[0081] 下面设及一种给定系统，并且所示的改进是用于那个系统的。对于其他系统，特定 的数字将有所不同，但适用同一原理。因此，在实例中：
[0082] a.所需的最大电流是10A
[0083] b.电流测量电路的输出关于电流是线性的
[0084] C.电流测量电路的最大输出是lOOmV(代表10A)。
[0085] d.那个电路的噪声水平（包括偏移）是0.1 mV。
[0086] e.能够测量的最小有效电流因此是0. 01A( = 10AX0. 1/100)。在那个水平W下， 测量信号主要包括噪声。
[0087] 所需电流的范围是0到10A(或者简而言之10A)。在本实例中电流的有效范围是 从0. 01A到10A，且最大值与最小值的比率是10/0. 01 = 1000,其等于最大的信噪比（SNR)。 [008引信号是由带有12位净分辨率的模数转换器（ADC)测得的。据推测，所述ADC中的 电噪声被包括在电路的噪声中，0.1 mV W上。所述ADC输出的最小表示是100mV/(4096/2) =0. 05mV，代表等于0. 005A的电流。如果在无噪声信号中，实际电流在那个水平W下，则所 述ADC实际上将不会看到实际电流，而是被量化误差或噪声混淆。如果所述电路的噪声在 量化噪声W下，那么量化噪声就变成了电流测量信号的有效范围内的限制因素。
[0089] 本实施例通过增加电流测量信号SNR(信噪比）W及通过减小小电流范围内的电 流的量化噪声（误差）效应，增加了小电流范围内的电流的有效分辨率。在本实例中，使 用带有高分辨率的ADC，将不会改进小范围中电流的有效分辨率，而且它们（明显地）更昂 贵：
[0090] 在本实施例中，通过两个不同的测量电路测量了两次电流。一个测量电路，下文称 为粗测量电路，测量整个大电流范围（在本实例中零到10A。所W lOOmV代表10A)。
[0091] 第二电路，下文称为精测量电路，测量小电流范围中的电流，例如，上至0. 5A。所 W lOOmV的测量输出信号代表0. 5A的实际电流。当实际电流在0. 5A W上时，不使用精测 量第二电路。
[0092] 当实际电流在0. 5A W上时，来自第一电路的信号被用于电流控制。当实际电流达 到0. 5A时，就使用所述第二电路的信号。
[0093] 可W同时执行粗和精测量，但在某些实施例中可W可替换地在不同时间执行。
[0094] 两个电路均具有类似的电噪声（在本实例中是0.1 mV)。因此，当电流在小电流范 围中时，组合信号的SNR高20倍并产生代表低20倍的实际电流的无噪声信号。在本实例中 的最大SNR现在是20000。现在，能够测量并产生的最小有效电流是10/20000 = 0. 0005A。 作为结果，加速信号可能小20倍且位置跟随误差和抖动可W显著地变小。
[0095] 上述系统即可被用于线性驱动器，也可被用于PWM驱动器。当被应用于PWM伺服 驱动器时，最终的驱动器可W满足高性能应用（诸如晶圆光刻检验和计量）的规范，其中需 要静止抖动在1纳米W下且跟随误差大约为几纳米。
[0096] 在PWM伺服驱动器中，电噪声总是比电压和最大电流类似的等价物高，线性驱动 器，且因此直到现在也没有增加 PWM命令分辨率的意义，因为它并不是限制因素。然而，关 于本实施例，PWM命令分辨率开始成为限制因素，且因此在本实施例的一些中提供了增大的 PWM命令分辨率。
[0097] 本实施例可W被提供给线性伺服驱动器。所述线性伺服驱动器已经具有非常优良 的性能，并且由本实施例提供的改进可W满足该领域（诸如需要甚至更低静止抖动和跟随 误差的晶圆光刻检验和计量）中新出现的需求。
[009引在此，术语"驱动器系统"被用来指用于电机或致动器的伺服驱动器，W及指在可 W提供命令信号、能量和其他所述伺服驱动器和电机的操作所需的支持的所述伺服驱动器 外部的组件。
