一種信號檢測電路及裝置的制造方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┝艘环N信號檢測電路及裝置，根據(jù)實際檢測需要，確定信號檢測電路包括的檢測支路的個數(shù)，且每一個檢測支路均包括差分信號接收器，一端差分信號接收器的第一輸入端連接上拉電阻和第一電阻，上拉電阻的另一端接地，一端差分信號接收器的第二輸入端連接下拉電阻和第二電阻，下拉電阻的另一端連接第一電源，且使第二電阻與第一電阻通過第三電阻連接，形成不對稱電阻網(wǎng)絡，在保證差分信號接收器的第一輸入端與第二輸入端的電壓差的絕對值大于預設限幅電壓的前提下，調整各電阻阻值以及第一電源電壓值，即可同時適用于差分輸出型編碼器、集電極開路輸出型編碼器以及推挽輸出型編碼器的場合，滿足實際需求，簡化了對各類編碼器的檢測過程。
【專利說明】
_種信號檢測電路及裝置
技術領域
[0001] 本申請主要涉及編碼器應用領域，更具體地說是涉及一種信號檢測電路及裝置。
【背景技術】
[0002] 編碼器是一種將信號或數(shù)據(jù)進行編制、轉換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形 式的設備。在變頻器行業(yè)的實際應用中，通常編碼器的輸出形式包括差分輸出、集電極開路 輸出以及推挽輸出等，而且，為了能夠利用編碼器輸出的信號實現(xiàn)速度和相位檢測，通常需 要對編碼器的輸出信號進行檢測，從而獲取用于測速、相位判斷或定位等場合所需的信號。
[0003] 對此，現(xiàn)有技術中，通常都是利用特定的信號檢測電路對相應的一種輸出形式的 編碼器進行檢測，如利用差分芯片檢測差分輸出型編碼器的輸出信號，然而，這種針對某一 種輸出形式的編碼器的信號檢測電路通常并不適用其他輸出形式的編碼器，從而導致實際 檢測過程需要多種結構的信號檢測電路，操作非常不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種信號檢測電路及裝置，能夠同時適用于差分輸出、集 電極開路輸出以及推挽輸出等多種輸出形式的編碼器，不需要根據(jù)被檢編碼器的輸出形式 的改變而反復改變所需信號檢測電路，簡化了檢測過程，具有很好的應用前景。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┝艘韵录夹g方案：
[0006] -種信號檢測電路，所述信號檢測電路包括:多個檢測支路，每一個檢測支路均包 括：
[0007] 差分信號接收器；
[0008] -端與所述差分信號接收器的第一輸入端連接的上拉電阻和第一電阻，所述上拉 電阻的另一端接地；
[0009] -端與所述差分信號接收器的第二輸入端連接的下拉電阻和第二電阻，所述下拉 電阻的另一端連接第一電源；
[0010] -端與所述第一電阻的另一端連接，另一端與所述第二電阻的另一端連接的第三 電阻；
[0011] 其中，將所述第一電阻和所述第三電阻的公共連接端作為所述檢測支路的正向輸 入端，將所述第一電阻和所述第三電阻的公共連接端作為所述檢測支路的負向輸入端，并 將所述差分信號接收器的輸出端作為所述檢測支路的輸出端，且所述差分信號接收器的所 述第一輸入端的電壓與所述第二輸入端的電壓的差值的絕對值大于預設限幅電壓。
[0012] 優(yōu)選的，所述檢測支路還包括:分別與所述差分信號接收器的所述第一輸入端和 所述第二輸入端連接的保護電路。
[0013] 優(yōu)選的，所述保護電路包括：
[0014] 陰極與所述差分信號接收器的所述第一輸入端連接的第一瞬態(tài)電壓抑制器；
