光盘驱动器中马达驱动电路的研究

论文摘要

光碟机以其高容量、低成本、传输速度快及可控性佳等优点,已成为资料存储装置中的首要之选。而且随着存储容量及市场需求的增加,其发展空间具有很大潜力,所以光盘驱动器是目前科技领域发展中最为活跃的分支之一。但是,光盘驱动器中马达驱动电路的研究在国内主要集中在应用芯片的外围电路,对核心部分即驱动芯片内部电路鲜有涉及。 本文研究并设计了一种光盘驱动器中的马达驱动电路。重点研究了采用电压控制模式的两个通道（托盘进出伺服Loading Channel和进给伺服Sled Channel）。其中Sled Channel可选用差分输入,使其在电源电压12V下,实现输入范围:-0.3V—11.0V,输出摆幅:0.1V—9.0V。两个通道输出失调电压分别≤50mV和≤100mV,输入偏置电流为30nA—300nA。采取的技术方案为电源分离技术、第二代电流传输器（CCⅡ）技术,输入方式可选等。本电路亦集成了欠压和过温保护功能。 文中首先介绍了马达驱动电路的发展背景、伺服系统和两种常用的控制模式,即电压控制模式和电流反馈控制模式。第二章阐述了电路工作的基本原理、拓扑结构,并给出了理论依据。然后根据功能需要进行电路的总体结构设计和子电路模块设计。作者在第三章重点介绍了电路中的典型子模块:偏置电路、第二代电流传输器、运算放大器和保护电路的设计原理及仿真结果。本文在第四章对马达驱动电路做了展望并介绍了两种后续研究的马达驱动电路。最后对全文做了总结。 在完成电路原理分析与电路设计的基础之上,还应用EDA软件HSPICE对各个子电路模块和整体电路进行了功能仿真及量化模拟,由于芯片生产的工程有很多不确定因素,所以我们在电路仿真中充分考虑器件特性的容差范围,仿真结果均达到或优于预定指标。该项目课题已经通过版图设计、版图验证和后仿真,目前正在进行流片。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 背景说明
• 1.2 光盘机的伺服系统
• 1.3 驱动控制模式
• 1.3.1 电压控制模式
• 1.3.2 电流控制模式
• 1.4 本文所做的工作
• 第二章 光盘驱动电路的原理与设计
• 2.1 四通道马达驱动芯片的工作原理介绍
• 2.2 托盘进出伺服整体结构和工作原理
• 2.3 进给伺服整体结构和工作原理
• 2.4 循迹/聚焦伺服整体结构和工作原理
• 第三章 电路设计与仿真
• 3.1 偏置电流源
• 3.1.1 常用的与电源无关的电流源
• 3.1.2 仿真结果
• 3.2 第二代电流传输器
• 3.2.1 电流传输器CCⅡ
• 3.2.2 CCⅡ在V/I转换电路中的应用
• 3.2.3 仿真结果
• 3.3 运算放大器的设计与仿真
• 3.3.1 运算放大器的基本参数
• 3.3.2 实际电路中几种运算放大器的设计与仿真
• 3.4 保护电路的设计
• 3.4.1 电流镜电路分析
• 3.4.2 过温保护电路分析
• 3.4.3 带隙基准源电路分析
• 3.4.4 欠压保护电路分析
• 3.4.5 待机电路分析
• 3.4.6 比较器电路分析
• 3.4.7 基准电压检测电路分析
• 3.4.8 仿真分析
• 3.5 整体电路仿真与结果分析
• 第四章 光盘马达驱动电路的进一步研究
• 4.1 五通道光盘马达驱动芯片
• 4.2 含有电源管理的光盘马达驱动芯片
• 第五章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历