一种电磁驱动式珐珀滤波芯片的驱动控制电路及控制方法

技术领域

本发明涉及智能光机电系统控制技术领域，尤其是涉及一种电磁驱动式珐珀滤波芯片的驱动控制电路及控制方法。

背景技术

早在1897年，法国物理学家C.Fabry和A.Perot就基于多光束干涉原理提出了平行平面腔干涉仪即珐珀滤波器，由于干涉条纹非常细锐，一直以来珐珀滤波器都是精密测量和超精细光谱研究等领域的重要工具。然而，传统的珐珀滤波器的光谱输出特性单一，难以实现可调滤波。20世纪80年代以来，随着微机电系统(Micro-electro-mechanicalsystems,MEMS)技术的兴起发展，为了满足珐珀滤波器在光通信、光传感以及激光系统等领域中的实际应用需求，研究人员基于传统珐珀滤波器进一步提出了MEMS可调珐珀滤波芯片。MEMS可调珐珀滤波芯片是一种以珐珀滤波器为原型，通过MEMS技术制造的光学滤波芯片，其基本结构是由两块平行放置的镜体以及中间腔体构成，两块镜体在腔体内壁一侧镀有半透射半反射膜。当珐珀腔的长度为入射光半波长的整数倍时，特定波长的入射光在珐珀腔内形成稳定谐振，从而以较高的能量穿过珐珀腔，而其他波长的光则在珐珀腔内逐渐消减衰弱，从宏观上来看，这就是MEMS可调珐珀滤波芯片的光谱选择透过性。

入射光在珐珀腔内谐振波长公式为：

其中λ

在MEMS可调珐珀滤波芯片结构中，一块为固定镜，另外一块为可动镜，根据公式(1)驱动可动镜移动改变珐珀腔的腔体长度d，可以调控入射光的谐振波长λ

目前用于MEMS可调珐珀滤波芯片的驱动技术主要包括热驱动、静电驱动以及压电驱动。早在1997年，J.Peerlings等人就提出了一种基于热驱动技术的可调珐珀滤波芯片(IEEE Photon.Technol.Lett,vol.9,pp.1235-1237,1997)，如图3所示，通过加热元件的电热效应加热可动镜支撑梁，支撑梁受热产生形变从而调整可动镜位置，控制珐珀腔的腔长发生变化，实现珐珀滤波芯片光谱输出特性的改变。由于可动镜支撑梁需要较长时间的加热过程，因此基于热驱动的可调珐珀滤波芯片结构响应缓慢，功耗较大，难以满足实际应用要求。基于静电驱动的MEMS可调珐珀滤波芯片(Proc.SPIE,vol.4841,pp.578-585,2003)，如图4所示，通过两反射镜电极电荷间的相互作用驱动可动镜移动，改变珐珀腔的腔长，调控珐珀滤波芯片光谱输出特性。基于静电驱动的MEMS可调珐珀滤波芯片响应速度快，但是两镜面极板上电荷间的电场容易击穿芯片造成器件失效；基于静电驱动的珐珀滤波芯片在结构上还存在“下拉”问题，可动镜的移动范围仅仅约为珐珀腔长度的三分之一，可调光谱范围较小。如图5所示，压电材料施加电压时由于逆压电效应会发生形变，因此也可用于驱动珐珀腔的腔长变化，实现光谱调控。2013年芬兰国家技术研究中心基于压电驱动成功开发了一种MEMS可调珐珀滤波芯片(Proc.SPIE,vol.8870,887002,2013)，然而压电材料与MEMS工艺兼容性差，因此基于压电驱动的MEMS可调珐珀滤波芯片在批量化、高效率生产等方面还存在众多难题。2004年，韩国H.K.Lee等人提出了一种电磁驱动式MEMS可调珐珀滤波芯片(IEEE Photon.Technol.Lett,vol.16,pp.2087-2089,2004)，可以利用电磁力进行驱动控制，从而调控其光谱输出特性。如图6所示，利用励磁线圈与磁场间的相互作用力驱动珐珀滤波芯片结构中可动镜移动，改变其光谱输出特性。与热驱动、静电驱动、压电驱动相比，电磁驱动具有功耗低、结构响应快、鲁棒性强、可实现双向宽幅线性调制等优点，能够进一步满足相关系统的实际应用需求。