[0015] 陰極與所述差分信號接收器的所述第二輸入端連接的第二瞬態(tài)電壓抑制器；
[0016] 其中，所述第一瞬態(tài)電壓抑制器的陽極與所述第二瞬態(tài)電壓抑制器的陽極連接并 接地。
[0017] 優(yōu)選的，所述檢測支路還包括：
[0018] 與所述差分信號接收器的輸出端連接的濾波電路；
[0019] 則所述檢測支路的輸出端轉換為所述濾波電路的輸出端。
[0020] 優(yōu)選的，所述濾波電路包括：
[0021] -端與所述差分信號接收器的輸出端連接的第四電組；
[0022] -端與所述第四電組的另一端連接，另一端接地的第一電容；
[0023] 其中，所述第四電阻和所述第一電容的公共連接端為所述濾波電路的輸出端。 [0024]優(yōu)選的，
[0025] 當被檢編碼器是差分輸出型編碼器或推挽輸出型編碼器時，所述檢測支路的正向 輸入端與所述被檢編碼器的輸出端連接，所述檢測支路的負向輸入端接地；
[0026] 當被檢編碼器是集電極開路輸出型編碼器時，所述檢測支路的正向輸入端連接第 二電源，所述檢測支路的負向輸入端與所述被檢編碼器的輸出端連接。
[0027] 優(yōu)選的，所述第一電阻、所述第二電阻、所述第三電阻、所述上拉電阻以及所述下 拉電阻均為可調電阻。
[0028]優(yōu)選的，所述檢測支路還包括：
[0029] 分別與所述第一電阻、所述第二電阻、所述第三電阻、所述上拉電阻以及所述下拉 電阻連接的控制器，根據(jù)所述被檢編碼器的當前輸出形式，調整所述第一電阻、所述第二電 阻、所述第三電阻、所述上拉電阻以及所述下拉電阻的阻值。
[0030] -種信號檢測裝置，所述裝置包括:如上所述的信號檢測電路；
[0031] 與所述信號檢測電路的輸出端連接的控制電路，對所述信號檢測電路中的多個檢 測支路輸出的信號進行處理，獲得相應的速度信息、相位信息和/或定位信息。
[0032] 優(yōu)選的，所述控制電路包括：
[0033] 輸入端與所述信號檢測電路中的多個檢測支路的輸出端連接的正交編碼脈沖電 路；
[0034]與所述正交編碼脈沖電路的輸出端連接的處理器。
[0035]由此可見，與現(xiàn)有技術相比，本申請?zhí)峁┝艘环N信號檢測電路及裝置，該信號檢測 電路可以包括多個檢測支路，根據(jù)實際需要確定應用的檢測支路的數(shù)量，其中，對于每一個 檢測支路來說，其均可以包括差分信號接收器，一端與該差分信號接收器的第一輸入端連 接的上拉電阻和第一電阻，且上拉電阻的另一端接地;一端與該差分信號接收器的第二輸 入端連接的下拉電阻和第二電阻，且下拉電阻的另一端連接第一電源;一端與第一電阻的 另一端連接，另一端與第二電阻的另一端連接的第三電阻，本申請將第一電阻和所述第三 電阻的公共連接端作為該檢測支路的正向輸入端，將第一電阻和所述第三電阻的公共連接 端作為所述檢測支路的負向輸入端，根據(jù)被檢編碼器具體輸出形式，通過該正向輸入端和 負向輸入端實現(xiàn)與該被檢編碼器的連接，同時將該差分信號接收器的輸出端作為檢測支路 的輸出端，實現(xiàn)與后續(xù)控制電路的連接，以使該控制電路獲得所需的信息，滿足實際需要。 由此可見，本申請中的檢測支路采用的差分信號接收器，提高了抗干擾性能，而且，本申請 只要在保證差分線路接收器的第一輸入端與第二輸入端之間的電壓差的絕對值大于預設 限幅電壓的前提下，通過調整各檢測支路不對稱電阻網(wǎng)絡，即調整上述各電阻的阻值以及 第一電源的電壓值，即可使檢測電路同時適用于差分輸出型編碼器、集電極開路輸出型編 碼器以及推挽輸出型編碼器的場合，滿足實際需求，且該檢測過程簡單，具有很好的應用前 景。
