目前，各類伺服驅(qū)動器及其應(yīng)用中廣泛采用光柵裝置作為速度測量、位置測量的敏感元件泻磅。而且，廣泛采用兩路正交方波的形式搔片，系統(tǒng)的實時性要求極高煞松。因此，對于光柵編碼器的信號的細分等主要處理環(huán)節(jié)脸缆，一方面集中考慮提高分辨率的問題芳争。　　

　　盡管高速單片機别粮、DSP等高速數(shù)字處理器件的應(yīng)用可以極大地改善系統(tǒng)的實時性懈词，但是做除法運算仍需較長的時間，大約為幾百微秒辩诞，無法滿足系統(tǒng)實時性的要求坎弯，因此，軟件細分的方法受到了限制译暂≤衽　　

　　目前，有很多采取純硬件進行細分的方法秧秉，如，電阻鏈細分衰抑，空間細分象迎，鎖相倍頻，還有兩種方法的結(jié)合使用等呛踊。上述幾種方法在實際應(yīng)用中被廣泛采用砾淌，特別是電阻鏈細分，在低倍頻的情況下是一種很好的方案谭网。但是在高倍頻的情況下汪厨，不可避免地出現(xiàn)大量使用比較器的情況例是，以及比較器死區(qū)(滯后區(qū))問題，難以調(diào)節(jié)蛙檐『樱空間細分的方法中，主要解決的問題是切割電平精準的問題贪犁，其中的三角波切割三角波的方案有很多優(yōu)點颜肥，可以改變使用過零比較造成的細分誤差。但是仍然存在大量使用比較器的問題檀氏，調(diào)節(jié)起來比較繁瑣退厕。鎖相倍頻細分的方法，一方面纳帽，成本較前兩種高寸颇，另一方面，受環(huán)境溫度的影響比較大挣呛，實際的應(yīng)用中很少采用础健。本文從原理上考慮了一種新的細分方案，使用取絕對值嫡纠，八卦限理論烦租，利用ASIC器件(速度為納秒級)對信號進行邏輯運算和處理等一整套純粹硬件的信號細分方案，并通過調(diào)試和實際應(yīng)用除盏，驗證了該方案的可行性叉橱。　　

　　細分原理及框圖　　

　　細分主要由以下幾個部分構(gòu)成者蠕，取絕對值窃祝、提取卦限信號、A／D轉(zhuǎn)換踱侣、查細分表粪小、邏輯運算等÷站洌　　

　　濾波探膊、放大、整形電路對于輸入原始信號sinx待榔、cosx進行初步處理逞壁，在幅值、對稱性锐锣、正交性等方面滿足后續(xù)電路的要求债轰。取絕對值電路根據(jù)二極管截止導(dǎo)通特性，并結(jié)合基本運算放大器的基本工作原理，設(shè)計硬件電路丐闲，使其uo＝｜ui｜輸出械琴，實現(xiàn)對輸入信號的倍頻，兩路信號交錯形成八個卦區(qū)以及相應(yīng)的卦限信號索官。

　　A／D轉(zhuǎn)換模塊對絕對值信號進行采樣轉(zhuǎn)化狰了，如圖2所示：模擬多路開關(guān)在卦限控制信號的作用下，對絕對值信號進行選擇瞬芒，其輸出分別作為A／D轉(zhuǎn)換的輸入信號和參考信號凯辆。A／D轉(zhuǎn)換受控于采樣控制信號，其輸出數(shù)據(jù)與采樣時刻的相位信號對應(yīng)接吠∫肆眩　　

　　如果將該數(shù)據(jù)與相位之間的對應(yīng)關(guān)系用一張表來描述，就是我們所建立的細分表缕圣。但是由于細分倍數(shù)的不同掀哎，兩者之間并不是一一對應(yīng)關(guān)系。

　　硬件設(shè)計與調(diào)試

　　從原理上可以看出旺坠，該細分模塊的技術(shù)關(guān)鍵是比較器整形產(chǎn)生的卦限信號和A／D模塊產(chǎn)生的地址信號必須同步乔遮，這是能否正確細分的關(guān)鍵。因此取刃，在電路設(shè)計過程中蹋肮，比較器的滯后及其抗干擾能力是必須考慮和解決的問題。在抗干擾方面璧疗，采用差分放大坯辩，可以有效地抑制共模干擾”老溃考慮其滯后問題漆魔，采用整形電路與取絕對值電路分離，可以通過調(diào)節(jié)各個運放的直流參數(shù)却音，使得卦限信號與絕對值信號能夠近似同步改抡，否則，產(chǎn)生的細分方波將會在過零處變得混亂系瓢。如圖3所示阿纤，對其中sinx信號取絕對值及整形，這樣一來撼由，既方便了調(diào)試荡将，也避免了干擾及比較器的滯后問題∽蟪罚　　

　　邏輯控制電路及運算模塊主要完成對A／D轉(zhuǎn)換模塊的采樣控制、讀存儲器(細分表)、運算輸出細分正交方波等邏輯三二。整個模塊由FPGA來實現(xiàn)号找。外圍晶振提供10MHz的時鐘，由分頻模塊進行分頻会刀，實現(xiàn)周期為2μs(滿足系統(tǒng)最大500kHz的反饋要求)的脈沖列作為采樣控制信號泥碳。在A／D轉(zhuǎn)換模塊完成采樣轉(zhuǎn)換并且轉(zhuǎn)換結(jié)束信號／INT為低電平時，此時掏绍，卦限信號及地址信號在存儲器的地址信號線上有效泰牵，在FPGA內(nèi)部經(jīng)過邏輯判斷后，發(fā)出讀(／RD)命令译命。讀取的數(shù)據(jù)經(jīng)鎖存后提供給后序運算模塊芥吟，經(jīng)判斷運算后輸出正交細分方波。

　　檢測及檢測結(jié)果

　　我們搭建了細分檢測硬件平臺专甩，由標定系統(tǒng)一維平轉(zhuǎn)臺和同軸的圓光柵編碼器構(gòu)成钟鸵。數(shù)顯裝置顯示了標定轉(zhuǎn)臺實際轉(zhuǎn)過的角度，同時涤躲，主機通過接口電路對細分方波進行計數(shù)并顯示棺耍，經(jīng)過多次測量，兩顯示值之間的差e≤1种樱，即蒙袍，小于等于一個當量，達到了設(shè)計目的嫩挤。同時害幅，通過伺服驅(qū)動的一維平轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)及檢測機構(gòu)來定量地檢測分析細分誤差，初始位置：3′26．3″俐镐，末位置：2′50．7″矫限，差值：3′26．3″－2′50．7″＝35．6″，36．0″－35．6″＝0．4″佩抹，結(jié)果如表1所示叼风。

　　結(jié)束語

　　采用純硬件的手段可以滿足系統(tǒng)實時性的要求，采樣速度為2μs飒晴。同時威众，采用該方法可以實現(xiàn)高倍頻細分，滿足大多數(shù)系統(tǒng)對于兩路正交反饋方波的需求拙位，可以在光柵編碼器信號處理中采用哼股。

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