1、上節課內容回顧上節課內容回顧Q:Q:什么是振鈴現象？如何抑制這種現象？什么是振鈴現象？如何抑制這種現象？A:A:振鈴現象：振鈴現象：若被測信號上疊加一定干擾信號，當輸入信號接近若被測信號上疊加一定干擾信號，當輸入信號接近門限電平時，比較器發生誤翻轉和振蕩的現象。門限電平時，比較器發生誤翻轉和振蕩的現象。 克服辦法：克服辦法：增加一定正反饋，構成滯回比較電路。增加一定正反饋，構成滯回比較電路。 Q:Q:電壓比較電路有幾種結構類型，分別闡述它們的特點電壓比較電路有幾種結構類型，分別闡述它們的特點及應用。及應用。A:A:單限比較單限比較( (差動式、求和式差動式、求和式) )：單門限，單跳變，如開關

2、控制；：單門限，單跳變，如開關控制； 滯回比較：雙門限，單跳變?？垢蓴_滯回比較：雙門限，單跳變?？垢蓴_ 窗口比較：雙門限，雙跳變。如窗口比較：雙門限，雙跳變。如“窗口窗口”檢測。檢測。Q:Q:電壓頻率轉換電路有幾種結構類型？集成電壓頻率轉換電路有幾種結構類型？集成V/fV/f轉換轉換器大多采用哪種結構作為基本電路結構？試闡述器大多采用哪種結構作為基本電路結構？試闡述其工作原理。其工作原理。A:A:有積分復原式和電荷平衡式有積分復原式和電荷平衡式V/fV/f轉換電路。電荷平衡式轉換電路。電荷平衡式V/fV/f轉換電路主要是基于電路中電容充、放電的電荷量相等，轉換電路主要是基于電路中電容充、放電的

3、電荷量相等，得到充放電時間與輸入電壓關系。得到充放電時間與輸入電壓關系。 Q:Q:解釋書中解釋書中P168P168頁頁“在信號轉換時，為保證一定在信號轉換時，為保證一定轉換精度和較大適用范圍，要求轉換精度和較大適用范圍，要求I/VI/V轉換器有低的轉換器有低的輸入阻抗及輸出阻抗輸入阻抗及輸出阻抗,V/I,V/I轉換器有高的輸入阻抗及轉換器有高的輸入阻抗及輸出阻抗。輸出阻抗?！鄙瞎澱n內容回顧上節課內容回顧7. 信號細分與辨向電路 QQ：為什么要細分？：為什么要細分？ 隨著科學技術的發展，要求讀數值越來越小，如果靠進隨著科學技術的發展，要求讀數值越來越小，如果靠進一步減小測量標尺刻度來減小讀數值，

4、要受到工藝等因素限一步減小測量標尺刻度來減小讀數值，要受到工藝等因素限制。要使位移信號每變化一個周期不是計一個數，而是計若制。要使位移信號每變化一個周期不是計一個數，而是計若干數，就要采用細分技術。干數，就要采用細分技術。 舉例：一個周期計舉例：一個周期計4 4個數叫個數叫4 4 細分。在細分。在4 4 細分情況下，細分情況下，柵距是柵距是4m4m的光柵，可達到的光柵，可達到1 m1 m的分辨率。的分辨率。概念：概念：信號細分電路又稱插補器，是采用電路手段對信號細分電路又稱插補器，是采用電路手段對周期性周期性的測量信號的測量信號進行插值以提高儀器分辨力的一種重要方法。進行插值以提高儀器分辨力的

5、一種重要方法。 本章電路針對信號本章電路針對信號：測控系統中應用廣泛的線位移信號和轉動信號。例如來自光柵、感應同步器、磁柵、容柵、激光干涉儀等信號的細分。 此類信號共同點：此類信號共同點：信號具有周期性，信號每變化一個周期就對應著空間上一個固定位移量。 細分的基本原理細分的基本原理：根據周期性測量信號的波形、：根據周期性測量信號的波形、幅值或者相位的變化規律，在一個周期內進行幅值或者相位的變化規律，在一個周期內進行插補，從而獲得優于一個信號周期的更高的分插補，從而獲得優于一個信號周期的更高的分辨力。辨力。7. 信號細分與辨向電路7. 信號細分與辨向電路亮亮亮亮暗暗W光柵測量裝置指示光柵主光柵光

