共同待決的申請(qǐng)的引用

本發(fā)明要求2011年3月29日提交的標(biāo)題為“Apparatus and methods for individual addressing and noise reduction in actuator arrays”的美國臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/468,916，以及2010年11月26日提交的標(biāo)題為“Methods for Individual Addressing and Noise Reduction in Actuator Arrays”的美國臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/417,298的優(yōu)先權(quán)。

共同待決的申請(qǐng)也包括下列申請(qǐng)：

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及致動(dòng)器陣列，并且更具體來說，涉及數(shù)字揚(yáng)聲器。

背景技術(shù)：

尤其在下列公布中描述關(guān)于本發(fā)明的某些實(shí)施方案的常規(guī)技術(shù)：

例如從共同待決的已公布PCT申請(qǐng)WO 2007/135680中已知用于生成壓力波的裝置和方法；例如從共同待決的已公布PCT申請(qǐng)WO 2009/066290中已知數(shù)字揚(yáng)聲器設(shè)備。

也稱為Σ-Δ調(diào)制和Δ-Σ調(diào)制的常規(guī)噪聲整形是在Richard Schreier和Gabor C.Temes的“Understanding Delta-Sigma Data Converters”中描述。

在說明書中提到的所有公布和專利文件的公開內(nèi)容，以及其中所引用的公布和專利文件的公開內(nèi)容直接或間接地以引用方式并入本文。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開的主題包括用于使用許多靜電致動(dòng)器元件(致動(dòng)器陣列)生成物理效應(yīng)的方法和裝置，其中每個(gè)致動(dòng)器元件包括例如如本文參照?qǐng)D1A至圖1C所述的第一電極、第二電極和移動(dòng)元件，并且其中例如如本文參照?qǐng)D2和圖3所述，第一電極的子集、第二電極的子集以及移動(dòng)元件的子集是電互連的。

本發(fā)明公開的主題的某些方面為“驅(qū)動(dòng)方案”，即，用于通過向第一電極的各電互連子集、第二電極的各電互連子集以及移動(dòng)元件的各電互連子集施加電壓的預(yù)定有限集中的一個(gè)，促使一個(gè)或多個(gè)經(jīng)選擇的移動(dòng)元件移動(dòng)同時(shí)防止其他(未經(jīng)選擇的)移動(dòng)元件移動(dòng)的方法和裝置。根據(jù)本發(fā)明的一些方面，最小化由驅(qū)動(dòng)方案使用的不同驅(qū)動(dòng)電壓的數(shù)量，和/或驅(qū)動(dòng)電壓的量值，因此促進(jìn)裝置的具成本效益的實(shí)施。根據(jù)本發(fā)明的其他方面，增加每時(shí)間單位用于啟動(dòng)移動(dòng)元件移動(dòng)的機(jī)會(huì)數(shù)量，因此增加裝置的時(shí)間分辨率，促進(jìn)更準(zhǔn)確地生成所需的物理效應(yīng)。

本發(fā)明公開的主題的另一方面為“初始化”，即，一種用于只使用已由例如如圖13中所示的驅(qū)動(dòng)方案采用的驅(qū)動(dòng)電壓(即，不需要額外電壓)使致動(dòng)器陣列內(nèi)的所有移動(dòng)元件進(jìn)入已知、有用的起始位置的方法。

根據(jù)本發(fā)明公開的主題的更進(jìn)一步的方面，一種包括致動(dòng)器陣列和控制器的裝置(例如，如圖14中所示)操作成其模擬輸出為例如可聽音的物理效應(yīng)的一種類型的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器。控制器可以向與致動(dòng)時(shí)鐘同步的第一電極的各電互連子集、第二電極的各電互連子集以及移動(dòng)元件的各電互連子集施加驅(qū)動(dòng)電壓，致動(dòng)時(shí)鐘的頻率可以不同于向控制器取樣數(shù)字輸入信號(hào)所用的頻率。

本發(fā)明公開的主題的其他方面為“元件選擇方法”，即，例如如圖15至圖23中所示用于使致動(dòng)時(shí)鐘的每個(gè)周期期間在特定位置中或在特定方向上移動(dòng)的移動(dòng)元件的數(shù)量，充分接近實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確產(chǎn)生所需的物理效應(yīng)的期望值的方法。

本發(fā)明公開的主題的更進(jìn)一步的方面為用于整形所產(chǎn)生的物理效應(yīng)中可能出現(xiàn)的不同類型的噪聲的頻譜的方法，這些噪聲包括：起因于由每個(gè)致動(dòng)器元件產(chǎn)生的物理效應(yīng)的量值差的失配噪聲；起因于在特定條件下元件選擇方法無法使在特定位置中或在特定方向上移動(dòng)的移動(dòng)元件的數(shù)量精確等于期望值的尋址噪聲；以及起因于所述致動(dòng)器陣列中的致動(dòng)器元件的數(shù)量小于數(shù)字輸入信號(hào)可能假定的可能值的數(shù)量的量化噪聲。

應(yīng)了解，本文所示和所述的任何或所有的計(jì)算步驟可以實(shí)施為例如在專用集成電路(ASIC)中的專用電子電路，或使用例如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的可重新配置電路來實(shí)施，或可以用例如在微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)或其他類型的微處理器上運(yùn)行的軟件來實(shí)施。

上述設(shè)備可以通過任何常規(guī)有線或無線數(shù)字通信手段而通信，例如，通過有線或蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(例如，互聯(lián)網(wǎng))。

根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案，本發(fā)明的裝置可以包括機(jī)器可讀存儲(chǔ)器，其含有或以其他方式存儲(chǔ)指令程序，當(dāng)由機(jī)器執(zhí)行時(shí)，所述指令程序?qū)嵤┍疚乃竞退龅谋景l(fā)明的一些或所有的裝置、方法、特征和功能性。替代地或另外，根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案，本發(fā)明的裝置可以包括如上可以用任何常規(guī)程序設(shè)計(jì)語言寫入的程序，以及任選地用于執(zhí)行程序的機(jī)器，例如(但不限于)可以任選地根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)配置或激活的通用計(jì)算機(jī)。本文并入的任何教導(dǎo)可以在任何情況下對(duì)表示物理對(duì)象或物質(zhì)的信號(hào)適合的操作。

在下一節(jié)中詳細(xì)地描述上文提到的實(shí)施方案和其他實(shí)施方案。

在文本或圖式中出現(xiàn)的任何商標(biāo)為其所有者的財(cái)產(chǎn)并且在本文中僅僅是為了解釋或說明可以如何實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方案的一個(gè)實(shí)例。

除非另有特別敘述，如從下列論述中顯而易見，應(yīng)了解貫穿整個(gè)說明書論述，使用例如“處理”、“計(jì)算”、“估計(jì)”、“選擇”、“排序”、“分級(jí)”、“演算”、“確定”、“生成”、“重新評(píng)估”、“分類”、“生成”、“產(chǎn)生”、“立體匹配”、“登記”、“檢測”、“聯(lián)合”、“疊加”、“獲得”等的術(shù)語指的是計(jì)算機(jī)或計(jì)算系統(tǒng)，或處理器或類似的電子計(jì)算設(shè)備的動(dòng)作和/或過程，這些設(shè)備操縱表示成計(jì)算系統(tǒng)的寄存器和/或存儲(chǔ)器內(nèi)的物理(例如，電子)量的數(shù)據(jù)，和/或?qū)⑦@些數(shù)據(jù)變換成類似地表示成計(jì)算系統(tǒng)的存儲(chǔ)器、寄存器或其他此類信息存儲(chǔ)器、傳輸或顯示設(shè)備內(nèi)的物理量的其他數(shù)據(jù)。術(shù)語“計(jì)算機(jī)”應(yīng)該被廣泛解釋為覆蓋具有數(shù)據(jù)處理能力的任何種類的電子設(shè)備，通過非限制性實(shí)例，這些電子設(shè)備包括個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、計(jì)算系統(tǒng)、通信設(shè)備、處理器(例如，數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、微控制器、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)等)和其他電子計(jì)算設(shè)備。

本文單獨(dú)列出的元件不需要是不同的組件，并且替代地可能是相同的結(jié)構(gòu)。

附圖說明

在下列圖式中說明本發(fā)明的某些實(shí)施方案：

圖1A至圖1C為根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的可用于形成致動(dòng)器陣列的一種類型的雙面靜電致動(dòng)器元件的橫截面圖。

圖2至圖4為根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的致動(dòng)器陣列的簡化示意圖。

圖5至圖7圖示全部根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的驅(qū)動(dòng)方案，各種致動(dòng)器陣列可以根據(jù)這些驅(qū)動(dòng)方案來操作。

圖8、圖11和圖12為可用于理解本發(fā)明的某些實(shí)施方案的表。

圖9和圖13為可用于理解本發(fā)明的某些實(shí)施方案的曲線圖。

圖10為根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案建構(gòu)和操作的致動(dòng)器陣列的簡化表示。

圖14為根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案控制由此建構(gòu)和操作的控制器和致動(dòng)器陣列的簡化方框圖。

圖15至圖23為根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案操作的一起形成元件選擇方法的過程的簡化流程圖。

圖24至圖26為全部根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的處于各種位置的致動(dòng)器陣列(例如，在交換程序后)的簡化表示。

圖27至圖29為根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案控制由此完全建構(gòu)和操作的控制器和致動(dòng)器陣列的簡化方框圖。

可以用各種形式實(shí)施本文描述和說明的計(jì)算組件，例如，作為硬件電路，例如(但不限于)定制VLSI電路或門陣列或可編程硬件設(shè)備(例如(但不限于)FPGA、微控制器或數(shù)字信號(hào)處理器(DSPs))，或作為存儲(chǔ)在至少一個(gè)無形的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上和由至少一個(gè)處理器執(zhí)行的軟件程序代碼，或上述任何適合的組合。特定功能的組件可以由一個(gè)特定軟件代碼序列，或多個(gè)這樣的軟件代碼序列形成，軟件代碼序列共同操作或運(yùn)轉(zhuǎn)或如本文參照所述的功能組件描述操作。例如，組件可以分布在幾個(gè)代碼序列上，例如(但不限于)對(duì)象、過程、函數(shù)、例行程序和程序，并且可以來源于通常協(xié)同操作的幾個(gè)計(jì)算機(jī)文件。

數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)于存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)不同位置的一個(gè)或多個(gè)無形的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)、不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或在單個(gè)節(jié)點(diǎn)或位置的不同存儲(chǔ)設(shè)備上。

具體實(shí)施方式

根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D2所示和所述，本文提供一種用于生成目標(biāo)物理效應(yīng)的裝置，目標(biāo)物理效應(yīng)的至少一個(gè)屬性對(duì)應(yīng)于周期性取樣的數(shù)字輸入信號(hào)的至少一個(gè)特性，裝置包括：

許多靜電致動(dòng)器元件，每個(gè)靜電致動(dòng)器元件包括在第一電極與第二電極之間移動(dòng)的移動(dòng)元件，許多靜電致動(dòng)器元件包括致動(dòng)器元件的Nr個(gè)第一子集(R子集)和致動(dòng)器元件的Nc個(gè)第二子集(C子集)，其中許多致動(dòng)器元件的第一劃分產(chǎn)生Nr個(gè)第一子集(R子集)，并且許多致動(dòng)器元件的第二劃分產(chǎn)生Nc個(gè)第二子集(C子集)；

第一多個(gè)Nr電氣連接件(R布線)，其使每個(gè)R子集中的致動(dòng)器元件的移動(dòng)元件互連，以使得每個(gè)個(gè)別R子集中的任何致動(dòng)器元件的移動(dòng)元件電連接到個(gè)別R子集中的所有其他致動(dòng)器元件的移動(dòng)元件，并且與未在個(gè)別R子集中的所有致動(dòng)器元件的移動(dòng)元件電隔離；

第二多個(gè)Nc電氣連接件(A布線)，其使每個(gè)C子集中的致動(dòng)器元件的第一電極互連，以使得每個(gè)個(gè)別C子集中的任何致動(dòng)器元件的第一電極電連接到個(gè)別C子集中的所有其他致動(dòng)器元件的第一電極，并且與未在個(gè)別C子集中的所有致動(dòng)器元件電隔離；

第三多個(gè)Nc電氣連接件(B布線)，其使每個(gè)C子集中的致動(dòng)器元件的第二電極互連，以使得每個(gè)個(gè)別C子集中的任何致動(dòng)器元件的第二電極電連接到個(gè)別C子集中的所有其他致動(dòng)器元件的第二電極，并且與未在個(gè)別C子集中的所有致動(dòng)器元件電隔離；以及

電連接到第一、第二和第三多個(gè)電氣連接件的控制器，其可操作以接收數(shù)字輸入信號(hào)，以及向電氣連接件中的每個(gè)分別施加電勢的預(yù)定有限集中的一個(gè)，以使得移動(dòng)元件的所得移動(dòng)一起產(chǎn)生所需的物理效應(yīng)。

應(yīng)了解，R子集可以具有(但不需要全部具有)相同數(shù)量的元件。這對(duì)于C子集而言同樣如此。R子集可以或不可以與所有C子集相交。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D2所示和所述，控制器可操作以根據(jù)數(shù)字輸入信號(hào)確定用于分別施加到第一多個(gè)Nr電氣連接件(R布線)的Nr元組的電勢、用于分別施加到第二多個(gè)Nc電氣連接件(A布線)的第一Nc元組的電勢，以及用于分別施加到第三多個(gè)Nc電氣連接件(B布線)的第二Nc元組的電勢。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D2和圖14所示和所述，控制器確定Nr元組、第一Nc元組和第二Nc元組，以使得這些電勢到第一、第二和第三多個(gè)電氣連接件的施加分別使許多致動(dòng)器元件的移動(dòng)元件產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于數(shù)字輸入信號(hào)的至少一個(gè)特性的物理效應(yīng)。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D1b至圖1c所示和所述，每個(gè)移動(dòng)元件響應(yīng)于控制器施加的電勢而可操作以從與第二電極相比更接近第一電極的第一極限位置，移動(dòng)到與第一電極相比更接近第二電極的第二極限位置，并且返回。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D2至圖3所示和所述，致動(dòng)器元件的第一子集的任何個(gè)別子集與致動(dòng)器元件的第二子集的任何個(gè)別子集的交點(diǎn)全部包括一致數(shù)量的致動(dòng)器元件(1個(gè)或多個(gè))。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D4至圖8和圖10至圖12所示和所述，電勢的預(yù)定有限集包括電勢值的第一有限集和第二有限集，Nr元組的電勢選自電勢值的第一有限集；并且第一Nc元組的電勢和第二Nc元組的電勢選自電勢值的第二有限集。電勢值的第一有限集和第二有限集的至少一個(gè)成員可為零(接地)。電勢值的第一有限集和第二有限集中的每個(gè)可以包括為零(接地)的成員。電勢值的第一有限集和第二有限集中的至少一個(gè)可以精確具有兩個(gè)值。電勢值的第一有限集和第二有限集二者可以精確具有兩個(gè)值。電勢值的第一有限集和第二有限集中的至少一個(gè)可以精確具有三個(gè)值。電勢值的第一有限集的至少一個(gè)成員可以等于電勢值的第二有限集的至少一個(gè)成員。電勢值的第一有限集的至少一個(gè)成員可以為電勢值的第二有限集的至少一個(gè)成員的值的兩倍。相對(duì)于電勢值的第二有限集的至少一個(gè)成員，電勢值的第一有限集的至少一個(gè)成員可以在量值上相等并且在極性上相反。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D2和圖14所示和所述，控制器可操作以分別向第一、第二和第三多個(gè)電氣連接件的每個(gè)成員周期性施加電勢的預(yù)定有限集中的一個(gè)，控制器可操作以根據(jù)數(shù)字輸入信號(hào)周期性確定用于分別周期性施加到第一多個(gè)電氣連接件(R布線)的Nr個(gè)成員的Nr元組的電勢、用于分別周期性施加到第二多個(gè)電氣連接件(A布線)的Nc個(gè)成員的第一Nc元組的電勢，以及用于分別周期性施加到第三多個(gè)電氣連接件(B布線)的Nc個(gè)成員的第二Nc元組的電勢。Nr元組的電勢、第一Nc元組的電勢以及第二Nc元組的電勢的施加可以與致動(dòng)時(shí)鐘同步，以使得每隔一致動(dòng)時(shí)鐘周期，周期性并且同時(shí)地將Nr元組的電勢施加到第一多個(gè)Nr電氣連接件(R布線)、將第一Nc元組的電勢施加到第二多個(gè)Nc電氣連接件(R布線)，并且將第二Nc元組的電勢施加到第三多個(gè)Nc電氣連接件(B布線)達(dá)致動(dòng)時(shí)鐘周期的持續(xù)時(shí)間。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D1b至圖1c所示和所述，每個(gè)移動(dòng)元件響應(yīng)于控制器施加的電勢而可操作以從與第二電極相比更接近第一電極的第一極限位置，移動(dòng)到與第一電極相比更接近第二電極的第二極限位置，并且返回，并且其中此類移動(dòng)是在單個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期內(nèi)完成。例如如本文參照?qǐng)D9所述，每個(gè)移動(dòng)元件可以響應(yīng)于控制器施加的電勢而可操作以從與第二電極相比更接近第一電極的第一極限位置，移動(dòng)到與第一電極相比更接近第二電極的第二極限位置，并且返回，并且其中此類移動(dòng)是在k個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期內(nèi)完成，其中k為正整數(shù)，例如，2(例如，圖9、圖10)或更大。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D2所示和所述，提供一種用于制造用于生成物理效應(yīng)的裝置的制造方法，物理效應(yīng)的至少一個(gè)屬性對(duì)應(yīng)于周期性取樣的數(shù)字輸入信號(hào)的至少一個(gè)特性，方法包括：

提供許多靜電致動(dòng)器元件，每個(gè)靜電致動(dòng)器元件包括在第一電極與第二電極之間移動(dòng)的移動(dòng)元件，提供包括界定：

許多致動(dòng)器元件成Nr個(gè)第一子集(R子集)的第一劃分；以及

許多致動(dòng)器元件成Nc個(gè)第二子集(C子集)的第二劃分；

通過第一多個(gè)Nr電氣連接件(R布線)使每個(gè)R子集中的致動(dòng)器元件的移動(dòng)元件互連，以使得每個(gè)個(gè)別R子集中的任何致動(dòng)器元件的移動(dòng)元件電連接到個(gè)別R子集中的所有其他致動(dòng)器元件的移動(dòng)元件，并且與未在個(gè)別R子集中的所有致動(dòng)器元件的移動(dòng)元件電隔離；

通過第二多個(gè)Nc電氣連接件(A布線)使每個(gè)C子集中的致動(dòng)器元件的第一電極互連，以使得每個(gè)個(gè)別C子集中的任何致動(dòng)器元件的第一電極電連接到個(gè)別C子集中的所有其他致動(dòng)器元件的第一電極，并且與未在個(gè)別C子集中的所有致動(dòng)器元件電隔離；

通過第三多個(gè)Nc電氣連接件(B布線)使每個(gè)C子集中的致動(dòng)器元件的第二電極互連，以使得每個(gè)個(gè)別C子集中的任何致動(dòng)器元件的第二電極電連接到個(gè)別C子集中的所有其他致動(dòng)器元件的第二電極，并且與未在個(gè)別C子集中的所有致動(dòng)器元件電隔離；以及

提供電連接到第一、第二和第三多個(gè)電氣連接件的控制器，控制器可操作以接收數(shù)字輸入信號(hào)，以及向電氣連接件中的每個(gè)分別施加電勢的預(yù)定有限集中的一個(gè)，以使得移動(dòng)元件的所得移動(dòng)一起產(chǎn)生所需的物理效應(yīng)。

例如，如本文參照?qǐng)D10、圖24所述，每個(gè)移動(dòng)元件可以響應(yīng)于控制器施加的電勢而可操作以從與第二電極相比更接近第一電極的第一極限位置，移動(dòng)到與第一電極相比更接近第二電極的第二極限位置，并且返回，

并且其中，在單個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期期間，許多移動(dòng)元件中的一些離開其極限位置中的一個(gè)并且尚未達(dá)到其極限位置中的另一個(gè)，并且許多移動(dòng)元件中的其他移動(dòng)元件在單個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期之前的致動(dòng)時(shí)鐘周期期間，在離開其極限位置中的一個(gè)之后到達(dá)其極限位置中的另一個(gè)。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D14所示和所述，提供一種用于生成物理效應(yīng)的方法，物理效應(yīng)的至少一個(gè)屬性對(duì)應(yīng)于周期性取樣的數(shù)字輸入信號(hào)的至少一個(gè)特性，方法包括：

提供許多靜電致動(dòng)器元件，每個(gè)靜電致動(dòng)器元件包括在第一電極與第二電極之間移動(dòng)的移動(dòng)元件，許多靜電致動(dòng)器元件包括致動(dòng)器元件的Nr個(gè)第一子集(R子集)和致動(dòng)器元件的Nc個(gè)第二子集(C子集)，其中許多致動(dòng)器元件的第一劃分產(chǎn)生Nr個(gè)第一子集(R子集)，并且許多致動(dòng)器元件的第二劃分產(chǎn)生Nc個(gè)第二子集(C子集)；

提供使每個(gè)R子集中的致動(dòng)器元件的移動(dòng)元件互連的第一多個(gè)Nr電氣連接件(R布線)，以使得每個(gè)個(gè)別R子集中的任何致動(dòng)器元件的移動(dòng)元件電連接到個(gè)別R子集中的所有其他致動(dòng)器元件的移動(dòng)元件，并且與未在個(gè)別R子集中的所有致動(dòng)器元件的移動(dòng)元件電隔離；

提供使每個(gè)C子集中的致動(dòng)器元件的第一電極互連的第二多個(gè)Nc電氣連接件(A布線)，以使得每個(gè)個(gè)別C子集中的任何致動(dòng)器元件的第一電極電連接到個(gè)別C子集中的所有其他致動(dòng)器元件的第一電極，并且與未在個(gè)別C子集中的所有致動(dòng)器元件電隔離；

