[發明專利]一種增量式編碼器分頻電路

有效

• 申請號: 201611113905.5
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106595724B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 胡建華;王云寬;王欣波;吳少泓;鄭軍;陸浩;蘇婷婷;張好劍;袁勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G01D5/245
• 分類號: G01D5/245;H03K23/68
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 鐘文芳

本發明公開了一種增量式編碼器分頻電路，包括：亞穩態消除電路、尖峰濾除電路、四倍頻鑒相電路、計數器電路、脈沖分頻電路。亞穩態消除電路去除增量式編碼器輸出的A、B相脈沖信號中的亞穩態現象，提高電路的穩定性；尖峰濾除電路去除亞穩態消除電路輸出的A、B相脈沖中的高頻干擾；四倍頻鑒相電路將尖峰濾除電路輸出的A、B相脈沖信號進行四倍頻，同時提取出方向信號，以便后續計數器電路對脈沖進行計數；計數器電路依據四倍頻鑒相電路輸出的計數脈沖以及方向信號進行增減計數；脈沖分頻電路依據計數器電路輸出的計數值輸出分頻后的脈沖信號。采用本發明，可實現增量式編碼器的任意分頻輸出，同時有效提高編碼器計數的精度和抗干擾性能。

技術領域

本發明涉及一種電子技術領域的電路，具體是一種增量式編碼器分頻電路。

背景技術

增量式編碼器是一種將運動機構輸出軸的旋轉運動轉化為脈沖信號的傳感器，一般用于檢測運動機構的位置、速度和方向。通常增量式編碼器和運動機構同軸連接，隨運動機構一起旋轉，產生和轉速成正比的兩路相位相差90度的頻率相同的正交脈沖，增量式編碼器具有精度高、測量范圍廣、體積小、重量輕、使用可靠、易于維護等優點，被廣泛用于機器人、數控機床等領域。

在編碼器的實際應用中，有時需要將脈沖降頻使用，用于位置反饋或速度控制。為此，需要對編碼器信號進行分頻輸出，以提供后續模塊使用。目前大部分編碼器分頻電路都只提供整數分頻，無法完成任意小數分頻，極大的限制了使用范圍。

發明內容

為了解決現有增量式編碼器分頻電路無法進行任意小數分頻的問題，同時提高分頻電路的抗干擾性，本發明一種增量式編碼器分頻電路，可實現任意小數分頻，同時擁有較強抗干擾性。

為了解決上述問題，本發明提供了一種可實現任意小數分頻的增量式編碼器分頻電路，包括：

亞穩態消除電路1、尖峰濾除電路2、四倍頻鑒相電路3、計數器電路4和脈沖分頻電路5，其特征在于，亞穩態消除電路1對增量式編碼器輸出的A、B相脈沖信號中的亞穩態現象進行消除，使A、B相信號同步于CLK，提高系統穩定性；尖峰濾除電路2去除亞穩態消除電路1輸出的A、B相脈沖中的高頻干擾脈沖；四倍頻鑒相電路3將尖峰濾除電路2輸出的A、B相脈沖信號進行四倍頻，同時提取出方向信號，以便后續計數器電路4對脈沖進行計數；計數器電路4依據四倍頻鑒相電路3輸出的計數脈沖以及方向信號進行增減計數；脈沖分頻電路5依據計數器電路輸出的計數值輸出分頻后的脈沖信號。

所述的亞穩態消除電路1，由D1、D2、D3組成的同步寄存器鏈11以及D4、D5、D6組成的同步寄存器鏈12構成，增量式編碼器輸出的A相信號以及B相信號分別輸入同步寄存器鏈11和12，經過3級寄存器同步后輸出為A1、B1。此處以3級同步寄存器鏈為例，但不限于3級同步寄存器鏈，可根據需求采用更多級的同步寄存器鏈。

所述的尖峰濾除電路2，由寄存器D10、D11、D12、D13、D14、D15以及異或門X1、X2構成，當且僅當D10和D11的輸出相等時D12才更新輸出信號A2，當且僅當D13和D14的輸出相等時D15才更新輸出信號B2因此可以濾除小于一個CLK2時鐘寬度的尖峰脈沖，從而輸出濾除尖峰脈沖的A、B相信號。

所述的增量式編碼器四倍頻鑒相電路3輸出的四倍頻后的脈沖coder_clk以及方向信號DIR由以下兩式定義：

其中，S1和S2表示尖峰濾除電路2輸出的A2信號的前一次狀態和當前狀態，S3和S4表示尖峰濾除電路2輸出的B2信號的前一次狀態和當前狀態，*表示與運算，+表示或運算，表示對S3進行反相運算。

所述的計數器電路4由雙向計數器構成，當四倍頻鑒相電路3輸出的coder_clk信號為1時，判斷DIR信號，如果DIR信號為1則計數器加1；如果DIR信號為0則計數器減1.