6、柵廣泛應用于：光柵廣泛應用于：長度計量及機床數控等領域，莫爾長度計量及機床數控等領域，莫爾條紋每移動一整個周期辨一次向，條紋每移動一整個周期辨一次向，計一個數，計一個數，缺點：受工藝和造價等限制缺點：受工藝和造價等限制感應同步器直線式感應同步器由定直線式感應同步器由定尺和滑尺兩部分組成，尺和滑尺兩部分組成，長尺為定尺，短尺為滑長尺為定尺，短尺為滑尺。感應同步器的定尺尺。感應同步器的定尺被安裝在固定部件上被安裝在固定部件上（如機床的臺座），而（如機床的臺座），而滑尺則與運動部件或被滑尺則與運動部件或被定位裝置（如機床刀架）定位裝置（如機床刀架）一起沿定尺移動。一起沿定尺移動。 感應同步器感應同步

7、器WW=2mm滑尺定尺工作時，在滑尺上的繞組上通勵磁電壓，由于電磁耦工作時，在滑尺上的繞組上通勵磁電壓，由于電磁耦合作用，在定尺繞組上產生感應電壓。合作用，在定尺繞組上產生感應電壓。在滑尺和定尺之間發生相對位移時，由于電磁耦合的在滑尺和定尺之間發生相對位移時，由于電磁耦合的變化，定尺上感應繞組中的感應電壓也發生變化。變化，定尺上感應繞組中的感應電壓也發生變化。感應電壓的變化與相對位移之間有一定關系，通過測感應電壓的變化與相對位移之間有一定關系，通過測量定尺繞組中的感應電壓，借此進行位移量的檢測。量定尺繞組中的感應電壓，借此進行位移量的檢測。7. 信號細分與辨向電路123546/20.3164m

8、激光干涉儀 什么是辨向？由A前進至C與由A后退至B信號變化情況相同由E前進與由D后退信號變化情況相同難以根據單一信號辨向7. 7. 信號細分與辨向電路信號細分與辨向電路ABCDE辨向：辨別機構的移動方向辨向：辨別機構的移動方向. 由于位移傳感器一般允許在正、反兩個方向移動，由于位移傳感器一般允許在正、反兩個方向移動，在進行計數和細分電路的設計時往往要綜合考慮辨向在進行計數和細分電路的設計時往往要綜合考慮辨向的問題。的問題。 為了辨向常需要兩路信號7. 信號細分與辨向電路AB向右走向右走B在在A 前面前面向左走向左走A在在B 前面前面ttuu7. 信號細分與辨向電路無法根據兩路相位差 或 的信號

9、辨向，相位差 的兩路信號最可靠。90 0 180 細分電路分類細分電路分類 按工作原理：按工作原理： 直傳式細分直傳式細分 四細分辨向電路四細分辨向電路 電阻鏈分相細分電阻鏈分相細分 微型計算機細分微型計算機細分 平衡補償式細分平衡補償式細分 相位跟蹤細分相位跟蹤細分 幅值跟蹤細分幅值跟蹤細分 脈沖調寬型幅值跟蹤細分脈沖調寬型幅值跟蹤細分 頻率跟蹤細分頻率跟蹤細分 7. 信號細分與辨向電路xi x1 xo K1 K2 Km x2 x2 x1 K1、K2、 Km為各環節靈敏度為各環節靈敏度中間環節可能是波形變換電路、比較器或中間環節可能是波形變換電路、比較器或D/A等等總靈敏度：總靈敏度：Ks=

