科學技術的發(fā)展和研究領域的不斷擴展，人們研究的操作對象從宏觀領域逐步深入到了微觀領域，并且許多領域越來越需要高速動態(tài)納米定位系統(tǒng)，如微納制造、微電子制造、汽車工業(yè)、生命科學、超精密加工與測量和納米精密定位的光刻技術等。壓電陶瓷是一種微驅動材料，具有體積小、位移分辨率高、頻響高、無噪聲、不發(fā)熱、輸出有效頻帶寬、使用壽命長、位移精度非常高、驅動能力可達幾十牛到幾百牛等特點，使得壓電陶瓷在動態(tài)定位領域的應用越來越廣泛。壓電陶瓷的動態(tài)性能在很大程度上依賴于驅動器的性能，例如驅動電源的穩(wěn)定性、帶負載能力、使用效率、輸出有效帶寬以及輸出紋波等。

驅動電源的性能決定著納米定位系統(tǒng)的性能。壓電陶瓷的驅動方式主要有電壓驅動型、電荷驅動型、混合驅動型和開關驅動型4種。由于電壓驅動型具有遲滯影響，不適合動態(tài)性能要求較高的應用領域。

電荷反饋驅動方式能夠滿足一些動態(tài)性能要求較高的環(huán)境，響應速度快，遲滯減少，但存在低頻穩(wěn)定性差、在靜態(tài)工作下電荷泄露大，非線性以及零點漂移等缺點。混合驅動型是結合電壓驅動型和電荷驅動型各自優(yōu)點的一種驅動方式，但是效率低、體積大。開關驅動型是一種新型驅動方式，提高了使用效率。針對目前使用的壓電陶瓷驅動電源存在的使用效率低、體積大等問題.

傳統(tǒng)開關型驅動電源基本上是由分立元件構成的雖然基本上能實現對輸入信號的脈寬調制，但由于分立元件工作不穩(wěn)定，電路復雜、效率低，而使用PWM集成運算放大器，可以使電路設計比較簡單，能夠比較快速高效地完成驅動電源的設計與制作。其工作效率高、體積小、散熱方面設計簡單，甚至不需要散熱器。PWM集成運算放大器用模擬輸入信號作為調制信號，通過內部的鋸齒波調制電路將模擬信號再轉換成所需的PWM信號，最后經過內部的橋式放大電路輸出，向負載提供輸出信號，輸出電壓隨著供電電壓的增大而增大，頻率與輸入信號相同。輸入信號經過PWM集成放大器放大之后，輸出調制脈沖信號，再經過LC低通濾波電路處理，LC濾波將脈沖信號解調為模擬信號之后，便可直接驅動壓電陶瓷負載。

但是一般的集成開關型驅動電源只能用于開環(huán)控制壓電陶瓷，定位精度不高。在實際應用中需設計一些反饋電路來精確控制壓電陶瓷的微位移。因此設計中采用電壓反饋式電路，在輸出級部分采用一個兩階無源LC低通濾波器。在電壓反饋通道上設計帶有積分式低通有源濾波器的差分放大器。采用無源濾波器主要是考慮到從PWM模塊反饋的脈沖放大信號經過電阻分壓器之后得到的是電壓小信號。另一方面是將反饋的脈沖信號解調之后的模擬信號與輸入控制小信號作比較。最后，誤差積分器對濾波后的反饋電壓和輸入信號進行比較，通過消除偏差電壓來實現電壓反饋的精確控制，以克服電源電壓和溫度等一些參數變化對輸出電壓的影響。電壓反饋式電路控制壓電陶瓷兩端的電壓最終達到壓電陶瓷致動器微米甚至納米級的精密定位。