[发明专利]一种增量式编码器分频电路

说明书

本发明公开了一种增量式编码器分频电路，包括：亚稳态消除电路、尖峰滤除电路、四倍频鉴相电路、计数器电路、脉冲分频电路。亚稳态消除电路去除增量式编码器输出的A、B相脉冲信号中的亚稳态现象，提高电路的稳定性；尖峰滤除电路去除亚稳态消除电路输出的A、B相脉冲中的高频干扰；四倍频鉴相电路将尖峰滤除电路输出的A、B相脉冲信号进行四倍频，同时提取出方向信号，以便后续计数器电路对脉冲进行计数；计数器电路依据四倍频鉴相电路输出的计数脉冲以及方向信号进行增减计数；脉冲分频电路依据计数器电路输出的计数值输出分频后的脉冲信号。采用本发明，可实现增量式编码器的任意分频输出，同时有效提高编码器计数的精度和抗干扰性能。

技术领域

本发明涉及一种电子技术领域的电路，具体是一种增量式编码器分频电路。

背景技术

增量式编码器是一种将运动机构输出轴的旋转运动转化为脉冲信号的传感器，一般用于检测运动机构的位置、速度和方向。通常增量式编码器和运动机构同轴连接，随运动机构一起旋转，产生和转速成正比的两路相位相差90度的频率相同的正交脉冲，增量式编码器具有精度高、测量范围广、体积小、重量轻、使用可靠、易于维护等优点，被广泛用于机器人、数控机床等领域。

在编码器的实际应用中，有时需要将脉冲降频使用，用于位置反馈或速度控制。为此，需要对编码器信号进行分频输出，以提供后续模块使用。目前大部分编码器分频电路都只提供整数分频，无法完成任意小数分频，极大的限制了使用范围。

发明内容

为了解决现有增量式编码器分频电路无法进行任意小数分频的问题，同时提高分频电路的抗干扰性，本发明一种增量式编码器分频电路，可实现任意小数分频，同时拥有较强抗干扰性。

为了解决上述问题，本发明提供了一种可实现任意小数分频的增量式编码器分频电路，包括：

亚稳态消除电路1、尖峰滤除电路2、四倍频鉴相电路3、计数器电路4和脉冲分频电路5，其特征在于，亚稳态消除电路1对增量式编码器输出的A、B相脉冲信号中的亚稳态现象进行消除，使A、B相信号同步于CLK，提高系统稳定性；尖峰滤除电路2去除亚稳态消除电路1输出的A、B相脉冲中的高频干扰脉冲；四倍频鉴相电路3将尖峰滤除电路2输出的A、B相脉冲信号进行四倍频，同时提取出方向信号，以便后续计数器电路4对脉冲进行计数；计数器电路4依据四倍频鉴相电路3输出的计数脉冲以及方向信号进行增减计数；脉冲分频电路5依据计数器电路输出的计数值输出分频后的脉冲信号。

所述的亚稳态消除电路1，由D1、D2、D3组成的同步寄存器链11以及D4、D5、D6组成的同步寄存器链12构成，增量式编码器输出的A相信号以及B相信号分别输入同步寄存器链11和12，经过3级寄存器同步后输出为A1、B1。此处以3级同步寄存器链为例，但不限于3级同步寄存器链，可根据需求采用更多级的同步寄存器链。

所述的尖峰滤除电路2，由寄存器D10、D11、D12、D13、D14、D15以及异或门X1、X2构成，当且仅当D10和D11的输出相等时D12才更新输出信号A2，当且仅当D13和D14的输出相等时D15才更新输出信号B2因此可以滤除小于一个CLK2时钟宽度的尖峰脉冲，从而输出滤除尖峰脉冲的A、B相信号。

所述的增量式编码器四倍频鉴相电路3输出的四倍频后的脉冲coder_clk以及方向信号DIR由以下两式定义：

其中，S1和S2表示尖峰滤除电路2输出的A2信号的前一次状态和当前状态，S3和S4表示尖峰滤除电路2输出的B2信号的前一次状态和当前状态，*表示与运算，+表示或运算，表示对S3进行反相运算。

所述的计数器电路4由双向计数器构成，当四倍频鉴相电路3输出的coder_clk信号为1时，判断DIR信号，如果DIR信号为1则计数器加1；如果DIR信号为0则计数器减1.