• 1、原理
–输入信号
• SIN、COS信号
–将SIN、COS信号施加在电阻链两端
• 在电阻链接点上得到不同相位与幅度的信号
–整形
• 在输入信号的一个周期中得到若干计数脉冲信号
u2
R2
uo u1
R1
u2
R2
u2
uo
uo
u1
R1
ER1 R1 R 2
φ u1
a）原理图
ER 2 R1 R 2
b）矢量图
设电阻链由电阻R1和R2串联而成，电阻链两端加有交流电压u1、 u2，其中，u1=Esint，u2=Ecost
uo R2 E sin t /( R1 R2 ) R1 E cost /( R1 R2 )
2 U om E R12 R2 /( R1 R2 )
arct an( R1 / R2 ) uo U om sin(t )
概述
• 信号细分电路概念： 信号细分电路又称插补器，是采用电路的手段对 周期性的测量信号进行插值提高仪器分辨力。 • 信号的共同特点： 信号具有周期性，信号每变化一个周期就对应着空 间上一个固定位移量。 • 电路细分原因： 测量电路通常采用对信号周期进行计数的方法实现 对位移的测量，若单纯对信号的周期进行计数, 则仪器 的分辨力就是一个信号周期所对应的位移量。为了提高 仪器的分辨力，就需要使用细分电路。
第七章
信号细分与辨向电路
功能
• 提高分辨力
• 对周期性测量信 号进行插值
§7.1 直传式细分电路
–四细分辨向电路 –电阻链分相细分 –微型计算机细分 –只读存储器细分
• 识别运动方向
• 识别测量信号的 相位
§7.2 平衡补偿式细分
–相位跟踪细分 –幅值跟踪细分 –脉冲调宽型幅值跟踪细分 –频率跟踪细分——锁相倍频细分
xo K s xi K sj x jj 1• 频率更高的脉冲信号或模拟信号 • 数字信号
–灵敏度（传递函数）
•
• Ksj: xo对⊿xj的灵敏度
Ks=K1K2K3…Km
——越靠前的环节对输出的影响越大
• 缺点：直传系统抗干扰能力较差，其精度低于 平衡补偿系统。 • 优点：直传系统没有反馈比较过程，电路结构 简单、响应速度快，有着广泛的应用。
8
多路切换器 三态缓冲器 B0~B7 A0~A7* SEL OE
8 D0~D7
INH
SEL
OE
禁止逻辑
*HCTL－2000中A4~A7接地
二、电阻链分相细分
• 主要实现对正余弦模拟信号的细分
• 工作原理：将正余弦信号施加在电阻链两端， 在电阻链的接点上得到幅值和相位各不相同的 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数脉冲， 实现细分
（一）单稳四细分辨向电路
–利用单稳电路提取两路方波信号的边沿实现四细分
四细分
u3 u1
u4 u2
&
R1 C1 DG3
A′
B′
Ā B′
&
1 单 稳 A DG1 C2 R2 四 • 当A发生正跳变时，由非门 DG1、 1 细 电阻R1、电容C1和与门DG3组成 A’， 分 的单稳触发器输出窄脉冲信号 DG2 B 为高电平，与或门 辨 此时 DG5有计数脉冲输出，由于B为 向 低电平，与或门DG10无计数脉冲 电 输出 R3 路 1 R4 B
• 分类：
按工作原理，可分为直传式细分和平衡补偿式细分。 按所处理的信号可分为调制信号细分电路和非调制信号细分 电路。
第一节
xi K1
直接式细分电路
K2
x1
△x1 x2
Km
xo
直接式细分原理图
开环系统
• 结构简单、响应快 • 抗干扰能力差、精 度较低
• 由若干环节串联而成
–输入
–输出
• 来自（位移）传感器，多为一对SIN、COS信号或相移为90°的方 波信号 m
典型的细分电路 ☆ 四细分辨向电路 ☆ 电阻链分相细分 ☆ 微型计算机细分 ☆ 只读存储器细分
一、四细分辨向电路
• 最常用的细分辩向电路 • 原理
–输入信号
• 具有一定相位差的两路方波信号 • 在一个周期内有2个上升沿和2个下降沿
–通过对输入信号的2个上升沿和2个下降沿的处理实 现细分 –根据两路方波信号的相对导前和滞后关系辨别方向
DG6 DG
7
&
DG4
DG8
Ā′
A A′ B A′
&
& &
≥1
UO1
B
DG
5
&
B′
Ā
B′ B′
&
& ≥1
UO2
&
DG9
B′
A′
A
Ā′
B
&
&
1
1、A正跳变
C4
B
2、A负跳变 3、B正跳变
DG10
4、B负跳变
四细分
四细分
正向运动
反向运动
图7－3
单稳四细分辩向电路波形
（二）HCTL－20XX系列四细分辨向电路(原理图）
• 细分的基本原理
–输入信号
• 来自光栅、感应同步器、磁栅等传感器 • 具有周期性 • 信号每变化一个周期对应着空间上的一个固定的位移量
–原理
• 利用周期性测量信号的波形、幅度或相位变化规律，在一个周期 内进行插值，从而获得优于一个信号周期的更高分辨力 • 利用周期性测量信号的相位关系可以实现方向识别 (由于位移传感器一般允许在正、反两个方向移动，在进行计数 和细分电路的设计时往往要综合考虑辨向的问题。)
串联式 并联式
电压比较器一般接成施密特触发电路的形式， 使其上升沿和下降沿的触发点具有不同的触发电平， 这个电平差称为回差电压。让回差电压大于信号中 的噪声幅值，可避免比较器在触发点附近因噪声来 回反转，回差电压越大，抗干扰能力越强。但回差 电压的存在使比较器的触发点不可避免地偏离理想 触发位置，造成误差，因此回差电压的选取应该兼 顾抗干扰和精度两方面的因素。
HCTL－2020具有的功能
CLK CK 细分脉冲 CNTDECR 计数方向 U/D 级联脉冲 CNTCAS
施密特 触发器
CHA
数字 滤波器
四细分 向电路辨 计数脉冲 计数方向
12/16位 可逆计数器 计数脉冲 计数方向 D0~D11（15）
12/16位 锁存器
CHB
Q0~Q7 8 Q8~Q11（15） D0~D11（15）
• 改变R1、R2可以改变φ和Uom
• 改变u1、u2可以得到第2、3、4 象限的输出信号
2、电阻链五倍细分电路
• 组成
• 电阻移相网络
• 给出10路移相信号 • 比较器
• 将正弦信号转换为方 波信号
• 一般采用施密特触发 电路的形式
• 逻辑电路
• 得到2路相位差90°的 5倍频方波信号 • 异或门组合电路