10、K1K2Km抗干擾能力差，精度低，速度快，簡單?？垢蓴_能力差，精度低，速度快，簡單。越靠近輸入端，越要做的精細越靠近輸入端，越要做的精細7. 信號細分與辨向電路7.1 7.1 直傳式細分電路直傳式細分電路直傳式細分直接利用位移信號進行細分，由若干細分環節串聯而成 。7. 信號細分與辨向電路( (一）四細分辨向電路一）四細分辨向電路輸入信號：輸入信號：具有一定相位差（通常為具有一定相位差（通常為9090 ）的兩路的兩路方波信號。方波信號。細分：細分：兩路方波信號在一個周期內的兩個上升沿和兩路方波信號在一個周期內的兩個上升沿和兩個下降沿，利用單穩態觸發電路在一個周期內輸兩個下降沿，利用單穩態觸發電

11、路在一個周期內輸出出4 4個脈沖。個脈沖。R&CDG21 1DG1AA ABA 單穩態觸發器單穩態觸發器7.1 7.1 直傳式細分電路直傳式細分電路7. 信號細分與辨向電路 7.1 直傳式細分電路 (一）四細分辨向電路辨向：辨向：如果A出現在B為負的半周期，則A滯后于B,正向運動；如果A出現在B為正的半周期，則A超前于B,反向運動。ABA ABA 前進前進后退后退7. 信號細分與辨向電路7.1 直傳式細分電路(一）四細分辨向電路正向：A出現在B為負的半周期B 出現在A為正的半周期A出現在B為正的半周期B 出現在A為負的半周期反向：B 出現在A為負的半周期A出現在B為正的半周期B 出現在

12、A為正的半周期A出現在B為負的半周期ABAB前進前進后退后退(一）四細分辨向電路7. 信號細分與辨向電路 7.1 直傳式細分電路 DG7 & & & & & & & & UO1 DG5 UO2 DG10 R1 & & 1& & 1 1A 1DG1 C1 DG3 R2 DG2 C2 DG4 DG8 R3 C3 C4 DG9 R4 DG6 A A B B B BB A A AA B B BAA AAB BB 11ABABUo1Uo2當當A A發生正跳變時發生正跳變時：由非門：由非門DG1DG1、電阻電阻

13、R R1 1、電電容容C C1 1和與門和與門DG3DG3組成的單穩觸發器輸出窄脈沖組成的單穩觸發器輸出窄脈沖信號信號A A ，此時此時B非為高電平，與或非門非為高電平，與或非門DG5DG5有有計數脈沖輸出，計數脈沖輸出，DG10DG10無計數脈沖輸出無計數脈沖輸出當當B B發生正跳變時：發生正跳變時： 當當A A發生負跳變時：發生負跳變時： 當當B B發生負跳變時：發生負跳變時： A B A BA B Uo1 Uo2 A B A BA B Uo1 Uo2 7. 信號細分與辨向電路 (一) 四細分辨向電路正向運動正向運動 A A導前導前B B反向運動反向運動 B B導前導前A A正向運動時，正

14、向運動時，DG5DG5在一個信號周期內依次輸出在一個信號周期內依次輸出AA、BB、AA非、非、BB非四個計數脈沖，非四個計數脈沖，實現了四細分實現了四細分。當當A A導前導前B B 9090 時時, ,U Uo1o1有輸出有輸出, ,U Uo2o2無輸出無輸出, ,當當B B導前導前A A 9090 時時, ,U Uo1o1無無輸出輸出, ,U Uo2o2有輸出有輸出, ,實現辨向實現辨向。 u1 u2uo u2 R1R2uou1211RRER212RRER電阻鏈由電阻電阻鏈由電阻R R1 1和和R R2 2串聯而成串聯而成7. 信號細分與辨向電路7.1 直傳式細分電路（二）電阻鏈細分 為了實

15、現更大的細分數，需要生成具有不同相位的多個信為了實現更大的細分數，需要生成具有不同相位的多個信號。將正余弦信號施加在電阻鏈兩端，在電阻鏈的節點上可得號。將正余弦信號施加在電阻鏈兩端，在電阻鏈的節點上可得到相位各不同的電信號。這些信號經整形，脈沖形成后，就能到相位各不同的電信號。這些信號經整形，脈沖形成后，就能在正余弦信號的一個周期內獲得若干計數脈沖，實現細分。在正余弦信號的一個周期內獲得若干計數脈沖，實現細分。a) a) 原理圖原理圖 b)b)相量圖相量圖)sin()2sin(sin()cossin(12211221 tUtRtRRREtRtRRREom這是這是0 09090第一象限的情況第一