【附圖說明】
[0036] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0037] 圖1為本申請?zhí)峁┑囊环N信號檢測電路實施例的結構示意圖；
[0038] 圖2為本申請?zhí)峁┑牧硪环N信號檢測電路實施例的結構示意圖；
[0039] 圖3為本申請?zhí)峁┑挠忠环N信號檢測電路實施例的結構示意圖；
[0040] 圖4為本申請?zhí)峁┑囊环N適用于12V電源的推挽輸出型編碼器的信號檢測電路實 施例的結構示意圖；
[0041] 圖5為本申請?zhí)峁┑囊环N適用于5V電源的推挽輸出型編碼器的信號檢測電路實施 例的結構示意圖；
[0042] 圖6為本申請?zhí)峁┑囊环N適用于5V電源的集電極開路輸出型編碼器的信號檢測電 路實施例的結構不意圖；
[0043] 圖7為本申請?zhí)峁┑囊环N適用于12V電源的集電極開路輸出型編碼器的信號檢測 電路實施例的結構示意圖；
[0044] 圖8為本申請?zhí)峁┑囊环N信號檢測裝置實施例的結構示意圖；
[0045] 圖9為本申請?zhí)峁┑牧硪环N信號檢測裝置實施例的結構示意圖；
[0046] 圖10為本申請?zhí)峁┑囊环N信號檢測裝置中的信號檢測電路輸出信號示意圖。
【具體實施方式】
[0047] 下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0048] 本申請?zhí)峁┝艘环N信號檢測電路及裝置，該信號檢測電路可以包括多個檢測支 路，根據(jù)實際需要確定應用的檢測支路的數(shù)量，其中，對于每一個檢測支路來說，其均可以 包括差分信號接收器，一端與該差分信號接收器的第一輸入端連接的上拉電阻和第一電 阻，且上拉電阻的另一端接地;一端與該差分信號接收器的第二輸入端連接的下拉電阻和 第二電阻，且下拉電阻的另一端連接第一電源;一端與第一電阻的另一端連接，另一端與第 二電阻的另一端連接的第三電阻，本申請將第一電阻和所述第三電阻的公共連接端作為該 檢測支路的正向輸入端，將第一電阻和所述第三電阻的公共連接端作為所述檢測支路的負 向輸入端，根據(jù)被檢編碼器具體輸出形式，通過該正向輸入端和負向輸入端實現(xiàn)與該被檢 編碼器的連接，同時將該差分信號接收器的輸出端作為檢測支路的輸出端，實現(xiàn)與后續(xù)控 制電路的連接，以使該控制電路獲得所需的信息，滿足實際需要。
[0049] 由此可見，本申請中的檢測支路采用的差分信號接收器，提高了抗干擾性能，而 且，本申請只要在保證差分線路接收器的第一輸入端與第二輸入端之間的電壓差的絕對值 大于預設限幅電壓的前提下，通過調整各檢測支路中的不對稱電阻網(wǎng)絡，即調整檢測支路 中的上述各電阻的阻值和第一電源的電壓值，即可使檢測電路同時適用于差分輸出型編碼 器、集電極開路輸出型編碼器以及推挽輸出型編碼器的場合，滿足實際需求，且該檢測過程 簡單，具有很好的應用前景。
[0050] 為了使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體 實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0051] 如圖1所示，為本申請?zhí)峁┑囊环N信號檢測電路實施例的結構示意圖，該信號檢測 電路可以包括多個檢測支路，該檢測支路的具體數(shù)量可根據(jù)實際應用需求確定，本申請對 此不作限定，例如，當需要實現(xiàn)轉速、相位判斷等需求時，被檢編碼器輸出A和B兩路信號，此 時，信號檢測電路可以包括2個檢測支路；當需要實現(xiàn)定位需求時，被檢編碼器將輸出A、B和 Z三路信號，此時，信號檢測電路可以包括3個檢測支路。