四细分辩向电路

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1、学号:测控电路论文学院物理电子工程学院专业电子信息工程年级14级电子信息工程班姓名张幸博课程名称测控电路论文论文题目四细分辩向电路指导教师马建忠成 绩2016年12月17日目录1. 信号细分与辩向的原因12. 直传式细分13. 逻辑门组成13.1与门13.2或门23.3非门24. 单稳态触发器24.1单稳态触发器的特点34.2单稳态触发的过程35. 四细分辨向电路.45.1细分过程45.2辩向过程56. 仿真部分57心得体会.78参考文献.7四细分辩向电路摘要：四细分辩向电路主要包括完成细分和辩向的功能，细分是基于两路方波 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

2、 向是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来完成的。主要包 括单稳态触发器部分和逻辑门组合部分。1. 信号细分与辩向的原因信号细分电路又称插补器，是采用电路手段对周期性的增量码信号进行插值 提高仪器分辨力的一种方法。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。细分的基本原理是:根据周期性测量信号的波形、幅值或者相位的变化规律， 在一个周期内进行插补，从而获得优于一个信号周期的更高的分辨力。高分辨力 是高精度的必要条件。由于位移传感器一般允许在正、反

3、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。2. 直传式细分直传式细分直接利用位移信号进行细分，称其为直传式是相对于跟踪式（平 衡补偿式）而言的，也因为它可以由若干细分环节串联而成，其原理如图1所示。度K发生变化，它势必引起系统总的灵敏度的变化。j3. 逻辑门组成3.1与门与门又称“与电路”。是执行“与”运算的基本逻辑门电路。有多个输入端， 一个输出端。当所有输出同时为高电平时，输出才为高电平，否则输出为低电平。图2为二输入与门符号及功能表:图2二输入与门符号及功能表3.2或门或门又称或电路。如果几个条件中，只要有一个条件满足要求，某事件就会 发生，这种关系叫做“或”

4、逻辑关系。具有“或”逻辑关系的电路叫做或门。或 门有多个输入端，一个输出端，多输入或门可由多个二输入或门构成。只要有一 个输入端为高电平时，输出就为高电平；只有所有输入全为低电平时，输出才为 低电平。图3为二输入或门的符号及功能表：ABY0Q001110111图3二输入或门的符号及功能表3.3非门非门又称反相器，是逻辑电路的基本单元，非门有一个输入和一个输出端。 逻辑符号中输出端的圆圈代表反向的意思。当其输入端为高电平时输出端为低电 平，输入端为低电平时，输出高电平。也就是说，输入端和输出端的电平状态总 是反向的。图4为非门的符号及功能表：图4非门的符号及功能表通过基本逻辑门进行组合逻辑电路的

5、设计，达到四细分辩向电路的要求。4. 单稳态触发器单稳态触发器分为积分型单稳态触发器和微分型单稳态触发器，主要由电容在电路中的位置决定电容充放电的时间和顺序来分析，此次我们使用积分型单稳态触发器。4.1单稳态触发器的特点电路有一个稳态、一个暂稳态。在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。暂稳态不能长久保持，由于电路中RC延时环节的作用，经过一段时间后， 电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间取决于RC电路的参数值。图5为积 分型单稳态触发器。图5单稳态触发器4.2单稳态触发的过程没有触发信号，电路处于稳态A为低电平，经过DG1SE门，A为高电平，电容离地端为高电平，通过与门得 到A为低电

6、平外加触发信号，电路由稳态翻转到暂稳态A由低电平跳变为高电平时，A为高电平，A为低电平，电容由于电压不会 跳变，所以离地端仍为高电平，此时与门DG3导通，输出A为高电平。电容放电，电路由暂稳态自动返回至稳态，电容开始放电，直到电压小于与门的导通电压，A输出为低电平。电容越大， 电容充电和放电的时间越大，产生的单次脉冲宽度越大。后面给出仿真图。以 II II I闵 I I 厂图6单稳态触发器跳变波形图5. 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