16、象限的情況EsintEcost-Esint-Ecost0 09090移相移相9090180180移相移相180180270270移相移相270270360360移相移相相相關關每一個臂上都是電位器，可以用每一個臂上都是電位器，可以用來調整相位。來調整相位。不同相的輸出電壓信號經電壓比不同相的輸出電壓信號經電壓比較器整形成方波，然后經邏輯電較器整形成方波，然后經邏輯電路處理實現細分。路處理實現細分。電阻并聯橋，在四個象限內依次電阻并聯橋，在四個象限內依次有一個相位差的若干輸出電壓。有一個相位差的若干輸出電壓。)sin( tUuomo21arctanRR改變改變R1、R2比值，就能改變比值，就能改

17、變、Uom，uo是沿是沿u1、u2直線運動，直線運動， =45時，時，uom有最小值。有最小值。212221RRRREUom1212細分移相橋細分移相橋電阻鏈五倍頻細分電路7. 信號細分與辨向電路 36o 108o 18o 0o 162o90o 54o 72o 144o 126o56k 33k18k 24k 18k 24k 56k 33k 24k 33k 56k 18k 33k 24k 18k 56k 12k 12k 1 235 6 413 12 11 9 8 106 5 4 1 13 12 11 8 910 E sint E cost -E sint -+ N -+ N -+

18、+ N-+ N-+ N -+ N -+ N-+ N -+ N-+ N = = 1= = 1 = = 1 = = 1= = 1 2 3 = = 1 = = 1 = = 1 UR36oooo1854720o 90108144126162oooooo180電路結構電路結構電阻移相網絡：在第一、二電阻移相網絡：在第一、二象限給出象限給出10路移向信號路移向信號比較器：比較器： 施密特觸發器，將施密特觸發器，將10路路移相信號與參考信號移相信號與參考信號UR比較，比較，正弦波轉換為方波信號正弦波轉換為方波信號邏輯電路：邏輯電路： 異或門邏輯組合電路異或門邏輯組合電路從比較器得到的從比較器得到的10路方波

19、信號再經過異或門邏輯組合電路，在路方波信號再經過異或門邏輯組合電路，在3和和4 端獲得端獲得兩路相位差為兩路相位差為90的五倍頻方波信號。的五倍頻方波信號。注意：該注意：該5倍頻信號正好滿足四細分電路對輸入信號的要求，送入四細分辨倍頻信號正好滿足四細分電路對輸入信號的要求，送入四細分辨向電路，可實現向電路，可實現20細分辨向。細分辨向。 1231311131211356481098104 Esint 36o108o18o162o90o54o72o144o126o1+20o5+612+1312 +131 +28+98 +95 +6電阻鏈分相細分優缺點比較電阻鏈分相細分優缺點比較 優點優點: :

20、具有良好的動態特性具有良好的動態特性, ,應用廣泛應用廣泛 缺點缺點: : 細分數越高所需的元器件數目也成比例地增細分數越高所需的元器件數目也成比例地增加，使電路變得復雜，因此電阻鏈細分主要用于加，使電路變得復雜，因此電阻鏈細分主要用于細分數不高的場合。細分數不高的場合。參照圖7-6電阻鏈五倍頻細分電路的原理，設計一電阻鏈二倍頻細分電路。電阻鏈二倍頻細分電路如圖所示，其輸出A、B為相位差45的二路信號，它們的頻率是輸入信號頻率的二倍45o0o135o13A24B+N+N+N+N90o=1=1UR45o0o135o13A24B12kEsint-+N-+N-+N-+N90o=1=1UR12k12k