其中，需要說明的是，無論檢測電路 包括幾個檢測支路，各檢測支路的電路結構可以相同，本申請在此僅以一個檢測支路為例 說明其電路結構，如圖1所示，該檢測支路可以包括:差分信號接收器110、上拉電阻R1、第一 電阻R2、下拉電阻R3、第二電阻R4以及第三電阻R5,其中：
[0052] 本實施例可以將差分信號接收器110的輸出端作為其所在檢測支路的輸出端，用 于與后續(xù)控制電路連接。
[0053]可選的，該差分信號接收器110具體可以是RS485芯片，其對應的預設限幅電壓為 200mV，但該差分信號接收器110并不局限于這一種型號的芯片，當其采用的芯片型號不同 時，對應的預設限幅電壓也會相應改變，如當該差分芯片接收器110采用LVDS(Low-Voltage Differential Signaling，低壓差分信號)芯片時，對應的預設限幅電壓可以為350mV，本申 請在此不再一一列舉。需要說明的是，無論該差分信號接收器110采用哪種型號的芯片，其 工作原理都是類似的，本申請下文僅以RS485芯片為例進行說明。
[0054] 上拉電阻R1和第一電阻R2的一端均與差分信號接收器110的第一輸入端P1連接， 下拉電阻R3和第二電阻R4的一端均與差分信號接收器110的第二輸入端P2連接，且第三電 阻R5的兩端分別與第一電阻R2的另一端和第二電阻R4的另一端連接，也就是說，該第一電 阻R2可以通過第三電阻R5與第二電阻R4連接，其中，上拉電阻R1的另一端接地，下拉電阻R3 的另一端連接第一電源VCC。
[0055]需要說明的是，在實際應用中，上述差分信號接收器110的第一輸入端P1的電壓UP1 與第二輸入端P2的電壓UP2需滿足的條件為，其電壓差值的絕對值大于預設限幅電壓U。，即 Upi_Up2 | >U。，從而明確該差分信號接收器110的輸出端的電壓Up是低電平信號還是高電平信 號。其中，預設限幅電壓U。是基于差分信號接收器110采用的具體芯片型號確定的，本申請 對其具體數(shù)值不作限定，如當采用RS485芯片，該預設限幅電壓υ〇 = 200πιν。
[0056]更具體地說，當差分信號接收器110的第一輸入端Ρ1的電壓與第二輸入端Ρ2的電 壓差值大于預設限幅電壓時，即UP1-UP2>U。時，差分信號接收器110的輸出端輸出高電平；當 差分信號接收器110的第二輸入端P2的電壓與第一輸入端P1的電壓的差值大于預設限幅電 壓時，即Up2_Upi>U?；蛘哂稍摴阶冃螢閁pi-Up2〈_U。時，差分信號接收器110的輸出端輸出低 電平。
[0057]其中，在本實施例中，可以將第一電阻R2和第三電阻R5的公共連接端ΤΙ可以為該 檢測支路的正向輸入端，第一電阻R2和第三電阻R5的公共連接端Τ2可以為該檢測支路的負 向輸入端，通過該正向輸入端和負向輸入端實現(xiàn)與被檢編碼器的連接，具體的，當被檢編碼 器是差分輸出型編碼器時，可以將檢測支路的正向輸入端和負向輸入端直接與該差分輸出 型編碼器輸出端連接；當被檢編碼器為推挽輸出型編碼器時，該正向輸入端與推挽輸出型 編碼器的輸出端連接，負向輸入端接地;當被檢編碼器是集電極開路輸出型編碼器時，該正 向輸入端連接第二電源，負向輸入端與集電極開路輸出型編碼器的輸出端連接。其中，第二 電源可以是5V、12V或24V等，本申請對其具體數(shù)值不作限定，可根據(jù)實際需要確定。
