提高微型硬盤的抗沖擊與抗振動(dòng)性能始終是國(guó)內(nèi)外十分重視的研究課題。20世紀(jì)80年代初至90年代中期，多采用被動(dòng)控制技術(shù)，如鋼絲繩減振器、油膜減振器、復(fù)剛度雙橡膠減振器等。隨后，主動(dòng)控制技術(shù)逐步實(shí)施于磁盤驅(qū)動(dòng)器的振動(dòng)與沖擊加固中，它可對(duì)低頻振動(dòng)和高g值沖擊有效兼容，克服了被動(dòng)控制方式難以同時(shí)滿足這兩項(xiàng)指標(biāo)的缺點(diǎn)。計(jì)算機(jī)加固主動(dòng)控制技術(shù)從物理實(shí)現(xiàn)形式來(lái)說(shuō)分為兩加固和外加固兩種。內(nèi)加固是在硬盤內(nèi)部進(jìn)行取數(shù)臂的主動(dòng)控制加固，我國(guó)從20世紀(jì)90年代中期開(kāi)始對(duì)被動(dòng)外加固技術(shù)進(jìn)行深入研究，已獲得一些可實(shí)施的較好成果，如無(wú)諧振峰隔振緩沖器等。隨著對(duì)強(qiáng)沖擊、較低頻振動(dòng)抗振要求的提高，研究主動(dòng)控制理論及裝置將成為提高抗振技術(shù)水平的必經(jīng)之路。

實(shí)際應(yīng)用中，控制系統(tǒng)要承受來(lái)自各個(gè)方向的振動(dòng)和沖擊，對(duì)于頭盤系統(tǒng)而言，主要是承受來(lái)自垂直于盤面方向的沖擊，故將系統(tǒng)考慮為單自由度系統(tǒng)，如圖1所示。其中，傳感器、控制器、功率放大器是系統(tǒng)的電路部分，而執(zhí)行裝置、彈簧、阻尼和質(zhì)量塊則是系統(tǒng)的機(jī)械部分。

本系統(tǒng)的受控對(duì)象是微型硬盤；加速度傳感器、前置放大器等構(gòu)成系統(tǒng)的測(cè)量模塊；控制器按基礎(chǔ)傳感信號(hào)和控制策略發(fā)出控制信號(hào)；電磁執(zhí)行裝置為作動(dòng)器；功率放大器將控制信號(hào)放大器并提供控制能源，驅(qū)動(dòng)作動(dòng)器產(chǎn)生執(zhí)行動(dòng)作。控制系統(tǒng)工作原理是通過(guò)基礎(chǔ)加速度傳感器拾取基礎(chǔ)振動(dòng)沖擊加速度信號(hào)，經(jīng)前置放大器放大后送入控制器，在控制器中完成信號(hào)的一次積分（轉(zhuǎn)換為速度信號(hào)）和二次積分（轉(zhuǎn)換為位移信號(hào)）運(yùn)算，將兩次積分結(jié)果作為求和運(yùn)算，之后輸入功率放大器，最后將功率放大器輸出信號(hào)以控制電壓的形式加在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，執(zhí)行機(jī)構(gòu)便會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的作動(dòng)力抵消來(lái)自基礎(chǔ)的振動(dòng)和沖擊。

2 模擬主動(dòng)控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

2．1 傳感器選擇

壓電式傳感器是一種機(jī)械量（作用于傳感器上的加速度或壓力）轉(zhuǎn)換成電荷量的換能量，可等效為電荷源或電壓源。由于壓電傳感器的泄漏電阻通常較大，所以能較長(zhǎng)時(shí)間地保存電荷，但若負(fù)載電阻很小，傳感器受力后產(chǎn)生的電荷就會(huì)以時(shí)間常數(shù)舭粗甘媛珊蕓旆諾紜Ｒ虼�，要求褱乡传羔咓负载道`枳愎淮�，壹s跣〔飭課蟛�。皽愓主动控制主窐讨论的结果，采用褱峡r郊鈾俁卻釁鰨映殺鏡慕嵌瓤悸?tīng)楷本坞y∮貌淮糯篤韉腨D-1型加速傳感器，其輸出信號(hào)精度為0.01mv/g，并在加速度傳感器后端設(shè)計(jì)了電荷放大電路。

電容，Rf為反饋電阻。并聯(lián)反饋電阻的目的是避免電容上不斷累積直流電荷而造成運(yùn)放輸出飽和。在理想運(yùn)放條件下，輸入電流I等于反饋電流。經(jīng)分析可得，電荷放大器輸出電壓僅取決于輸入電荷Q及反饋電路參數(shù)Cf，即：

Vo≈-[（A0Q）/（1+A0）Cf]≈Q/Cf

這里，反饋電容必須采用高質(zhì)量電容，否則會(huì)由于電容漏電引起誤差。

由以上討論可知，作為核心器件的運(yùn)算放大器，其輸入阻抗應(yīng)高于10 12ΩD707。為保證足夠高的靈敏度又不影響電荷放大器的低頻特性，實(shí)際電路中取Cf=2000pF,Rf=10M�。链撯，为避免后缄�(duì)跋焱北閿詰鶻�，栽懢U煞糯篤骱蠖嗽黽恿艘患妒淙胱榪菇細(xì)�、增覌壬淀d姆聰嚳糯篤鰨繽 3所示。

電源相連，因此應(yīng)格外注意外加散熱器和芯片負(fù)電源之間的絕緣措施，以免引起不良后果。另外，為避免加電時(shí)功放輸出沖擊電壓引起執(zhí)行裝置跳動(dòng)產(chǎn)生的不利影響，功放輸出經(jīng)10～15秒延時(shí)后接通為宜。