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该文主要对悬臂梁结构的静电微执行器采用数字电压方式驱动进行了研究,设计了一款4位MEMDAC(微机电数模转换器).这款DAC与同类微执行器最大不同之处在于其悬臂梁移动是由数字电压调节,而不是模拟电压调节.微执行器作为MEMS中一个重要的功能实现器件,其基本工作原理是将其它形式的能量(通常为电能)转换为机械能.实现这一转换一般有三种途径:热驱动、磁驱动、静电驱动,该文主要讨论了悬臂梁结构的静电驱动微执行器.该文根据经典理论分析了悬臂梁结构的数学模型,给出了悬臂梁结构的输入-输出特性,指出了悬臂梁结构的优势和使用上的限制.结构尺寸、载荷分布位置和残余应力是影响悬臂梁输出挠度的主要因素.该文根据悬臂梁的数学模型分析了结构尺寸对输出挠度的影响,建立了有限元模型和两层膜的悬臂梁模型分析了分布载荷和残余应力与输出挠度的关系.这些分析讨论为数字电压驱动的设计奠定了基础.采用数字电压驱动时,悬臂梁不再全梁受力,因而其经典的数学模型失效.由于此时悬臂梁的挠曲与作用电极的形状、位置密切相关,因而为此建立数学模型既无必要也不实际.该文引入了有限元方法进行研究和设计.用有限元软件ANSYS对数字电压驱动的悬臂梁进行了结构分析和模拟,发现在小挠度时当作用点位于悬臂梁距固定端距离超过一半梁长时,悬臂梁输入输出呈近似线性关系,且多个作用点的结果可以迭加,误差不超过0.5﹪.这为我们设计数字式的微执行器带来了便利.综合分析和模拟的结果,该文给出了关于数字电压驱动静电微执行器——MEMDAC的两套结构方案.方案一具有极高的线性度,适用于小位移、高精度的场合;方案二输出挠度大,适用于大位移、低精度的场合.