[0099] 在详细地解释本发明的至少一个实施例之前，要理解的是本发明不必然限制于其 在下面的描述中提出的和/或在附图和/或实例中说明的组件和/或方法的构造和结构的 细节的应用。本发明能够是其他实施例或者W各种不同的方式被实践和实现。
[0100] 现在参考附图，图1是说明伺服驱动器20的第一所私立的简化概要框图。所述伺 服驱动器可W是PWM型或者线性型。如上面提及的那样，本发明不限于PWM设备，且两个测 量感应器的相同原理可被应用到线性驱动器和任何其它种类的伺服驱动器。根据本实施例 的伺服驱动器可W包括电流控制器30、电力桥32、粗和精测量感应器36, 38, W及响应的两 个电流测量电路34。此外，所述伺服驱动器还可W包括速度和位置控制器。
[0101] 基于电流或者电流向量命令W及基于测得的实际电机电流（=电流反馈），电流 控制器30为电力桥32提供了产生供应给所述电机33的控制命令。
[0102] 如上面解释的那样，许多伺服控制的定位系统需要尽可能快地从一个位置移动到 另一个，且为了在稳态期间达到可能的最小的速度误差和位置误差，因此，所述伺服驱动器 可W提供大电流范围和在小电流范围内的高分辨率且高精度的组合。
[0103] 因此，本实施例提供了用于被应用到所述电机的电流的测量单元34,其中使用了 两个单独的感应器。第一个是粗感应器36,用于测量全电流范围内的电流，例如在加速阶段 期间所需的那样，并且第二个是精感应器38,其在小电流范围内测量电流，例如在稳态期间 所需的那样，所述稳态期间是恒定速度或静止期间。
[0104] 因此，每个感应器都W优化的方式对特别目的的电流范围进行操作，由此特别在 小电流范围上提供了改进的精度。通常，所述精感应器操作在等于大电流范围的5%的小电 流范围上，但它可W是任何其他比100%小的范围。所述精感应器被运样设计，W使得它在 实际电流等于小电流范围中的最大电流时产生最大信号，且所述粗感应器被运样设计，W 使得他在实际电流等于大电流范围中的最大电流时最大信号。例如，两个感应器都产生等 于lOOmV的最大信号。因此，当实际电流在小范围内时，所述精感应器的输出信号比所述粗 感应器的输出信号高得多。对于是大电流范围5%的小电流范围W及对于两个感应器而言 相同的最大信号（在上面的实例中是lOOmV)，所述精感应器36的输出比所述粗感应器38 的输出信号高20倍。
[0105] 影响运两种测量的噪声大致相同，且作为结果，所述精感应器38的有效SNR大20 倍，因此通过仅使用一个对于所需电流的全范围的感应器，就能够成功地使控制电流小20 倍。
[0106] 所述两个感应器可W进行模拟测量，其可能接着被采样和数字化，用于所述控制 器30，并且在实施例中，两个感应器被同时采样且W相同速率。在可选实施例中，所述感应 器被W不同时刻采样。
[0107] 所述控制器可W自动决定在任意给定时间使用两种测量的哪一种。所述控制器对 两种测量均进行采样并基于粗测量决定在任意给定的时间使用哪一种。如果电流在小电流 范围内，它就使用精测量，而如果电流在小电流范围W上，它就使用粗测量。可替换地，所述 控制器可W看到电流命令信号的大小或者电流向量命令信号的大小，并且如果所需电流在 小电流范围内，则把精测量用作反馈。如果它在小电流范围W上，则把粗测量用作反馈。可 W修改控制算法中的增益，W补偿粗和精测量的不同比例。
[0108] 小电流范围内电流的信噪比，SNR，的进一步改进可W通过改变命令的分辨率达 到。本实施例不仅改进了 SNR，还可W对小电流范围内的电流减小量化误差。
[0109] 所述电流感应器36和38可W是电阻器，或者基于霍尔效应的电流感应器，或者任 何其他能够测量电流的感应器。
