DAC0输出。
图6为软件补偿后系统的开环输出特性曲线。由于作动器的磁滞效应，在图6中作动器输出下降曲线的零点其实际驱动电压为－33.15 V。
图6经过软件补偿后系统的开环输出特性曲线
与图2相比，经过软件补偿后系统的开环线性度得到了很大的提高，而其非线性误差主要来自于系统的非重复性误差。
3 结论
根据压电方程，对于普通堆叠式压电陶瓷作动器，当其所受外部压力为0时有：
式（4）中，Δl为作动器输出形变量，n为作动器堆迭片数，d为压电常数，V为加在作动器两极上的电压。
对于PZT5A型压电陶瓷，其压电常数d33=374×10-12 C/N。由式（4）可知，当n=20，驱动电压为0~150 V时，普通堆叠式压电作动器的输出行程为1.12 μm。与图2的实验结果相比可以得出如下结论：在相同条件下，Cymbal型复合压电作动器具有更大的输出行程。同时实验结果也验证了控制系统设计的有效性。
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方元坤，