提供使每個(gè)C子集中的致動(dòng)器元件的第二電極互連的第三多個(gè)Nc電氣連接件(B布線)，以使得每個(gè)個(gè)別C子集中的任何致動(dòng)器元件的第二電極電連接到個(gè)別C子集中的所有其他致動(dòng)器元件的第二電極，并且與未在個(gè)別C子集中的所有致動(dòng)器元件電隔離；以及

使用電連接到第一、第二和第三多個(gè)電氣連接件的控制器來接收數(shù)字輸入信號(hào)，以及向電氣連接件中的每個(gè)分別施加電勢的預(yù)定有限集中的一個(gè)，以使得移動(dòng)元件的所得移動(dòng)一起產(chǎn)生所需的物理效應(yīng)。

物理效應(yīng)可以是定義下列屬性的聲音：音量；以及音高；其中數(shù)字輸入信號(hào)具有下列特性：振幅；以及頻率；并且其中數(shù)字輸入信號(hào)的振幅對(duì)應(yīng)于聲音的音量，并且數(shù)字輸入信號(hào)的頻率對(duì)應(yīng)于聲音的音高。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D16所示和所述，移動(dòng)元件響應(yīng)于控制器施加的電勢而可操作以從與第二電極相比更接近第一電極的第一極限位置，移動(dòng)到與第一電極相比更接近第二電極的第二極限位置，并且返回；

并且其中，每隔一致動(dòng)時(shí)鐘周期，控制器可操作以計(jì)算net_moves數(shù)量，所述net_moves數(shù)量的特征為：在此個(gè)別時(shí)鐘周期期間，如果m1個(gè)移動(dòng)元件是從第一極限位置釋放并且m2個(gè)移動(dòng)元件是從第二極限位置釋放，并且m2-m1＝net_moves，那么在個(gè)別時(shí)鐘周期期間產(chǎn)生物理效應(yīng)。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D15至圖23所示和所述，控制器另外可操作以每隔一時(shí)鐘周期確定有效施加的電勢，當(dāng)分別施加到第一多個(gè)Nr電氣連接件(R布線)、第二多個(gè)Nc電氣連接件(A布線)，以及第三多個(gè)Nc電氣連接件(B布線)時(shí)，這些有效施加的電勢可操作以實(shí)現(xiàn)：

●從第一極限位置釋放k1個(gè)移動(dòng)元件

●從第二極限位置釋放k2個(gè)移動(dòng)元件

以使得k1-k2足夠接近net_moves以出于給定應(yīng)用的目的而產(chǎn)生充分緊密地類似目標(biāo)物理效應(yīng)的物理效應(yīng)。

在每個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期下，可以通過從極限位置中的至少一個(gè)中釋放零個(gè)元件而最小化從兩個(gè)極限位置釋放的移動(dòng)元件的總數(shù)量。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D24所示和所述，在每個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期下，除非存在k1-k2較接近net_moves的較高總數(shù)量，否則最小化從兩個(gè)極限位置釋放的移動(dòng)元件的總數(shù)量。通常，在每個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期下，如果net_moves為正或零：k1＝2×net_moves并且k2＝net_moves。通常，如果net_moves為負(fù)：k1＝net_moves并且k2＝2×net_moves。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D15至圖23所示和所述，在單個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期期間，許多移動(dòng)元件中的一些離開其極限位置中的一個(gè)并且尚未達(dá)到其極限位置中的另一個(gè)，并且許多移動(dòng)元件中的其他移動(dòng)元件在單個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期之前的致動(dòng)時(shí)鐘周期期間，在離開其極限位置中的一個(gè)之后到達(dá)其極限位置中的另一個(gè)，并且控制器選擇有效施加的電勢以確保在單個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期之前已從其極限位置中的一個(gè)釋放的任何移動(dòng)元件在適當(dāng)?shù)臅r(shí)鐘周期期間到達(dá)相對(duì)極限位置。

每個(gè)移動(dòng)元件可以響應(yīng)于控制器施加的電勢而可操作以從與第二電極相比更接近第一電極的第一極限位置，移動(dòng)到與第一電極相比更接近第二電極的第二極限位置，并且返回，并且其中此類移動(dòng)是在k個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期內(nèi)完成，其中k為正整數(shù)。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D4至圖7、圖10和圖24所示和所述：

●每個(gè)R子集包括Nc個(gè)移動(dòng)元件

●每個(gè)C子集包括Nr個(gè)移動(dòng)元件

●將R布線任意地、連續(xù)地或以其他方式編號(hào)為0至Nr-1，由此界定其排序。應(yīng)了解，本文使用的編號(hào)不包括經(jīng)編號(hào)的任何元件的任何物理標(biāo)記。

●將A布線和B布線任意地、連續(xù)地或以其他方式編號(hào)為0至Nc-1，由此界定其排序。

●移動(dòng)元件經(jīng)編號(hào)以使得每個(gè)移動(dòng)元件具有數(shù)字：Nr×C子集數(shù)字+R子集數(shù)字。

控制器可以選擇有效施加的電勢以使得在每個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期下，當(dāng)前處于A位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字形成連續(xù)回繞序列，并且當(dāng)前處于B位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字也形成連續(xù)回繞序列。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D24所示和所述，控制器選擇有效施加的電勢以使得在每個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期下，除非存在k1-k2較接近net_moves的其他有效施加的電勢，否則當(dāng)前處于A位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字形成單個(gè)連續(xù)回繞序列，并且當(dāng)前處于B位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字也形成單個(gè)連續(xù)回繞序列。在任何致動(dòng)時(shí)鐘周期下，在當(dāng)前處于A位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字和當(dāng)前處于B位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字各自未形成單個(gè)連續(xù)回繞序列時(shí)，控制器可以選擇有效施加的電勢，以使得在隨后的致動(dòng)時(shí)鐘周期下，當(dāng)前處于A位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字再次形成單個(gè)連續(xù)回繞序列，并且當(dāng)前處于B位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字也再次形成單個(gè)連續(xù)回繞序列。在任何致動(dòng)時(shí)鐘周期下，在當(dāng)前處于A位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字和當(dāng)前處于B位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字各自未形成單個(gè)連續(xù)回繞序列時(shí)，控制器可以選擇有效施加的電勢，以使得在隨后的致動(dòng)時(shí)鐘周期下，除非存在k1-k2較接近net_moves的其他有效施加的電勢，否則當(dāng)前處于A位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字再次形成單個(gè)連續(xù)回繞序列，并且當(dāng)前處于B位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字也再次形成單個(gè)連續(xù)回繞序列。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D24所示和所述，控制器可以選擇有效施加的電勢，以使得在每個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期下，當(dāng)前處于A位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字形成S個(gè)連續(xù)回繞序列，并且當(dāng)前處于B位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字也形成S個(gè)連續(xù)回繞序列，其中S為正整數(shù)?？刂破骺梢赃x擇有效施加的電勢，以使得在每個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期下，除非存在k1-k2較接近net-moves的其他有效施加的電勢，否則當(dāng)前處于A位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字形成S個(gè)連續(xù)回繞序列，并且當(dāng)前處于B位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字也形成S個(gè)連續(xù)回繞序列，其中S為正整數(shù)。在任何致動(dòng)時(shí)鐘周期下，在當(dāng)前處于A位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字和當(dāng)前處于B位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字各自形成多于S個(gè)連續(xù)回繞序列時(shí)，控制器可以選擇有效施加的電勢，以使得在隨后的致動(dòng)時(shí)鐘周期下，當(dāng)前處于A位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字再次只形成S個(gè)連續(xù)回繞序列，并且當(dāng)前處于B位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字也再次只形成S個(gè)連續(xù)回繞序列。在任何致動(dòng)時(shí)鐘周期下，在當(dāng)前處于A位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字和當(dāng)前處于B位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字各自形成多于S個(gè)連續(xù)回繞序列時(shí)，控制器可以選擇有效施加的電勢，以使得在隨后的致動(dòng)時(shí)鐘周期下，除非存在k1-k2較接近net-moves的其他有效施加的電勢，否則當(dāng)前處于A位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字再次只形成S個(gè)連續(xù)回繞序列，并且當(dāng)前處于B位置中的所有移動(dòng)元件的數(shù)字也再次只形成S個(gè)連續(xù)回繞序列。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D15至圖23所示和所述，控制器選擇有效施加的電勢，以使得在任何致動(dòng)時(shí)鐘周期期間從第一極限位置釋放的任何移動(dòng)元件的數(shù)字立即跟隨從第一極限位置最近釋放的那些移動(dòng)元件的數(shù)字，在到達(dá)Nr×Nc-1之后回調(diào)至0?？刂破骺梢赃x擇有效施加的電勢，以使得除非存在k1-k2較接近net-moves的其他有效施加的電勢，否則在任何致動(dòng)時(shí)鐘周期期間從第一極限位置釋放的任何移動(dòng)元件的數(shù)字立即跟隨從第一極限位置最近釋放的那些移動(dòng)元件的數(shù)字，在到達(dá)Nr×Nc-1之后回調(diào)至0?？刂破骺梢粤硗膺x擇有效施加的電勢，以使得在任何致動(dòng)時(shí)鐘周期期間從第二極限位置釋放的任何移動(dòng)元件的數(shù)字也立即跟隨從第二極限位置最近釋放的那些移動(dòng)元件的數(shù)字，在到達(dá)Nr×Nc-1之后回調(diào)至0?？刂破骺梢粤硗膺x擇有效施加的電勢，以使得除非存在k1-k2較接近net-moves的其他有效施加的電勢，否則在任何致動(dòng)時(shí)鐘周期期間從第二極限位置釋放的任何移動(dòng)元件的數(shù)字也立即跟隨從第二極限位置最近釋放的那些移動(dòng)元件的數(shù)字，在到達(dá)Nr×Nc-1之后回調(diào)至0?？刂破骺梢赃x擇有效施加的電勢，以使得除非存在k1-k2較接近net-moves的其他有效施加的電勢，否則在相同的致動(dòng)時(shí)鐘周期期間從第一極限位置釋放的所有移動(dòng)元件全部處于單個(gè)第一C子集中?？刂破骺梢粤硗膺x擇有效施加的電勢，以使得除非存在k1-k2較接近net-moves的其他有效施加的電勢，否則在相同的致動(dòng)時(shí)鐘周期期間從第二極限位置釋放的所有移動(dòng)元件全部處于單個(gè)第二C子集中。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D14所示和所述，除元件選擇功能性之外，控制器包括定標(biāo)器、可以或不可以使用抖動(dòng)的量化器、至少一個(gè)電平移動(dòng)器、低通濾波器和取樣率轉(zhuǎn)換器的一些或全部。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D13所示和所述，在沒有施加到第一多個(gè)Nr電氣連接件、第二多個(gè)Nc電氣連接件以及第三多個(gè)Nc電氣連接件的任何電勢的情況下，例如，當(dāng)裝置斷電時(shí)，移動(dòng)元件可以返回到位于第一極限位置與第二極限位置之間的靜止位置，并且控制器另外包括用于使移動(dòng)元件中的一個(gè)或多個(gè)從其靜止位置移動(dòng)到第一極限位置和第二極限位置中的一個(gè)的構(gòu)件?？刂破骺梢圆僮饕酝瑫r(shí)使致動(dòng)器陣列內(nèi)的所有移動(dòng)元件從其靜止位置移動(dòng)到第一極限位置和第二極限位置中的一個(gè)。

控制器可以操作以使移動(dòng)元件中的一些從其靜止位置移動(dòng)到第一極限位置，并且同時(shí)使移動(dòng)元件中的其他移動(dòng)元件從其靜止位置移動(dòng)到第二極限位置。

控制器可以使用電勢的單個(gè)預(yù)定有限集而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)元件從其靜止位置移動(dòng)到第一極限位置和第二極限位置中的一個(gè)，并且實(shí)現(xiàn)移動(dòng)元件在其第一極限位置與第二極限位置之間移動(dòng)。電勢之間的差在量值上可能不足以使移動(dòng)元件從其靜止位置處的平衡態(tài)直接移動(dòng)到極限位置中的一個(gè)?？刂破骺梢酝ㄟ^向第一多個(gè)Nr電氣連接件、第二多個(gè)Nc電氣連接件以及第三多個(gè)Nc電氣連接件的一個(gè)或多個(gè)成員施加預(yù)定序列的電勢，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)元件從其靜止位置移動(dòng)到第一極限位置和第二極限位置中的一個(gè)。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D13所示和所述，預(yù)定序列可以包括：第一部分，其中控制器重復(fù)地改變施加到第一多個(gè)Nr電氣連接件、第二多個(gè)Nc電氣連接件以及第三多個(gè)Nc電氣連接件的成員的電勢中的一個(gè)或多個(gè)，以使得一個(gè)或多個(gè)電勢的這些變化引起移動(dòng)元件以其機(jī)械共振頻率在其靜止位置周圍振蕩；以及第二部分，其中控制器將電勢的集合施加到第一多個(gè)Nr電氣連接件、第二多個(gè)Nc電氣連接件以及第三多個(gè)Nc電氣連接件的成員，電勢的集合會(huì)最大化將每個(gè)移動(dòng)元件吸引朝向待移動(dòng)的極限位置的靜電力?？刂破骺梢圆僮饕远〞r(shí)在某一時(shí)間點(diǎn)下將發(fā)生的從第一部分到第二部分的轉(zhuǎn)變，在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)中，與接近相對(duì)極限位置相比，移動(dòng)元件中的每個(gè)更接近其待移動(dòng)的極限位置。在第一部分期間的一個(gè)或多個(gè)電勢的變化可以在某一頻率下周期性發(fā)生，這個(gè)頻率為移動(dòng)元件的機(jī)械共振頻率的兩倍。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D27所示和所述，在一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期期間，尋址噪聲起因于k1-k2與net_moves之間的非零差(尋址誤差)，尋址噪聲具有頻譜，其中控制器包括尋址噪聲整形環(huán)路，其可操作以整形尋址噪聲的頻譜，以使得尋址噪聲能量在所關(guān)注的頻帶內(nèi)減少并且在所關(guān)注的頻帶外增加。噪聲整形環(huán)路可以具有環(huán)路濾波器，其具有脈沖響應(yīng)并且接收尋址噪聲，以使得根據(jù)由脈沖響應(yīng)確定的尋址噪聲轉(zhuǎn)移函數(shù)整形尋址噪聲的頻譜。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D29所示和所述，量化噪聲起因于致動(dòng)器陣列中的致動(dòng)器元件的數(shù)量小于數(shù)字輸入信號(hào)可能假定的可能值的數(shù)量，量化噪聲具有頻譜，并且控制器包括量化噪聲整形環(huán)路，其可操作以整形量化噪聲的頻譜，以使得量化噪聲能量在所關(guān)注的頻帶內(nèi)減少并且在所關(guān)注的頻帶外增加。噪聲整形環(huán)路可以具有環(huán)路濾波器，其具有脈沖響應(yīng)并且接收量化噪聲，以使得根據(jù)由脈沖響應(yīng)確定的量化噪聲轉(zhuǎn)移函數(shù)整形量化噪聲的頻譜。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D28所示和所述，控制器包括噪聲整形環(huán)路，其可操作以整形尋址噪聲和量化噪聲的頻譜，以使得尋址噪聲能量和量化噪聲能量在所關(guān)注的頻帶內(nèi)減少并且在所關(guān)注的頻帶外增加。噪聲整形環(huán)路可以具有單個(gè)環(huán)路濾波器，其具有單個(gè)脈沖響應(yīng)并且接收尋址噪聲與量化噪聲的總和，以使得根據(jù)由單個(gè)脈沖響應(yīng)確定的單個(gè)噪聲轉(zhuǎn)移函數(shù)整形尋址噪聲和量化噪聲二者的頻譜。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D29所示和所述，在一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期期間，尋址噪聲起因于k1-k2與net_moves之間的非零差(尋址誤差)，尋址噪聲具有尋址噪聲頻譜，并且裝置也遭受起因于致動(dòng)器陣列中的致動(dòng)器元件的數(shù)量小于數(shù)字輸入信號(hào)可能假定的可能值的數(shù)量的量化噪聲，量化噪聲具有量化噪聲頻譜，并且控制器包括可操作以整形尋址噪聲的頻譜的尋址噪聲整形環(huán)路，以及可操作以整形量化噪聲的頻譜的量化噪聲整形環(huán)路，以使得尋址噪聲能量和量化噪聲能量在所關(guān)注的各自頻帶內(nèi)減少并且在所關(guān)注的頻帶外增加。尋址噪聲整形環(huán)路可以具有第一環(huán)路濾波器，第一環(huán)路濾波器具有第一脈沖響應(yīng)并且接收尋址噪聲，并且量化噪聲整形環(huán)路可以具有第二環(huán)路濾波器，第二環(huán)路濾波器具有第二脈沖響應(yīng)并且接收量化噪聲，以使得根據(jù)由第一脈沖響應(yīng)確定的第一噪聲轉(zhuǎn)移函數(shù)整形尋址噪聲的頻譜，并且根據(jù)由第二脈沖響應(yīng)確定的第二噪聲轉(zhuǎn)移函數(shù)整形量化噪聲的頻譜。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D13所示和所述，第二部分的持續(xù)時(shí)間至少為移動(dòng)元件的機(jī)械共振周期(Tres)的一半。電勢的集合可以選自電勢的預(yù)定有限集中，并且在第二部分期間未變化。

根據(jù)某些實(shí)施方案，例如，如本文參照?qǐng)D24所示和所述，控制器在每個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期下生成：

控制施加到R布線R0至R(Nr-l)中的每個(gè)的電勢的Nr個(gè)R信號(hào)r0至r(Nr-l)；

控制施加到A布線A0至A(Nc-l)中的每個(gè)的電勢的Nc個(gè)A信號(hào)a0至a(Nc-l)；以及

控制施加到B布線B0至B(Nc-l)中的每個(gè)的電勢的Nc個(gè)B信號(hào)b0至b(Nc-l)。

R信號(hào)至R布線的分配、A信號(hào)至A布線的分配以及B信號(hào)至B布線的分配可以是固定的，例如以使得：

R信號(hào)r0至r(Nr-l)中的每個(gè)總是控制相同的R布線；

A信號(hào)a0至a(Nc-l)中的每個(gè)總是控制相同的A布線；

并且B信號(hào)b0至b(Nc-l)中的每個(gè)總是控制相同的B布線。

任選地，控制器在裝置的操作期間改變R信號(hào)至R布線的分配和/或A信號(hào)至A布線的分配以及B信號(hào)至B布線的分配。

R信號(hào)至R布線的分配和/或A信號(hào)至A布線的分配以及B信號(hào)至B布線的分配的變化可以周期性發(fā)生。

R信號(hào)至R布線的分配和/或A信號(hào)至A布線的分配以及B信號(hào)至B布線的分配的變化可以與致動(dòng)時(shí)鐘同時(shí)發(fā)生。

R信號(hào)至R布線的分配和/或A信號(hào)至A布線的分配以及B信號(hào)至B布線的分配的變化可以改變移動(dòng)元件隨后從極限位置中的一個(gè)中釋放的順序。

R信號(hào)至R布線的分配和/或A信號(hào)至A布線的分配以及B信號(hào)至B布線的分配的變化可以整形起因于由每個(gè)致動(dòng)器元件產(chǎn)生的物理效應(yīng)的量值差的失配噪聲的頻譜，以使得由裝置產(chǎn)生的物理效應(yīng)整體上更緊密地類似目標(biāo)物理效應(yīng)。失配噪聲的頻譜的整形可以例如包括減少失配噪聲的頻譜中的峰值的量值。

通常，R信號(hào)至R布線的分配和/或A信號(hào)至A布線的分配以及B信號(hào)至B布線的分配的變化不會(huì)導(dǎo)致施加到R布線、A布線和B布線的電勢中的任一個(gè)的任何直接變化。

通常，R信號(hào)至R布線的分配和/或A信號(hào)至A布線的分配以及B信號(hào)至B布線的分配的變化不會(huì)導(dǎo)致致動(dòng)器陣列內(nèi)的任何移動(dòng)元件的位置的任何直接變化。

術(shù)語“直接”指的是與R信號(hào)至R布線的分配和/或A信號(hào)至A布線的分配以及B信號(hào)至B布線的分配中發(fā)生變化實(shí)質(zhì)上同時(shí)發(fā)生。

R信號(hào)至R布線的分配的變化可以包括交換兩個(gè)R信號(hào)，以使得先前由第一R信號(hào)控制的第一R布線變成由第二R信號(hào)控制，并且先前由第二R信號(hào)控制的第二R布線變成由第一R信號(hào)控制。

控制器可以操作以識(shí)別可交換的R信號(hào)的集合，并且在可交換的R信號(hào)的集合中的至少一個(gè)具有多于一個(gè)成員時(shí)，控制器確定R信號(hào)至R布線的新分配。

控制器可以操作以識(shí)別可交換的R信號(hào)的集合，以使得對(duì)于可交換的R信號(hào)的集合內(nèi)的任何特定R信號(hào)而言，其R布線當(dāng)前由特定R信號(hào)控制的R子集中的移動(dòng)元件，以及其R布線當(dāng)前由可交換的R信號(hào)的相同集合內(nèi)的另一R信號(hào)控制的所有R子集中的移動(dòng)元件都處于相同位置中并且(如果在移動(dòng)中)在相同方向上移動(dòng)。

控制器可以操作以識(shí)別可交換的R信號(hào)的集合，以使得對(duì)于可交換的R信號(hào)的集合內(nèi)的任何特定R信號(hào)，并且對(duì)于從0到(并且包括)Nc-1的任何數(shù)字i而言，C子集i和其R布線當(dāng)前由特定R信號(hào)控制的R子集的交點(diǎn)處的移動(dòng)元件，處于與C子集i和其R布線當(dāng)前由可交換的R信號(hào)的相同集合內(nèi)的R信號(hào)的任何其他R信號(hào)控制的任何其他R子集的交點(diǎn)處的移動(dòng)元件相同的位置中并且(如果在移動(dòng)中)在相同方向上移動(dòng)。