虽然MEMS可调珐珀滤波芯片已经在光学影像、探测识别等领域展现出广阔的应用前景，但是目前研究还主要集中在MEMS可调珐珀滤波芯片的结构设计以及制造工艺。随着集成化、系统化的需求日益迫切，这对MEMS可调珐珀滤波芯片的光谱调制精细度、响应速度、响应频率和模块化等性能提出了更高的要求，这就要求高性能的驱动控制电路。本发明基于MEMS可调珐珀滤波芯片电磁驱动原理提出的驱动控制电路，通过综合应用嵌入式、电路设计等技术可以实现对电磁驱动式MEMS可调珐珀滤波芯片的双向宽幅线性调谐，提高电磁驱动式MEMS可调珐珀滤波芯片实际工作的光谱调制精细度、响应速度和响应频率，满足与其它系统快速集成的实际应用需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够实现对电磁驱动式MEMS可调珐珀滤波芯片的双向宽幅线性调谐，并且提高电磁驱动式MEMS可调珐珀滤波芯片实际工作时的光谱调制精细度、响应速度以及响应频率的电磁驱动式珐珀滤波芯片的驱动控制电路及控制方法。

第一方面，本发明所采用的技术方案是，一种电磁驱动式珐珀滤波芯片的驱动控制电路，所述珐珀滤波芯片包括基底、位于基底上的固定镜、位于固定镜上方的可动镜、安装在可动镜上表面或下表面的永磁体以及形成于固定镜和可动镜之间的腔体；所述驱动控制电路包括印刷电路板、开设在印刷电路板中心的通光孔、安装在印刷电路板上的微处理器以及安装在印刷电路板上与微处理器连接的励磁电路，所述励磁电路包括与微处理器连接的电流驱动芯片以及与电流驱动芯片连接且与通光孔同轴设置的空心电磁线圈，所述通光孔用于供外部光源发出的入射光穿过，所述入射光穿过所述通光孔后通过所述珐珀滤波芯片进行滤波，所述微处理器用于分别输出双路不同占空比大小和方向的PWM信号，所述电流驱动芯片用于接收所述双路占空比大小不同且方向相反的PWM信号，并根据所述PWM信号输出相应的大小不同且方向相反的电流，所述空心电磁线圈用于接收所述电流驱动芯片输出的相应的大小不同且方向相反的电流并进行励磁，从而驱动珐珀滤波芯片的可动镜上下移动来使珐珀滤波芯片的的腔体的长度发生改变。

本发明的有益效果是：采用上述一种电磁驱动式珐珀滤波芯片的驱动控制电路，在印刷电路板上安装空心电磁线圈，该空心电磁线圈与开设在印刷电路板中心的通光孔同轴设置，通过微处理器分别输出双路不同占空比大小和方向的PWM信号，电流驱动芯片接收到PWM信号后输出相应的大小不同且方向相反的电流，空心电磁线圈接收电流驱动芯片输出的电流，并进行励磁，从而驱动珐珀滤波芯片使珐珀滤波芯片的腔体的长度发生改变，一旦珐珀滤波芯片的腔体的长度发生改变，就会使珐珀滤波芯片的输出光线的光谱特性发生改变；本发明通过微处理器分别输出双路不同占空比大小和方向的PWM信号来进行电流励磁，从而对珐珀滤波芯片的输出光线的光谱特性进行调控，与原有技术中的静电驱动方式相比，其光谱线性调谐幅度更大；并且相比于热驱动方式来说，电磁驱动式的调控方式使得光谱的调制精度更高，响应速度更快，相应的响应频率也更高。

作为优选，所述驱动控制电路还包括与微处理器连接的通信协议转换电路以及与通信协议转换电路连接的通信及电源接口电路，所述通信及电源接口电路与上位机连接，采用该结构，上位机通过通信及电源接口和通信协议转换电路向微处理器发送控制指令，微处理器接收到指令后向电流驱动芯片发送相应占空比大小和方向的PWM信号，从而进行对珐珀滤波芯片的输出光线的光谱特性调控，该结构简单，调制精度更高，响应速度更快，相应的响应频率也更高。