21、12k12k12kEcost-Esint45o0o135o13A24B+N+N+N+N90o=1=1UR45o0o135o13A24B12kEsint-+N-+N-+N-+N90o=1=1UR12k12k12k12k12kEcost-Esint1234ABEsint7. 信號細分與辨向電路7.1 直傳式細分電路（二）電阻鏈細分 電阻鏈五倍頻細分電路 通過一定邏輯組合，獲得五倍頻正余弦信號，1+21+21+2 1231311131211356481098104 Esint 36o108o18o162o90o54o72o144o126o1+20o5+612+1312 +131 +28+98 +95

22、 +6 1111312+1312 +131 +2 1231311131211356481098104 Esint 36o108o18o162o90o54o72o144o126o1+20o5+612+1312 +131 +28+98 +95 +6 1231311131211356481098104 Esint 36o108o18o162o90o54o72o144o126o1+20o5+612+1312 +131 +28+98 +95 +6 1231311131211356481098104 Esint 36o108o18o162o90o54o72o144o126o1+20o5+612+1312

23、+131 +28+98 +95 +67. 信號細分與辨向電路7.1.3 微型計算機細分（三）量化細分技術（三）量化細分技術 電路原理圖電路原理圖微機細分：微機細分： 利用微型計算機進利用微型計算機進行數值計算來進行細分，行數值計算來進行細分，用數字計算機代替硬件用數字計算機代替硬件電路對模擬量進行計算電路對模擬量進行計算達到細分目的。達到細分目的。辨向電路可逆計數器數字計算機Acos 過零比較器/#/# 顯示電路Asin工作原理：工作原理： 兩路正交信號，一方面經比較器變換兩路正交信號，一方面經比較器變換成方波、送入辨向計數電路，實現對信號成方波、送入辨向計數電路，實現對信號周期的計數；另一方

24、面，分別經各自的模周期的計數；另一方面，分別經各自的模數轉換器將模擬量變成數字量，再由接口數轉換器將模擬量變成數字量，再由接口電路進入微機進行細分。電路進入微機進行細分。7. 信號細分與辨向電路量化細分技術-整周期量化細分卦限卦限u1的極性的極性u2的極性的極性|u1|、|u2|大小大小1+|u1|u2|3+ |u1|u2|4+ |u1|u2|5 |u1|u2|7 +|u1|u2|8 +|u1|u2|7.1.3 微型計算機細分圖中把一個信號分為八個區圖中把一個信號分為八個區間，或稱卦限，每卦間，或稱卦限，每卦4545 。 在表中列出八個卦限中兩信在表中列出八個卦限中兩信號的極性和絕對值大小。號

25、的極性和絕對值大小。微機按上表情況，判別信號所在微機按上表情況，判別信號所在卦限，實現卦限，實現8 8細分，在一個卦限細分，在一個卦限內，按信號絕對值比值大小還可內，按信號絕對值比值大小還可以實現再細分。以實現再細分。再細分再細分 在在1 1、4 4、5 5、8 8卦限用卦限用|tg|tg|，在，在2 2、3 3、6 6、7 7卦限用卦限用|ctg|ctg|。 上述卦限中的上述卦限中的|tg|tg|值或值或|ctg|ctg|值在值在0 0到到l l之間變化，因而可之間變化，因而可用用0 0-45-45間的間的|tg|tg|值或值或|ctg|ctg|值來表示。值來表示。 計算機中固化一個表，如果

26、每卦細分數為計算機中固化一個表，如果每卦細分數為NN，則用，則用NN個存儲個存儲單元固化單元固化0 0-45-45間間NN個正切值。個正切值。兩信號兩信號|u1|u1|、|u2|u2|比值：比值：卦限卦限u1的極性的極性u2的極性的極性|u1|、|u2|大小大小1+|u1|u2|3+ |u1|u2|4+ |u1|u2|5 |u1|u2|7 +|u1|u2|8 +|u1|u2|量化細分技術優缺點比較量化細分技術優缺點比較 優點：利用判別卦限和查表實現細分，相對來說減少了計優點：利用判別卦限和查表實現細分，相對來說減少了計算機運算時間；通過修改程序和正切表，很容易實現高的算機運算時間；通過修改程序

