【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于驱动电路，具体涉及一种mems驱动电路及驱动方法、集成方法。
技术介绍
1、静电致动类mems器件在微机电系统(mems)领域中由于其可以实现高能量密度和较大的驱动力而备受关注。静电驱动的特点是低功耗、响应速度快并且可与cmos电路兼容。利用静电原理的微型设备通常用于汽车、航空、生物医药和消费市场的许多产品。静电驱动型mems器件的工作原理是利用静电力来控制微小的机械结构，静电mems器件通常由金属电极和绝缘层构成，通过在电极上施加电压，使得电极之间的静电力发生变化，从而控制机械结构的变化。静电mems的应用非常广泛，可用于制造生物医学芯片检测微生物分子浓度和种类，也可作为微型光子器件，调节光束的方向和波长，同时可应用于通信领域实现无线通信。
2、用于光学元件的静电mems器件通常由平行极板电容的反射镜组成，对于阵列mems，每个单元的表面由悬臂梁支撑，该悬臂梁可以响应一定范围内的模拟电压，从而支撑mems平行极板垂直于反射镜平面的运动，实现对光束的调控。对于光场调控的应用，需要阵列中的平行极板的位移单独可调谐，可以通过对其施加单独的电压，以实现mems单元期望的位移间距。对于阵列式mems器件驱动来说，尽管可以通过pcb板级多通道dac、驱动放大电路等模块实现对阵列的驱动，但其问题在于，如果阵列规模较大，则对应的板级驱动电路的规模较大，体积也较大，不适用小型微系统级别应用，另外，板级驱动电路与mems器件的走线较长，走线带来的ir drop(电压降)会导致实际施加在阵列mems不同单元上驱动电压的失配
3、现有的mems阵列驱动电路，通常通过板级dac(数模转换器)以及放大器实现，对于阵列规模较大的mems器件，需要的dac以及放大器数量较多，体积较大，且走线较长会带来mems驱动电压的失配。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种mems驱动电路及驱动方法、集成方法的新技术方案。
2、根据本专利技术的第一个方面，提供了一种mems驱动电路，其采用cmos工艺对阵列mems驱动电路和mems阵列进行芯片级集成以形成mems-cmos集成芯片。
3、具体地，该mems驱动电路包括：
4、dac模块和多路复用单元，所述dac模块用于将给定的数字信号转化为模拟电压信号；所述多路复用单元与所述dac模块连接，用于将dac模块输出的模拟电压信号拆分成多路子信号；
5、采样保持放大器阵列，所述采样保持放大器阵列的输入端与所述dac模块的输出端连接，用于对所述dac模块输出的模拟电压信号进行保持；
6、高压驱动放大器阵列，所述高压驱动放大器阵列的输入端与所述采样保持放大器阵列的输出端连接，用于将所述dac模块输出的模拟电压信号放大至预设的驱动电压范围；所述高压驱动放大器阵列的输出端与mems阵列一一连接；
7、基准电压源，所述基准电压源与所述dac模块连接，用于为dac模块提供基准电压；
8、spi模块，所述spi模块与所述dac模块连接，用于将片外控制信号传输到片内进行电压值与时序控制。
9、可选地，mems驱动电路还包括：
10、缓冲器，所述采样保持放大器阵列的输入端与所述dac模块的输出端之间通过所述缓冲器连接。
11、可选地，mems驱动电还包括：
12、寄存器，所述spi模块与所述dac模块之间通过寄存器连接。
13、可选地，所述基准电压源为带隙基准电压源。
14、可选地，所述dac模块采用r-2r结构。
15、可选地，所述dac模块的输出端通过单位增益放大器连接至采样保持放大器阵列的输入端。
16、可选地，所述采样保持放大器阵列中的采样保持放大器为电容反转型结构。
17、可选地，所述高压驱动放大器阵列中的高压驱动放大器由低压部分和高压部分组成；
18、其中，低压部分与采样保持电路输出兼容，高压部分与mems阵列所需驱动电压兼容。
19、根据本专利技术的第二个方面，提供了一种mems驱动电路的控制方法，应用于如第一方面所述的mems驱动电路，包括：
20、串行输入数据data_in在时钟clk_dac的控制下通过串并转换器转换成n位并行输入数字数据，其中n表示dac电路的精度，n位并行输入数字数据通过dac模块转换成模拟输出电平；
21、dac模块输出的模拟电压信号在时钟控制信号clk_sh的控制下依次被各输出通道的采样保持电路进行采样，采样结果通过放大电路放大并输出。
22、可选地，所述mems驱动电路兼容spi协议。
23、根据本专利技术的第三个方面，提供了一种集成方法，用于将如第一方面所述的mems驱动电路与mems阵列集成，包括：
24、首先，采用cmos工艺制备驱动电路、mems固定镜、光学薄膜以及mems-cmos金属互连；
25、其次，采用soi工艺制备mems器件晶圆级光学薄膜以及可动结构的制备；
26、其次，将cmos晶圆与soi晶圆键合在一起；
27、最后，去除背硅，以形成cmos-mems集成芯片。
28、本专利技术的一个技术效果在于：
29、在本申请实施例中，采用cmos工艺对阵列mems驱动电路和mems阵列进行芯片级集成以形成mems-cmos集成芯片，mems-cmos集成芯片可以大大减少驱动电路与mems阵列的走线长度，通过dac模块、多路复用单元、采样保持放大器阵列、高压驱动放大器阵列的配合能够实现对整个mems阵列的精确控制，进一步降低整个系统的功耗。
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1.一种MEMS驱动电路，其特征在于，采用CMOS工艺对阵列MEMS驱动电路和MEMS阵列进行芯片级集成以形成MEMS-CMOS集成芯片，包括：
2.根据权利要求1所述的MEMS驱动电路，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的MEMS驱动电路，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求1所述的MEMS驱动电路，其特征在于，所述基准电压源为带隙基准电压源。
5.根据权利要求4所述的MEMS驱动电路，其特征在于，所述DAC模块采用R-2R结构。
6.根据权利要求1所述的MEMS驱动电路，其特征在于，所述DAC模块的输出端通过单位增益放大器连接至采样保持放大器阵列的输入端。
7.根据权利要求1所述的MEMS驱动电路，其特征在于，所述采样保持放大器阵列中的采样保持放大器为电容反转型结构。
8.根据权利要求1所述的MEMS驱动电路，其特征在于，所述高压驱动放大器阵列中的高压驱动放大器由低压部分和高压部分组成；
9.一种MEMS驱动电路的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至8任意一项所述
10.根据权利要求9所述的MEMS驱动电路的控制方法，其特征在于，所述MEMS驱动电路兼容SPI协议。
11.一种集成方法，其特征在于，用于将如权利要求1至8任意一项所述的MEMS驱动电路与MEMS阵列集成，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种mems驱动电路，其特征在于，采用cmos工艺对阵列mems驱动电路和mems阵列进行芯片级集成以形成mems-cmos集成芯片，包括：
2.根据权利要求1所述的mems驱动电路，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的mems驱动电路，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求1所述的mems驱动电路，其特征在于，所述基准电压源为带隙基准电压源。
5.根据权利要求4所述的mems驱动电路，其特征在于，所述dac模块采用r-2r结构。
6.根据权利要求1所述的mems驱动电路，其特征在于，所述dac模块的输出端通过单位增益放大器连接至采样保持放大器阵列的...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹静，吴克军，刘松，张萌，胡小燕，王伟平，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司信息科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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