控制器可以使用用于確定R信號(hào)至R布線的新分配的偽隨機(jī)數(shù)生成器。

A信號(hào)至A布線和B信號(hào)至B布線的分配的變化可以包括交換兩個(gè)A信號(hào)和各自B信號(hào)，例如以使得先前分別由第一A信號(hào)和第一B信號(hào)控制的第一A布線和第一B布線變成分別由第二A信號(hào)和第二B信號(hào)控制，并且先前分別由第二A信號(hào)和第二B信號(hào)控制的第二A布線和第二B布線變成分別由第一A信號(hào)和第一B信號(hào)控制。

控制器可以操作以識(shí)別可交換的A信號(hào)和各自B信號(hào)的集合，并且在可交換的A信號(hào)和各自B信號(hào)的集合中的至少一個(gè)具有多于一個(gè)成員時(shí)，控制器確定A信號(hào)至A布線以及各自B信號(hào)至B布線的新分配。

控制器可以操作以識(shí)別可交換的A信號(hào)和各自B信號(hào)的集合，以使得對(duì)于可交換的A信號(hào)和各自B信號(hào)的集合內(nèi)的任何特定A信號(hào)和特定B信號(hào)而言，其A布線和B布線當(dāng)前分別由特定A信號(hào)和特定B信號(hào)控制的C子集中的移動(dòng)元件，以及其A布線和B布線當(dāng)前由可交換的A信號(hào)和各自B信號(hào)的相同集合內(nèi)的另一A信號(hào)和其各自B信號(hào)控制的所有C子集中的移動(dòng)元件，都處于相同位置中并且(如果在移動(dòng)中)在相同方向上移動(dòng)。

控制器可以操作以識(shí)別可交換的A信號(hào)和各自B信號(hào)的集合，以使得對(duì)于可交換的A信號(hào)和各自B信號(hào)的集合內(nèi)的任何特定A信號(hào)和特定B信號(hào)，并且對(duì)于從0到(并且包括)Nr-1的任何數(shù)字i而言，R子集i和其A布線和B布線當(dāng)前分別由特定A信號(hào)和特定B信號(hào)控制的C子集的交點(diǎn)處的移動(dòng)元件，處于與R子集i和其A布線和B布線當(dāng)前由可交換的A信號(hào)和各自B信號(hào)的相同集合內(nèi)的A信號(hào)中的一個(gè)和其各自B信號(hào)控制的任何其他C子集的交點(diǎn)處的移動(dòng)元件相同的位置中并且(如果在移動(dòng)中)在相同方向上移動(dòng)。

控制器可以使用用于確定A信號(hào)至A布線以及各自B信號(hào)至B布線的新分配的偽隨機(jī)數(shù)生成器。

控制器可以操作以識(shí)別可交換的R信號(hào)的集合，以使得對(duì)于可交換的R信號(hào)的集合內(nèi)的每個(gè)特定R信號(hào)而言，當(dāng)前施加到由所述特定R信號(hào)控制的R布線的電勢與當(dāng)前施加到由可交換的R信號(hào)的相同集合內(nèi)的任何其他R信號(hào)控制的任何R布線的電勢相同。

控制器可以操作以識(shí)別可交換的A信號(hào)和各自B信號(hào)的集合，以使得對(duì)于可交換的A信號(hào)和各自B信號(hào)的集合內(nèi)的每個(gè)特定A信號(hào)和各自B信號(hào)而言，當(dāng)前施加到由所述特定A信號(hào)和各自B信號(hào)控制的A布線和各自B布線的電勢，與當(dāng)前施加到由可交換的A信號(hào)和各自B信號(hào)的相同集合內(nèi)的任何其他A信號(hào)和各自B信號(hào)控制的任何A布線和各自B布線的電勢相同。

術(shù)語“當(dāng)前”意圖包括下列時(shí)間下的發(fā)生：

●在控制器確實(shí)“識(shí)別”可交換的集合時(shí)；或

●在控制器確實(shí)“識(shí)別”可交換的集合的致動(dòng)時(shí)鐘周期期間；或

●在當(dāng)前致動(dòng)時(shí)鐘周期期間。

現(xiàn)在參考圖1A至圖1C，其為可以應(yīng)用本發(fā)明的一種類型的雙面靜電致動(dòng)器元件的橫截面圖。致動(dòng)器元件包括移動(dòng)元件120，其通過適合的軸承150(例如，撓曲件或彈簧)而機(jī)械連接到致動(dòng)器元件的固定部分。軸承150界定移動(dòng)元件120可以沿其行進(jìn)的軸125，防止移動(dòng)元件120在其他方向上行進(jìn)，并且界定移動(dòng)元件120的靜止位置。致動(dòng)器元件進(jìn)一步包括下文也分別稱為“A電極”和“B電極”的兩個(gè)電極130和140，這兩個(gè)電極安置在移動(dòng)元件120的相對(duì)側(cè)上。移動(dòng)元件120通過間隔件180和間隔件190而與電極130和電極140分開。凹座210和凹座220分別形成在各自面向移動(dòng)元件120的電極130和電極140的表面上。

圖1A示出處于靜止位置中的移動(dòng)元件120，其中在移動(dòng)元件120與電極130和電極140中的任一個(gè)之間未施加電壓。

在移動(dòng)元件與任一電極之間施加電壓產(chǎn)生將移動(dòng)元件吸引朝向電極的靜電力，靜電力的量值與所施加的電壓的量值成比例，并且與移動(dòng)元件120的面向表面與各自電極之間的分隔距離的平方成反比例。同時(shí)，移動(dòng)元件120遠(yuǎn)離其靜止位置的任何移動(dòng)會(huì)使軸承150在移動(dòng)元件120上施加將移動(dòng)元件120朝向其靜止位置拉回的彈簧力。移動(dòng)元件120也可能受其他力影響，例如，可能自然出現(xiàn)或出于例如改善長期可靠性的實(shí)際原因而有意引入的阻尼力或摩擦力。然而，此類額外力并非為本發(fā)明的目的所必需。移動(dòng)元件120可以到達(dá)作用于其上的所有力的總和為零的平衡位置，或可以如在圖1B和圖1C下所述將移動(dòng)元件120閂鎖。

圖1B示出盡可能接近A電極130并且盡可能遠(yuǎn)離B電極140地將移動(dòng)元件120閂鎖在第一極限位置(下文也稱為“A位置”)中。通常，移動(dòng)元件120到達(dá)這個(gè)位置是由于在A電極130與移動(dòng)元件120之間施加電壓V_A，產(chǎn)生靜電力(下文也稱為“A力”)將移動(dòng)元件120吸引朝向A電極130的結(jié)果。隨著移動(dòng)元件120接近A電極130，A力與移動(dòng)元件120的面向表面與電極130之間的分隔距離的平方成反比例增加，而將移動(dòng)元件120朝向其靜止位置拉回的彈簧力與移動(dòng)元件120離其靜止位置的偏差成比例增加。取決于軸承150的彈簧常數(shù)和V_A的范圍，沿軸125可能存在臨界點(diǎn)，其中A力與彈簧力相等并且移動(dòng)元件120朝向A電極130的任何進(jìn)一步行進(jìn)會(huì)造成A力比彈簧力更快速地增長。如果移動(dòng)元件120恰好輕微移動(dòng)超過這個(gè)臨界點(diǎn)，并且假定V_A保持恒定，那么力的平衡使移動(dòng)元件120朝向A電極130加速直到移動(dòng)元件120與凹座210接觸——下文稱為“閂鎖”的過程。在閂鎖后，足以將移動(dòng)元件120保持在這個(gè)位置中的V_A的量值(下文稱為“保持電壓”)小于足以達(dá)成將移動(dòng)元件120閂鎖到A位置中的V_A的量值(下文稱為“閂鎖電壓”)。

當(dāng)將移動(dòng)元件120閂鎖在A位置中并且在B電極140與移動(dòng)元件120之間施加第二電壓V_B時(shí)，起因于V_B的靜電力在量值上顯著小于起因于相同量值的V_A的A力。因此，非零V_B的存在只輕微增加足以使移動(dòng)元件120保持閂鎖在A位置中的保持電壓的量值。

如果V_A隨后下降低于保持電壓，那么A力在量值上變得小于彈簧力，從而造成移動(dòng)元件120移動(dòng)遠(yuǎn)離A位置并且朝向其靜止位置——下文稱為“釋放”的過程。在V_A和V_B等于零的情況下，移動(dòng)元件120然后以其振蕩頻率(下文也稱為其“機(jī)械共振頻率”)在其靜止位置周圍振蕩，振蕩頻率主要由移動(dòng)元件120的質(zhì)量和軸承150的彈簧常數(shù)(忽略阻尼)，以及由于摩擦、空氣阻尼或其他能量損耗而逐漸減少的振蕩的振幅來確定?；蛘撸诖嬖谧銐蛄恐档姆橇鉜_B時(shí)，將移動(dòng)元件120盡可能接近B電極140并且盡可能遠(yuǎn)離A電極130地閂鎖到第二極限位置(下文也稱為“B位置”)中。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，控制器可以調(diào)整V_A和V_B以使得移動(dòng)元件120總是在A位置或B位置中，或在這些兩個(gè)位置之間轉(zhuǎn)變；即，在正常操作期間，移動(dòng)元件120決不會(huì)停留在其靜止位置中或除兩個(gè)極限位置之外的任何其他位置中。

當(dāng)移動(dòng)元件120在兩個(gè)極限位置之間的轉(zhuǎn)變期間到達(dá)其靜止位置時(shí)，移動(dòng)元件120具有相對(duì)于電極130和電極140的非零動(dòng)能和線速度并且因此繼續(xù)朝向其新極限位置行進(jìn)直到其動(dòng)能被軸承150吸收。由于從較接近其新極限位置的位置閂鎖移動(dòng)元件120比在其靜止位置將移動(dòng)元件120從平衡態(tài)閂鎖到相同極限位置中需要更低的靜電力，故用于在極限位置間轉(zhuǎn)變的閂鎖電壓小于用于從靜止處閂鎖的閂鎖電壓。

凹座210的目的是維持氣隙240，由此允許空氣比不具有氣隙的情況更容易地流過電極130中的孔270并且流入移動(dòng)元件120與第一電極130之間的空間中，由此促進(jìn)移動(dòng)元件120從A位置更快速地釋放。如果凹座210包括電絕緣材料，那么凹座210也可以用來使移動(dòng)元件120與電極130絕緣。如果凹座210包括導(dǎo)電材料，那么可以使用一些其他手段的電絕緣，例如，用電絕緣材料涂布移動(dòng)元件120和電極130中的至少一個(gè)。

圖1C示出盡可能接近電極140并且盡可能遠(yuǎn)離電極130地將移動(dòng)元件120閂鎖在B位置中。顛倒A電極130和B電極140的角色、VA和V_B的角色以及A力和B力的角色后，可以用與上文在圖1B下所述的方式類似的方式達(dá)成將移動(dòng)元件120閂鎖到B位置中和從B位置釋放。凹座220和氣隙250的功能與上述凹座210和氣隙240的功能類似。在某些實(shí)施方案中，致動(dòng)器元件的幾何形狀繞移動(dòng)元件120的平面實(shí)質(zhì)上對(duì)稱，這導(dǎo)致B位置的保持電壓和閂鎖電壓實(shí)質(zhì)上等于A位置的保持電壓和閂鎖電壓?；蛘?，致動(dòng)器元件的幾何形狀可以是不對(duì)稱的；例如，間隔件180和間隔件190可以在厚度上不同，這導(dǎo)致A位置和B位置分別有兩個(gè)不同的閂鎖電壓；和/或凹座210和凹座220可以在高度上不同，這導(dǎo)致兩個(gè)不同的保持電壓。

用于生產(chǎn)如圖1A至圖1C中所示的致動(dòng)器元件和緊密相關(guān)類型的致動(dòng)器元件的適合材料和制造技術(shù)在2011年9月15日公布并且共同擁有的WO2011/111042(“Electrostatic Parallel Plate Actuators Whose Moving Elements Are Driven Only By Electrostatic Force and Methods Useful in Conjunction Therewith”)中論述。

本發(fā)明并不取決于任何特定材料或制造技術(shù)。

應(yīng)了解，由于無論電壓V_A和電壓V_B的極性是什么，兩個(gè)靜電力是相同的，故這些電壓的極性可以在不影響致動(dòng)器元件的操作的情況下顛倒。

本文所示和所述的設(shè)備相對(duì)于水平面的定向不需要如圖所示。例如，圖1A至圖1C的裝置可以被安置以使得各層如圖所示為水平，或可以例如被安置以使得各層為垂直。此外，在需要時(shí)，可以將裝置放置在其側(cè)面上或可以將其反轉(zhuǎn)，以使得電極層140在移動(dòng)元件120的頂部上，而且不反之亦然。根據(jù)某些實(shí)施方案，由于由軸承150施加在移動(dòng)元件上的力以及由電極或多個(gè)電極生成的靜電力比重力大許多數(shù)量級(jí)，故重力可忽略。

由于本發(fā)明的裝置通常在空氣中操作，故本文使用的術(shù)語“氣隙”僅為舉例而言，然而，這無需總是如此，或者例如，裝置可以在任何其他適合的介質(zhì)中操作。

也應(yīng)了解，圖1A至圖1C中所示的凹座并非為本發(fā)明的目的所必需。此外，凹座可以形成在移動(dòng)元件120而非電極210和電極220的表面上，或例如如圖2，可以代替凹座而使用2011年9月15日公布并且共同擁有的WO2011/111042(“Electrostatic Parallel Plate Actuators Whose Moving Elements Are Driven Only By Electrostatic Force and Methods Useful in Conjunction Therewith”)中所述的機(jī)械限制器。

圖2為根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的致動(dòng)器陣列的簡化示意圖，致動(dòng)器陣列包括多個(gè)靜電致動(dòng)器元件110，靜電致動(dòng)器元件110可以例如為例如本文參照?qǐng)D1A至1C所示和所述的類型。

致動(dòng)器元件110被劃分成下文稱為“R子集”并且使移動(dòng)元件電互連的Nr個(gè)第一子集，這導(dǎo)致下文稱為“R布線”的一組Nr個(gè)互連400。另外，致動(dòng)器元件110也被劃分成下文稱為“C子集”并且分別使A電極和B電極電互連的Nc個(gè)第二子集，這導(dǎo)致用于A電極并且下文稱為“A布線”的第一組Nc個(gè)互連410，以及用于A電極并且下文稱為“B布線”的第二組Nc個(gè)互連420。

在圖式中，Nr＝Nc＝3，然而，這些子集可以含有任何數(shù)量的致動(dòng)器元件。在某些實(shí)施方案中，所有R子集含有Nc個(gè)致動(dòng)器元件，所有C子集含有Nr個(gè)致動(dòng)器元件，并且陣列中移動(dòng)元件的總數(shù)量為Nr×Nc。在圖2中，R子集被排列成幾行并且C子集被排列成幾列，然而，也可以使用致動(dòng)器元件的任何其他布局。

每個(gè)R布線、A布線和B布線也連接到控制器50。因此，陣列與控制器50之間的電互連的總數(shù)量為Nr+2Nc，而每個(gè)致動(dòng)器元件具有專用互連的實(shí)施可能使用更多此類互連。例如，為每個(gè)移動(dòng)元件、每個(gè)A電極和每個(gè)B電極提供單獨(dú)的互連可以使用3×Nr×Nc個(gè)互連；或者，為每個(gè)移動(dòng)元件提供單獨(dú)的互連加上各自為所有A電極和所有B電極提供一個(gè)共享連接件可以使用(Nr×Nc)+2個(gè)互連，例如，如在2011年9月15日公布并且共同擁有的WO2011/111042(“Electrostatic Parallel Plate Actuators Whose Moving Elements Are Driven Only By Electrostatic Force and Methods Useful in Conjunction Therewith”)中所述。

可以使用例如如在2011年9月15日公布并且共同擁有的WO2011/111042(“Electrostatic Parallel Plate Actuators Whose Moving Elements Are Driven Only By Electrostatic Force and Methods Useful in Conjunction Therewith”)中所述的MEMS制造技術(shù)，在硅或其他半導(dǎo)體或某些金屬的單個(gè)單塊晶粒上制造所述類型的致動(dòng)器陣列。

圖3為根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的致動(dòng)器陣列的簡化示意圖，其類似于圖2中所示的陣列，但是其中R子集不與行重合并且C子集不與列重合。陣列包括被劃分成八個(gè)R子集和四個(gè)C子集的64個(gè)致動(dòng)器元件110。每個(gè)R子集具有分別標(biāo)示為R0至R7的一條R布線，并且每個(gè)C子集具有分別標(biāo)示為A0至A3與B0至B3的一條A布線和一條B布線。一個(gè)R子集與一個(gè)C子集的每個(gè)交點(diǎn)含有兩個(gè)致動(dòng)器元件。每個(gè)R子集含有來自一行的四個(gè)致動(dòng)器元件以及來自另一行的四個(gè)致動(dòng)器元件；例如，與R布線R1相關(guān)聯(lián)的R子集1含有頂行的左手半部分以及來自頂部的第二行的右手半部分。每個(gè)C子集含有兩個(gè)相鄰列的所有致動(dòng)器元件；例如，與A布線A1和B布線B1相關(guān)聯(lián)的C子集1含有來自左側(cè)的第三列和第四列。

根據(jù)本發(fā)明建構(gòu)的致動(dòng)器陣列可以使其致動(dòng)器元件布置成任何圖案，并且可以在一個(gè)R子集與一個(gè)C子集的各交點(diǎn)處具有任何數(shù)量的致動(dòng)器元件。某些實(shí)施方案在各此交點(diǎn)處具有相同數(shù)量的致動(dòng)器元件。

先前已參照?qǐng)D1B定義用于單個(gè)、特定致動(dòng)器元件的術(shù)語“閂鎖電壓”和“保持電壓”。在下文中，這些術(shù)語被定義用于致動(dòng)器元件可能并非全部精確相同的致動(dòng)器陣列。另外，下文也定義術(shù)語“釋放電壓”供下文使用。

●“閂鎖電壓”V_L指的是在陣列內(nèi)的移動(dòng)元件已從相對(duì)極限位置釋放后，具有僅恰好將移動(dòng)元件中的任一個(gè)可靠地閂鎖到如參照?qǐng)D1B所述的其A位置或其B位置中的足夠量值的電壓。用于致動(dòng)器陣列的閂鎖電壓通常稍微高于用于先前參照?qǐng)D1B所定義的個(gè)別致動(dòng)器元件的閂鎖電壓，例如，因?yàn)椋?1)由于個(gè)別致動(dòng)器元件的幾何形狀可能歸因于制造公差而有所不同，故每個(gè)個(gè)別致動(dòng)器元件可以具有稍有不同的閂鎖電壓；依據(jù)定義，這里定義的V_L通常超過所有閂鎖電壓。(2)同樣地，致動(dòng)器元件的幾何形狀的不對(duì)稱可以分別產(chǎn)生兩個(gè)不同的閂鎖電壓用于其A位置和B位置；在這種情況下，這里定義的V_L通常超過兩者中的較高者。(3)取決于致動(dòng)器陣列的預(yù)期用途，致動(dòng)器元件110可能經(jīng)受可以在其移動(dòng)元件120上產(chǎn)生額外力的環(huán)境條件，例如，機(jī)械沖擊(例如，便攜式/手持應(yīng)用中)、磁場或氣流。為使閂鎖可靠，這里定義的V_L通常足以克服陣列被設(shè)計(jì)用于的環(huán)境條件下的此類額外力。

●“保持電壓”V_H指的是具有僅恰好將陣列內(nèi)的移動(dòng)元件中的任一個(gè)保持在兩個(gè)極限位置中的任何一個(gè)中的足夠量值的電壓。這個(gè)保持電壓通常將出于上文參照“閂鎖電壓”所述的相同原因而稍微高于用于參照?qǐng)D1B所定義的個(gè)別致動(dòng)器元件的保持電壓。

●“釋放電壓”V_R指的是量值僅恰好足夠低以將陣列內(nèi)的致動(dòng)器元件中的任一個(gè)從其兩個(gè)極限位置中的任何一個(gè)釋放的電壓。對(duì)于理想的致動(dòng)器元件，V_R與V_H之間的差無限?。蝗欢?，在真實(shí)陣列中，V_R與V_H之間存在歸因于上文參照“閂鎖電壓”所述的制造公差、不對(duì)稱和環(huán)境條件的有限差。

根據(jù)某些實(shí)施方案，本發(fā)明使用在量值上足夠低而不會(huì)引發(fā)任何個(gè)別致動(dòng)器元件閂鎖到任一極限位置中的致動(dòng)器陣列保持電壓V_H。

圖4為根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的致動(dòng)器陣列的簡化表示，類似于圖2中所示的致動(dòng)器陣列，這個(gè)致動(dòng)器陣列包括被劃分成四個(gè)R子集和四個(gè)C子集的十六個(gè)致動(dòng)器元件。將R布線標(biāo)示為R0至R3、將A布線標(biāo)示為A0至A3，并且將B布線標(biāo)示為B0至B3。每個(gè)方形表示一個(gè)致動(dòng)器元件110。位于R子集1與C子集2的交點(diǎn)的致動(dòng)器元件(下文也稱為“經(jīng)選擇的元件”并且標(biāo)示為111)當(dāng)前閂鎖在A位置中并且將移動(dòng)到B位置中。因此，本實(shí)例中的控制器50的任務(wù)是向陣列的R布線、A布線和B布線施加適合的電勢以使得經(jīng)選擇的元件從A位置釋放并且閂鎖到B位置中，同時(shí)保持陣列內(nèi)的所有其他致動(dòng)器元件(下文也稱為“未經(jīng)選擇的元件”)閂鎖在其當(dāng)前所處的兩個(gè)極限位置中的任何一個(gè)中。在圖4的每個(gè)方形內(nèi)，頂部線指足以達(dá)成這的V_A的量值并且底部線指足以達(dá)成這的V_B的量值。對(duì)于經(jīng)選擇的元件，V_A的量值等于或小于釋放電壓V_R并且V_B的量值等于或大于閂鎖電壓V_L；而對(duì)于所有未經(jīng)選擇的元件，V_A和V_B的量值等于或高于保持電壓V_H。