27、和正切表，很容易實現高的細分數。細分數。 缺點：這種細分方法由于還需要進行軟件查表，細分速度缺點：這種細分方法由于還需要進行軟件查表，細分速度慢，主要用于輸入信號頻率不高或靜態測量中。慢，主要用于輸入信號頻率不高或靜態測量中。7.2 平衡補償式細分7. 信號細分與辨向電路基本原理ixox為系統輸出量,是數字代碼,代碼多是脈沖數計數器具有積分作用sK為前饋環節的靈敏度F為反饋環節的靈敏度為系統模擬輸入量,可為長(角)度,也可為幅值,相位,頻率等oFi1xKxF為細分數 xi-xF xF 比較器比較器 F F Ksxo- - + +N xi感應同步器感應同步器WW=2mm余弦繞組定尺正弦繞組sms

28、inuUtcmcosuUt 7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.1 相位跟蹤細分smmmj22sincoscossinsin()cxxeeekUtkUtkUtWW umsin( t+ j) d j- d移相脈沖移相脈沖鑒相電路鑒相電路放大放大整形整形移位脈沖門移位脈沖門顯示電路顯示電路 相對相位基準相對相位基準 分頻器分頻器7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.1 相位跟蹤細分相對相位基準既是反饋環節、又是細分機構、分頻數等于細分數（一）原理。移向脈沖數代表被測量關閉移向脈沖門小于門檻值時當減小變化移向脈沖門打開增加且大于相位門檻值時變化變化djdjddjjx

29、7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.1 相位跟蹤細分UjUdUcDG1DG2UxFxUjUdUcDG1DG2UxFx(二）鑒相電路 UdUx&Uc Uj UdDG1Uj DG2DG3DG4DG5FxFxUc Uj位移信號Ud為相位補償信號Uc是為辨向參考信號 它是Ud的倍頻信號(1)根據j-d輸出對應的脈寬信號Ux;(2)根據j與d的導前、滯后，確定滑 尺移動方向，輸出Fx或Fx 問題：沒有遲滯，會來回振蕩問題：沒有遲滯，會來回振蕩7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.1 相位跟蹤細分 UdUx&Uc Uj UdDG1Uc Uj DG2DG3D

30、G4DG5FxFxUj Ud RRCCUjUjUdUcDG1DG2UxFxUjUdUdUcDG1DG2UxFx(二）鑒相電路 引入遲滯，只有引入遲滯，只有 j- d信號信號 延續一定時段才有輸出延續一定時段才有輸出利用Uj 和Ud的延時信號 Uj 、Ud ，只有當Uj與Ud的相位差 超過一定時限才有脈寬信號Ux輸出 umsin( t+ j) d j- d移相脈沖移相脈沖鑒相電路鑒相電路放大放大整形整形移位脈沖門移位脈沖門顯示電路顯示電路 相對相位基準相對相位基準 分頻器分頻器7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.1 相位跟蹤細分7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.

31、2.1 相位跟蹤細分(二）相對相位基準和移相脈沖門 a) 時鐘脈沖時鐘脈沖b) 正常分頻正常分頻c) 減脈沖減脈沖d) 使使 d延后延后e) 加脈沖加脈沖f) 使使 d前移前移減脈沖減脈沖加脈沖加脈沖7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.1 相位跟蹤細分(二）相對相位基準和移相脈沖門 Ux=0: DF正常二分頻正常二分頻Ux=1: DF不工作，輸出不工作，輸出1Fx=0: DG2關閉，減脈沖關閉，減脈沖Fx=1: DG2開啟，脈沖數加倍開啟，脈沖數加倍 Uxn/2分頻器分頻器相對相位基準相對相位基準移相脈沖門移相脈沖門 Ms去數顯電路去數顯電路DFDG1DG3DG2UxUd&a

