信号细分与辩向电路

VA VB
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测控电路
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DG3 & A R1 1 C1 A & A R2 1 C2 DG4 A DG8 & B C3 B & B R4 1 DG7 C4 DG9
B & ≥1 A B & A A & B A & B DG5 UO1
A
DG1
图 7 2 单 稳 四 细 分 辨 向 电 路
－Esin t
Esin t
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－Ecos t
电阻细分桥（12细分）
测控电路
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36o
电阻链五倍频 细分电路
12kΩ
Esinω t 56k 33k 18k 24k Ω Ω Ω Ω
∞ + + N ∞ + + N ∞ + + N ∞ + + N 1 2
=
1
108o
3
18o
5 6
=
1
4
0o
13 12 9 8 6 5 1 2
第七章 信号细分与辨向电路
第一节
第二节
四细分辨向电路
电阻链分相细分
第三节
第四节
微型计算机细分
只读存储器细分
第五节
思考题
平衡补偿式细分电路
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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。
-
DG2
R3 1
A & ≥1 B
B & A A & B A B & DG10 UO2
B
DG6
B
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 A B B 单稳 单稳 单稳 单稳 A’ A’ 异或
四细分输出
B’
B’
0 1 1-0
DG3 &
0 1-0
A
A
0 1
1
1 0
0-1
R1
DG1
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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
过零 比较器
u
辨向 电路 可逆 计数器
u1
u2
Asin Acos
∩/#
∩/#
Fra Baidu bibliotek
数字 计算机
1 2 3 4 5
6 7
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
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
VA’
B O W VB

VA
VB’
B
W
VA VB
72o
13 12
=
1
11
144o
126o
9 8
=
1
10
UR
图7-6
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测控电路
Esint
1 2 3 13 11 13 12 11 3 5 6 4
8
10 9 8 10
五 倍 频 细 分 电 路 的 波 形
4
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。
C1
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测控电路
B
& ≥1 & & & DG5 UO1
B
& ≥1 & & & DG10 UO2
A
B A A B A B
A
B A A B A B
A B A' B' A' B’ Uo1 Uo2
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A B A' B' A' B’ Uo1 正向时
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Uo2
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反向时
测控电路
=
1
11
162o 18k 24k 56k 33k Ω Ω Ω Ω Ecosω t 2 4 k 3 3 k 5 6 k1 8 k Ω Ω Ω Ω
∞ + + N
∞ + + N ∞ + + N ∞ + + N ∞ + + N ∞ + + N
=
1
10
12kΩ
90o
=
1
4
54o
=
1
3
33k 24k 18k 56k Ω Ω Ω Ω -Esinω t
测控电路
卦限
1 2 3 4 5 6 7 8
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u1的极性 u2的极性
+ + + +
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|u1|、|u2|大小
|u1|〈|u2| |u1|〉|u2| |u1|〉|u2| |u1|〈|u2| |u1|〈|u2| |u1|〉|u2| |u1|〉|u2| |u1|〈|u2|
u2 R2 uo
E R1 R1 R2
u2
uo
arctan( R1 / R2 )
输出电压的幅值与相位都与R1 u1 和R2的比值有关。
R1

ER2 R1 R 2
u1
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： Ⅱ： Ⅲ： Ⅳ： u1=Esin t，u2=Ecos t u1=Ecos t ，u2=－Esin t u1=－Esin t，u2=－Ecos t u1=－Ecos t ，u2=Esin t Ecos t φ＝0 ° ～90 ° φ＝90 ° ～180 ° φ＝180 °～270° φ＝270 ° ～360 °
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
Uo2
＋ 可 逆 计 数 — 器
实际位移情况
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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
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。
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测控电路
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 。
uo E sin tR2 /( R1 R2 ) E costR1 /(R1 R2 )
U om E
2 R1 2 R2
/( R1 R2 )