這可以通過下列項(xiàng)來達(dá)成：

●向連接到經(jīng)選擇的元件的R布線(下文也稱為“經(jīng)選擇的R布線”，在這種情況下為R1)施加第一電壓V_RS(“經(jīng)選擇的R電壓”)，同時(shí)向所有其他R布線施加第二電壓V_RU(“未經(jīng)選擇的R電壓”)；下文中這個(gè)過程被稱為“選擇”R布線，或與R布線相關(guān)聯(lián)的R子集；以及

●向連接到從中釋放經(jīng)選擇的元件的電極的A布線或B布線(下文也稱為“釋放布線”，在這種情況下為A2)施加第三電壓V_CR(“釋放C電壓”)，同時(shí)向連接到將閂鎖經(jīng)選擇的元件的電極的A布線或B布線(下文也稱為“閂鎖布線”，在這種情況下為B2)施加第四電壓V_CL(“閂鎖C電壓”)，并且也對(duì)所有其他A布線和所有其他B布線(下文也全體稱為“未經(jīng)選擇”的A布線和B布線)施加第五電壓V_CU(“未經(jīng)選擇的C電壓”)；下文中這個(gè)過程被稱為“選擇”C子集，并且含有釋放布線和閂鎖布線的C子集下文稱為“經(jīng)選擇的C子集”。

下文參照?qǐng)D5至圖8所述的“驅(qū)動(dòng)方案”可操作用于向R布線、A布線和B布線施加適當(dāng)電壓，以使得滿足下文的下列六個(gè)條件：

1.|V_RS-V_CR|≤V_R

滿足這個(gè)條件確保經(jīng)選擇的元件從其當(dāng)前閂鎖位置成功釋放。在某些實(shí)施方案中，可能需要最大化移動(dòng)元件加速遠(yuǎn)離當(dāng)前閂鎖移動(dòng)元件的電極，下文也稱為“釋放電極”；在這種情況下，可以優(yōu)選使|V_RS-V_CR|≤O_V，因?yàn)榕c只減少這個(gè)靜電力相反，這完全消除將移動(dòng)元件吸引到釋放電極的靜電力。

2.|V_RS-V_CL|≥V_L

滿足這個(gè)條件確保經(jīng)選擇的元件成功閂鎖到其新極限位置中。

3.|V_RS-V_CU|≥V_H

滿足這個(gè)條件防止位于經(jīng)選擇的R子集中的任何未經(jīng)選擇的致動(dòng)器元件的釋放。

4.|V_RU-V_CR|≥V_H

滿足這個(gè)條件防止位于經(jīng)選擇的C子集中并且當(dāng)前閂鎖在與經(jīng)選擇的元件相同的位置中的任何未經(jīng)選擇的致動(dòng)器元件的釋放。

5.|V_RU-V_CL|＞V_H

滿足這個(gè)條件防止位于經(jīng)選擇的C子集中并且閂鎖在與經(jīng)選擇的元件的當(dāng)前位置相對(duì)的極限位置中的任何未經(jīng)選擇的致動(dòng)器元件的釋放。

6.|V_RU-V_CU|≥V_H

滿足這個(gè)條件防止位于任何未經(jīng)選擇的R子集與任何未經(jīng)選擇的C子集的交點(diǎn)，以及閂鎖在兩個(gè)極限位置中的任何一個(gè)中的未經(jīng)選擇的致動(dòng)器元件的釋放。

本文所述的方法也可以用于將致動(dòng)器元件從B位置移動(dòng)到A位置；在這種情況下，釋放布線為B布線并且閂鎖布線為A布線。例如，如果經(jīng)選擇的元件111在B位置中，那么可以通過向R1施加V_RS、向A2施加V_CL并且向B2施加V_CR而將經(jīng)選擇的元件111移動(dòng)到A位置中。由于同時(shí)選擇多于一個(gè)R子集和/或多于一個(gè)C子集會(huì)選擇位于任何經(jīng)選擇的R子集和任何經(jīng)選擇的C子集的交點(diǎn)的所有致動(dòng)器元件，故相同方法也可以用于將多于一個(gè)移動(dòng)元件從一個(gè)極限位置移動(dòng)到另一個(gè)極限位置。例如，假定圖4的底部左側(cè)象限中的所有移動(dòng)元件開始處于A位置中，向R2和R3施加V_RS、向B0和B1施加V_CL，并且向A0和A1施加V_CR后將移動(dòng)元件從A位置移動(dòng)到B位置。移動(dòng)元件已在B位置中的任何經(jīng)選擇的致動(dòng)器元件將保持閂鎖在B位置中。

在某些實(shí)施方案中，移動(dòng)元件從一個(gè)極限位置移動(dòng)到另一個(gè)極限位置(包括其從第一極限位置釋放以及閂鎖到第二極限位置中)的時(shí)間約為經(jīng)選擇的元件的共振周期T_res的一半，其中T_res為先前參照?qǐng)D1B所述的其機(jī)械共振頻率的倒數(shù)。例如，如果存在顯著的摩擦或阻尼，那么專用于此移動(dòng)的時(shí)間可以稍微長于T_res/2，或例如如果V_RS-V_CL的量值足夠高以使移動(dòng)顯著加速，那么時(shí)間可以稍微快于T_res/2。然而，在某些實(shí)施方案中，時(shí)間可以接近T_res/2。

為確保成功閂鎖移動(dòng)元件，向經(jīng)選擇的R布線施加V_RS、向釋放布線施加V_CR，以及向閂鎖布線施加V_CL是定時(shí)成持續(xù)足夠長時(shí)間以使陣列內(nèi)的最慢移動(dòng)元件(允許歸因于制造公差的變動(dòng))完成移動(dòng)，即，通常稍微長于T_res/2。在經(jīng)過這時(shí)間之后，經(jīng)選擇的元件被閂鎖在其新位置中，并且經(jīng)選擇的R布線、A布線和B布線通常變?yōu)槲唇?jīng)選擇的，即，控制器向先前選擇的R布線施加V_RU并且向先前的閂鎖布線和釋放布線施加V_CU。然后，控制器可以通過選擇其他R子集和/或C子集而在其極限位置之間移動(dòng)其他移動(dòng)元件。在某些實(shí)施方案中，根據(jù)下文稱為“致動(dòng)時(shí)鐘”的時(shí)鐘全部取樣施加到R布線、A布線和B布線的電壓，時(shí)鐘的頻率通常稍微低于移動(dòng)元件的機(jī)械共振頻率的兩倍。

圖5圖示根據(jù)下文稱為“驅(qū)動(dòng)方案1”的驅(qū)動(dòng)方案操作的圖4的致動(dòng)器陣列。驅(qū)動(dòng)方案1的特征為：

●V_RS＝V_CR≥V_H

●V_RU＝0

●V_CL≥V_L+V_RS

●V_CU≥2×V_RS

在圖5的每個(gè)方形內(nèi)，頂部線指V_A的量值并且底部線指V_B的量值?？梢钥闯鲞@個(gè)驅(qū)動(dòng)方案滿足上文參照?qǐng)D4所述的六個(gè)條件，并且也具有許多額外有用的性質(zhì)，例如：

●可以選擇任何數(shù)量的R子集和任何數(shù)量的C子集；選擇位于任何經(jīng)選擇的R子集和任何經(jīng)選擇的C子集的交點(diǎn)的所有致動(dòng)器元件，不選擇所有其他致動(dòng)器元件。

●已閂鎖在所需的新位置(例如，在這個(gè)實(shí)例中，處于B位置)中的所有移動(dòng)元件保持在這個(gè)位置中。因此，驅(qū)動(dòng)方案1可以用于控制致動(dòng)器元件的子集，致動(dòng)器元件的子集可能并非全部使其移動(dòng)元件閂鎖在相同位置中，或其當(dāng)前閂鎖位置可能未知。

●其滿足上文的六個(gè)條件中的第一個(gè)的較嚴(yán)格版本(|V_RS-V_CR|＝0V)，由此最小化經(jīng)選擇的元件從其當(dāng)前閂鎖位置釋放的時(shí)間。

為允許選擇任何所需的R子集或多個(gè)R子集，實(shí)施驅(qū)動(dòng)方案1的控制器可操作用于向每個(gè)R布線400施加兩個(gè)電壓(V_RS或V_RU)中的任何一個(gè)。同樣地，為允許選擇任何所需的C子集或多個(gè)C子集，并且由于每個(gè)A布線和每個(gè)B布線在給定時(shí)間下可以為釋放布線、閂鎖布線或未經(jīng)選擇的布線，故控制器可操作用于向每個(gè)A布線410和每個(gè)B布線420施加三個(gè)電壓(V_CR、V_CL或V_CU)中的任何一個(gè)。

圖6圖示根據(jù)下文稱為“驅(qū)動(dòng)方案2”的驅(qū)動(dòng)方案操作的圖4和圖5的致動(dòng)器陣列。這個(gè)驅(qū)動(dòng)方案的特征為：

●V_RS＝V_CR≥V_H

●V_RU＝0

●V_CL＝V_CU≥V_L+V_RS

兩個(gè)驅(qū)動(dòng)方案之間的差異在于V_CU的最小量值已從2×V_H增加到V_L+V_H。依據(jù)定義，由于V_L大于V_H(如上文參照?qǐng)D4所述)，故驅(qū)動(dòng)方案2滿足六個(gè)條件。實(shí)施驅(qū)動(dòng)方案2的控制器具有能夠向每個(gè)A布線410和每個(gè)B布線420只施加兩個(gè)電壓(V_CR或V_CL/V_CU)中的任何一個(gè)的優(yōu)點(diǎn)，與每個(gè)A布線和B布線可以采用三個(gè)不同電壓的驅(qū)動(dòng)方案1相比，這引起減少的復(fù)雜性和成本。

在驅(qū)動(dòng)方案2下，未經(jīng)選擇的C子集中的那些未經(jīng)選擇的致動(dòng)器元件的V_A和V_B在量值上高于驅(qū)動(dòng)方案1的V_A和V_B，并且高于保持未經(jīng)選擇的元件閂鎖在其當(dāng)前極限位置中所需的V_A和V_B，但是不高于驅(qū)動(dòng)方案1下已出現(xiàn)的最高V_A和V_B(其等于V_CL與V_RU之間的差并且在位于未經(jīng)選擇的R子集與經(jīng)選擇的C子集的交點(diǎn)的致動(dòng)器元件中出現(xiàn))。這一般不是缺點(diǎn)。

圖7圖示根據(jù)下文稱為“驅(qū)動(dòng)方案3”的驅(qū)動(dòng)方案操作的圖4至圖6的致動(dòng)器陣列。驅(qū)動(dòng)方案3的特征為：

●V_RS＝V_CR＝0

●V_RU＝≤-V_H

●V_CL＝V_CU≥V_L

這在所有致動(dòng)器元件中產(chǎn)生與驅(qū)動(dòng)方案2相同的V_A和V_B。然而，與驅(qū)動(dòng)方案2相比，已從施加到所有R布線、A布線和B布線的電壓中減去V_H。

應(yīng)了解，在所有R布線電壓、A布線電壓和B布線電壓中加入或減去任何其他給定電壓也導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)方案等效于驅(qū)動(dòng)方案2。此外，可以在不影響致動(dòng)器陣列的操作下反轉(zhuǎn)任何驅(qū)動(dòng)方案中的驅(qū)動(dòng)電壓的極性，只要V_A和V_B保持與驅(qū)動(dòng)方案2下相同的量值。例如，下文稱為“驅(qū)動(dòng)方案4”的下列驅(qū)動(dòng)方案等效于驅(qū)動(dòng)方案2和驅(qū)動(dòng)方案3：

●V_RS＝V_CR≤-V_H

●V_RU＝0

●V_CL＝V_CU≤-(V_L+V_RS)

同樣地，下文稱為“驅(qū)動(dòng)方案5”的下列驅(qū)動(dòng)方案等效于驅(qū)動(dòng)方案2至驅(qū)動(dòng)方案4：

●V_RS＝V_CR＝0

●V_RU＝≥V_H

●V_CL＝V_CU≤-V_L

圖8為以列表形式的驅(qū)動(dòng)方案1至驅(qū)動(dòng)方案5的概述。

圖9為作用在參照?qǐng)D1A至圖1C所述建構(gòu)的移動(dòng)元件120上的靜電力和彈簧力的曲線圖，靜電力和彈簧力為移動(dòng)元件120沿軸125并且朝向A電極130的偏差的函數(shù)。在圖9的實(shí)例中，間隔件180和間隔件190的厚度為3μm。水平軸表示移動(dòng)元件從其靜止位置朝向A電極的偏差，其中負(fù)值指示遠(yuǎn)離A電極并且朝向B電極的偏差。A力、B力、彈簧力(先前分別參照?qǐng)D1B、圖1C和圖1A定義)以及總力被標(biāo)繪在垂直軸上。

在圖9的實(shí)例中，V_B并且因此同樣的B力為零，而V_A為非零并且產(chǎn)生非零A力。因此，施加在移動(dòng)元件120上的總力為A力和彈簧力的總和?？梢钥闯龃嬖谧饔糜谝苿?dòng)元件120上的總力為零的兩個(gè)平衡點(diǎn)。第一平衡點(diǎn)接近靜止位置，即，稍微接近圖9的曲線圖中的原點(diǎn)的右邊，并且為穩(wěn)定平衡態(tài)，即，如果移動(dòng)元件120離平衡點(diǎn)的任一側(cè)一小段距離，那么作用于移動(dòng)元件120上的力的平衡將使其移動(dòng)朝向第一平衡點(diǎn)。第二平衡點(diǎn)以約2μm的偏差在更接近A電極處出現(xiàn)，并且為不穩(wěn)定平衡態(tài)。如果移動(dòng)元件120比第二平衡點(diǎn)更遠(yuǎn)離A電極130一小段距離，那么作用于移動(dòng)元件120上的力的平衡將使其移動(dòng)朝向第一平衡點(diǎn)。如果移動(dòng)元件120比第二平衡點(diǎn)更接近A電極130一小段距離，那么作用于移動(dòng)元件120上的力的平衡將使其移動(dòng)朝向A電極并且閂鎖在A位置中。

下文所述的驅(qū)動(dòng)方案適用于在致動(dòng)器元件中經(jīng)選擇的元件在其兩個(gè)極限位置之間的運(yùn)動(dòng)可以由不同時(shí)間點(diǎn)處的不同效應(yīng)主導(dǎo)的實(shí)施方案。

緊接在經(jīng)選擇的元件從其當(dāng)前閂鎖位置釋放之后，由軸承150施加在其移動(dòng)元件上的彈簧力主導(dǎo)其運(yùn)動(dòng)，將移動(dòng)元件推進(jìn)朝向其新位置。在上文所述的驅(qū)動(dòng)方案中的任一個(gè)下，將移動(dòng)元件120朝向其先前閂鎖位置拉回的靜電力為零。盡管先前論述的驅(qū)動(dòng)方案提供將移動(dòng)元件120吸引朝向閂鎖電極的靜電力，但是由于可以單獨(dú)由彈簧力達(dá)成所需的運(yùn)動(dòng)，故這個(gè)靜電力在此時(shí)實(shí)際上并非為必需的。在任何情況下，此時(shí)靜電力(如果存在)是相對(duì)弱的，因?yàn)橐苿?dòng)元件120相對(duì)遠(yuǎn)離閂鎖電極。因此，閂鎖電極與移動(dòng)元件120之間產(chǎn)生靜電力的電壓(V_CL-V_RS)此時(shí)并不關(guān)鍵，并且可以在不實(shí)質(zhì)上影響致動(dòng)器陣列的操作的情況下變化。

隨著經(jīng)選擇的元件的移動(dòng)元件120接近閂鎖電極，由軸承150施加在移動(dòng)元件120上的彈簧力與其當(dāng)前行進(jìn)方向相對(duì)并且在量值上有所增長。此時(shí)，使用將移動(dòng)元件120吸引朝向閂鎖電極的靜電力以達(dá)成閂鎖。因此，成功的閂鎖取決于閂鎖電極與移動(dòng)元件120之間的電壓(V_CL-V_RS)具有足夠高的量值以克服彈簧力以及任何其他相對(duì)力(例如，摩擦力或阻尼力)。另一方面，由于移動(dòng)元件120相對(duì)遠(yuǎn)離釋放電極，故此時(shí)在釋放電極與移動(dòng)元件120之間施加的任何電壓(V_CR-V_RS)只產(chǎn)生將移動(dòng)元件120朝向釋放電極拉回的相對(duì)較小的靜電力。因此，電壓V_CR-V_RS此時(shí)并不關(guān)鍵，并且可以在不實(shí)質(zhì)上影響致動(dòng)器陣列的操作的情況下變化。

在軸125的中間部分中，在移動(dòng)元件120的靜止位置周圍，彈簧力和兩個(gè)靜電力在量值上是相對(duì)低的。當(dāng)經(jīng)選擇的元件的移動(dòng)元件120處于這個(gè)區(qū)域中時(shí)，移動(dòng)元件120主要?dú)w因于由于移動(dòng)元件120從其先前閂鎖位置處釋放所獲取的動(dòng)量而保持為運(yùn)動(dòng)。

在上文所述的實(shí)施方案中，先前參照?qǐng)D4所述的“六個(gè)條件”的前兩個(gè)中的一個(gè)或兩個(gè)可以放寬為如下：

1.|V_RS-V_CR|≤V_R(通常|V_RS-V_CR|＝0V)

只在移動(dòng)的初期部分期間，即，在釋放期間和即刻釋放之后。

2.|V_RS-V_CL|≥V_L

只在移動(dòng)的后期部分中，即，在閂鎖期間和即刻閂鎖之前。

下文將這些兩個(gè)條件連同最初六個(gè)條件的未修改條件3至6一起稱為“放寬條件”。基于這些放寬條件，移動(dòng)元件從一個(gè)極限位置移動(dòng)到另一個(gè)極限位置(包括其從第一極限位置釋放以及閂鎖到第二極限位置中)可以分成兩個(gè)或多個(gè)階段，以使得經(jīng)選擇的R電壓和經(jīng)選擇的C電壓中的至少一個(gè)在多個(gè)階段之間變化。

例如，下文也稱為“驅(qū)動(dòng)方案6”的下述驅(qū)動(dòng)方案使用兩個(gè)階段，其中保持下列項(xiàng)：

●V_RS在多個(gè)階段之間變化如下：

階段1：V_RS＝V_CR

階段2：V_RS＝0

●在兩個(gè)階段中V_RU＝0

●在兩個(gè)階段中V_CR≥V_H

●在兩個(gè)階段中V_CL＝V_CU≥max(V_L，2×V_H)

這可以視為驅(qū)動(dòng)方案2的變體，差異在于(a)只在階段1期間而非如在整個(gè)驅(qū)動(dòng)方案2中選擇經(jīng)選擇的R子集；以及(b)閂鎖C電壓V_CL和未經(jīng)選擇的C電壓V_CU低于驅(qū)動(dòng)方案2中的閂鎖C電壓V_CL和未經(jīng)選擇的C電壓V_CU。由于與驅(qū)動(dòng)方案2相比，這最后一點(diǎn)允許更具成本效益地實(shí)施控制器電路，故其為驅(qū)動(dòng)方案6的優(yōu)點(diǎn)。

驅(qū)動(dòng)方案6的致動(dòng)時(shí)鐘(先前參照?qǐng)D4所述)的頻率通常為供相同致動(dòng)器陣列使用的單階段驅(qū)動(dòng)方案(例如，先前所述的驅(qū)動(dòng)方案1至驅(qū)動(dòng)方案5)的致動(dòng)時(shí)鐘頻率的兩倍。

在驅(qū)動(dòng)方案6中，從所有R布線電壓、A布線電壓和B布線電壓中減去V_H后產(chǎn)生下文稱為“驅(qū)動(dòng)方案7”的電等效方案，其特征為：

●V_RS在多個(gè)階段之間變化如下：

階段1：V_RS＝0

階段2：V_RS＝0V_RU

●在兩個(gè)階段中V_RU≤-V_H

●在兩個(gè)階段中V_CR＝0

●在兩個(gè)階段中V_CL＝V_CU≥max(V_L，-2×V_RU)+V_RU

驅(qū)動(dòng)方案7具有驅(qū)動(dòng)電壓的最高量值(在這種情況下為V_CL/V_CU)低于目前所述的所有其他驅(qū)動(dòng)方案中的量值的優(yōu)點(diǎn)。然而，驅(qū)動(dòng)方案7也具有使用正驅(qū)動(dòng)電壓和負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓的缺點(diǎn)。

圖10為根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的致動(dòng)器陣列的簡化表示，類似于圖4至圖7中所示的致動(dòng)器陣列，這個(gè)致動(dòng)器陣列包括被劃分成四個(gè)R子集和兩個(gè)C子集的八個(gè)致動(dòng)器元件。將R布線標(biāo)示為R0至R3、將A布線標(biāo)示為A0至A1并且將B布線標(biāo)示為B0至B1。每個(gè)方形表示一個(gè)致動(dòng)器元件110。位于R子集1與C子集1的交點(diǎn)的致動(dòng)器元件(下文也稱為“經(jīng)選擇的元件”并且標(biāo)示為111)當(dāng)前閂鎖在A位置中并且將移動(dòng)到B位置中。

致動(dòng)器陣列根據(jù)下文稱為“驅(qū)動(dòng)方案8”的驅(qū)動(dòng)方案操作，驅(qū)動(dòng)方案8使用相反極性的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓，即，正驅(qū)動(dòng)電壓+V_D和負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓-V_D。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓的量值為保持電壓V_H和一半閂鎖電壓V_L的較大者(即，V_D＝max(V_L/2,V_H))。驅(qū)動(dòng)方案8的其他特征為：

●V_RS在多個(gè)階段之間變化如下：

階段1：V_RS＝0V

階段2：V_RS＝-V_D

●在兩個(gè)階段中V_RU＝-V_D

●在兩個(gè)階段中V_CR＝0V

●在兩個(gè)階段中V_CL＝V_CU＝+V_D

在圖10的每個(gè)方形內(nèi)，頂部線指V_A的量值并且底部線指V_B的量值?？梢钥闯鲞@個(gè)驅(qū)動(dòng)方案滿足上文參照?qǐng)D9所述的“放寬條件”，并且此外提供優(yōu)于目前所述的驅(qū)動(dòng)方案的下列優(yōu)點(diǎn)的一些或全部：