7、前和滞后的关系作为判别依据原理：利用单稳提取两路方波信号的边沿实现四细分，图7为单稳四细分总 电路图。图7单稳四细分变相电路5.1细分过程A、B是两路相位差90。的方波信号，传感器正向移动时和传感器反向运动时 波形图分别见图8左部分和图8右部分。传感器正向移动时，设A导前B（波形见图8左部分），当A发生正跳变时， 由非门。、电阻R、电容C和与门D组成的单稳触发器输出窄脉冲信号A，此G111G3时B为高电平，与或非门Dg5有计数脉冲输出，由于B为低电平，与或非门Dg1。无 计数脉冲输出。当B发生正跳变时，由非门。、电阻R、电容C和与门D组成G633G8的单稳触发器输出窄脉冲信号B，此时A为高电平

8、，Dg5有计数脉冲输出，Dgi0仍 无计数脉冲输出。当A发生负跳变时，由非门。、电阻R、电容C和与门D组G222G4 . . . 、 . . .一 .成的单稳触发器输出窄脉冲信号A，此时B为高电平，与或非门Dg5有计数脉冲 输出，D无计数脉冲输出。当B发生负跳变时，由非门。、电阻R、电容C和G10G744、 、 一一 、- ， 一 - - 、 一 、与门Dg9组成的单稳触发器输出窄脉冲信号B，此时人为高电平，Dg5有计数脉冲输 出，dg1。无计数脉冲输出。这样，在正向运动时，dg5在一个信号周期内依次输出 A、B、矛、万四个计数脉冲，实现了四细分。在传感器反向运动时（波形见图8右部分），由于A

9、、B的相位关系发生变化，B导前A,这时D在一个信号周期内输出矛、B、A、矛四个计数脉冲，这四个 G10计数脉冲分别出现在B、A、B、A为高电平的半周期内，同样实现了四细分。处、 dgi。随运动方向的改变交替输出脉冲，输出信号uoi、u2可直接送入标准系列可逆 计数集成电路（例如74LS193），实现辨向计数。j _rI I th 1 rr 1 t -1LU_1一_lLU_1_r_b 1_1B 1 1_1 1_1 Lh nn n ni i /r Ul：J n n 田 n n n11_L_n_L上 LFtTi 4 I 4 thi I n.4- nni nn nn1J b U U U U U 1to

10、i疆 uinnnmruinv图8单稳四细分辩向电路波形图5.2辩向过程辨向：如果A出现在B为负的半周期，则A滞后于B,正向运动；如果A出 现在B为正的半周期，则A超前于B,反向运动。正向：A出现在B为负的半周期，B出现在A为正的半周期，A出现在B为 正的半周期，B 出现在A为负的半周期。反向：B 出现在A为负的半周期，A出现在B为正的半周期，B，出现在A 为正的半周期，A，出现在B为负的半周期，如下图示。i # iii_rII 1& I 1111前进-后退图9辩向波形图6. 仿真部分由于脉冲发生器的0时刻输出为所设定05V的高电平，所以正向时A、B 的延迟时间分别为为50ms、75ms，A、B

11、周期皆为100ms，所以此时A超前B，相 位差为90 ：反向时A、B的延迟时间分别为50ms，25ms，此时B超前A，相位差依旧为90图10单稳态触发器波形跳变电路正向时仿真波形图11正向时仿真波形反向时仿真波形总体仿真波形图如下图13四细分辩向电路仿真图7心得体会通过本次论文的制作过程，首先要了解单稳态触发器的工作原理，了解以后 在电脑上进行仿真，单稳态触发器仿真过程中使用与门74LS09无法产生单次脉 冲，后改用74LS08正常，经查询后得知74LS09为集电极开路门即OC门。为了 更深一步的了解OC门和OD门以及74LS、74S、74HC系列的区别，必须了解基本 逻辑门，再往深入了解，又

12、必须掌握模拟电子技术的知识，所以要从基本模拟电 子技术开始逐层累积才能构建出牢固的电子知识体系。以下为一些此次使用器件 工作电压的参数区间。TTL输出高电平2.4V，输出低电平0.4V。在室温下，一般输出高电平是3.5V， 输出低电平是0.2V。最小输入高电平和低电平：输入高电平=2.0V，输入低电 平=0.8V。TTL电路是电流控制器件，TTL电路的速度快，传输延迟时间短 (510ns)，但是功耗大。8参考文献1 阎石.数字电子技术基础M.第5版.北京：清华大学出版社，2006.5： 278311.2 李醒飞.测控电路M.第5版.北京：机械工业出版社，2016.1： 197199.3 康华光.电子技术基础M.北京：高等教育出版社，1998.