第七章-信號(hào)細(xì)分與辨向電路

第七章信號(hào)細(xì)分與辨向電路四細(xì)分辨向電路1.1電阻鏈分相細(xì)分1.2直傳式細(xì)分1信號(hào)細(xì)分電路概念：信號(hào)細(xì)分電路又稱插補(bǔ)器，是采用電路的手段對(duì)周期性的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行插值提高儀器分辨力。信號(hào)的共同特點(diǎn)：信號(hào)具有周期性，信號(hào)每變化一個(gè)周期就對(duì)應(yīng)著空間上一個(gè)固定位移量。電路細(xì)分原因：

測(cè)量電路通常采用對(duì)信號(hào)周期進(jìn)行計(jì)數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)位移的測(cè)量，若單純對(duì)信號(hào)的周期進(jìn)行計(jì)數(shù),則儀器的分辨力就是一個(gè)信號(hào)周期所對(duì)應(yīng)的位移量。為了提高儀器的分辨力，就需要使用細(xì)分電路。細(xì)分的基本原理：

根據(jù)周期性測(cè)量信號(hào)的波形、振幅或者相位的變化規(guī)律，在一個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行插值，從而獲得優(yōu)于一個(gè)信號(hào)周期的更高的分辨力。辨向：

由于位移傳感器一般允許在正、反兩個(gè)方向移動(dòng)，在進(jìn)行計(jì)數(shù)和細(xì)分電路的設(shè)計(jì)時(shí)往往要綜合考慮辨向的問(wèn)題。7.1直傳式細(xì)分細(xì)分電路直傳式細(xì)分:各個(gè)環(huán)節(jié)都依次向末端傳遞信息，這就是直傳的意思。平衡補(bǔ)償式細(xì)分：帶反饋，可實(shí)現(xiàn)高細(xì)分?jǐn)?shù)。xi

x1

xo

K1

K2

Kmx2

x2x1

K1、K2、‥‥Km為各個(gè)環(huán)節(jié)的靈敏度中間環(huán)節(jié)可能是波形變換電路、比較器或D/A等等?！嗫偟撵`敏度：Ks=K1K2¨¨Km直傳式系統(tǒng)抗干擾能力差，精度低于平衡補(bǔ)償式，但是速度快，簡(jiǎn)單。越靠近輸入端，越要做的精細(xì)。一、四細(xì)分辨向電路要求：輸入兩路具有90°相位差的方波信號(hào)。AB細(xì)分的原理：

基于兩路方波在一個(gè)周期內(nèi)具有兩個(gè)上升沿和兩個(gè)下降沿，通過(guò)對(duì)邊沿的處理實(shí)現(xiàn)四細(xì)分。辨向：根據(jù)兩路方波相位的相對(duì)導(dǎo)前和滯后的關(guān)系作為判別依據(jù)。原理：利用單穩(wěn)提取兩路方波信號(hào)的邊沿實(shí)現(xiàn)四細(xì)分。典型的積分式單穩(wěn)觸發(fā)器穩(wěn)態(tài)暫態(tài)A在上邊沿的時(shí)候，進(jìn)入暫態(tài)，觸發(fā)一個(gè)窄脈沖A穩(wěn)定時(shí)：VI=0，Vo1=1，Vo2=1，Vo=0上升沿來(lái)：VI=1，Vo1=0，Vo2=1，Vo=1電容C1開始通過(guò)電阻R1放電，當(dāng)電阻兩端下降到VTH時(shí)，Vo=0，退出暫態(tài)。閾值電平單穩(wěn)四細(xì)分辨向電路第1個(gè)過(guò)程：A上升沿的時(shí)候，A′產(chǎn)生一個(gè)窄脈沖。B=0，B=1，DG10、DG5為與或非門。Uo1有計(jì)數(shù)脈沖輸出，Uo2無(wú)輸出。A下降沿的時(shí)候，A′產(chǎn)生一個(gè)窄脈沖。

同樣，Uo1有計(jì)數(shù)脈沖輸出，Uo2無(wú)輸出。B上升沿的時(shí)候，B′產(chǎn)生一個(gè)窄脈沖。

同樣，Uo1有計(jì)數(shù)脈沖輸出，Uo2無(wú)輸出。B下降沿的時(shí)候，B′產(chǎn)生一個(gè)窄脈沖。

同樣，Uo1有計(jì)數(shù)脈沖輸出，Uo2無(wú)輸出?！郩o1在正向運(yùn)動(dòng)時(shí)，插入了四個(gè)為零的計(jì)數(shù)脈沖，Uo2一直為高電平。正向運(yùn)動(dòng)A′B′反向運(yùn)動(dòng)反之：反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，B在A的前面，這時(shí)在Uo2中輸入了四個(gè)為零的計(jì)數(shù)脈沖，Uo1無(wú)輸出，一直為高電平∴DG5——Uo1DG10——Uo2哪一個(gè)輸出關(guān)系著辨向根據(jù)上述原理，已制成集成電路C5194、C5191二、電阻鏈分相細(xì)分要求信號(hào)為一對(duì)正余弦信號(hào)。一、工作原理在電阻鏈兩端施加相位差90°，頻率相同的相位信號(hào)，由于兩信號(hào)的疊加作用，在電阻鏈各接點(diǎn)上，可得幅值和相位都不相同的電信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)整形、脈沖形成后，就能獲得若干個(gè)計(jì)數(shù)脈沖。圖7-5電阻鏈分相細(xì)分a)原理圖b)矢量圖根據(jù)疊加原理：uo的幅值：uo的相位：相關(guān)~uom~相關(guān)所以改變R1、R2比值，就能改變?chǔ)?、uom，uo是沿u1、u2直線運(yùn)動(dòng)，φ=45°時(shí)，uom有最小值。這里講的的是0°~90°第一象限的情況。同理：cosωt-sinωt-sinωt-cosωt-cosωtsinωtEsinωtEcosωt-Esinωt-Ecosωt0°~90°移相90°~180°移相180°~270°移相270°~360°移相相關(guān)~每一個(gè)臂上都是電位器，可以用來(lái)調(diào)整相位。電阻并聯(lián)橋，在四個(gè)象限內(nèi)依次有一個(gè)相位差的若干輸出電壓。例：若采用這種移相橋?qū)崿F(xiàn)12細(xì)分，所有的電位器電阻值均為12KΩ，計(jì)算第一象限的各電阻值分阻阻值。R1R2每個(gè)象限內(nèi)相位差30°0°:R1=0KΩ，R2=12KΩ30°:R1=4.39KΩ，R2=7.61KΩ60°:R1=7.61KΩ，R2=4.39KΩ經(jīng)電阻鏈細(xì)分后，各相信號(hào)仍是模擬信號(hào)，為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，要把它們變換為邏輯“0”或“1”電平，這項(xiàng)工作由電壓比較器完成。左半部分是兩個(gè)區(qū)間的細(xì)分，右邊是比較器（施密特比較器）。設(shè)比較器輸出高、低電平電壓分別為UOH和UOL。兩個(gè)門限電