作为优选，所述励磁电路还包括连接在微处理器和空心电磁线圈之间的电流检测芯片，所述电流检测芯片用于检测空心电磁线圈中的实际电流值，并将实际电流值反馈给微处理器，采用该结构，通过电流检测芯片实时采集空心电磁线圈中的实际电流值，并将实际电流值反馈给微处理器，微处理器根据接收到的实际电流值和计算得到的理论电流值进行比较，进而修正输出的PWM信号，提高光谱调制精度。

第二方面，本发明所采用的技术方案是，一种电磁驱动式珐珀滤波芯片的驱动控制电路的控制方法，该方法包括下列步骤：

S1、上位机通过珐珀滤波芯片电磁驱动模型来计算出目标波长所对应的空心电磁线圈中所需要流经的线圈电流值，然后将线圈电流值依次通过通信协议转换电路以及通信及电源接口电路将电流值发送给微处理器；

S2、微处理器接收到线圈电流值后生成相应大小和方向的PWM信号，并将生成的PWM信号传输给电流驱动芯片；

S3、电流驱动芯片接收到PWM信号后，生成相应大小和方向的电流传输给空心电磁线圈；

S4、空心电磁线圈中产生相应大小的顺时针电流或逆时针电流并进行励磁，从而驱动珐珀滤波芯片的可动镜到达预期位置，调控珐珀滤波芯片的光谱输出特性；

S5、电流检测芯片检测出空心电磁线圈中电流的大小和方向并反馈给微处理器用于空心电磁线圈中电流的闭环反馈控制，提高所述的电磁驱动式珐珀滤波芯片的驱动控制电路对所述珐珀滤波芯片的光谱调制精细度和稳定性。

采用上述一种电磁驱动式珐珀滤波芯片的驱动控制电路的控制方法，通过微处理器分别输出双路不同占空比大小和方向的PWM信号，电流驱动芯片接收到PWM信号后输出相应的大小不同且方向相反的电流，空心电磁线圈接收电流驱动芯片输出的电流，并进行励磁，从而驱动珐珀滤波芯片的可动镜到达预期位置，使珐珀滤波芯片的输出光线的光谱特性发生改变；本发明通过微处理器分别输出双路不同占空比大小和方向的PWM信号来控制空心电磁线圈进行励磁，从而对珐珀滤波芯片的输出光线的光谱特性进行调控，与原有技术中的静电驱动方式相比，其线性调谐幅度更大；并且相比于热驱动方式来说，电磁驱动式的调控方式使得光谱的调制精度更高，响应速度更快，相应的响应频率也更高。

附图说明

图1为本发明一种电磁驱动式珐珀滤波芯片的驱动控制电路的正视图；

图2为本发明一种电磁驱动式珐珀滤波芯片的驱动控制电路的俯视图；

图3为本现有技术中热驱动式珐珀滤波芯片光谱调控原理图；

图4为本现有技术中静电驱动式珐珀滤波芯片光谱调控原理图；

图5为本现有技术中压电驱动式珐珀滤波芯片光谱调控原理图；

图6为本发明中电磁驱动式珐珀滤波芯片光谱调控原理图；

图7为本发明中电磁驱动式珐珀滤波芯片进行光谱调控后输出的光线波长范围示意图；

图8为本发明一种电磁驱动式珐珀滤波芯片的驱动控制电路的系统框图；

图9为本发明中励磁电路的电路原理图；

图10为本发明中微处理器的工作电路原理图；

图11为本发明中晶振电路的电路原理图；

图12为本发明中复位电路的电路原理图；

图13为本发明中通信协议转换电路的电路原理图；

图14为本发明中稳压电路的电路原理图；

图15为本发明中通信及电源接口电路的电路原理图；

图16为本发明中一种电磁驱动式珐珀滤波芯片的驱动控制电路的控制方法的工作流程图；

如图所示：1、印刷电路板；2、定位孔；3、空心电磁线圈；4、电流检测芯片；5、微处理器；6、晶振；7、电容及电阻；8、复位按键；9、通信协议转换芯片；10、稳压芯片；11、通信及电源接口；12、电流驱动芯片；13、通光孔。