●由于+V_D和-V_D具有相同量值，故可以使用相對(duì)簡單并且低成本的電路(例如，反相電荷泵)從一者中生成另一者；而在目前論述的其他驅(qū)動(dòng)方案中，驅(qū)動(dòng)電壓一般在量值上有所不同，并且因此生成用于這些驅(qū)動(dòng)方案的驅(qū)動(dòng)電壓將通常使用更復(fù)雜和昂貴的電路(例如，切換模式DC至DC轉(zhuǎn)換器)。

●如果V_H＜V_L/2，那么使用的驅(qū)動(dòng)電壓的最高量值(在這種情況下為V_CL/V_CU)低于目前所述的所有其他驅(qū)動(dòng)方案中的量值。

驅(qū)動(dòng)方案8并不等效于驅(qū)動(dòng)方案6和驅(qū)動(dòng)方案7。例如：

●在兩個(gè)階段期間，對(duì)于位于經(jīng)選擇的C布線與未經(jīng)選擇的R布線的交點(diǎn)以及閂鎖在釋放側(cè)的未經(jīng)選擇的元件而言，用于將其移動(dòng)元件保持在其當(dāng)前位置中的V_A和V_B在驅(qū)動(dòng)方案6/7與驅(qū)動(dòng)方案8之間有所不同。

●只在階段1期間，對(duì)于位于未經(jīng)選擇的C布線與未經(jīng)選擇的R布線的交點(diǎn)的未經(jīng)選擇的元件而言，用于將其移動(dòng)元件保持在其當(dāng)前位置中的V_A和V_B在驅(qū)動(dòng)方案6/7與驅(qū)動(dòng)方案8之間有所不同。

●只在階段1期間，對(duì)于經(jīng)選擇的元件而言，閂鎖布線與其移動(dòng)元件之間的電壓在驅(qū)動(dòng)方案6/7與驅(qū)動(dòng)方案8之間有所不同。

●只在階段2期間，對(duì)于經(jīng)選擇的元件而言，釋放布線與其移動(dòng)元件之間的電壓在驅(qū)動(dòng)方案6/7與驅(qū)動(dòng)方案8之間有所不同。

以上驅(qū)動(dòng)方案可以假定在正常操作期間的任何給定時(shí)間下，控制器將一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器元件從A位置移動(dòng)到B位置，或?qū)⒁粋€(gè)或多個(gè)致動(dòng)器元件從B位置移動(dòng)到A位置，或不移動(dòng)任何致動(dòng)器元件。然而，在下列條件下，使用驅(qū)動(dòng)方案8，也可能將一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器元件從A位置移動(dòng)到B位置，同時(shí)也將一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器元件從B位置移動(dòng)到A位置：

●由于只在選擇各自R子集時(shí)才可能釋放移動(dòng)元件，故待移動(dòng)的所有致動(dòng)器元件位于經(jīng)選擇的R子集中；以及

●從A位置移動(dòng)到B位置的致動(dòng)器元件無法位于與從B位置移動(dòng)到A位置的致動(dòng)器元件相同的C子集中。這是因?yàn)?，在?qū)動(dòng)方案8下，閂鎖C電壓(V_CL＝+V_D)與釋放C電壓(V_CR＝0V)不同，從而不可能使單個(gè)A布線或B布線同時(shí)為閂鎖布線和釋放布線。

總之，在驅(qū)動(dòng)方案8下，如果致動(dòng)器元件全部處于相同的R子集中但是在不同的C子集中，那么可能在相反方向上同時(shí)移動(dòng)致動(dòng)器元件。

如先前參照驅(qū)動(dòng)方案3和驅(qū)動(dòng)方案6所述，從所有R布線電壓、A布線電壓和B布線電壓中加入或減去給定電壓會(huì)導(dǎo)致等效于驅(qū)動(dòng)方案8的驅(qū)動(dòng)方案。例如，將V_D加入到所有R布線電壓、A布線電壓和B布線電壓產(chǎn)生下文稱為“驅(qū)動(dòng)方案9”的變體，其特征為：

●V_RS在多個(gè)階段之間變化如下：

階段1：V_RS＝V_D

階段2：V_RS＝0V

●在兩個(gè)階段中V_RU＝0V

●在兩個(gè)階段中V_CR＝V_D

●在兩個(gè)階段中V_CL＝V_CU＝2×V_D

驅(qū)動(dòng)方案9消除來自控制器的負(fù)電壓(其取決于用于實(shí)施控制器的技術(shù))，這可以減少其成本。由于較高驅(qū)動(dòng)電壓2×V_D精確為較低驅(qū)動(dòng)電壓V_D的量值的兩倍，故變得可能使用相對(duì)簡單和低成本的電路(例如，電壓倍增電荷泵)而從較低驅(qū)動(dòng)電壓中生成較高驅(qū)動(dòng)電壓；而目前所述的其他驅(qū)動(dòng)方案在驅(qū)動(dòng)電壓之間一般不具有2:1比率，并且因此生成用于這些驅(qū)動(dòng)方案的驅(qū)動(dòng)電壓通常將使用更復(fù)雜和昂貴的電路(例如，切換模式DC至DC轉(zhuǎn)換器)。取決于用于實(shí)施控制器電路的技術(shù)，與使用如同驅(qū)動(dòng)方案8的反相電荷泵相比，使用倍增電荷泵可以減少或增加控制器的成本。

應(yīng)了解，如同這里所述的所有其他驅(qū)動(dòng)方案，驅(qū)動(dòng)方案8可以用于任何大小的致動(dòng)器陣列(即，任何數(shù)量的R子集和C子集，以及R子集與C子集的每個(gè)交點(diǎn)處的任何數(shù)量的致動(dòng)器元件)。圖2至圖7和圖10已出于簡單而只選擇少量R子集和C子集。實(shí)際上，與每個(gè)移動(dòng)元件具有專用連接件并且所有A電極和所有B電極分別具有兩個(gè)共享連接件的實(shí)施相比，圖10中所示的4×2矩陣的致動(dòng)器元件并未減少致動(dòng)器陣列與控制器50之間的電氣連接件的數(shù)量；并且因此建立此矩陣并無優(yōu)點(diǎn)。然而，對(duì)于較大的陣列維數(shù)而言，顯著減小了連接件的數(shù)量(從NrNc+2減小到Nr+2×Nc)。也應(yīng)了解，可以在不影響致動(dòng)器陣列的操作的情況下反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)方案6至驅(qū)動(dòng)方案9中的驅(qū)動(dòng)電壓的極性，如先前參照驅(qū)動(dòng)方案4和驅(qū)動(dòng)方案5所述。此外應(yīng)了解，具有多于兩個(gè)階段的驅(qū)動(dòng)方案可以被設(shè)計(jì)成也將滿足上文參照?qǐng)D9所述的“放寬條件”。

在驅(qū)動(dòng)方案1至驅(qū)動(dòng)方案9中，用于從一個(gè)極限位置釋放移動(dòng)元件并且將其閂鎖在相對(duì)極限位置中的時(shí)間(下文也稱為致動(dòng)時(shí)間T_a)主要由移動(dòng)元件120的質(zhì)量和由軸承150施加在移動(dòng)元件120上的彈簧力確定，并且時(shí)間約等于移動(dòng)元件120的共振周期T_res的一半，其中T_res為先前參考圖1B所述的其機(jī)械共振頻率的倒數(shù)。這可能限制裝置用于特定目的的適用性；例如，如果裝置用于產(chǎn)生聲音或超聲波，那么致動(dòng)時(shí)間T_a通常比待生成的最高聲音或超聲波頻率的周期的一半更短(根據(jù)Nyquist取樣理論)。此外，當(dāng)使用過度取樣(例如，在例如下文參照?qǐng)D27至圖29所述的噪聲整形環(huán)路中)時(shí)，需要最小化致動(dòng)時(shí)間以增加過度取樣比率。減小致動(dòng)時(shí)間的一種方法為減小移動(dòng)元件120的質(zhì)量；然而，機(jī)械穩(wěn)定性和可靠性的特定應(yīng)用需求可能限制此重量可以減小的程度。另一選項(xiàng)為增加軸承150的彈簧系數(shù)，但是這具有增加使用的驅(qū)動(dòng)電壓的量值的缺點(diǎn)。

對(duì)于使用多階段驅(qū)動(dòng)方案(例如，驅(qū)動(dòng)方案6至驅(qū)動(dòng)方案9)控制的致動(dòng)器陣列而言，針對(duì)這問題的替代方法為使多個(gè)階段重疊。例如，驅(qū)動(dòng)方案8允許同時(shí)移動(dòng)兩組致動(dòng)器元件，以使得第一組致動(dòng)器元件處于如上所述的階段1中，同時(shí)第二組致動(dòng)器元件處于階段2中；下文也稱為“雙倍速度尋址”的過程。盡管并未影響完成每個(gè)移動(dòng)的整體時(shí)間，但是雙倍速度尋址倍增每時(shí)間單位用于釋放移動(dòng)元件的機(jī)會(huì)數(shù)量。因此，可以及時(shí)更準(zhǔn)確地控制由致動(dòng)器陣列產(chǎn)生的物理效應(yīng)。例如，如果致動(dòng)器陣列產(chǎn)生聲音或超聲波，那么倍增可以產(chǎn)生的最大頻率；并且如果使用過度取樣，那么有效倍增過度取樣比率。效應(yīng)類似于將致動(dòng)時(shí)間T_a從T_res/2減小到T_res/4，但是并未在致動(dòng)器元件的機(jī)械性質(zhì)上引起任何變化。然而，只要兩個(gè)元件同時(shí)在運(yùn)動(dòng)中使得一者處于階段1中并且另一者處于階段2中，就保持下文稱為“雙倍速度規(guī)則”的兩個(gè)條件：

1.兩個(gè)元件不能在相同R子集中，因?yàn)轵?qū)動(dòng)方案8向每個(gè)階段中的經(jīng)選擇的R布線施加不同電壓(階段1中的0V相對(duì)于階段2中并且用于未經(jīng)選擇的R布線的-V_D)。

2.如果兩個(gè)元件在相反方向上移動(dòng)，那么這兩個(gè)元件處于不同C子集中。這是因?yàn)轵?qū)動(dòng)方案8向釋放布線和閂鎖布線施加不同電壓(在兩個(gè)階段中，0V用于釋放布線相對(duì)于+V_D用于閂鎖布線)。

可以使用下文也稱為“驅(qū)動(dòng)方案10”的經(jīng)修改的驅(qū)動(dòng)方案移除第二雙倍速度規(guī)則，驅(qū)動(dòng)方案10的特征為：

●V_RS在多個(gè)階段之間變化如下：

階段1：V_RS＝0V

階段2：V_RS＝-V_D

●在兩個(gè)階段中V_RU＝-V_D

●V_CR在多個(gè)階段之間變化如下：

階段1：V_CR＝0V

階段2：V_CR＝+V_D

●在兩個(gè)階段中V_CL＝V_CU＝+V_D

驅(qū)動(dòng)方案10與驅(qū)動(dòng)方案8的不同之處在于階段2中的釋放C電壓為+V_D而非0V，這與階段2中的閂鎖C電壓相同。因此，A布線或B布線變得可能為階段1中的移動(dòng)元件的釋放布線，而且同時(shí)充當(dāng)階段2中的另一移動(dòng)元件的閂鎖布線。然而，這個(gè)驅(qū)動(dòng)方案可以使用稍微更高的驅(qū)動(dòng)電壓以確保成功閂鎖，和/或可以稍微增加在其他相同的條件下用于閂鎖的時(shí)間。

圖11為以列表形式的驅(qū)動(dòng)方案6至驅(qū)動(dòng)方案10的概述。

圖12為一些其他可能的兩階段驅(qū)動(dòng)方案的概述。這些方案通過組合用于階段2中的V_CR的三個(gè)不同選項(xiàng)(0、+V_D和“不關(guān)注”，即，0或+VD)與階段1中的V_CL的相同三個(gè)選項(xiàng)而獲得，從而產(chǎn)生總共九個(gè)可能的組合，其中七個(gè)在圖12中所示(剩余兩個(gè)組合為圖11中所示的驅(qū)動(dòng)方案8和驅(qū)動(dòng)方案10)。每個(gè)驅(qū)動(dòng)方案導(dǎo)致不同組的“雙倍速度規(guī)則”(先前用于驅(qū)動(dòng)方案8和驅(qū)動(dòng)方案10所述)。所示的驅(qū)動(dòng)方案中的一些可以使用V_D的輕度調(diào)整以確保成功釋放和閂鎖。

含有“不關(guān)注”條件的驅(qū)動(dòng)方案(其中在相同階段中V_CR和V_CL中的一個(gè)或兩個(gè)可以是0或+V_D)，例如，驅(qū)動(dòng)方案11、驅(qū)動(dòng)方案14、驅(qū)動(dòng)方案15、驅(qū)動(dòng)方案16和驅(qū)動(dòng)方案17，在選擇R布線電壓、A布線電壓和B布線電壓上提供更多自由度以產(chǎn)生所需的物理效應(yīng)。因此，此類驅(qū)動(dòng)方案可以實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確地產(chǎn)生所需的物理效應(yīng)，和/或可以簡化確定R布線電壓、A布線電壓和B布線電壓的過程。然而，在此類驅(qū)動(dòng)方案下由致動(dòng)器元件產(chǎn)生的物理效應(yīng)可以取決于各自電壓是否為0或+V_D而稍有變化。取決于應(yīng)用，這個(gè)變動(dòng)可能或可能不表示勝過較高準(zhǔn)確度的優(yōu)點(diǎn)的缺點(diǎn)。

先前已參照?qǐng)D10描述“雙倍速度尋址”。在一些實(shí)施方案中，方法可以被外推以例如達(dá)成高于雙倍速度的尋址，并且一般化成三倍、四倍或k元組速度尋址。根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的k元組速度尋址使用具有k個(gè)階段的驅(qū)動(dòng)方案(其中k為正整數(shù))，并且致動(dòng)時(shí)鐘比具有相同致動(dòng)器陣列的單階段驅(qū)動(dòng)方案快k倍，以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)元件從其極限位置中的一個(gè)移動(dòng)到相對(duì)極限位置。源自驅(qū)動(dòng)方案8的潛在有用驅(qū)動(dòng)方案共享下列特征中的一些或全部：

●在第一階段中V_RS＝0，并且在最后階段中V_RS＝-V_D。

●在所有階段中V_RU＝-V_D。

●在第一階段中V_CR＝0。

●在最后階段中V_CL＝+V_D。

●在所有階段中V_CU＝+V_D。

這些驅(qū)動(dòng)方案之間的差異包括下列項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè)：

●中間階段(即，既不是第一階段又不是最后階段的任何階段)中的V_RS的值；可能值包括0、-V_D和“不關(guān)注”(即，0或-V_D)

●除第一階段之外的階段中的V_CR的值；可能值包括0、+V_D和“不關(guān)注”(即，0或+V_D)

●除最后階段之外的階段中的V_CL的值；可能值包括0、+V_D和“不關(guān)注”(即，0或+V_D)

作為實(shí)例，下文稱為“驅(qū)動(dòng)方案18”的一個(gè)可能的四倍速度驅(qū)動(dòng)方案的特征為：

●V_RS在多個(gè)階段之間變化如下：

階段1和階段2：V_RS＝0V

階段3和階段4：V_RS＝-V_D

●在所有階段中V_RU＝-V_D

●V_CR在多個(gè)階段之間變化如下：

階段1至階段3：V_CR＝0V

階段4：V_CR＝0V或V_CR＝+V_D(“不關(guān)注”)

●V_CR在多個(gè)階段之間變化如下：

階段1：V_CR＝0V或V_CR＝+V_D(“不關(guān)注”)

階段4：V_CR＝+VD

●在所有階段中V_CU＝+V_D

如先前參照?qǐng)D10所述，較高速度尋址的關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)在于可以及時(shí)更準(zhǔn)確地控制由致動(dòng)器陣列產(chǎn)生的物理效應(yīng)。另一方面，較高速度尋址也使確定產(chǎn)生所需的物理效應(yīng)的R布線電壓、A布線電壓和B布線電壓的過程(下文稱為“尋址方法”)變復(fù)雜。使用雙倍速度或更高速度尋址方法，用于每個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期的R布線電壓、A布線電壓和B布線電壓通常被選擇以使得在先前致動(dòng)時(shí)鐘周期中釋放，但仍未閂鎖在其新位置中的任何移動(dòng)元件被正確地閂鎖；而使用單速度尋址方法，由于在單個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期內(nèi)完成所有移動(dòng)，故在R布線電壓、A布線電壓和B布線電壓的選擇上沒有這樣的約束。因此，雙倍速度或更高速度尋址方法通常在產(chǎn)生所需的物理效應(yīng)的每個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期下具有較少可用的自由度。取決于應(yīng)用，這個(gè)潛在缺點(diǎn)可能或不能不勝過較高速度尋址的優(yōu)點(diǎn)。

應(yīng)了解，在任何較高速度驅(qū)動(dòng)方案中，從所有驅(qū)動(dòng)電壓中加入或減去任何給定電壓，或反轉(zhuǎn)所有驅(qū)動(dòng)電壓的極性會(huì)導(dǎo)致電等效于最初驅(qū)動(dòng)方案的驅(qū)動(dòng)方案。此外，應(yīng)了解，也可以使用不對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)電壓來設(shè)計(jì)較高速度驅(qū)動(dòng)方案(例如，設(shè)計(jì)成先前呈現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)方案6或驅(qū)動(dòng)方案7的較高速度版本)，或使用多于兩個(gè)非零驅(qū)動(dòng)電壓來設(shè)計(jì)較高速度驅(qū)動(dòng)方案(例如，設(shè)計(jì)成先前呈現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)方案1的較高速度版本)。

圖13為使用先前所述驅(qū)動(dòng)方案8用于初始化致動(dòng)器陣列中的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器元件的電壓波形，以及移動(dòng)元件120離其靜止位置的所得偏差的曲線圖。

本文中“初始化”指例如在立即通電之后將靜電致動(dòng)器陣列內(nèi)的一些或所有致動(dòng)器元件(例如先前參照?qǐng)D2至圖4所述的致動(dòng)器元件)閂鎖到其極限位置的一個(gè)中的過程。由于當(dāng)裝置斷電時(shí)移動(dòng)元件在其靜止位置處于平衡態(tài)，故初始化過程通常達(dá)成從靜止位置的閂鎖；而在正常操作期間，移動(dòng)元件在先前已鎖住后總是被閂鎖到新極限位置中，并且然后從相對(duì)極限位置釋放。先前參照?qǐng)D3定義的閂鎖電壓V_L僅足以達(dá)成后面情況但是并非從靜止位置的閂鎖。因此，通常生成等于移動(dòng)元件與閂鎖電極之間的V_L的電壓的以上驅(qū)動(dòng)方案無需能夠從其靜止位置中直接閂鎖移動(dòng)元件；這通常在可以使用這些驅(qū)動(dòng)方案之前首先在單獨(dú)初始化程序中達(dá)成。

一個(gè)可能的解決方案為增加經(jīng)選擇的R電壓和/或閂鎖C電壓的量值，以使得閂鎖電極與移動(dòng)元件之間的所得電壓的量值變得足夠大以從其靜止位置直接閂鎖移動(dòng)元件。然而，較高驅(qū)動(dòng)電壓可以使控制器電路的實(shí)施更昂貴和/或增加裝置在正常操作期間的功率消耗。另一可能的解決方案為僅為初始化使用較高驅(qū)動(dòng)電壓并且為正常操作回復(fù)較低驅(qū)動(dòng)電壓。然而，額外電壓可能增加控制器的復(fù)雜性。例如，根據(jù)驅(qū)動(dòng)方案8操作的控制器通常只能夠向每個(gè)R布線施加兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓(0或-V_D)中的一個(gè)并且向每個(gè)A布線和B布線施加兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓(0或+V_D)中的一個(gè)，而具有額外較高驅(qū)動(dòng)電壓的修改版本將必須在三個(gè)不同電壓之間切換R布線和/或A布線和B布線。

圖13中所示的初始化程序利用移動(dòng)元件的機(jī)械共振，并且因此不使用較高或額外驅(qū)動(dòng)電壓。在圖13中，T_Res指移動(dòng)元件120的共振周期，即，先前參照?qǐng)D1B所述的其機(jī)械共振頻率的倒數(shù)；V_CSA指施加到經(jīng)選擇的A布線的電壓，即，含有待初始化的致動(dòng)器元件的C子集的A布線；同樣地，V_CSB指施加到經(jīng)選擇的B布線的電壓；并且V_RS指施加到經(jīng)選擇的R布線的電壓，即，含有待初始化的致動(dòng)器元件的R子集的R布線。在曲線圖的底部，隨時(shí)間標(biāo)繪典型移動(dòng)元件120遠(yuǎn)離其靜止位置并且朝向A位置的偏差。

