[发明专利]光学编码器及其内插电路与运作方法

说明书

一种光学编码器的内插电路，包含相位移电路、两个多任务器、两个数字电路以及四个比较器。相位移电路接收相位差依序为90度的信号并输出多个相位移信号。两个多任务器的每一者接收一半所述多个相位移信号并分别输出两对相位差180度的相位移信号至与其连接的两个比较器。两个数字电路的每一者控制相对应的多任务器从输入的一半所述多个相位移信号选择所述两对相位移信号。

技术领域

本发明有关一种光学编码器，更特别有关一种光学编码器及其内插电路与运作方法，其具有低运作耗能、低硅晶面积及高定位精确度。

背景技术

请参照图1所示，其为已知光学编码器的方框图，该光学编码器包含光源11、编码盘(或编码带)13、光二极管15以及比较电路17。所述光二极管15检测光源11所发出并穿过编码盘/带13的光，并通过转阻放大器(TIA) 输出相位差依序为90度的四个信号A、A’、B及B’。比较电路17比较信号A、A’、B及B’并产生两个输出信号CHA及CHB。

图2显示输出信号CHA及CHB的时序图，从图中可看出由于输出信号 CHA及CHB的电压准位在编码盘/带13的一个周期具有4个状态，故可用于表示编码盘/带13的四个位置。

然而，为增加位置辨识精度，仅具有四种信号的组合并不足够。图3显示一种已知的4倍内插电路，其包含相位移电路31、多个比较器33、多个第一互斥或(XOR)门35以及多个第二互斥或门37。图4则显示图3的比较信号out1～out8及输出信号CHA及CHB的时序图。由图4可看出，输出信号CHA及CHB在编码盘/带13的一个周期能标示16个状态，因而达成了4倍的位置精度。

然而，当需要更高位置精度时，使用图3的架构则需要使用更多个比较器。例如，如果内插因子(interpolation factor)为n，则必需使用2n个比较器，其不但会提高整体耗能，占用更多面积，多个比较器的磁滞失配 (hysteresis mismatch)更会降低检测精确度。

有鉴于此，具有低硅晶面积、低耗能及高精度的光学编码器实为所需。

发明内容

本发明提供一种适用于高内插因子系统的光学编码器及其内插电路与运作方法，其仅需要使用4个比较器，故具有低耗能、小硅晶面积并可达成高位置精度。

本发明提供一种包含相位移电路、第一多任务器、第二多任务器、第一比较器、第二比较器、第一数字电路、第三比较器、第四比较器以及第二数字电路的光学编码器的内插电路。所述相位移电路用于接收相位依序相差90 度的第一信号、第二信号、第三信号及第四信号，并输出4N个相位移信号，其中N为内插因子。所述第一多任务器用于从所述相位移电路接收所述4N 个相位移信号中的2N个相位移信号。所述第二多任务器用于从所述相位移电路接收所述4N个相位移信号中的剩下的2N个相位移信号。所述第一比较器用于通过所述第一多任务器接收第一对相位移信号，并产生第一比较信号。所述第二比较器用于通过所述第一多任务器接收第二对相位移信号，并产生第二比较信号。所述第一数字电路用于根据所述第一比较信号及所述第二比较信号决定是否改变所述2N个相位移信号中分别被输入至所述第一比较器及所述第二比较器的所述第一对相位移信号及所述第二对相位移信号。所述第三比较器用于通过所述第二多任务器接收第三对相位移信号，并产生第三比较信号。所述第四比较器用于通过所述第二多任务器接收第四对相位移信号，并产生第四比较信号。所述第二数字电路用于根据所述第三比较信号及所述第四比较信号决定是否改变所述剩下的2N个相位移信号中分别被输入至所述第三比较器及所述第四比较器的所述第三对相位移信号及所述第四对相位移信号。