具体实施方式

以下参照附图并结合具体实施方式来进一步描述发明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施，本发明保护范围并不受限于该具体实施方式。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的公开中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本发明涉及一种电磁驱动式珐珀滤波芯片的驱动控制电路，如图6所示，所述珐珀滤波芯片包括基底、位于基底上的固定镜、位于固定镜上方的可动镜、设置于可动镜的永磁体以及位于固定镜和可动镜之间的腔体；如图1所示，所述驱动控制电路包括印刷电路板1、开设在印刷电路板1中心的通光孔13、安装在印刷电路板1上的微处理器5以及安装在印刷电路板1上与微处理器5连接的励磁电路，所述励磁电路包括与微处理器5连接的电流驱动芯片12以及与电流驱动芯片12连接且与通光孔13同轴设置的空心电磁线圈3，所述通光孔13用于供外部光源发出的入射光穿过，所述入射光穿过所述通光孔13后通过所述珐珀滤波芯片进行滤波，所述微处理器5用于分别输出双路不同占空比大小和方向的PWM信号，所述电流驱动芯片12用于接收所述双路占空比大小不同且方向相反的PWM信号，并根据所述PWM信号输出相应的大小不同且方向相反的电流，所述空心电磁线圈3用于接收所述电流驱动芯片12输出的相应的大小不同且方向相反的电流并进行励磁，从而驱动珐珀滤波芯片的可动镜上下移动来使珐珀滤波芯片的腔体的长度发生改变。

本发明提供的一种电磁驱动式珐珀滤波芯片的驱动控制电路的光谱调控原理参阅图6，在图6(a)中，可动镜的下表面设置有永磁片，电磁线圈中产生顺时针电流进行励磁，线圈电流励磁排斥永磁片从而驱动珐珀滤波芯片的可动镜朝向固定镜的方向移动，使珐珀滤波芯片的腔体的长度d+Δd减小，随着电流值的逐渐增大，珐珀腔的腔长逐渐变小，外界光源发出的入射光依次通过空心电磁线圈3和通光孔13到达珐珀滤波芯片，入射光经过珐珀滤波芯片滤波后透射出去，珐珀滤波芯片的腔体的长度减小，谐振波长变短，可以使得特定波长的光线从珐珀滤波芯片透射出去；图6(b)中，电磁线圈中产生逆时针电流进行励磁，线圈电流励磁吸引永磁片从而驱动珐珀滤波芯片的可动镜朝远离固定镜的方向移动，使珐珀滤波芯片的腔体的长度d+Δd增大，随着电流值逐渐增大，珐珀腔的腔长逐渐变大，外界光源发出的入射光依次通过空心电磁线圈3和通光孔13到达珐珀滤波芯片，入射光经过珐珀滤波芯片滤波后透射出去，珐珀滤波芯片的腔体的长度增大，谐振波长变长，可以使得特定波长的光线从珐珀滤波芯片透射出去；因此，控制空心电磁线圈3中电流大小和方向可以实现对电磁驱动式珐珀滤波芯片光谱输出特性的调控。

采用图1中的一种电磁驱动式珐珀滤波芯片的驱动控制电路，在印刷电路板1上安装空心电磁线圈3，该空心电磁线圈3与开设在印刷电路板1中心的通光孔13同轴设置，通过微处理器5分别输出双路不同占空比大小和方向的PWM信号，电流驱动芯片12接收到PWM信号后输出相应的大小不同且方向相反的电流，空心电磁线圈3接收电流驱动芯片12输出的电流，并进行励磁，从而驱动珐珀滤波芯片使珐珀滤波芯片的腔体的长度发生改变，一旦珐珀滤波芯片的腔体的长度发生改变，就会使珐珀滤波芯片的输出光线的光谱特性发生改变；本发明通过微处理器5分别输出双路不同占空比大小和方向的PWM信号来进行电流励磁，从而对珐珀滤波芯片的输出光线的光谱特性进行调控，与图3中的热驱动方式相比，电磁驱动式的调控方式使得光谱的调制精度更高，响应速度更快，相应的响应频率也更高；并且相比于图4中的静电驱动方式来说，本发明方法可以实现双向调制，且线性调谐幅度更大，只需要改变电流大小即可。