圖13中所示的初始化程序通常包括第一階段和第二階段。在第一階段中，控制器向經(jīng)選擇的R布線施加0V電壓，并且向任何其他R布線(下文也稱為未經(jīng)選擇的R布線)施加負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓-V_D(即，V_RS＝0，V_RU＝-V_D)。此時(shí)，控制器將V_CSA和V_CSB分別交替設(shè)置為正驅(qū)動(dòng)電壓+V_D和0V，在這些電壓之間周期性切換，以使得只要向經(jīng)選擇的A布線施加+V_D，就將0V施加到各自B布線，并且反之亦然，這創(chuàng)建兩個(gè)方波，其頻率實(shí)質(zhì)上等于移動(dòng)元件120的參照?qǐng)D1B所述的機(jī)械共振頻率，并且其不同相180度；同時(shí)也向任何其他A布線和B布線恒定地施加正驅(qū)動(dòng)電壓+V_D。這造成移動(dòng)元件120繞其靜止位置振蕩，其中振蕩的振幅隨時(shí)間逐漸增加。在某些實(shí)施方案中，第一階段的持續(xù)時(shí)間實(shí)質(zhì)上等于移動(dòng)元件120的一半共振周期T_res加上四分之一共振周期的整數(shù)倍(即，T_階段1≈(0.5×Ni+0.25)×T_res，其中Ni為整數(shù))，并且這持續(xù)時(shí)間恰好足夠長以允許到達(dá)最大振蕩振幅。因此，在第一階段最后，移動(dòng)元件120接近其靜止位置并且朝向兩個(gè)電極中的一個(gè)行進(jìn)(在圖13的情況下，朝向A電極)。在圖13中所示的模擬實(shí)例中，第一階段的持續(xù)時(shí)間為六又四分之一共振周期，即，Ni＝12。然而，應(yīng)了解最佳Ni取決于致動(dòng)器元件的機(jī)械性質(zhì)和阻尼。在初始化程序的第二階段中，控制器向包括經(jīng)選擇的R布線的所有R布線施加負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓-V_D，同時(shí)使所有A布線和B布線恒定地保持在第一階段最后施加到這些布線的相同電壓下。

V_RS從第一階段到第二階段的變化增加移動(dòng)元件120與閂鎖電極(即，移動(dòng)元件120朝向其行進(jìn)的電極)之間的電壓，以使得與移動(dòng)元件的動(dòng)量組合的所得靜電力足以克服軸承150施加的彈簧力，從而允許移動(dòng)元件120到達(dá)足夠接近閂鎖電極的位置以達(dá)成閂鎖到如參照?qǐng)D1B所述的兩個(gè)極限位置的一個(gè)中(在圖13的情況下，A位置)。第二階段的持續(xù)時(shí)間通常足以達(dá)成閂鎖，通常在一半共振周期與全共振周期之間。對(duì)于將移動(dòng)元件閂鎖到B位置中而非A位置中的初始化程序而言，程序如上文所述，其中用于V_CSA和V_CSB的波形顛倒。通過向各自A布線和B布線施加不同波形，也可能同時(shí)在單個(gè)初始化中將一些C子集的移動(dòng)元件閂鎖到A位置中并且將其他C子集的移動(dòng)元件閂鎖到B位置中。

類似的初始化程序可以設(shè)計(jì)用于先前所述的其他驅(qū)動(dòng)方案。例如，對(duì)所有R布線電壓、A布線電壓和B布線電壓加入V_D產(chǎn)生只使用驅(qū)動(dòng)方案9中已呈現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)電壓的初始化程序。

應(yīng)了解，在初始化期間不需要任何未經(jīng)選擇的R子集或C子集；如果致動(dòng)器陣列內(nèi)的所有移動(dòng)元件具有實(shí)質(zhì)上相同的機(jī)械共振頻率，那么可以同時(shí)初始化整個(gè)陣列。另一方面，在機(jī)械共振頻率實(shí)質(zhì)上變化的致動(dòng)器陣列中，初始化程序可以被重復(fù)幾次，其中信號(hào)定時(shí)被調(diào)整成不同機(jī)械共振頻率。也應(yīng)了解，除通電后之外，也可以不時(shí)使用初始化程序以例如返回到任何移動(dòng)元件的精確界定的位置，這些移動(dòng)元件先前例如由于不尋常強(qiáng)烈的機(jī)械沖擊而可能未能閂鎖。

圖14為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的簡化方框圖，其包括控制器50和致動(dòng)器陣列100。這個(gè)特定實(shí)施方案依賴于下列假定：由致動(dòng)器陣列100內(nèi)的移動(dòng)元件產(chǎn)生的物理效應(yīng)主要由任何時(shí)間點(diǎn)處在每個(gè)極限位置中的移動(dòng)元件的數(shù)量來確定，以及取決于哪些特定移動(dòng)元件處于每個(gè)極限位置中的物理效應(yīng)的變動(dòng)可忽略或與使用裝置的應(yīng)用無關(guān)；或替代地，無論哪些特定移動(dòng)元件執(zhí)行移動(dòng)，物理效應(yīng)主要由任何時(shí)間點(diǎn)處從一個(gè)極限位置移動(dòng)到另一個(gè)極限位置的移動(dòng)元件的數(shù)量來確定。后者是正確的，例如，在由個(gè)別致動(dòng)器元件產(chǎn)生的物理效應(yīng)為壓力脈沖時(shí)，由整個(gè)裝置產(chǎn)生的整體物理效應(yīng)為可聽音，并且致動(dòng)器陣列的實(shí)際大小顯著小于再現(xiàn)的最高音頻頻率的波長(使用較大或更稀疏隔開的致動(dòng)器陣列，所得可聽音可以為指向性的，如WO2007/135678(“Direct digital speaker apparatus having a desired directivity pattern”)中所述)。在這種情況下，整個(gè)裝置基本上為模擬輸出為聲音壓力(而非如大多數(shù)DAC的電壓或電流)的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)。

控制器50接收周期性取樣的數(shù)字音頻信號(hào)600，并且調(diào)整施加到R布線400、A布線410和B布線420的電壓，從而使致動(dòng)器陣列100內(nèi)的致動(dòng)器元件在其兩個(gè)極限位置之間移動(dòng)并且由此再現(xiàn)由音頻信號(hào)70表示的可聽音。在這個(gè)特定實(shí)施方案中，例如，如下文所述，控制器50包括低通濾波器510、取樣率轉(zhuǎn)換器520、定標(biāo)器530、量化器540、元件選擇器550和高電壓驅(qū)動(dòng)器560。

低通濾波器(LPF)510接收數(shù)字音頻信號(hào)600并且產(chǎn)生低通濾波信號(hào)610。LPF的目的為音量控制。LPF在本領(lǐng)域中眾所周知，但是一般不用于基于常規(guī)揚(yáng)聲器的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)中的音量控制。然而，在基于致動(dòng)器陣列的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)中，使用LPF而非常規(guī)方法用于音量控制可以是有利的，因?yàn)長PF可以在低音量下引起改進(jìn)的低音響應(yīng)。這在WO2007/135679(“Systems and Methods for Volume Control in Direct Digital Speakers”)中詳細(xì)描述。

如果無需音量控制或如果不管低音量下的較差低音響應(yīng)的缺點(diǎn)而由常規(guī)方法實(shí)現(xiàn)音量控制，那么LPF為任選的并且可以被省略?；蛘?，LPF可以實(shí)施為整個(gè)裝置嵌入到其中的較大系統(tǒng)的另一部分；例如，LPF可以運(yùn)行為消費(fèi)電子設(shè)備中的多媒體處理器IC(集成電路)中的信號(hào)處理算法。如已公布PCT申請(qǐng)WO2007/135679(“Systems and Methods for Volume Control in Direct Digital Speakers”)中所述，LPF通常具有高于其角頻率的6dB/倍頻程的斜率。上文參考的申請(qǐng)中所述的LPF的其他特性并非本發(fā)明的關(guān)鍵所在。

取樣率轉(zhuǎn)換器(SRC)520使低通濾波信號(hào)610的取樣率與元件選擇器550操作的致動(dòng)時(shí)鐘頻率匹配，從而產(chǎn)生重新取樣信號(hào)620。數(shù)字音頻信號(hào)600的取樣率和因此低通濾波信號(hào)610的取樣率取決于應(yīng)用。例如，數(shù)字電話通常使用8kHz或16kHz的取樣率，而消費(fèi)音頻設(shè)備中用于數(shù)字音樂再現(xiàn)的常用取樣率包括44.1kHz和48kHz。另一方面，如先前參照?qǐng)D4、圖9和圖12所述，致動(dòng)時(shí)鐘頻率由致動(dòng)器元件的機(jī)械性質(zhì)和驅(qū)動(dòng)方案(k)中使用的階段的數(shù)量指定，并且通常不等于(通常高于)用于數(shù)字音頻內(nèi)容的典型取樣率，因此使用取樣率轉(zhuǎn)換。取樣率轉(zhuǎn)換在本領(lǐng)域中眾所周知，并且雖然實(shí)施細(xì)節(jié)可能影響裝置的整體聲音保真度，但是這些細(xì)節(jié)并非關(guān)鍵所在。如果在等于致動(dòng)時(shí)鐘速率的取樣率下將音頻信號(hào)600傳遞到控制器50，那么SRC為任選的并且可以被省略。SRC也可以實(shí)施為整個(gè)裝置嵌入到其中的較大系統(tǒng)的另一部分。

定標(biāo)器530使重新取樣信號(hào)620的范圍與致動(dòng)器陣列100的分辨率匹配，從而產(chǎn)生定標(biāo)信號(hào)630，定標(biāo)信號(hào)630直接表示任何給定時(shí)間下為產(chǎn)生所需的聲音而應(yīng)處于A位置中的致動(dòng)器元件的數(shù)量(或替代地，應(yīng)處于B位置中的元件的數(shù)量)。例如，數(shù)字音頻信號(hào)可以是具有16位分辨率的二進(jìn)制補(bǔ)碼格式，以使得其值可以在-32768與+32767之間變化。另一方面，致動(dòng)器陣列100的范圍等于其含有的致動(dòng)器元件的數(shù)量加一。例如，在具有32個(gè)R子集和32個(gè)C子集的致動(dòng)器陣列(含有1024個(gè)致動(dòng)器元件)中，處于A位置中的移動(dòng)元件的數(shù)量可以采用1025個(gè)不同值(從0到1024；B位置也同樣如此)。致動(dòng)器陣列的范圍通常小于重新取樣信號(hào)的范圍，因此使用定標(biāo)。定標(biāo)通常通過使重新取樣信號(hào)乘以第一常數(shù)并且加上第二常數(shù)而達(dá)成。在以上實(shí)例中，第一常數(shù)可以是1/64并且第二常數(shù)可以是512。如果重新取樣信號(hào)620的范圍與致動(dòng)器陣列100的范圍匹配，那么定標(biāo)器為任選的并且可以被省略。

考慮到處于A狀態(tài)(或B狀態(tài))的移動(dòng)元件的數(shù)量總為整數(shù)的事實(shí)，量化器540量化定標(biāo)信號(hào)630。其輸出為只采用整數(shù)值的量化信號(hào)640。量化在本領(lǐng)域中眾所周知。量化信號(hào)可以例如為定標(biāo)信號(hào)630舍棄小數(shù)部分的截?cái)喟姹??；蛘?，量化器可以使用抖?dòng)來提高裝置的性能。抖動(dòng)在本領(lǐng)域中眾所周知，并且通常尤其用于模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器和數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器?？梢岳缤ㄟ^在截?cái)嘀皩⒕哂芯匦位蛉切胃怕史植己瘮?shù)(PDF)的偽隨機(jī)信號(hào)加入到定標(biāo)信號(hào)630而達(dá)成抖動(dòng)。例如，如果重新取樣信號(hào)620的分辨率小于或等于致動(dòng)器陣列100的分辨率，那么量化器為任選的并且可以被省略。

元件選擇器550接收量化信號(hào)640并且從其中確定陣列驅(qū)動(dòng)信號(hào)650，從而指示在任何時(shí)間點(diǎn)下將哪些驅(qū)動(dòng)電壓施加到每個(gè)R布線、A布線和B布線，以使處于A位置中的致動(dòng)器元件的數(shù)量(或替代地，處于B位置中的元件的數(shù)量)等于或盡可能接近由量化信號(hào)640表示的數(shù)量。先前已參照?qǐng)D4至圖12描述用于在其兩個(gè)極限位置之間移動(dòng)一個(gè)或多個(gè)特定致動(dòng)器元件的方法，即，驅(qū)動(dòng)方案。取決于任何給定時(shí)間下每個(gè)致動(dòng)器元件的狀態(tài)和量化信號(hào)，可能存在多于一種的獲得處于A位置(或處于B位置)中的移動(dòng)元件的所需數(shù)量的方法。因此，可以使用各種不同的元件選擇方法來確定任何給定時(shí)間點(diǎn)下應(yīng)選擇哪些特定致動(dòng)器元件。下文參照?qǐng)D15至圖24描述元件選擇方法。

在無論使用哪個(gè)驅(qū)動(dòng)方案下，高電壓驅(qū)動(dòng)器560將驅(qū)動(dòng)信號(hào)650的電壓電平轉(zhuǎn)變?yōu)橛芍聞?dòng)器陣列100使用的驅(qū)動(dòng)電壓，并且將這些驅(qū)動(dòng)電壓施加到R布線400、A布線410和B布線420。高電壓驅(qū)動(dòng)器可以實(shí)施為例如多個(gè)常規(guī)電平移動(dòng)電路。取決于致動(dòng)器元件的機(jī)械尺寸，驅(qū)動(dòng)電壓可以具有數(shù)十或數(shù)百伏特的量值，而數(shù)字電子電路通常使用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于10伏特的電源電壓。此外，上文參照?qǐng)D5至圖12所述的所有驅(qū)動(dòng)方案使用至少三個(gè)不同驅(qū)動(dòng)電壓(例如，參照?qǐng)D10所述的驅(qū)動(dòng)方案8具有+V_D和0供A布線和B布線用，以及-V_D和0供R布線用)，而數(shù)字電路一般只使用兩個(gè)不同的電平(邏輯高/低)。例如，如果使用驅(qū)動(dòng)方案8，那么可以將來自元件選擇器550的“高”和“低”輸出分別轉(zhuǎn)變?yōu)?V_D和0供R布線用，并且分別轉(zhuǎn)變?yōu)?V_D和0供A布線和B布線用。因此，使用電平移動(dòng)。電平移動(dòng)電路在本領(lǐng)域中已知。

應(yīng)理解，低通濾波、取樣率轉(zhuǎn)換和定標(biāo)的功能不需要以圖14所示的順序被執(zhí)行，并且可以在不影響裝置的功能性的情況下以任何順序被執(zhí)行。此外，可以用不同方式物理劃分圖14的組件。例如并且并非限制，LPF、SRC、量化器和元件選擇器中的每個(gè)可以實(shí)施為在通用微處理器或微控制器上或在數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)上運(yùn)行的算法，或?qū)嵤橛策B線電子電路。形成控制器50的部分的任何電子電路可以或可以不集成到一個(gè)或多個(gè)集成電路(IC)中，并且可以與致動(dòng)器陣列100、其他系統(tǒng)組件共同封裝，或?qū)嵤楠?dú)立組件。

圖15至圖23為一起形成元件選擇方法的過程的簡化流程圖，元件選擇方法可以在例如圖14的裝置中的元件選擇器中使用。圖15至圖23的元件選擇方法基于先前所述的驅(qū)動(dòng)方案8，即，其假定移動(dòng)元件從一個(gè)極限位置移動(dòng)到另一極限位置是在2個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期內(nèi)完成。應(yīng)了解在細(xì)節(jié)上已作必要改動(dòng)后，其他驅(qū)動(dòng)方案可以替代地用作基礎(chǔ)。

圖15的方法通常包括經(jīng)適合排序的下列步驟中的一些或全部，例如，如下所示：

步驟1510：執(zhí)行如參照?qǐng)D13所述的初始化程序，使所有C子集中的一些(通常一半)的所有其移動(dòng)元件處于A位置中(“滿”)，并且其他C子集的所有其元件處于B位置中(“空”)。初始化程序以所有R信號(hào)、A信號(hào)和B信號(hào)“斷開”結(jié)束。

步驟1520：選擇數(shù)字d(例如，任何任意數(shù)字)以使得存在編號(hào)d的R子集。

步驟1530：選擇數(shù)字e(例如，任何任意數(shù)字)以使得編號(hào)e的C子集為空。

步驟1540：選擇數(shù)字f(例如，任何任意數(shù)字)以使得存在編號(hào)f的R子集。

步驟1550：選擇數(shù)字g(例如，任何任意數(shù)字)以使得編號(hào)g的C子集為滿。

步驟1560：將內(nèi)部變量Na初始化成當(dāng)前處于A位置中的移動(dòng)元件的數(shù)量。

步驟1570：每致動(dòng)時(shí)鐘周期執(zhí)行主循環(huán)(例如，根據(jù)圖16)一次

圖16的方法通常包括經(jīng)適合排序的下列步驟中的一些或全部，例如，如下所示：

步驟1610：計(jì)算元件選擇器輸入信號(hào)(表示應(yīng)處于A位置中以產(chǎn)生所需的物理效應(yīng)的移動(dòng)元件的數(shù)量)與處于A位置中的元件的實(shí)際數(shù)量(內(nèi)部變量Na)之間的差net_moves

步驟1620：如果net_moves為零，那么執(zhí)行圖23的方法

步驟1630：如果net_moves為正，那么執(zhí)行圖17的方法

步驟1640：如果net_moves為負(fù)，那么執(zhí)行圖18的方法

步驟1650：在下一個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期返回到步驟1610

圖17的方法通常包括經(jīng)適合排序的下列步驟中的一些或全部，例如，如下所示：

步驟1710：如果在最后致動(dòng)時(shí)鐘周期期間，除b(e)之外的任何A信號(hào)或任何B信號(hào)為“開通”：參看圖23。

步驟1720：如果在最后致動(dòng)時(shí)鐘周期期間，除b(e)之外沒有任何A信號(hào)并且沒有任何B信號(hào)為“開通”，那么執(zhí)行下列操作中的一些或全部：

A：“接通”b(e)，并且“斷開”所有其他A信號(hào)和B信號(hào)。

B：如果在先前致動(dòng)時(shí)鐘周期期間編號(hào)在d與d+net_moves-1之間的任何R信號(hào)為“開通”：執(zhí)行圖18的方法

C：如果在先前致動(dòng)時(shí)鐘周期期間無編號(hào)在d與d+net_moves-l之間的R信號(hào)為“開通”：執(zhí)行圖19的方法

步驟1730：按當(dāng)前“開通”的R信號(hào)的數(shù)量增加Na

步驟1740：跳轉(zhuǎn)到主循環(huán)中的步驟1650(例如，根據(jù)圖16)

圖18的方法通常包括經(jīng)適合排序的下列步驟中的一些或全部，例如，如下所示：

步驟1810：“接通”編號(hào)從d到(并且包括)在先前致動(dòng)時(shí)鐘周期期間為“斷開”的最低編號(hào)的R信號(hào)(如果存在)的任何R信號(hào)。

步驟1820：“斷開”所有其他R信號(hào)

步驟1830：按當(dāng)前“開通”的R信號(hào)的數(shù)量增加d

步驟1840：跳轉(zhuǎn)到圖17中的步驟1730

圖19的方法通常包括經(jīng)適合排序的下列步驟中的一些或全部，例如，如下所示：

步驟1910：如果d+net_moves>Nr，那么執(zhí)行下列操作中的一些或全部：

A：“接通”編號(hào)從d到(并且包括)Nr-1的所有R信號(hào)。

B：“斷開”所有其他R信號(hào)

C：設(shè)置d＝0

D：如果e＝Nc-1，那么設(shè)置e＝0；否則按一增加e

步驟1920：如果d+net_moves-l<Nr，那么執(zhí)行下列操作中的一些或全部：

A：“接通”編號(hào)從d到(并且包括)d+net_moves-l的所有R信號(hào)。

B：“斷開”所有其他R信號(hào)

C：按net_moves增加d。

步驟1930：跳轉(zhuǎn)到圖17中的步驟1730

圖20的方法通常包括經(jīng)適合排序的下列步驟中的一些或全部，例如，如下所示：

步驟2010：如果在最后致動(dòng)時(shí)鐘周期期間除a(g)之外的任何B信號(hào)或任何A信號(hào)為“開通”，那么執(zhí)行圖23的方法。

步驟2020：如果在最后致動(dòng)時(shí)鐘周期期間除a(g)之外無任何B信號(hào)并且無任何A信號(hào)為“開通”，那么執(zhí)行下列操作中的一些或全部：

A：“接通”A(g)，并且“斷開”所有其他A信號(hào)和B信號(hào)。

B：如果在先前致動(dòng)時(shí)鐘周期期間編號(hào)在f與f-net_moves-l之間的任何R信號(hào)為“開通”：執(zhí)行圖21的方法

C：如果在先前致動(dòng)時(shí)鐘周期期間無編號(hào)在f與f-net_moves-l之間的任何R信號(hào)為“開通”：執(zhí)行圖22的方法

步驟2030：按當(dāng)前“開通”的R信號(hào)的數(shù)量減少Na

跳轉(zhuǎn)到主循環(huán)中的步驟1650(圖16)

圖21的方法通常包括經(jīng)適合排序的下列步驟中的一些或全部，例如，如下所示：

步驟2110：“接通”編號(hào)從f到(并且包括)在先前致動(dòng)時(shí)鐘周期期間為“斷開”的最低編號(hào)的R信號(hào)(如果存在)的任何R信號(hào)。

步驟2120：“斷開”所有其他R信號(hào)

步驟2130：按當(dāng)前“開通”的R信號(hào)的數(shù)量增加f

步驟2140：跳轉(zhuǎn)到圖20中的步驟2030

圖22的方法通常包括經(jīng)適合排序的下列步驟中的一些或全部，例如，如下所示：

步驟2210：如果f-net_moves>Nr：

A：“接通”編號(hào)從f到(并且包括)Nr-1的所有R信號(hào)。

B：“斷開”所有其他R信號(hào)

C：設(shè)置f＝0

D：如果g＝Nc-1，那么設(shè)置g＝0；否則按一增加g

步驟2220：如果f-net_moves≤Nr，那么執(zhí)行下列操作中的一些或全部：

A：“接通”編號(hào)從f到(并且包括)f-net_moves-1的所有R信號(hào)。

B：“斷開”所有其他R信號(hào)

C：按net_moves增加f。

步驟2230：跳轉(zhuǎn)到圖20中的步驟2030

圖23的方法通常包括經(jīng)適合排序的下列步驟中的一些或全部，例如，如下所示：

步驟2310：“斷開”所有R信號(hào)

步驟2320：如果在先前致動(dòng)時(shí)鐘周期期間Na變化，那么執(zhí)行下列操作中的一些或全部：

A：使任何A信號(hào)或B信號(hào)保持“開通”為先前致動(dòng)時(shí)鐘周期期間為“開通”的A信號(hào)或B信號(hào)。

B：“斷開”所有其他A信號(hào)和B信號(hào)

