第七章 信号细分与辨向电路
第一节 四细分辨向电路 第二节 电阻链分相细分 第三节 微型计算机细分 第四节 只读存储器细分 第五节 平衡补偿式细分电路 思考题
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测控电路
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。
+N
54o
-
∞ +
+N
72o -
∞ +
+N
144o
-
∞ +
+N
126o
∞
-+
+N
UR
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1 2
=1 3
5 =1 4 6
13 = 1 11 12
9 = 1 10 8
6 = 1 4 5 1 = 1 3 2
13 = 1 11 12
9 = 1 10 8
图7-6
测控电路
Esint
1 2 3 13 11 13 12 11 3 5 6 4 8 10 9 8 10 4
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测控电路
细分的基本原理：
根据周期性测量信号的波形、振幅或者相位的变 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的分辨力。又称插补器。
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。
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测控电路
辨向：
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。
arcR t1a/R n2)(
R2 uo
u2
ER 1 R1 R2
uo
输出电压的幅值与相位都与R1 和R2的比值有关。
u1
R1
u1
ER 2 R1 R2
不同相的输出电压信号经电压比较器整形为方波，然后经
逻辑电路处理即可实现细分。
测控电路
改变输入信号可改变象限：
Ⅰ： u1=Esin t，u2=Ecos t Ⅱ： u1=Ecos t ，u2=－Esin t Ⅲ： u1=－Esin t，u2=－Ecos t Ⅳ： u1=－Ecos t ，u2=Esin t
五 倍 频 细 分 电 路 的 波 形
测控电路
优点:
具有良好的动态特性,应用广泛
缺点:
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，因此电阻链细分主要用于细分数不高的场 合。
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测控电路
第三节 微型计算机细分
输入信号：原始正余弦信号u1=Asin和u2=Acos
Asin Acos
原理：
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 。
u o E st i 2 / R n R 1 ( R 2 ) E ct o 1 / R R 1 ( s R 2 )
U om ER 1 2R 2 2/R (1R 2) u2
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测控电路
第二节 电阻链分相细分
输入信号：两路正余弦交流信号。
（频率相同但相位不同）
工作原理：将正余弦信号施加在电阻链两端，在电阻链的各接 点上得到幅值和相位各不相同的电信号， 经处理后（整形 、脉冲形成、逻辑组合电路），在一个周期内获得若干计 数脉冲，实现细分。
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测控电路
正向时
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A B A' B' A' B’ Uo1 Uo2
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B & ≥1 A B &
A A &
UO2
B A & B
DG10
反向时
测控电路
辨向原理：
正向：Uo1有4细分脉冲输出，Uo2始终为高电平 反向：Uo1始终为高电平，Uo2有4细分脉冲输出
Uo1
＋可 逆
计
Uo2
数
—器
实际位移情况
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UO2 路
测控电路
原理：利用单稳提取两路方波信号的边沿实现四细分
A
单稳
A’
A
单稳
A’
B
单稳
B’
异或
四细分输出
B
单稳
B’
A
01
1
1
DG1
DG3 0 1&
0-1 1-0
0
0 R1 C1
A
1-0
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测控电路
B & ≥1
A
B &
A A &
UO1
B
A & B
DG5
A
B
A'
B'
A'
B’
Uo1
Uo2
12kΩ
Ecosωt
18k 24k 56k 33k Ω Ω ΩΩ
2 4 k 3 3 k 5 6 k1 8 k Ω Ω ΩΩ
12kΩ
-Esinωt
33k 24k 18k 56k Ω ΩΩΩ
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36o
-
∞ +
+N
108o
-
∞ +
+N
18o
-
∞ +
+N
0o -
∞ +
+N
162o
-
∞ +
+N
90o
∞
-+
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测控电路
第一节 四细分辨向电路
输入信号：具有一定相位差(通常为90)的两路方波信号。
细分原理：对两路方波的突变沿进行处理（一个周期有两个突变沿），
提取四个突变沿，实现四细分。
辨向原理：根据两路方波相位的相对超前和滞后的关系作为判别依据。
Y B
OVBຫໍສະໝຸດ VAVA’ VB’
W
BW
VA
VA
VB
VB
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测控电路
1 A
DG1
1 B
DG6
DG3 & A
R1
C1
A
& A
R2
C2 DG4
1
A
DG2
DG8
& B
R3
C3
B
& B
C4 DG9 R4
1
B
DG7
B & ≥1 A B & A A & B A & B DG5
A & ≥1 B B & A A & B
& A B
DG10
-
UO1 图 7 2 单 稳 四 细 分 辨 向 电
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测控电路
单个卦限内的细分：
u1 tan
u2
arctanu1
u2
直接算反函数法：运算量大，占用CPU太多时间 查表法：
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测控电路
cot
=u2/u1
1 12 3 45 67 8
0 －1
90° 180° 270° 360° t
过零 比较器
辨向 电路
∩/# ∩/#
可逆 计数器
数字 计算机
u
u1
u2
12 3 45 67 8
t
显示电路
a） 电路原理图
b） 卦限图
图7-8 微型计算机8细分
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测控电路
卦限 u1的极性 u2的极性 |u1|、|u2|大小
1
+
+
2
+
+
3
+
4
+
5
6
7
+
8
+
|u1|〈|u2| |u1|〉|u2| |u1|〉|u2| |u1|〈|u2| |u1|〈|u2| |u1|〉|u2| |u1|〉|u2| |u1|〈|u2|
Ecos t
φ＝0 ° ～90 ° φ＝90 ° ～180 ° φ＝180 °～270° φ＝270 ° ～360 °
－Esin t
Esin t
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－Ecos t
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电阻细分桥（12细分） 测控电路
电阻链五倍频 细分电路
Esinωt 5 6 k 3 3 k 1 8 k 2 4 k Ω Ω ΩΩ