如图8所示，所述驱动控制电路还包括与微处理器5连接的通信协议转换电路以及与通信协议转换电路连接的通信及电源接口电路，所述通信及电源接口电路与上位机连接，图8中，微处理器5具有IIC通信、PWM信号发生和串口通信功能；通信及电源接口11是上位机和微处理器5通信的硬件接口，同时还是为印刷电路板1上所有电路单元供电的硬件接口；电流驱动芯片12具有双路直流电流输出能力，可以在空心电磁线圈3中产生不同大小的顺时针或逆时针电流进行励磁，驱动调控珐珀滤波芯片的光谱输出特性；上位机通过通信协议转换电路和通信及电源接口11向微处理器5发送控制指令，微处理器5接收到指令后向电流驱动芯片12发送相应占空比大小和方向的PWM信号，从而进行对珐珀滤波芯片的输出光线的光谱特性调控，该结构简单，调制精度更高，响应速度更快，相应的响应频率也更高。

如图8所示，所述励磁电路还包括连接在微处理器5和空心电磁线圈3之间的电流检测芯片4，所述电流检测芯片4用于检测空心电磁线圈3中的实际电流值，并将实际电流值反馈给微处理器5，采用该结构，通过电流检测芯片4实时采集空心电磁线圈3中的实际电流值，并将实际电流值反馈给微处理器5，微处理器5根据接收到的实际电流值和计算得到的理论电流值进行比较，进而修正输出的PWM信号，提高光谱调制精度。

如图1所示，本发明提供的一种电磁驱动式珐珀滤波芯片的驱动控制电路还包括安装在印刷电路板1上与微处理器5连接的复位电路，复位电路包括复位按键8，复位按键8具有按键手动复位驱动控制电路的功能，所述的复位按键8选用非自锁开关，复位电路参阅图12，具有上电自动复位和按键手动复位功能，复位电路的NRST引脚在低电平状态下触发微处理器5复位；驱动控制电路还包括安装在印刷电路板1上与微处理器5连接的晶振电路，晶振电路包括晶振6，晶振6可以根据微处理器5的实际使用需求选用不同频率的有源或者无源晶振6，在微处理内部自带时钟信号的情况下也可以不用外部晶振6，参阅图11给出的晶振电路；驱动控制电路还包括安装在印刷电路板1上与微处理器5连接的稳压电路，稳压电路包括稳压芯片10，稳压芯片10具有将来自通信及电源接口11的电压稳压滤波功能，可以为印刷电路板1上所有电路单元供电；图1中，电流检测芯片4、微处理器5、晶振6、电容及电阻7、复位按键8、通信协议转换芯片9、稳压芯片10、通信及电源接口11和电流驱动芯片12及其相互之间的电路连接关系通过表面贴装技术(SMT)在印刷电路板1上完成电路装连。

如图1所示，印刷电路板1上还开设有安装定位孔2，安装定位孔2用于该驱动控制电路与其它系统集成；安装定位孔2为直径3mm的通孔。

印刷电路板1可以选用FR4、PI、PET、铝等材料采用标准PCB工艺加工而成。印刷电路板1的中央通光孔13，其形状可以根据实际使用需求而设计成圆形、矩形、三角形和多边形等不同形状。中通光孔13与空心电磁线圈3可以通过粘接、焊接等方法固结。如图1所示，印刷电路板1形状为圆形，直径为50mm，中央通光孔13的直径为16mm，选用FR4材料采用标准PCB工艺加工而成，厚度为2mm。通过粘接工艺将空心电磁线圈3固结在印刷电路板1的中央通光孔13。

如图1所示，空心电磁线圈3的中央下方具有通光孔13，空心电磁线圈3可以利用漆包金属线单层或多层绕制而成。空心电磁线圈3的横截面可以根据使用需求设计成圆形、矩形、三角形或其他多边形等形状，其中央通光孔13可以根据实际使用需求设计成圆形、矩形、三角形或其他多边形等。图1中，空心电磁线圈3采用长度10m，线径0.25mm的铜质漆包线绕制而成，线圈电感量为5H。空心电磁线圈3及其中央的通光孔13均为圆形，线圈内径10mm，外径16mm。

电流驱动芯片12可以选用TA6856、MX1919等具有双路直流输出能力的电流驱动芯片12，用以挂载空心电磁线圈3产生相应大小和方向的电磁场进而驱动电磁驱动式珐珀滤波芯片光谱输出特性的改变。

