前端集成cmos绝对式光学旋转编码器[外文翻译].doc

附件C：译文


前端集成CMOS绝对式光学旋转编码器
MASSIMO GOTTARDI,1 LORENZO GONZO,1 STEFANO GREGORI,2 VALENTINO LIBERALI,3 ANDREA SIMONI1 AND GUIDO TORELLI2
Received September 7, 2001; Revised March 28, 2002; Accepted April 19, 2002

摘要：本文提出了一种光学旋转编码器的前端电路。光脉冲通过编码盘被转化成电流信号，编码盘的角位置信息被预处理转化成数字波形图。该前端电路可对温度漂移补偿，输出准确的测量结果，正常工作的输入功率为0.5 μW到3 μW，工作温度范围从0 ℃到80℃，最高信号频率为500 kHz。

关键词：角度测量，光学传感器，传感器接口，读出电子

1导言
光学旋转编码器（或角编码器）是一种角旋转/位置传感器，用来监测和控制机构零件的位置（图1） 。它包括一个有一定数量同轴刻线的玻璃盘，含有交替的透明和不透明区，这样就可以得到盘的角位置信息。光源为盘另一边的发光二极管。被调制的光束，在通过一条直缝后，被集中到盘另一边的光电二极管中，相应的角位置信号就从产生的电流信号中获得。
有两种类型的旋转编码器可用 ，其中一种是绝对式增量编码器[ 1 ] 。绝对旋转编码器（图2 ）可以提供直接的机械系统绝对角位置资料。另一方面，增量编码器光盘上有固定数量的刻线：通常情况下， 旋转轴在两个方向上旋转需要用到3个刻线，增量编码器需要计算脉冲以获得角度信号信息，临时供电故障会导致信息丢失。
在绝对式编码器中，格雷码一般被用于减少读出错误，然而，由于照明的刻线不同，光源类型不同等多种原因使信号受到影响。当光盘旋转时，每个光电二极管提供的信号具有梯形波形状，把这种波形被转化成方波，随后进行数字化处理。特别是，必须提供不同通道方波的准确相位关系以获取正确的角位置信息。因为其正确的波形为梯形形状且它们的参数受的上述变化的影响。致使数字信号占空比的偏差为理想值的50%，从而导致编码器输出信号非线性。