32、mp;SRDC& f0 Fx Uc 二分頻器二分頻器n/4分頻器分頻器去鑒相器去鑒相器 UdUx&Uc Uj UdDG1Uc Uj DG2DG3DG4DG5FxFxUj Ud RRCC7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.1 相位跟蹤細分7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.1 相位跟蹤細分(三）測量速度由于在一個載波周期僅有一次比相，動態測量時（指在部件移動過程中就要讀出它的位移），為使測量速度引起的誤差不超過一個細分脈沖當量，就要求在一個載波周期內相位角的變化不超過一個細分脈沖當量，即nWfvnWfv 7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償

33、式細分7.2.1 相位跟蹤細分(三）測量速度靜態測量時（指移動部件停止運動后才讀數），盡管在傳感器位移時會發生超過一個脈沖當量的誤差，但是，一旦傳感器在測量位置停下，經過一段時間，就能讀得合乎精度要求的測量數據。傳感器反向運動時，Ud 超前于Uj，相對相位基準停止進脈沖，d-j多大，Ux脈寬就多寬，使相對相位基準少進相應的脈沖數，使Ud后延，直到達到d=j。故反向運動時系統有很強的跟蹤能力。 7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.1 相位跟蹤細分UjUx /2UjUx沒跟蹤沒跟蹤Ud 無脈沖進入，等待無脈沖進入，等待跟蹤后跟蹤后Ud與與Uj同時翻轉同時翻轉跟蹤后跟蹤后Ud加倍進

34、脈沖加倍進脈沖停止進脈沖，仍落后停止進脈沖，仍落后 /2Uj滯后滯后Uj超前超前沒跟蹤沒跟蹤Ud Uxn/2分頻器分頻器相對相位基準相對相位基準移相脈沖門移相脈沖門 Ms去數顯電路去數顯電路DFDG1DG3DG2UxUd&SRDC& f0 Fx Uc 二分頻器二分頻器n/4分頻器分頻器去鑒相器去鑒相器7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.1 相位跟蹤細分( (三）測量速度三）測量速度 正向運動時正向運動時Ud滯后于滯后于Uj，在，在Ux=1期間以加倍的速度進脈沖，期間以加倍的速度進脈沖，只用一半的時間就提前翻轉，一個周期內只能使只用一半的時間就提前翻轉，一個周期

35、內只能使 j- d減減小至小至 / /2。第二周期又產生。第二周期又產生 ，相位差擴大為相位差擴大為( ( / /2)+)+ ，經跟蹤留下經跟蹤留下( ( / /2+ )/2；第三周期又產生；第三周期又產生 ，經跟蹤留下經跟蹤留下 + +( ( / /2+ )/2；最終相位差擴大為；最終相位差擴大為 7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.1 相位跟蹤細分111222k UjUdUcDG1DG2UxFx7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.1 相位跟蹤細分本鑒相器根據相位差輸出落在本鑒相器根據相位差輸出落在Uc的高電平還是低電平辨向，鑒相范圍為的高電平還是低電平辨

36、向，鑒相范圍為 /2 超過鑒相器的鑒相范圍超過鑒相器的鑒相范圍 /2就要將就要將Uj超前誤判為滯后，從而丟失整個節距，超前誤判為滯后，從而丟失整個節距，即失步。為此要求即失步。為此要求222/(/)4vvvT Wfv W WfWv/7vfW7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.2 幅值跟蹤細分vmdmdvmdvmjd222(sincoscossin)cossin()cossin()cosxxxek UUtk utWWWk utsmds i ns i nuUtcmdcoss i nuUtWW=2mm余弦繞組定尺正弦繞組7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.2 幅值

37、跟蹤細分鑒幅辨鑒幅辨控制電路控制電路顯示電路顯示電路切換切換計數器計數器函數函數發生器發生器jde e調幅脈沖調幅脈沖向電路向電路放大濾放大濾波電路波電路感應感應同步器同步器vmjdsin()cosek ut e超出門檻電平就改變超出門檻電平就改變d，使減小，使減小， d跟蹤跟蹤j的變化的變化感應同步器供電電壓的變化靠函數變壓器實現感應同步器供電電壓的變化靠函數變壓器實現7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.2 幅值跟蹤細分 為了實現n細分，變壓器需要n個抽頭。為減少抽頭簡化供電方式。采用變形正余弦激磁電壓后后半周期，輸出信號e變號，需要在辨向中注意。vmjdsin()cose