[0058]由此可見，本申請檢測支路中的第一電阻R2、第二電阻R4、第三電阻R5以及上拉電 阻R1下拉電阻R3、上述T1的電壓Ul、T2的電壓U2以及下拉電阻R3連接的第一電源VCC形成不 對稱電阻網(wǎng)絡，當被檢編碼器的輸出形式不同時，差分信號接收器110的第一輸入端P1的電 壓U P1與第二輸入端P2的電壓UP2將會發(fā)生變化，其他參量可依據(jù)上述標準進行調整。
[0059]其中，在調整上述各參量的過程中，可以實時計算Up4PUP2是否滿足差分信號接收 器110的工作要求，即UP1-UP2>U。，差分信號接收器110輸出高電平;反之，υ Ρ1-υΡ2〈-υ。，差分信 號接收器110輸出低電平，從而驗證本申請?zhí)峁┑男盘枡z測電路是否適用于多個輸出形式 的編碼器，具體驗證過程如下文，本申請在此不再詳述。
[0060] 由此可見，本申請上述上拉電阻R1、第一電阻R2、下拉電阻R3、第二電阻R4以及第 三電阻R5均可以是可調電阻，為了滿足各種輸出形式的編碼器的檢測需求，檢測支路還可 以包括與上拉電阻R1、第一電阻R2、下拉電阻R3、第二電阻R4以及第三電阻R5連接的控制器 (圖中并未畫出），可以根據(jù)被檢編碼器的當前輸出形式，調整這些電阻的阻值。
[0061] 可選的，在上述實施例的基礎上，如圖2所示，檢測支路還可以包括保護電路120， 該保護電路120兩端可分別與差分信號接收器110的第一輸入端P1和第二輸入端P2連接，本 申請對此不作限定。
[0062]更具體地說，若上述檢測支路中的差分信號接收器110自身已經(jīng)具有保護電路，起 到其輸出端連接器件的保護目的，如當差分信號接收器110是RS485芯片，由于RS485芯片本 身具有保護功能，所以，該檢測支路可以不另外設置保護電路;反之，若該差分信號接收器 110自身不具有對其輸出端連接的器件的保護功能，那么，可以按照上述連接方式設置保護 電路120。可選的，上述保護電路130可以：
[0063] 陰極與差分信號接收器110的第一輸入端P1連接的第一瞬態(tài)電壓抑制器TVS1，以 及陰極與和差分信號接收器110的第二輸入端P2連接的第二瞬態(tài)電壓抑制器TVS2,且該第 一瞬態(tài)電壓抑制器TVS1的陽極與該第二瞬態(tài)電壓抑制器TVS2的陽極連接并接地，如圖3所 示，但該保護電路的具體結構并不局限于此。
[0064] 其中，瞬態(tài)電壓抑制器（Transient Voltage Suppressor，TVS)是一種二極管形式 的高效能保護器件，具有響應時間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓較 易控制、無損壞極限、體積小等優(yōu)點，所以，本申請可以利用上述第一瞬態(tài)電壓抑制器TVS1 和第二瞬態(tài)電壓抑制器TVS2來防止該信號檢測電路輸出端連接的處理器或控制器等器件 因瞬間電壓過大而導致的失靈等問題。
[0065] 作為本申請另一實施例，在實際應用中，由于差分信號接收器110輸出的差分信號 中通常會存在干擾信號，而影響后續(xù)器件對該差分信號處理結果的準確度，所以，如上圖2 所示，各檢測支路中本申請還可以設置濾波電路130對差分信號接收器110輸出的差分信號 進行濾波處理，從而濾除該差分信號中的干擾信號。
[0066]需要說明的是，本申請對該差分信號接收器110以及濾波電路130的具體電路結構 均不作限定，可以根據(jù)實際需要確定。