步驟2330：如果在先前致動(dòng)時(shí)鐘周期期間Na未變化，那么“斷開”所有A信號(hào)和所有B信號(hào)。

步驟2340：返回。

一般地，圖15至圖23的元件選擇方法接收根據(jù)致動(dòng)時(shí)鐘取樣的單輸入信號(hào)，單輸入信號(hào)可以是例如量化器的輸出(例如，圖14中的信號(hào)640)。對(duì)于具有Nr個(gè)R子集和Nc個(gè)C子集的致動(dòng)器陣列，圖15至圖23的元件選擇方法假定每個(gè)R子集含有Nc個(gè)移動(dòng)元件并且每個(gè)C子集含有Nr個(gè)移動(dòng)元件。這方法產(chǎn)生Nr+2×Nc個(gè)單位陣列驅(qū)動(dòng)信號(hào)：Nr個(gè)R信號(hào)，編號(hào)為r0至r(Nr-l)并且指示施加到致動(dòng)器陣列的每個(gè)R布線的電壓；Nc個(gè)A信號(hào)，編號(hào)為a0至a(Nc-l)并且指示施加到每個(gè)A布線的電壓；以及Nc個(gè)B信號(hào)，編號(hào)為b0至b(Nc-l)并且指示施加到每個(gè)A布線的電壓。例如，可以將這些信號(hào)饋送到如圖14中所示的高電壓驅(qū)動(dòng)器。假定這些信號(hào)中的每個(gè)以相同數(shù)字控制各自R布線、A布線和B布線。當(dāng)信號(hào)為“開通”時(shí)，施加到各自布線的電壓為0V；當(dāng)信號(hào)為“斷開”時(shí)，電壓為-VD(用于R布線)或+VD(用于A布線和B布線)。

若存在下列項(xiàng)，那么在由圖15至圖23的元件選擇方法控制的致動(dòng)器陣列中，每個(gè)致動(dòng)周期下處于A位置的元件的數(shù)量緊密近似這方法的輸入信號(hào)：

1.e決不變成等于g(e和g在圖15中定義)，以及

2.這方法的輸入信號(hào)的轉(zhuǎn)換速率每致動(dòng)時(shí)鐘周期小于Nr/2。

如果e和g變成相等，那么控制器可能向單個(gè)C子集的A布線和B布線施加0V，這在驅(qū)動(dòng)方案8下是不被允許的，因?yàn)檫@將造成C子集中的移動(dòng)元件從一個(gè)極限位置釋放但是未閂鎖在另一極限位置中?？梢岳缤ㄟ^始終確保至少一個(gè)C子集為“滿”(即，使其所有移動(dòng)元件處于A位置中)并且至少一個(gè)C子集為“空”(即，使其所有移動(dòng)元件處于B位置中)而防止e和g變成相等。在圖14中所示的裝置中，這可以例如通過設(shè)計(jì)定標(biāo)器530以使得量化器輸出信號(hào)640(即，到圖15至圖23的元件選擇方法的輸入)的值總是高于Nr并且低于Nr×(Nc-l)來達(dá)成?；蛘撸梢栽谄渌?，例如在圖15至圖23的元件選擇方法本身的改進(jìn)版本內(nèi)限制輸入信號(hào)。

圖15至圖23的元件選擇方法的轉(zhuǎn)換速率限制會(huì)增加，因?yàn)閳D15至圖23的元件選擇方法決不會(huì)在相同致動(dòng)時(shí)鐘周期中釋放多于一個(gè)C子集內(nèi)的移動(dòng)元件。只要輸入信號(hào)每致動(dòng)時(shí)鐘周期未增加或減少多于Nr/2個(gè)，處于A位置中的元件的數(shù)量(雖然其無需在每個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期下精確等于輸入信號(hào))仍緊密地近似輸入信號(hào)。如果輸入信號(hào)變化較快，那么輸入信號(hào)與處于A位置中的元件的數(shù)量之間的差(下文稱為“尋址誤差”)可能在多于兩個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期上累積。在此類情況下，圖15至圖23的元件選擇方法進(jìn)入重復(fù)性雙循環(huán)模式，其中每隔一周期，移動(dòng)元件的整個(gè)C子集從極限位置釋放，其后接著未釋放移動(dòng)元件并且閂鎖先前釋放的移動(dòng)元件的周期。如果轉(zhuǎn)換速率低于Nr/2但是接近Nr/2，那么也可能出現(xiàn)這雙循環(huán)模式的短脈沖。

圖15至圖23的元件選擇方法在每個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期期間只執(zhí)行少量步驟，并且只使用少量存儲(chǔ)器。其存儲(chǔ)數(shù)據(jù)包括變量d、e、f、g、Na，以及其本身輸出的先前值，即，陣列驅(qū)動(dòng)信號(hào)r0至r(Nr-l)、a0至a(Nc-l)和b0至b(Nc-l)的先前值。由于以內(nèi)部變量d、e、f和g暗示這個(gè)信息，故圖15至圖23的元件選擇方法不個(gè)別地跟蹤每個(gè)移動(dòng)元件的位置。

應(yīng)了解，類似于圖15至圖23的元件選擇方法的元件選擇方法也可以設(shè)計(jì)用于其他驅(qū)動(dòng)方案，例如，先前所述的驅(qū)動(dòng)方案1至驅(qū)動(dòng)方案7以及驅(qū)動(dòng)方案9至驅(qū)動(dòng)方案18(驅(qū)動(dòng)方案8的邏輯超集，例如，驅(qū)動(dòng)方案11、驅(qū)動(dòng)方案15和驅(qū)動(dòng)方案17以現(xiàn)狀支持圖15至圖23的元件選擇方法)。此類類似方法的復(fù)雜度為不同電壓的數(shù)量，以及驅(qū)動(dòng)方案中使用的階段(k)的數(shù)量的函數(shù)。用于例如先前所述的驅(qū)動(dòng)方案1至驅(qū)動(dòng)方案5的單階段驅(qū)動(dòng)方案的類似方法，通常每致動(dòng)時(shí)鐘周期比圖15至圖23的元件選擇方法執(zhí)行更少的步驟，因?yàn)樵谙乱粋€(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期開始之前，在一個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期期間所釋放的所有移動(dòng)元件已被閂鎖。相反，用于例如四階段驅(qū)動(dòng)方案18的較高速度驅(qū)動(dòng)方案的類似方法，通常每致動(dòng)時(shí)鐘周期比圖15至圖23的元件選擇方法執(zhí)行更多的步驟，因?yàn)樵谳^高速度驅(qū)動(dòng)方案下，在一個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期期間的任何移動(dòng)元件的釋放創(chuàng)建三個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期后在相對(duì)極限位置中閂鎖經(jīng)釋放的移動(dòng)元件的需求，從而需要特定R布線、A布線和B布線上有特定電壓，并且由此減少控制器可用的自由度。

此外應(yīng)了解，對(duì)于任何給定驅(qū)動(dòng)方案，也可能將元件選擇方法設(shè)計(jì)成不與圖15至圖23的元件選擇方法有任何相似性。例如，“強(qiáng)力”方法可以針對(duì)驅(qū)動(dòng)方案允許的陣列驅(qū)動(dòng)信號(hào)值的每個(gè)可能組合而計(jì)算下一個(gè)時(shí)鐘周期下每個(gè)移動(dòng)元件的位置，并且根據(jù)例如產(chǎn)生的尋址誤差的標(biāo)準(zhǔn)和/或可能與給定應(yīng)用相關(guān)的其他標(biāo)準(zhǔn)選擇陣列驅(qū)動(dòng)信號(hào)值的最佳組合。

圖24為根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的致動(dòng)器陣列的簡化表示，與圖2和圖4中所示的致動(dòng)器陣列類似，這個(gè)致動(dòng)器陣列包括被劃分成八個(gè)R子集和八個(gè)C子集的64個(gè)致動(dòng)器元件。將R布線標(biāo)示為R0至R7、將A布線標(biāo)示為A0至A7，并且將B布線標(biāo)示為B0至B7。每個(gè)方形表示一個(gè)致動(dòng)器元件。

在圖24中，致動(dòng)器元件根據(jù)下列公式編號(hào)：

元件數(shù)字＝R子集的數(shù)字×C子集數(shù)字+R子集數(shù)字

并且在圖24中以十六進(jìn)制記數(shù)法加以標(biāo)示。圖24中加陰影并且編號(hào)為16至2B的二十二個(gè)移動(dòng)元件處于A位置中并且圖24中未加陰影的剩余移動(dòng)元件處于B位置中。

這為由圖15至圖23的元件選擇方法控制的致動(dòng)器陣列的典型情況。在這個(gè)實(shí)例中，圖15至圖23的元件選擇方法中的內(nèi)部變量的值為：

●Na＝22

●d＝4

●e＝5

●f＝6

●g＝2

在圖24中可以看出A位置中的移動(dòng)元件的集合(下文稱為“A集合”)的數(shù)量形成從16延伸到2B(根據(jù)圖24的十六進(jìn)制記數(shù)法)的連續(xù)序列。同樣地，B位置中的移動(dòng)元件的集合(下文稱為“B集合”)的數(shù)量也形成從2C延伸到15并且從3F(最高編號(hào)的移動(dòng)元件)回繞到00的連續(xù)序列。圖15至圖23的元件選擇方法具有下列性質(zhì)：A集合和B集合總是形成可以或不可以從最高編號(hào)的移動(dòng)元件回繞到最低編號(hào)的移動(dòng)元件的此類連續(xù)序列(下文稱為“連續(xù)回繞序列”)。圖15至圖23的元件選擇方法依賴于這個(gè)性質(zhì)以在不使用Nr×Nc矩陣數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)下跟蹤移動(dòng)元件的位置。

在圖24的情形中，如果圖15至圖23的元件選擇方法的輸入的值增加，那么從B位置待釋放的下一個(gè)移動(dòng)元件按根據(jù)其編號(hào)的升序?yàn)?C、2D、2E等。同樣地，如果圖15至圖23的元件選擇方法的輸入的值減少，那么從A位置待釋放的下一個(gè)移動(dòng)元件按根據(jù)其編號(hào)的降序?yàn)?6、17、18等。在某些應(yīng)用中，可能不期望元件選擇方法總是如圖15至圖23的元件選擇方法的情況以相同順序釋放移動(dòng)元件。為此的一個(gè)原因是起因于失配誤差的失配噪聲，即，每個(gè)移動(dòng)元件產(chǎn)生的物理效應(yīng)的量值差，這些量值差可能起因于例如制造公差，或起因于移動(dòng)元件在其制造后在某個(gè)時(shí)間受到機(jī)械損害。如果總是以相同順序釋放移動(dòng)元件，那么此類失配噪聲的頻譜(取決于輸入信號(hào))可能使得失配噪聲能量集中在輸入信號(hào)中未含有的特定頻率。這種現(xiàn)象在Σ-Δ數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器中眾所周知，并且可能使由此類數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器再現(xiàn)的可聽音含有輸入信號(hào)中未呈現(xiàn)的可聽音調(diào)。在本領(lǐng)域中已知各種方法用于整形失配噪聲的頻譜以例如在音頻應(yīng)用中使失配噪聲較難聽見或甚至聽不見。通常稱為“數(shù)據(jù)加權(quán)平均(DWA)”的一個(gè)此方法將失配噪聲能量分布成近似均勻地跨越頻譜，即，使其“白化”。根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的元件選擇方法可以通過下列操作而實(shí)施DWA：在net_moves為正的致動(dòng)時(shí)鐘周期中，將2×net_moves個(gè)移動(dòng)元件從A位置釋放并且將net_moves個(gè)移動(dòng)元件從B位置釋放，以及在net_moves為正的致動(dòng)時(shí)鐘周期中，將2×net_moves個(gè)移動(dòng)元件從B位置釋放并且將net_moves個(gè)移動(dòng)元件從A位置釋放。然而，歸因于下列事實(shí)，通常在致動(dòng)器陣列中的致動(dòng)器元件之間共享電氣連接件，而不是如常規(guī)數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器中的通常情況將每個(gè)電氣連接件專用于一個(gè)特定元件，實(shí)施DWA的此類元件選擇方法可能是復(fù)雜的(即，在每個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期下執(zhí)行大量步驟)，和/或與不實(shí)施DWA的元件選擇方法的輸入信號(hào)相比，在由此元件選擇方法控制的致動(dòng)器陣列中，在每個(gè)致動(dòng)周期下處于A位置中的元件的數(shù)量可能較不緊密接近這方法的輸入信號(hào)。

現(xiàn)在描述用于“白化”失配噪聲的頻譜的方法，這方法可以直接用于圖15至圖23的元件選擇方法以及基于圖15至圖23的元件選擇方法的方法。圖15至圖23的方法假定R信號(hào)r0至r(Nr-l)、A信號(hào)a0至a(Nc-l)以及B信號(hào)b0至b(Nc-l)中的每個(gè)控制致動(dòng)器陣列的各自R布線、A布線或B布線。然而，如果改變這些分配以使得例如分別地，R信號(hào)r4控制R布線而非R4，或A信號(hào)a0和B信號(hào)b0控制A布線而非A0與B布線而非B0，那么圖15至圖23的元件選擇方法釋放移動(dòng)元件的順序會(huì)變化。通過對(duì)R布線、A布線和B布線的陣列驅(qū)動(dòng)信號(hào)的分配重復(fù)(例如，每致動(dòng)時(shí)鐘周期一次)進(jìn)行此類變化，釋放移動(dòng)元件的順序變成偽隨機(jī)，因此將失配噪聲能量分布成更均勻地跨越頻譜。

在以下實(shí)例中，R’(i)表示當(dāng)前由R信號(hào)r(i)控制的R布線，A’(i)表示當(dāng)前由A信號(hào)a(i)控制的A布線，并且B’(i)表示當(dāng)前由B信號(hào)b(i)控制的B布線。在圖24中所示的情形中，可以交換R信號(hào)r4和R信號(hào)r5，以使得r4控制R’5(在這種情況下為R5)并且r5控制R’4(在這種情況下為R4)，而不會(huì)影響任何移動(dòng)元件在致動(dòng)器陣列中的位置。在交換r4和r5之后，從B位置待釋放的下一個(gè)移動(dòng)元件為2D，而在交換之前，其為2C。同樣地，可以交換r6和r7以使得r6控制R’7并且r7控制R’6，從而導(dǎo)致移動(dòng)元件17而非移動(dòng)元件16變成從A位置待釋放的下一個(gè)移動(dòng)元件。也可以在不影響任何移動(dòng)元件在致動(dòng)器陣列中的位置的情況下交換R信號(hào)r0至r3中的任何兩個(gè)?？偟恼f來，在圖24中所示的情形中，存在R信號(hào)的三個(gè)集合，其中可以用任何成員交換任何其他成員：{r0、r1、r2、r3}、{r4、r5}和{r6、r7}。然而，用來自這些集合中的一個(gè)集合的任何R信號(hào)交換來自另一集合的任何R信號(hào)可能干擾圖15至圖23的元件選擇方法的操作，從而導(dǎo)致裝置不再產(chǎn)生所需的物理效應(yīng)?？梢灶愃频亟粨QA信號(hào)和B信號(hào)。例如，在圖24中所示的情形中，可以通過改變輸出分配而交換A信號(hào)a6和A信號(hào)a1以使得a6控制A’1(在這種情況下為A1)，并且a1控制A’6(在這種情況下為A6)。例如在上述情況下，只要交換兩個(gè)A信號(hào)，也交換各自B信號(hào)，改變輸出分配以使得b6控制B’1(在這種情況下為B1)，并且b1控制B’6(在這種情況下為B6)。在這個(gè)交換后，在C子集5變滿后，在未來致動(dòng)時(shí)鐘周期中從B位置待釋放的下一個(gè)元件為C子集1中的移動(dòng)元件08，而非C子集6中的移動(dòng)元件30。不用B信號(hào)交換A信號(hào)，即，A信號(hào)總是控制A布線并且B信號(hào)總是控制B布線。在圖24中所示的情形中，存在A信號(hào)的兩個(gè)集合，可以用彼此交換這些信號(hào)的成員而不干擾圖15至圖23的元件選擇方法的操作：{a0、a1、a6、a7}和{a3、a4}；并且B信號(hào)也同樣如此。不可以用任何其他C子集交換a2、a5、b2或b5中的任一個(gè)而不干擾圖15至圖23的元件選擇方法的操作。

對(duì)于多于兩個(gè)可以交換的R信號(hào)的集合而言，例如，在以上實(shí)例中的集合{r0、r1、r2、r3}，根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的控制器可以例如使用偽隨機(jī)數(shù)生成器選擇一對(duì)待交換的R信號(hào)?；蛘?，可以通過任何其他方法擾頻r0、r1、r2和r3至R’0、R’1、R’2和R’3的分配以使得r0、r1、r2和r3中的每個(gè)精確控制R布線R’0、R’1、R’2和R’3中的一個(gè)。同樣地，在以上實(shí)例中，控制器可以選擇集合{a0、a1、a6、a7}內(nèi)的任何一對(duì)A信號(hào)和各自一對(duì)B信號(hào)用于交換，或控制器可以改變輸出分配以使得a0、a1、a6和a7中的每個(gè)精確控制A布線A’0、A’1、A’6和A’7中的一個(gè)，并且每個(gè)各自B輸出控制各自B布線。

通常，對(duì)于所有m(其中0≤m＜Nc)而言，如果位于R布線R’(i)的R子集與C子集m的交點(diǎn)的移動(dòng)元件處于與位于R’(j)的R子集與C子集m的交點(diǎn)的移動(dòng)元件相同的位置中并且在相同方向上移動(dòng)(如果在移動(dòng)中)，那么可以交換任何兩個(gè)R信號(hào)r(i)和r(j)。

通常，對(duì)于所有m(其中0≤m＜Nr)而言，如果位于R子集m與A布線A’(i)和B布線B’(i)的C子集的交點(diǎn)的移動(dòng)元件處于與位于R子集m與A’(j)和B’(j)的C子集的交點(diǎn)的移動(dòng)元件相同的位置中并且在相同方向上移動(dòng)(如果在移動(dòng)中)，那么可以交換任何兩個(gè)A信號(hào)a(i)和a(j)和各自B信號(hào)b(i)和b(j)。

使用圖15至圖23的元件選擇方法，大多數(shù)C子集在任何給定時(shí)鐘周期期間為滿或空。因此，如果使用圖15至圖23的元件選擇方法，如果(使用括號(hào)來指示邏輯運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí))：(e<i<g和e<j<g)或((i>e或i<g)以及(j>e或j<g))，那么可以交換任何兩個(gè)A信號(hào)a(i)和a(j)以及各自B信號(hào)b(i)和b(j)。

現(xiàn)在描述圖15至圖23的元件選擇方法的改善以用于減少尋址誤差和改善瞬態(tài)響應(yīng)(例如，使控制器能夠在每個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期下釋放較大數(shù)量的移動(dòng)元件)。在圖24中，圖15至圖23的元件選擇方法可以在當(dāng)前致動(dòng)時(shí)鐘周期期間從A位置釋放的移動(dòng)元件的最大數(shù)量為2(在圖24中編號(hào)為16和17的元件)。因此，如果net_moves超過2，那么在當(dāng)前致動(dòng)時(shí)鐘周期期間的尋址誤差將為非零。同樣地，在圖24的情形中，圖15至圖23的元件選擇方法可以在單個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期內(nèi)從B位置釋放的移動(dòng)元件的最大數(shù)量為4(在圖24中編號(hào)為2C至2F的元件)，并且因此低于-4的net_moves值也將產(chǎn)生非零尋址誤差(與net_moves>2的情況相比，具有相反極性)。在這些情況下，尋址誤差為下列事實(shí)的直接后果：圖15至圖23的元件選擇方法決不會(huì)在相同致動(dòng)時(shí)鐘周期中釋放多于一個(gè)C子集內(nèi)的移動(dòng)元件。通過使用圖15至圖23的元件選擇方法的能夠在單個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期期間釋放多于一個(gè)C子集內(nèi)的移動(dòng)元件的改進(jìn)版本，可以在此類情況下消除尋址誤差。例如，如果net_moves＝6，那么通過跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)C子集、向B6和任何六個(gè)R布線施加0V；或通過向R2-R5、B5和B6施加0V(選擇八個(gè)移動(dòng)元件但是利用移動(dòng)元件2A和移動(dòng)元件2B已處于A位置中的事實(shí))，可以從B位置釋放精確六個(gè)移動(dòng)元件?；蛘?，可以通過向R4-R7、A2、B5和B6施加0V實(shí)現(xiàn)相同物理效應(yīng)，由此從B位置同時(shí)釋放八個(gè)移動(dòng)元件(2C-2F和34-37)以及從A位置釋放兩個(gè)移動(dòng)元件(16和17)。應(yīng)注意然而，向R0、R1、R4-R7、B5和B6施加0V將產(chǎn)生不同的物理效應(yīng)，因?yàn)閷⑨尫趴偣彩畟€(gè)移動(dòng)元件(2C-31和34-37)而非六個(gè)移動(dòng)元件。上述可能解決方案中的每個(gè)打破A集合的連續(xù)性以使得其不再形成連續(xù)回繞序列。因此，在這些情形下消除尋址誤差的元件選擇方法通常比圖15至圖23的元件選擇方法更復(fù)雜。例如，此類方法可以將A集合和B集合分成S個(gè)連續(xù)回繞序列，并且使用類似于圖15至圖23的元件選擇方法的d、e、f和g的4×S個(gè)內(nèi)部變量以跟蹤每個(gè)連續(xù)回繞序列?；蛘撸暻闆r而定，連續(xù)回繞序列的數(shù)量可以隨時(shí)間變化以最小化尋址誤差，或可以設(shè)計(jì)不考慮任何連續(xù)回繞序列而跟蹤每個(gè)致動(dòng)器元件的位置的元件選擇方法。

