浅谈增量编码器的A/B输出的波形

增量编码器码盘是由很多光栅刻线组成的，有两个（或4个,以后讨论4个光眼的）光眼读取A,B信号的，刻线的密度决定了这个增量型编码器的分辨率， 也就是可以分辨读取的最小变化角度值。代表增量编码器的分辨率的参数是PPR,也就是每转脉冲数，例如每圈刻线360线,A，B每圈各输出360个脉冲， 分辨率参数就是360PPR。

那么这个编码器可分辨的最小角度变化量是多少度呢？就是1度吗？

增量编码器的A/B输出的波形一般有两种，一种是有陡直上升沿和陡直下降沿的方波信号，一种是缓慢上升与下降，波形类似正弦曲线的Sin/Cos曲线波形信号输出，A与B相差1/4T周期90度相位，如果A是类正弦Sin曲线，那B就是类余弦Cos曲线。

对 于方波信号，A,B两相相差90度相（1/4T），这样，在0度相位角，90度，180度，270度相位角,这四个位置有上升沿和下降沿，这样,实际上在 1/4T方波周期就可以有角度变化的判断，这样1/4的T周期就是最小测量步距，通过电路对于这些上升沿与下降沿的判断,可以4倍于PPR读取角度的变 化,这就是方波的四倍频。这种判断，也可以用逻辑来做，0代表低，1代表高，A/B两相在一个周期内变化是0 0，0 1，1 1，1 0 。这种判断不仅可以4倍频，还可以判断旋转方向。

那么，方波信号的最小分辨角度=360度/(4xPPR)。

前面的问题：一个方波A/B输出360PPR的增量编码器，最小分辨角度=0.25度。

严格地讲，方波最高只能做4倍频，虽然有人用时差法可以分的更细，但那基本不是增量编码器推荐的，更高的分频要用增量脉冲信号是SIN/COS类正余弦的信 号来做，后续电路可通过读取波形相位的变化，用模数转换电路来细分，5倍、10倍、20倍，甚至100倍以上，分好后再以方波波形输出（PPR）。分频的 倍数实际是有限制的，首先，模数转换有时间响应问题，模数转换的速度与分辨的精确度是一对矛盾，不可能无限细分，分的过细，响应与精准度就有问题；其次， 原编码器的刻线精度，输出的类正余弦信号本身一致性、波形完美度是有限的，分的过细，只会把原来码盘的误差暴露得更明显，而带来误差。细分做起来容易，但 要做好却很难，其一方面取决于原始码盘的刻线精度与输出波形完美度，另一方面取决于细分电路的响应速度与分辨精准度。例如，德国海德汉的工业编码器，推荐 的最佳细分是20倍，更高的细分是其推荐的精度更高的角度编码器，但旋转的速度是很低的。

一个增量编码器细分后输出A/B/Z方波的，还可以再次4倍频，但是请注意，细分对于编码器的旋转速度是有要求的，一般都较低。另外，如原始码盘的刻线精度不高、波形不完美，或细分电路本身的限制，细分也许会波形严重失真，大小步，丢步等，选用及使用时需注意。

前面的问题：一个正余弦A/B输出360PPR的增量编码器，最小分辨角度可能是0.01度（如果25倍分频，且原始码盘精度有保证）。

有些增量编码器，其原始刻线可以是2048线（2的11次方，11位），通过16倍（4位）细分，得到15位PPR ,再次4倍频(2位)，得到了17位(Bit)的分辨率，这就是有些日系编码器的17位高位数编码器的得来了，它一般就用“位,Bit”来表达分辨率了。这种日系的编码器在较快速度时，内部仍然要用未细分的低位信号来处理输出的，要不然响应就跟不上了，所以不要被它的“17位”迷惑了。

编辑：黄飞