光栅传感器信号细分中绝对值电路的设计(I)

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1、第19卷第11期电子设计工程2011年6月Vol.19No.11ElectronicDesignEngineeringJun.2011光栅传感器信号细分中绝对值电路的设计刘泊，程添，覃思勇，卢俊龙（哈尔滨理工大学测控技术与仪器系，黑龙江哈尔滨150080）摘要：针对光栅传感器信号精细分中绝对值电路存在的常见问题，以提高测量精度为目标，通过不断改进模拟电路的结构，选取不同型号的运放芯片，同时使电路中的电阻、电容等元器件的参数达到最佳匹配，在不同频率的输入信号作用下，反复调试，最后得出了一种在高频输入的条件下输出信号能高度保真的绝对值电路，从而使光栅传感器对位移测量的分辨

2、力可达到0.01μm。关键词：光栅；精细分；绝对值电路；分辨力中图分类号：TH741文献标识码：A文章编号：1674－6236（2011）11-0087-03DesignofabsolutevaluecircuitsofsignalsubdivisioningratingsensorLIUBo，CHENGTian，QINSi-yong，LUJun-long（DepartmentofMeasurementandControlTechnology，HarbinUniversityofScienceandTechnology，Haerbin150080，China）Abst

3、ract：Aimingatthecommonproblemsexistinginabsolutevaluecircuitsofthegratingsensorsignalelaboratesubdivision，inordertoimprovethemeasurementprecision，thispaperresearchitfromcontinuousimprovementtoanalogcircuits'structure，choosedifferenttypesofop-ampchip，alsomaketheresistorsandcapacitorsofth

4、ecircuitachievethebestmatchingonparameters.Undertheactionoftheinputsignalswithdifferentfrequencies，throughrepeateddebugging，itisfinallyconcludedthataabsolutecircuitisthemostappropriate，fortheoutputsingaltobeofhigh-fidelitywhenthefrequencyofitsinputsingalisveryhigh.Fromwhich，theresolutio

5、nofthegratingsensorcanachieve0.01μm.Keywords：grating；elaboratesubdivision；absolutevaluecircuit；resolution为了达到较高的细分倍数，在对光栅莫尔条纹信号进行知，当Vin>0时，D1截止，D2导通，输入信号Vin通过第一级粗细分的同时，还需要对位移进行精细分。为提高细分速度，运放U1A反相放大，之后再与Vin一起进入后一级运放U1B精细分电路采用全硬件设计，包括绝对值电路，多路选择电构成反相加法器，根据电阻匹配关系，最后输出为Vout=Vin；当路及A/D采样电路。绝对

6、值电路是模拟电路中处理数据信息Vin<0时，D1导通，D2截止，此时运放U1A处于深度负反馈的一种电路，在各类电子测量电路中有着广泛的应用。尤其状态，所以输入信号Vin直接经过运放U1B反相后，得到输出在对正弦信号进行数字化幅值测量时，采用绝对值电路可以V=-V[1]。outin将双极性信号转换为单极性信号，便于计算机采集处理时去掉符号位，提高模数转换的精度。所以绝对值电路精确与否，对后续的信号处理电路有着重要的影响。然而，在实际使用中，由于二极管压降的存在，信号频率的不同，以及元器件参数误差等因素的影响，绝对值电路的输出往往不够理想，有时甚至严重失真，将在一定范围内

7、影响测量精度。为此，本文着将重探讨几种不同的绝对值电路，以确定出符合要求的最佳电路。图1简单结构的绝对值电路Fig.1Absolutevaluecircuitwithsimplestructure1三种绝对值电路的设计方案在实际电路中，由于电源存在耦合干扰，零电位产生漂1.1电路设计一移，加之二极管并非理想状态，导通时存在一定压降，该绝对资料上如图1所示的绝对值电路较为常见。分析电路可值电路效果往往不够理想。特别是当输入信号频率较高时，收稿日期：2011-04-20稿件编号：201104094基金项目：国家大学生创新型实验资助项目（091021417