[0110] 当使用电阻器作为电流感应器时，精电阻器的阻值高于粗电阻器的值。在上面的 实例中，高20倍。对于20A、0.1 V的输出，粗电阻器值可W是0. 005欧姆。相应的精电阻器 的值就可W是0. 1欧姆。当20A的电流流过所述粗电阻器时，它可W 2W ( = 20 X 20 X 0. 005) 的速度散热。所述精电阻器可W 40W ( = 20 X 20 X 0. 1)的速度散热。在许多应用中，运种高 水平散热可能阻碍运种方法的使用，然而，在一个实施例中，通过使其短路的方式关闭所述 精电阻器，除非在实际电流位于小电流范围内时。因此，所述精电阻器的散热被最小化。在 上面的实例中，如果小电流范围是1A，则所述精电阻器的最大散热是0. 1W(= 1X1X0. 1)。
[0111] 此外，当使用相对于其输出信号的大小散热的感应器时，例如，散发等于电流乘W 所述电阻上的电压降的热量的电阻，该电压降是输出信号，运种散热限制了所述感应器的 输出信号的最大值。在上面带有20A大电流范围W及1A的小电流范围的实例中，为了把所 述粗感应器的散热量限制到2W，设计了代表20A的0.1 V最大输出信号。通过使所述精感应 器的所述电阻器短路，当其未被使用而仅让被测电流通过它时，当该电流在小电流范围内 时，对于相同的最大输出信号，散热更小，在上面的实例中小20倍，最终仅散热0. 1W。因此 有可能选择用于所述精感应器的电阻器，产生用于对小电流范围内的最大电流的更高的信 号，且因此进一步改进了所述精感应器输出信号的SNR。通过在上面的实例中选择0. 2欧姆 而不是0. 1欧姆的精感应电阻器，对于给定电流的输出信号高出2倍且因此使那个信号的 SNR增加了 2倍，同时最大散热量仅增加到0. 2W，仅使所述粗电阻器散发的热量或者现有技 术的单个感应器散发的热量增加了 10%。
[0112] 所述精感应器的最大输出信号可W被设计得比所述粗感应器的最大输出信号高， 因此进一步地增加了精感应器输出信号的SNR。
[0113] 如下面关于图4更详细地讨论的那样，电流测量设备可W被与所述电机串联地提 供。如果所述电机是多相电机，则所述精和粗感应器可W被提供于所述电机的一个或多个 相位。
[0114] 在图5的可替换实施例中，所述电流测量设备可W被定位在所述桥和所述负电源 节点之间。
[0115] 所述电流测量设备还可W被定位在所述桥和所述正电源节点之间。
[0116] 所述电流控制器30可W使用所需的电流命令或者电流命令向量，W操作电力桥 32并从而为所述电机产生电流。图6在此后示出了作为控制器30的输入使用的电流命令 是可W如何被产生的。
[0117] 所述控制器能够被校准，W优化测量中的偏移和精到粗的比率偏离期望值的偏 差，如下面将要解释的那样。
[0118] 现在参考图2,其为示出图1的所述伺服驱动器实施例的实施方式的电路图。
[0119] 在图2中，伺服驱动器40包括电力桥50且操作Ξ相电机52。原理图适用于PWM 和线性类型驱动器。电流控制器54接收电流命令。进入所述电机的电流被在Ξ个相位中 的至少两个上测量，且各电流均被供应给粗感应器56和精感应器58。控制器54把基于测 得电流计算的信号与电流命令做比较，W修改供应给所述电力桥50的控制信号，其反过来 在所述电机52中产生所需的电流。在PWM驱动器的情形中，晶体管控制信号是被用于使所 述电力桥的晶体管开和关的PWM开关信号。在线性伺服驱动器的情形中，晶体管控制信号 是被用于在每个晶体管上控制电压和W连续的方式流过每个晶体管的电流的模拟信号。
[0120] 现在参考图3,其为说明使用粗和精测量感应器在伺服驱动器中改进反馈精度的 方法的简化流程图。
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