测控的电路-信号细分和辩向第七章第一部分.ppt

1、第七章第七章 信号细分与辨向电路信号细分与辨向电路什么是细分电路？什么是细分电路？又称插补器，是采用电路手段对又称插补器，是采用电路手段对周期性的测量信号周期性的测量信号进行插进行插值提高仪器分辨力的一种方法。值提高仪器分辨力的一种方法。细分的基本原理细分的基本原理?为什么要采用细分电路？为什么要采用细分电路？信号周期计数法测量位移时，仪器分辨力是一个周期所对信号周期计数法测量位移时，仪器分辨力是一个周期所对应的位移量。要提高仪器的应的位移量。要提高仪器的分辨力分辨力，就需要使用细分电路。，就需要使用细分电路。根据周期性测量信号的波形、振幅或者相位的变化规律，根据周期性测量信号的波形、振幅或者

2、相位的变化规律，在一个周期内进行插补，从而获得优于一个信号周期的更在一个周期内进行插补，从而获得优于一个信号周期的更高的分辨力。高的分辨力。1面面向向光光栅栅,感感应应同同步步器器,磁磁栅栅,容容栅栅和和激激光光干干涉涉仪仪等等设备输出的周期信号设备输出的周期信号细分电路的应用范围？细分电路的应用范围？按工作原理分：直传式和平衡补偿式细分按工作原理分：直传式和平衡补偿式细分按处理信号分：调制信号和非调制信号细分按处理信号分：调制信号和非调制信号细分细分电路的分类？细分电路的分类？2ABCDE什么是辨向？为什么要辨向？什么是辨向？为什么要辨向？辨向：辨别机构的移动方向辨向：辨别机构的移动方向位移

3、传感器一般允许在正、反两个方向移动；位移传感器一般允许在正、反两个方向移动；无论测量直线位移还是角位移，都需要根据传感器的输出无论测量直线位移还是角位移，都需要根据传感器的输出信号判别移动的方向信号判别移动的方向(即判断正、反向移动？顺时针、逆即判断正、反向移动？顺时针、逆时针旋转？）；时针旋转？）；细分电路设计时要考虑辨向！细分电路设计时要考虑辨向！3难以根据单一信号辨向，辨向需要两路信号AB前进前进B在在A 前面前面后退后退A在在B 前面前面ttuu无法根据两路相位差 或 的信号辨向，相位差 的两路信号最可靠。90 0 180 4第一节第一节 直传式细分电路直传式细分电路位移传感器位移传感

4、器的周期信号的周期信号频率更高频率更高的模拟信的模拟信号、脉冲号、脉冲信号、数信号、数字信号字信号转换环节：波形变换电路，比较转换环节：波形变换电路，比较器，模拟数字转换器和逻辑电路器，模拟数字转换器和逻辑电路5一、单稳四细分辨向电路一、单稳四细分辨向电路6积分型积分型单稳态单稳态触发器触发器7原理：原理：利用单稳提取两路方波信号的边沿实现利用单稳提取两路方波信号的边沿实现四细分四细分正向运动（正向运动（A A超前超前B B）反向运动（反向运动（B B超前超前A A ）8HCTL-20XX系列四细分辨向电路系列四细分辨向电路 该系列芯片具有细分与辨向功能；该系列芯片具有细分与辨向功能；具有抗干

5、扰设计；具有抗干扰设计；将可逆计数器设计在芯片上，芯片的集将可逆计数器设计在芯片上，芯片的集成度高；成度高；简化外围电路的设计。简化外围电路的设计。9HCTL-20XX系列集成电路细分原理图 CLKCK 数字数字滤波器滤波器施密特施密特触发器触发器CHACHB计数脉冲计数脉冲计数方向计数方向计数脉冲计数脉冲计数方向计数方向 四细分四细分辨向电路辨向电路 12/16 12/16位位可逆计数器可逆计数器Q0-Q7Q8-Q11,1512/1612/16位位 锁存器锁存器B0-B7 A0-A7888D0-D7细分脉冲细分脉冲计数方向计数方向级联脉冲级联脉冲 U/D CNTCASHCTL-2020HCT

6、L-2020具有的功能具有的功能多路切换器多路切换器三态缓冲器三态缓冲器SELOE禁止逻辑禁止逻辑*HCTL-2000HCTL-2000中中A A4 4-A-A7 7接地接地CNTDECR10INHQ0-Q11,15D0-D11,15OESEL将将正余弦信号正余弦信号施加在电阻链两端，在电阻链的节点施加在电阻链两端，在电阻链的节点上可得到幅值和相位各不同的电信号。这些信号经整形，上可得到幅值和相位各不同的电信号。这些信号经整形，脉冲形成后，就能在正余弦信号的一个周期内获得若干计脉冲形成后，就能在正余弦信号的一个周期内获得若干计数脉冲，实现细分。数脉冲，实现细分。二、电阻链分相细分二、电阻链分相

7、细分原理图原理图矢量图矢量图11电阻链五倍频细分电路电阻链五倍频细分电路UR12电电 阻阻 移移 相相网络、网络、比比 较较 器器、逻逻辑辑电电路路三三部分组成部分组成133+1311+11优点优点:具有良好的动态特性具有良好的动态特性,应用广泛应用广泛缺点缺点:细分数越高所需的元器件数目也成比例地细分数越高所需的元器件数目也成比例地增加，使电路变得复杂，因此电阻链细分增加，使电路变得复杂，因此电阻链细分主要用于细分数不高的场合。主要用于细分数不高的场合。电阻链分相细分优缺点电阻链分相细分优缺点14设计一电阻链二倍频细分电路。设计一电阻链二倍频细分电路。练习练习7-245o0o135o13A2

8、4B118k18k18k12k18k12kEsintEcost-Esint-+N-+N-+N-+N90o=1=1UR15三、微型计算机细分三、微型计算机细分微机细分是利用计算机进行数值计算来进行细分，微机细分是利用计算机进行数值计算来进行细分，它用数字计算机代替硬件电路对模拟量进行计算达到细分它用数字计算机代替硬件电路对模拟量进行计算达到细分的目的。的目的。微机细分按照其工作原理可分为三种类型：微机细分按照其工作原理可分为三种类型：1、与硬件细分相结合的细分技术；、与硬件细分相结合的细分技术；2、时钟脉冲细分技术；、时钟脉冲细分技术；3、量化细分技术、量化细分技术16微机量化细分电路原理图微机

9、量化细分电路原理图17微型计算机细分卦限图微型计算机细分卦限图18卦限卦限u1极性极性u2极性极性|u1|、|u2|大小大小1+|u1|u2|3+|u1|u2|4+|u1|u2|5|u1|u2|7+|u1|u2|8+|u1|u2|191、4、5、8卦限用tan2、3、6、7卦限用ctan微机量化细分的优缺点微机量化细分的优缺点优点：优点：利用判别卦限和查表实现细分，相对利用判别卦限和查表实现细分，相对来说减少了计算机运算时间，若直接算反函来说减少了计算机运算时间，若直接算反函数数 或或 要化更多的时要化更多的时间；通过修改程序和正切表，很容易实现高间；通过修改程序和正切表，很容易实现高的细分数。的细分数。缺点：缺点：需要进行软件查表，细分速度慢，主需要进行软件查表，细分速度慢，主要用于输入信号频率不高或静态测量中。要用于输入信号频率不高或静态测量中。20四、只读存储细分四、只读存储细分只读存储器细分原理图只读存储器细分原理图21模模/数转换结果与对应角度关系数转换结果与对应角度关系作业：作业：7-17-37-422