测控电路 第7章幻灯片.pptVIP

第七章 信号细分与辨向电路 概述 第一节 直传式细分电路 第二节 平衡补偿式细分电路 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。 测控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，则仪器的分辨率就是一个信号周期所对应的位移。 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。 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。 第一节 直传式细分电路 由于Ks的变化和?xj的存在会使达到相同xo所需的xi值发生变化，即使细分点的位置发生变化。 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。 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 输入信号：具有一定相位差(通常为90?)的两路方波信号。 细分的原理：基于两路方波在一个周期内具有两个上升沿和两个下降沿，通过对边沿的处理实现四细分。 辨向：根据两路方波相位的相对导前和滞后的关系作为判别依据 。 HCTL-20XX系列四细分辨向电路 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 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。 例题：设计一电阻链二倍频细分电路。 该电阻其输出A、B为相位差90°的二路信号，它们的频率是输入信号频率的二倍。 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。 例题：若测得待细分的正余弦信号某时刻值为u1=2.65V, u2=-1.33V，采用微机对信号进行200细分，请判别其所属卦限，并求出对应的?值和k值。 优点：利用判别卦限和查表实现细分，相对来说减少了计算机运算时间，若直接算反函数或，要化更多的时间；通过修改程序和正切表，很容易实现高的细分数。 缺点：这种细分方法由于还需要进行软件查表，细分速度慢，主要用于输入信号频率不高或静态测量中。 四、只读存储器细分 例题：在图7-9所示只读存储器256细分电路中，请计算第A000(十六进制)单元的存储值。 A000为：1010000000000000，即XY对应十进制X=160、Y=0， 第二节 平衡补偿式细分 Xi为系统模拟输入量，可为长（角）度，也可为电参数，如幅值、相位、频率等 ； Xo为系统输出量 ，是数字代码，代码多是脉冲数； Ks为前馈回路诸环节的灵敏度（或传递函数）； F为反馈环节的灵敏度 ，反馈环节的输入是系统的数字输出量Xo，其输出是补偿量XF； XF与Xi在比较器中比较，比较结果是误差信号Xi-XF。平衡就是用XF去补偿Xi的变化。为使比较结果的残差Xi-XF等于零，在前馈回路中常采用积分环节,系统平衡时Xi-XF=0 。 平衡式细分原理图 平衡补偿式细分电路广泛应用于标尺节距大的感应同步器、容栅仪器中，也用于磁栅、光栅式仪器中。这种细分方法可实现高的细分数，例如2000，甚至10000。 比较器 F Ks xo - + N ∫ xi xF xi- XF 比较器 F Ks xo - + N ∫ xi xF xi- XF 比较器是另一重要环节，其分辨力