38、k ut 7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.2 幅值跟蹤細分00180180360360d/()d/()usucucusc)變形正弦a)正弦信號00180180360360d/()d/()b)余弦信號d)變形余弦vmjdsin()cosek ut前半周期前半周期后半周期后半周期 為進一步減少抽頭，把180先按=18等分為10份，再把18按=1.8等分為10份，令dABdcoscos()cos(cossintan)ABBAAB7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.2 幅值跟蹤細分dsinsin()cos(sincostan)ABBAAB因為B=(09)1.8=

39、016.2，cosB=10.963。正余弦勵磁電壓同時增大不影響平衡位置dsinsincostanAABdcoscossintanAAB21sin(18 )iNNi21cos(18 )iNNi7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.2 幅值跟蹤細分正余弦變壓器正余弦變壓器21tan(1.8 )iNNi正切變壓器正切變壓器7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.2 幅值跟蹤細分mmmdsincostansinsinsinsinSOSDDOuuuUtABUtAUtmmmdsinsintansincoscossinCOCEEOuuuUtABUtAUt 7. 信號細分與辨向

40、電路7.2 平衡補償式細分7.2.2 幅值跟蹤細分DG1DG2WxM+ FxCySRDC= 1= 1&SRDCDF1DF2Q2 Q1 D2 M-vmjddvmjddsin()cos(0)sin()cos(2)k utek ut前后節距利用切換計數器的正反溢出脈沖辨別D2=Q1Wx cos t為最大時發出的采樣脈沖為最大時發出的采樣脈沖前節距，前節距，后節距，后節距，12x1,QDW12x0,QDWe經倒相整形后的信號經倒相整形后的信號 7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.2 幅值跟蹤細分b) 反向運動波形eOteOtOtD2OtCyOtWxOWxtQ1OtOQ1tD2

41、OtOFxtOtCyFxOta) 正向運動波形 調寬脈沖波的波形分析 7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.3 脈沖調寬型幅值跟蹤細分a) 非對稱波b) 對稱波UmususUmucUm-2 -2-t 0ucUm02-2 t0-d -2 - 2 td0-d -2 - 2 tdd2d2)2(d)2(d7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.3 脈沖調寬型幅值跟蹤細分 調寬脈沖波的波形分析 mmsdd12sincosnUUunn tn(1)非對稱波mmcdd12()sin ()cos22nUUunn tn基波分量 tUucossin)/2(dm1stUucoscos)/

42、2(dm1cus1、uc1在定尺上感應的電動勢 tUkemsin)sin(2djv7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.3 脈沖調寬型幅值跟蹤細分 調寬脈沖波的波形分析 對稱波 mmmmsdddd1122sincos sincos ()nnUUUUunn tnntnnn為偶數時， us=01dmscossin4ntnnnUu1dmccos)2(sin4ntnnnUun為奇數時, 7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.3 脈沖調寬型幅值跟蹤細分移相脈沖移相脈沖Md計數脈沖計數脈沖Ms鑒幅辨鑒幅辨控制電路控制電路放大濾放大濾 感應感應同步器同步器顯示電路顯示電路數字函數數字函數發生器發生器ej jd波電路波電路向電路向電路tUkesin)sin(4djmvtUucossin)/4(dm1sus1、uc1在定尺上感應的電動勢 基波分量 tUucoscos)/4(dm1c7. 信號細分與辨向電路7.2 平衡補償式細分7.2.3 脈沖調寬型幅值跟蹤細分2 d2 d da）對稱展寬）對稱展寬b）非對稱展寬）非對稱展寬 d d d d d多進脈沖多進脈沖提前翻轉提前翻轉少進脈沖少進脈沖延后翻轉延后翻轉少進脈沖少進脈沖延后翻轉延