如图9所示，电流驱动芯片12选用TA6856，TA6586电流驱动芯片12具有的两个逻辑输入端子FI、BI分别用以控制两个逻辑输出端子FO、BO在空心电磁线圈3中产生不同大小的顺时针或逆时针电流。当FI＝H，BI＝L(H:高电平，L:低电平)，此时FO＝H，BO＝L即电流正向输出，此时空心电磁线圈3中电流为顺时针；当FI＝L，BI＝H，此时FO＝L，BO＝H即电流反向输出，此时空心电磁线圈3中电流为逆时针。TA6586电流驱动芯片12的双向电流输出能力，使得本发明对电磁驱动式珐珀滤波芯片具有双向驱动的能力。图9中，TA6586电流驱动芯片12的FO、BO端口分别连接空心电磁线圈3的两端，FI、BI端口分别连接到微处理器5的两个PWM信号发生端口PWM_F、PWM_B。R3阻值为0.1欧姆的精密电阻与空心电磁线圈3串联，其两端分别连接INA219电流检测芯片4的VIN+、VIN-端口，通过检测R3两端电压进而获得空心电磁线圈3的实际电流大小和方向。INA219电流检测芯片4的SDA、SCL分别与微处理器5的SDA、SCL引脚相连，实现IIC通信的硬件连接用于将空心电磁线圈3中的实际电流值反馈给微处理器5。

如图9所示，电流检测芯片4可以选用INA219等具有双向电流监测能力的功率监测芯片；电流检测芯片4用以监测空心电磁线圈3中实际电流的大小和方向并反馈给微处理器5。电流检测芯片4检测空心电磁线圈3中实际电流值后反馈给微处理器5以提高对空心电磁线圈3电流控制的精确度和稳定性。

微处理器5可以选用STM32、ST89C51、Arduino等支持PWM信号发生和通信功能的集成电路芯片。如图10所示，微处理器5选用STM32F103C8T6，STM32F103C8T6是一款高性价比的32位微处理器5芯片具有通用输入输出、PWM信号发生、IIC通信、定时器和中断等功能。VDD引脚是芯片的电源输入口，需要连接到3.3V电源上；OSC-IN引脚和OSC-OUT引脚是芯片的时钟信号输入端口分别连接到图11的XTAL1引脚和XTAL2引脚；PA4、PA5引脚是芯片的模拟IIC通信接口分别连接到图9的SDA、SCL引脚；PA6、PA7引脚是芯片的PWM信号输出引脚分别连接到图9的PWM_F和PWM_B处，分别用以控制电流驱动芯片12在空心电磁线圈3中输出不同大小的顺时针或逆时针电流；PA9、PA10是芯片的串口通信引脚分别连接到图13的RXD、TXD引脚，用以接收上位机的指令。

如图11所示，晶振电路中的晶振6选用8M有源晶振6，晶振6两端通过22pF的电容接地，通过1M电阻串联。

所述的电容及电阻7为电磁驱动式珐珀滤波芯片驱动控制电路各功能单元核心芯片正常工作所需的外围器件，可根据实际需要选用不同数量或类型。

如图12所示，当印刷电路板1刚上电时，电容C7充电导通，REST端接地，触发驱动控制电路复位；当按下复位按键8时REST接地，触发驱动控制电路复位。

通信协议转换芯片9可以选用CH340、HT42B534、CP2104等通用串行通信总线(Universe Series Bus，USB)协议转串口芯片，也可以根据实际使用需求选用其它类型的通信协议转换芯片9。如图13所示，通信协议转换芯片9选用CH340C。CH340C芯片是一种常用的USB协议转串口协议芯片，其TXD引脚和RXD引脚是串口通信引脚，分别连接到图10的Rx、Tx引脚；D+引脚和D-引脚是USB通信引脚分别连接到图15的D+、D-引脚；其余引脚连接方式参阅该芯片手册。

印刷电路板1的5V电源直接来源于通信及电源接口电路，也可以由通信及电源接口电路经过稳压滤波后得到，稳压电路可以选用AMS1117、LM1117等稳压芯片10将5V电压降为3.3V，所述5V和3.3V电压经过滤波后为印刷电路板1上其余各个电路单元供电。根据实际使用要求，也可以调整驱动电压为其他数值，并选用相对应的功能芯片。如图14所示提供的稳压电路，稳压芯片10选用AMS1117-3.3V。参阅图14，AMS1117-3.3V芯片的VIN引脚用于5V电压输入，VOUT引脚输出降压所得的3.3V电压，C8、C9为滤波电容。

