編碼器四倍頻鑒相電路

1、編碼器原理及四倍頻電路 張萍萍編碼器結構 碼盤用于檢測旋轉軸的角位移，光柵用于垂直運動碼盤用于檢測旋轉軸的角位移，光柵用于垂直運動 標尺光柵安裝于機床固定部位，指示光柵（碼盤）安裝于移動部位上。光柵走過一段距離（碼盤旋轉一定角度）就發(fā)出一個脈沖。 編碼器按檢測原理分為：光電式、磁式、感應式、電容式，按信號輸出形式分為增量式和絕對式。目前數控機床的伺服電機上多采用增量式。編碼器原理 以碼盤為例，首先從編碼器出來的有3組正/余弦信號：A+、A-、B+、B-、Z+、Z-，其中AB兩組信號是位置檢測脈沖信號，Z相信號是碼盤旋轉一周輸出信號，用于系統(tǒng)清零。 如果電機正轉，則A組信號比B組信號提前90O相

2、位，如果電機反轉，則反之。輸出信號處理1 1、初始輸出信號、初始輸出信號 輸出信號處理輸出信號處理采用如下低通濾波電路：2 2、濾波、濾波 輸出信號處理輸出信號處理 由于線接收器具有減法器、放大器、滯回比較器等特性，因而差分信號經過線接收器后可以變成單端的方波信號。 此時的方波信號電平并不一定符合FPGA能夠處理的電平，因而可再經過施密特觸發(fā)器將電壓轉換為合理電壓（3.3v)。3 3、轉換為單端方波信號、轉換為單端方波信號 輸出信號處理輸出信號處理 編碼器每轉過一個固定角，就對應一個脈沖信號，若將AB信號四倍頻，即在一個周期內產生四個脈沖信號，則將測量精度提高了四倍。四倍頻鑒相電路 單純的A相

3、或者B相信號不含有方向信息，AB信號具有相位超前/落后的關系，反映了旋轉方向。為什么要四倍頻鑒相？為什么要四倍頻鑒相？方法一：利用A、B信號與其延遲信號的邏輯關系輸出脈沖信號，最終一路輸出正脈沖，一路輸出負脈沖 四倍頻鑒相電路四倍頻鑒相電路 四倍頻鑒相電路四倍頻鑒相電路 正轉正轉脈沖=BBABAABABBAA反轉脈沖= 四倍頻鑒相電路四倍頻鑒相電路 反轉BAABBABAABAA 四倍頻鑒相電路四倍頻鑒相電路加一減一基于FPGA的電路設計方法二：利用A、B與其延遲信號產生計數脈沖，再利用計數脈沖作為時鐘信號對AB進行一定延遲后比較得到方向信號 四倍頻鑒相電路四倍頻鑒相電路 正轉計數脈沖計數脈沖

4、四倍頻鑒相電路四倍頻鑒相電路 正轉方向信號方向信號 四倍頻鑒相電路四倍頻鑒相電路 反轉方向信號方向信號 四倍頻鑒相電路四倍頻鑒相電路 四倍頻鑒相電路四倍頻鑒相電路方向計數基于FPGA的電路設計 四倍頻鑒相電路四倍頻鑒相電路危危 機機當運動方向不停變化時會產生計數誤差輸出的方向信號有尖脈沖 四倍頻鑒相電路四倍頻鑒相電路仿真波形圖A與B信號經延遲后并不一定同步 原原 因因對方向信號進行濾波 解解 決決 四倍頻鑒相電路四倍頻鑒相電路換向方向信號不能準確反映相應計數脈沖 原原 因因 對計數脈沖進行延遲 （延遲時間大于方向信號） 解解 決決 四倍頻鑒相電路四倍頻鑒相電路改善后的FPGA電路設計改善后的仿真波形圖 四倍頻鑒相電路四倍頻鑒相電路 四倍頻鑒相電路四倍頻鑒相電路比