應(yīng)了解，也可能發(fā)生尋址誤差不歸因于特定元件選擇方法的限制，而是與使用的元件選擇方法無關(guān)而不可避免的情形。例如，在圖24的致動(dòng)器陣列中，如果所有移動(dòng)元件處于A位置中，那么不可能在單個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期期間精確釋放十一個(gè)移動(dòng)元件；一般地，如果致動(dòng)器陣列具有Nr個(gè)R子集和Nc個(gè)C子集，那么不可能精確釋放P個(gè)移動(dòng)元件(如果P為大于Nr和Nc的素?cái)?shù))。

圖25示出在例如如參照?qǐng)D24所述交換下列陣列驅(qū)動(dòng)信號(hào)后，圖24的致動(dòng)器陣列：

●R信號(hào)r4和r5

●R信號(hào)r6和r7

●A信號(hào)a1和a6

●B信號(hào)b1和b6

所有移動(dòng)元件如圖24中處于相同位置中。然而，在圖25中，從B位置待釋放的接下來的六個(gè)移動(dòng)元件為2D、2C、2F、2E、08和09(按照這種順序)，而在圖24中，從B位置待釋放的接下來的六個(gè)移動(dòng)元件為2C、2D、2E、2F、30和31。

然而在圖24中，對(duì)于所有i(其中0≤i＜Nr)，R’(i)為R(i)，并且對(duì)于所有j(其中0≤j＜Nc)，A’(j)為A(j)并且B’(j)為B(j)，在圖25中不再是這種情況。當(dāng)在每個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期下周期性交換陣列驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，陣列驅(qū)動(dòng)信號(hào)至R布線、A布線和B布線的分配變得偽隨機(jī)。

圖26示出許多移動(dòng)元件處于不同于圖24的位置的圖24的致動(dòng)器陣列。

不同于在圖24中，圖26的每個(gè)方形中的數(shù)字為根據(jù)當(dāng)前控制移動(dòng)元件的陣列驅(qū)動(dòng)信號(hào)定義的每個(gè)移動(dòng)元件的虛擬元件數(shù)字：

虛擬元件數(shù)字＝Nr×A信號(hào)數(shù)字+R信號(hào)數(shù)字

在圖26中可以看出，盡管A集合的元件數(shù)字不形成如參照?qǐng)D24所述的連續(xù)回繞序列，但是A集合的虛擬元件數(shù)字確實(shí)形成連續(xù)回繞序列。此外，A集合的虛擬元件數(shù)字在圖26中與在圖24中相同。因此，圖15至圖23的元件選擇方法的所有內(nèi)部變量(先前參照?qǐng)D15至圖23所述的d、e、f和g)具有圖26和圖24的情形中的相同值。實(shí)際上，只要涉及圖15至圖23的元件選擇方法的操作，兩種情形是相同的。

圖27為根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的裝置的簡化方框圖，其包括控制器50和致動(dòng)器陣列100?？刂破?0含有元件選擇器550和高電壓驅(qū)動(dòng)器560，其功能如上文參照?qǐng)D14所述。在沒有尋址誤差的情況下，致動(dòng)器陣列100內(nèi)處于A位置中的移動(dòng)元件的數(shù)量等于元件選擇器550的輸入信號(hào)601表示的數(shù)量。將元件選擇器550放置在噪聲整形環(huán)路60內(nèi)部，噪聲整形環(huán)路60也包括環(huán)路濾波器553、兩個(gè)加法器541和552，以及反相器(即，數(shù)字量乘以-1)551。元件選擇器550生成額外信號(hào)651，信號(hào)651表示實(shí)際上處于A位置中的移動(dòng)元件的數(shù)量(與信號(hào)601相對(duì)，信號(hào)601表示應(yīng)該處于A位置中以產(chǎn)生所需的物理效應(yīng)的移動(dòng)元件的數(shù)量)。加法器552和反相器551從元件選擇器550的輸入信號(hào)601中減去這個(gè)信號(hào)，從而生成誤差信號(hào)653，誤差信號(hào)653表示由元件選擇器550引入的尋址誤差。環(huán)路濾波器553濾波誤差信號(hào)652并且將所得濾過的誤差信號(hào)653加入到環(huán)路輸入信號(hào)600以生成元件選擇器550的輸入信號(hào)601。

假定尋址誤差不與輸入信號(hào)600相關(guān)，環(huán)路的信號(hào)轉(zhuǎn)移函數(shù)(STF)為1，而其噪聲轉(zhuǎn)移函數(shù)(NTF)由下列公式給出：

NTF＝1-He[z]

其中H_e[z]為z域中的環(huán)路濾波器61的脈沖響應(yīng)。通過用適合的H_e[z]設(shè)計(jì)環(huán)路濾波器，可以獲得具有所關(guān)注的頻帶中的高增益(“帶內(nèi)增益”)和在這頻帶外的低增益(“帶外增益”)的NTF。因此，尋址噪聲(起因于尋址誤差)的頻譜被整形以使得由致動(dòng)器陣列100產(chǎn)生的物理效應(yīng)比在沒有噪聲整形環(huán)路60的情況下含有在所關(guān)注的頻帶中引起的更少的尋址噪聲。

類似的噪聲整形環(huán)路在用于整形量化噪聲的頻譜的領(lǐng)域中，例如，在數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)和模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)中已知，并且通常稱為“Σ-Δ調(diào)制器”和“△-Σ調(diào)制器”。用于設(shè)計(jì)常規(guī)Σ-Δ調(diào)制器的環(huán)路濾波器的方法在本領(lǐng)域中已知。

在常規(guī)Σ-Δ調(diào)制器中和在根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的尋址噪聲整形環(huán)路中，環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì)目標(biāo)通常包括獲得所需的NTF，以及確保噪聲整形環(huán)路是無條件穩(wěn)定的(即，不產(chǎn)生在輸入信號(hào)中不存在的振蕩，其一般是不良的)或在特定條件下穩(wěn)定的。用于預(yù)測NTF作為環(huán)路濾波器的脈沖響應(yīng)的函數(shù)，或用于查找環(huán)路濾波器響應(yīng)以估計(jì)所需的NTF的常規(guī)方法也可以用于根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的尋址噪聲整形環(huán)路。

然而，用于預(yù)測常規(guī)Σ-Δ調(diào)制器是否穩(wěn)定，或用于選擇環(huán)路濾波器的脈沖響應(yīng)以確保穩(wěn)定性的常規(guī)方法不一定適合于根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的尋址噪聲整形環(huán)路。根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的尋址噪聲整形環(huán)路的穩(wěn)定性取決于使用的元件選擇方法。例如，如果輸入信號(hào)具有高轉(zhuǎn)換速率，那么先前參照?qǐng)D15至圖23所述的圖15至圖23的元件選擇方法進(jìn)入重復(fù)性雙循環(huán)模式，從而產(chǎn)生在一半致動(dòng)時(shí)鐘頻率下的振蕩。加入尋址噪聲整形環(huán)路可以使此類振蕩比在不具有噪聲整形環(huán)路下的類似裝置中持續(xù)更長時(shí)間。因此，其中元件選擇器使用圖15至圖23的元件選擇方法的尋址噪聲整形環(huán)路相對(duì)容易變得不穩(wěn)定。使用其他元件選擇方法，例如參照?qǐng)D24所述的圖15至圖23的元件選擇方法的變動(dòng)，環(huán)路可以對(duì)較寬范圍的輸入信號(hào)保持穩(wěn)定。

此外，根據(jù)本發(fā)明的尋址噪聲整形環(huán)路的穩(wěn)定性也可以取決于尋址誤差與輸入信號(hào)之間的相關(guān)度。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的尋址噪聲整形環(huán)路假定不存在這種相關(guān)性。同樣地，常規(guī)Σ-Δ調(diào)制器依賴于量化誤差不與輸入信號(hào)相關(guān)的假定。事實(shí)上，這兩種類型的誤差通常呈現(xiàn)與輸入信號(hào)的相關(guān)度。常規(guī)Σ-Δ調(diào)制器和根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的尋址噪聲整形環(huán)路假定各自的相關(guān)足夠低以可忽略。然而，取決于使用的元件選擇方法，在根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的尋址噪聲整形環(huán)路中尋址誤差與輸入信號(hào)之間的相關(guān)度可能高于在常規(guī)Σ-Δ調(diào)制器中量化噪聲與輸入信號(hào)之間的相關(guān)度。

一般地，根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的尋址噪聲整形環(huán)路的穩(wěn)定性取決于環(huán)路濾波器的脈沖響應(yīng)和使用的元件選擇方法。對(duì)于特定輸入信號(hào)，可以通過例如在軟件包(例如，MATLAB)中模擬整個(gè)噪聲整形環(huán)路而驗(yàn)證環(huán)路穩(wěn)定性。對(duì)于給定元件選擇方法，如果環(huán)路濾波器553具有短而平滑的脈沖響應(yīng)，那么環(huán)路更有可能是穩(wěn)定的。例如，如果環(huán)路濾波器553為具有在z域中提供為b0+b1z^-1+b2z^-2+b3z^-3+...+b(n)z^-n的轉(zhuǎn)移函數(shù)的有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器，那么環(huán)路更有可能是穩(wěn)定的(如果n是低的并且|b(i)-b(i+1)|是低的，0≤i＜)。作為實(shí)例，根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的尋址噪聲整形環(huán)路在使用具有脈沖響應(yīng)0.5z^-1+0.5z^-2的環(huán)路濾波器時(shí)對(duì)于特定輸入信號(hào)可能是穩(wěn)定的，并且在使用具有脈沖響應(yīng)z^-1+0z^-2的環(huán)路濾波器時(shí)對(duì)于相同輸入信號(hào)可能是不穩(wěn)定的。

噪聲整形環(huán)路的各種不同拓?fù)湓诒绢I(lǐng)域中已知。盡管圖27的實(shí)例示出被稱為“誤差反饋”的拓?fù)洌沁@只是一個(gè)實(shí)例并且可以使用任何其他環(huán)路拓?fù)?。本領(lǐng)域中已知的噪聲整形環(huán)路拓?fù)浒?但不限于)：“單反饋”、使用前饋?zhàn)鳛榉答伒奶娲蜓a(bǔ)充的拓?fù)?、?jí)聯(lián)和多級(jí)拓?fù)洹?/p>

圖27假定噪聲整形環(huán)路60包括至少一個(gè)致動(dòng)時(shí)鐘周期的延遲。例如，如果誤差信號(hào)653不已包括延遲，并且環(huán)路濾波器553為具有在z域中提供為b0+b1z^-1+b2z^-2+b3z^-3+...+b(n)z^-n的轉(zhuǎn)移函數(shù)的有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器，那么b0通常是零。或者，延遲可以是元件選擇器550、反相器551和/或加法器552中的一些或全部的天然副產(chǎn)物或故意添加。

環(huán)路濾波器和因此NTF可以具有任何階數(shù)并且可以具有任何特性，例如，低通、帶通或高通。

信號(hào)轉(zhuǎn)移函數(shù)(STF)可以是1?；蛘?，取決于應(yīng)用，具有非平坦的頻率響應(yīng)的STF可能是合意的，和/或其效應(yīng)可以被具有非平坦的頻率響應(yīng)的其他系統(tǒng)組件取消。具有非平坦的STF的噪聲整形環(huán)路體系結(jié)構(gòu)在本領(lǐng)域中眾所周知。

在前面參考圖27的所有文本中，在不從根本上改變裝置的操作下，詞“A位置”可以用“B位置”替換。

根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的控制器可以包括圖27和后續(xù)圖中所示的噪聲整形環(huán)路，例如，連同參照?qǐng)D14所述的低通濾波器、取樣率轉(zhuǎn)換器、定標(biāo)器和量化器中的一個(gè)或多個(gè)。

圖28為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的簡化方框圖，其類似于圖27的實(shí)施方案，但是具有應(yīng)用于量化噪聲以及尋址噪聲的噪聲整形。先前已參照?qǐng)D14描述本發(fā)明內(nèi)的量化器的使用。量化噪聲或量化誤差指量化器的輸入與其輸出之間的差。在圖28中，誤差信號(hào)658表示量化誤差和尋址誤差的總和(而圖27中的誤差信號(hào)653只表示尋址誤差)，并且因此將噪聲整形環(huán)路60的噪聲轉(zhuǎn)移函數(shù)(NTF)應(yīng)用于量化噪聲和尋址噪聲(與圖27中只應(yīng)用于尋址噪聲不同)。因此，可以比在沒有量化噪聲整形下將可能的更準(zhǔn)確和/或用更少數(shù)量的致動(dòng)器元件再現(xiàn)輸入信號(hào)70。

圖29為本發(fā)明的另一實(shí)施方案的簡化方框圖。如同在圖27和圖28中，裝置包括控制器50和致動(dòng)器陣列100，其中控制器50的特征是噪聲整形環(huán)路60。將噪聲整形應(yīng)用于量化噪聲和尋址噪聲。然而，與單個(gè)環(huán)路濾波器用于兩種類型的噪聲的圖28對(duì)比，在圖29中單獨(dú)地處理兩種類型的噪聲。加法器542和反相器541從量化器的輸入信號(hào)603中一起減去量化信號(hào)640，由此產(chǎn)生表示量化誤差的信號(hào)642。這信號(hào)由第一環(huán)路濾波器543濾波以產(chǎn)生濾過的量化噪聲信號(hào)643，加法器535將信號(hào)643加入到輸入信號(hào)600。同樣地，加法器552和反相器551從由量化信號(hào)640表示的處于A位置中的移動(dòng)元件的所需數(shù)量中一起減去由信號(hào)651表示的處于A位置中的移動(dòng)元件的實(shí)際數(shù)量，從而產(chǎn)生表示尋址誤差的信號(hào)652。這信號(hào)由第二環(huán)路濾波器553濾波以產(chǎn)生濾過的尋址噪聲信號(hào)653，將信號(hào)653與濾過的量化噪聲信號(hào)643一起加入到輸入信號(hào)600。

尋址噪聲的特性可能在任何或所有下列方法方面不同于量化噪聲的特性：

●尋址噪聲可以具有比量化噪聲更高的峰值振幅，其僅限于狹窄范圍的值(如果量化器不使用抖動(dòng)，那么通常為±0.5最低有效位，然而在使用抖動(dòng)的情況下這范圍可能更寬)。

●這些類型的噪聲的頻譜可能不同。例如，可以通過使用如參照?qǐng)D14所述的具有三角形概率函數(shù)的抖動(dòng)在量化器中整形量化噪聲。這導(dǎo)致量化噪聲能量在進(jìn)入噪聲整形環(huán)路之前已主要集中在信號(hào)中的高頻下。這種技術(shù)在本領(lǐng)域中，例如，在△-Σ數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的領(lǐng)域中眾所周知。將相同技術(shù)應(yīng)用于尋址噪聲可能如參照?qǐng)D27所述使尋址噪聲整形環(huán)路變得不穩(wěn)定，并且因此可能是不良的。

●如參照?qǐng)D27所述，尋址噪聲可以比量化噪聲呈現(xiàn)與輸入信號(hào)70更高的相關(guān)度，因此可以提供具有短而平滑的脈沖響應(yīng)的環(huán)路濾波器以維持環(huán)路穩(wěn)定性，這與可以提供較長、較少平滑的脈沖響應(yīng)的量化噪聲相反。

分別用于量化噪聲和尋址噪聲的兩個(gè)單獨(dú)的環(huán)路濾波器543和553的使用，使得可能組合攻擊性量化噪聲整形(例如，使用具有環(huán)路濾波器543的相對(duì)較長脈沖響應(yīng)的有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器)與尋址噪聲的更為保守的整形(例如，使用具有環(huán)路濾波器553的較短脈沖響應(yīng)的FIR)。更一般地說，可以為每種類型的噪聲實(shí)施不同的NTF以適合應(yīng)用的需要。

本文所示和所述的個(gè)別尋址方法和裝置特別可用于雙面靜電致動(dòng)器的陣列。本文所示和所述的噪聲降低方法和裝置可用于多種多樣的陣列，例如(但不限于)本文所示和所述的陣列。

也可以在單個(gè)實(shí)施方案的組合中提供在單獨(dú)實(shí)施方案的情況下描述的本發(fā)明的特征。相反地，可以單獨(dú)地或在任何適合的子組合中或以不同的順序提供本發(fā)明的特征，包括為簡潔起見在單個(gè)實(shí)施方案的情況下或以特定順序描述的方法步驟。

視情況而定，可以使用任何或所有的計(jì)算機(jī)化傳感器、輸出設(shè)備或顯示器、處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和網(wǎng)絡(luò)以實(shí)施本文所示和所述的方法和裝置中的任何一個(gè)。

應(yīng)了解，術(shù)語“強(qiáng)制的”、“必需的”、“需要”和“必須”指在為清楚起見由此描述的特定實(shí)施或應(yīng)用的情況內(nèi)進(jìn)行的實(shí)施選擇并且不意圖是限制的，因?yàn)樵谔娲鷮?shí)施中，相同的元件可能被定義為沒有強(qiáng)制性和不是必需的或可能甚至被一起除去。

應(yīng)了解，在需要時(shí)，本發(fā)明的軟件組件(包括程序和數(shù)據(jù))可以用包括CD-ROM、EPROM和EEPROM的ROM(只讀存儲(chǔ)器)形式來實(shí)施，或可以存儲(chǔ)在任何其他適合的典型非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，例如(但不限于)各種種類的磁盤、各種種類的卡和RAM?；蛘撸谛枰獣r(shí)可以使用常規(guī)技術(shù)全部或部分地以硬件實(shí)施在本文中描述為軟件的組件。相反地，或者，在需要時(shí)可以使用常規(guī)技術(shù)全部或部分地以軟件實(shí)施在本文中描述為硬件的組件。

尤其包括在本發(fā)明的范圍中的是攜帶電磁信號(hào)的計(jì)算機(jī)可讀指令，其用于以任何適合的順序執(zhí)行本文所示和所述的任何方法的任何或所有步驟；機(jī)器可讀指令，其用于以任何適合的順序執(zhí)行本文所示和所述的任何方法的任何或所有步驟；由機(jī)器可讀的程序存儲(chǔ)設(shè)備，其有形地實(shí)施由機(jī)器可執(zhí)行的指令程序以用任何適合的順序執(zhí)行本文所示和所述的任何方法的任何或所有步驟；計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括具有具實(shí)施在其中的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼(例如，可執(zhí)行代碼)，和/或包括用于以任何適合的順序執(zhí)行本文所示和所述的任何方法的任何或所有步驟的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼的計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)；任何技術(shù)效果，其在以任何適合的順序被執(zhí)行時(shí)由本文所示和所述的任何方法的任何或所有步驟引起；任何適合的裝置或設(shè)備或這樣的組合，其被編程序以單獨(dú)或組合地以任何適合的順序執(zhí)行本文所示和所述的任何方法的任何或所有步驟；電子設(shè)備，每個(gè)包括處理器和協(xié)同操作的輸入設(shè)備和/或輸出設(shè)備并且可操作以用軟件執(zhí)行本文所示和所述的任何步驟；信息存儲(chǔ)設(shè)備或物理記錄(例如，磁盤或硬驅(qū)動(dòng)機(jī))，其使計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備被配置成以任何適合的順序執(zhí)行本文所示和所述的任何方法的任何或所有步驟；在被下載前或后預(yù)存儲(chǔ)在例如存儲(chǔ)器中或信息網(wǎng)絡(luò)(例如，互聯(lián)網(wǎng))上的程序，其以任何適合的順序?qū)嵤┍疚乃竞退龅娜魏畏椒ǖ娜魏位蛩胁襟E、以及上載或下載此類步驟的方法，以及包括用于使用此類步驟的服務(wù)器和/或客戶機(jī)的系統(tǒng)；以及硬件，其以任何適合的順序單獨(dú)或與軟件一起執(zhí)行本文所示和所述的任何方法的任何或所有步驟。本文所述的任何計(jì)算機(jī)可讀或機(jī)器可讀介質(zhì)意圖包括非暫態(tài)計(jì)算機(jī)或機(jī)器可讀介質(zhì)。

本文所述的任何計(jì)算或其他形式的分析可以由適合的計(jì)算機(jī)化方法執(zhí)行。本文所述的任何步驟可以是計(jì)算機(jī)實(shí)施的。本文所示和所述的本發(fā)明可以包括：(a)使用計(jì)算機(jī)化方法以識(shí)別本文所述的任何問題或任何目標(biāo)的解決方案，解決方案任選地包括以積極的方式影響本文所述的問題或目標(biāo)的本文所述的決策、動(dòng)作、產(chǎn)品、服務(wù)或任何其他信息中的至少一個(gè)；以及(b)輸出解決方案。

本發(fā)明的范圍不限于本文特定描述的結(jié)構(gòu)和功能，并且也意圖包括設(shè)備，其具有產(chǎn)生結(jié)構(gòu)或執(zhí)行本文中所述的功能的能力，以使得即使設(shè)備的用戶可能不使用這能力，也在用戶如此希望時(shí)能夠修改設(shè)備以獲得結(jié)構(gòu)或功能。

也可以在單個(gè)實(shí)施方案中組合地提供在單獨(dú)實(shí)施方案的情況下描述的本發(fā)明的特征。

相反地，可以單獨(dú)地或在任何適合的子組合中或以不同的順序提供本發(fā)明的特征，包括為簡潔起見在單個(gè)實(shí)施方案的情況下或以特定順序描述的方法步驟。本文在不意圖限制的具體實(shí)例的意義上使用“例如”。在任何圖中所示耦合的設(shè)備、裝置或系統(tǒng)可以實(shí)際上在某些實(shí)施方案中集成到單一平臺(tái)中或可以通過任何適當(dāng)?shù)挠芯€或無線耦合而得以耦合，例如(但不限于)光纖、以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、家庭電話線網(wǎng)絡(luò)、電力線通信、手機(jī)、PDA、黑莓GPRS、衛(wèi)星(包括GPS)或其他移動(dòng)運(yùn)輸。應(yīng)了解在本文所示和所述的描述和圖中，描述或說明為系統(tǒng)和其子單元的功能性也可以被提供為方法和隨其步驟，并且描述或說明為方法和隨其步驟的功能性也可以被提供為系統(tǒng)和其子單元。用于說明圖中的各種元件的比例僅僅是示例性的和/或適于清晰的陳述并且不意圖是限制的。