通信及电源接口11可以选用USB等标准通信硬件接口，用于实现印刷电路板1和上位机间通信以及供电的物理连接。如图15所示提供的通信及电源接口电路，通信及电源接口11选用标准USB Type-C接口，USB Type-C接口是基于USB协议通信的标准硬件接口同时具有5V供电的能力，其工作原理参阅图15。

本发明提供的一种电磁驱动式珐珀滤波芯片的驱动控制电路的工作流程进一步如下所述：STM32F103C8T6微处理器5经由USB Type-C通信及电源接口11和USB转串口CH340C通信协议转换芯片9接收所需在空心电磁线圈3中输出电流大小和方向的指令后，通过PA6、PA7引脚向TA6586电流驱动芯片12的FI或BI引脚发送相应占空比PWM信号。TA6586电流驱动芯片12接收到PWM信号后在空心电磁线圈3中产生相应大小的顺时针或逆时针电流进行励磁，从而驱动珀滤波芯片的可动镜到达预期位置，调控其光谱输出特性。当STM32F103C8T6微处理器5向TA6586电流驱动芯片12的FI引脚发送PWM信号且BI＝L时，此时空心电磁线圈3中电流方向为顺时针，电流大小取决于PWM信号占空比的大小，空心电磁线圈3驱动珐珀滤波芯片的可动镜向下移动，珐珀腔的腔长减小，腔内谐振波长减小；当STM32F103C8T6微处理器5向TA6586电流驱动芯片12的BI引脚发送PWM信号且FI＝L时，此时空心电磁线圈3中电流方向为逆时针，电流大小取决于PWM信号占空比的大小，空心电磁线圈3驱动珐珀滤波芯片的可动镜向上移动，珐珀腔的腔长增大，腔内谐振波长增大。INA219电流检测芯片4通过0.1精密分压电阻R3测得空心电磁线圈3中实际电流大小和方向并通过IIC通信接口反馈给STM32F103C8T6微处理器5以提高空心电磁线圈3中电流的控制精确度和稳定性，实现快速、准确调节珐珀腔的腔体长度，调控电磁驱动式珐珀滤波芯片的光谱输出特性。

本发明还提供了一种电磁驱动式珐珀滤波芯片的驱动控制电路的控制方法，如图16所示，该方法包括下列步骤：

S1、上位机通过珐珀滤波芯片电磁驱动模型来计算出目标波长所对应的空心电磁线圈3中所需要流经的线圈电流值，然后将线圈电流值依次通过通信协议转换芯片9以及通信及电源接口11将电流值发送给微处理器5；

S2、微处理器5接收到线圈电流值后生成相应大小和方向的PWM信号，并将生成的PWM信号传输给电流驱动芯片12；

S3、电流驱动芯片12接收到PWM信号后，生成相应大小和方向的电流传输给空心电磁线圈3；

S4、空心电磁线圈3中产生相应大小的顺时针电流或逆时针电流并进行励磁，从而驱动珐珀滤波芯片的可动镜到达预期位置，调控珐珀滤波芯片的光谱输出特性；

S5、电流检测芯片4检测出空心电磁线圈3中电流的大小和方向并反馈给微处理器5用于空心电磁线圈3中电流的闭环反馈控制，提高所述的电磁驱动式珐珀滤波芯片的驱动控制电路对所述珐珀滤波芯片的光谱调制精细度和稳定性。

采用上述一种电磁驱动式珐珀滤波芯片的驱动控制电路的控制方法，通过微处理器5分别输出双路不同占空比大小和方向的PWM信号，电流驱动芯片12接收到PWM信号后输出相应的大小不同且方向相反的电流，空心电磁线圈3接收电流驱动芯片12输出的电流，并进行励磁，从而驱动珐珀滤波芯片的可动镜到达预期位置，使珐珀滤波芯片的输出光线的光谱特性发生改变；本发明通过微处理器5分别输出双路不同占空比大小和方向的PWM信号来进行电流励磁，从而对珐珀滤波芯片的输出光线的光谱特性进行调控，与原有技术中的静电驱动方式相比，其线性调谐幅度更大；并且相比于热驱动方式来说，电磁驱动式的调控方式使得光谱的调制精度更高，响应速度更快，相应的响应频率也更高。