[0067] 可選的，如圖3所示，上述濾波電路130可以是RC濾波電路，即包括第四電阻R6和第 一電容C1，該第四電阻R6的一端與差分信號接收器110的輸出端連接，另一端與該第一電容 C1連接，且該第一電容C1的另一端接地，此時，可以將該第一電容C1和第四電阻R6的公共連 接端作為該檢測支路的輸出端。需要說明的是，根據(jù)濾波電路130的電路結構的變化，其所 在檢測支路的輸出端表示的內(nèi)容也會相應改變，本申請在此不再一一詳述。
[0068]其中，關于該RC濾波電路中電阻R6和電容C1的具體數(shù)值，可以差分信號接收器110 輸出的差分信號中存在的干擾信號的具體情況確定，本申請其數(shù)值不作限定。
[0069] 對于圖3所示的檢測支路的電路結構，經(jīng)驗證，可以按照下述方式配置其不對稱電 阻網(wǎng)絡，即設置R1=R3 = 10KQ (單位:千歐），R2 = 9.1KQ ;R4=1KQ ;R5 = 5.1KQ，且第一瞬 態(tài)電壓抑制器TVS1和第二瞬態(tài)電壓抑制器TVS2的瞬態(tài)電壓均可以是8V，從而利用該配置得 到的信號檢測電路能夠適用于各種輸出形式的被檢編碼器。然而，需要說明的是，關于該檢 測支路中不對稱電阻網(wǎng)絡各器件的具體參量配置并不局限于上述列舉的配置方式，其可以 按照上述調整標準，根據(jù)實際需要相應調整各器件的參量，本申請在此不再一一列舉。
[0070] 下面僅以上述不對稱電阻網(wǎng)絡的配置方式為例，當被檢編碼器為不同輸出形式的 編碼器時，說明本申請?zhí)峁┑男盘枡z測電路的應用，其中，需要說明的是，下文各實施例以 檢測支路的差分信號接收器110為RS485芯片為例進行驗證，則預設限幅電壓U。為200mV。
[0071] 1、對于電源為5V的差分輸出型編碼器。
[0072] 在實際應用中，差分輸出型編碼器的電源通常為5V，且該差分輸出型編碼器通常 包括A相、B相和Z相輸出，且每一相輸出的均為差分信號，所以，對于差分輸出型編碼器，本 申請?zhí)峁┑男盘枡z測電路可以包括3個檢測支路，分別與該差分輸出型編碼器的三相輸出 端連接，從而使該差分輸出型編碼器的每一相輸出端均包括一個檢測支路，本實施例在此 僅以A相，如上圖1、2或3所示，差分輸出型編碼器A相輸出端A+和A-分別與該相檢測支路的 正向輸入端A+和負向輸入端A-對應相連。
[0073] 另外，在本領域應用中，信號檢測電路的電源，即各檢測支路的下拉電阻R3連接的 第一電源VCC通?？梢詾?V、12V或24V，具體取值將會影響檢測支路中的差分信號接收器的 兩個輸入端的電壓值，可能會出現(xiàn)該檢測電路不滿足上述調整標準的情況，對此，本申請僅 以該VCC為5V和12V為例對本申請?zhí)峁┑臋z測支路進行驗證，具體驗證結果如下表一所示：
[0074] 表一
[0075]
[0076] 如表一所示，當?shù)谝浑娫碫CC為5V電源時，此時若檢測支路的正向輸入端電壓山= 5V，負向輸入端電壓U 2 = 0V，通過不對稱電阻網(wǎng)絡的分壓計算，獲得第一輸入端P1和第二輸 入端P2的電壓差值即UP1-Up 2 = 2.6V-0.45V = 2.15V>200mV，可見，其滿足了上述調整電阻阻 值的標準，且此時該檢測支路的差分信號接收器110的輸出電壓叫為高電平，與此時差分輸 出型編碼器當前輸出的正交信號電平一致。
[0077]同理，隨著差分輸出型編碼器輸出的正交信號的變化，當時，UP1_UP2 = -5V〈-200mV，此時，該檢測支路的差分信號接收器110的輸出電壓UP為低電平;經(jīng)驗證該 信號檢測電路與該差分輸出型編碼器輸出端連接后滿足要求，將輸出正交信號，從而滿足 了測速、相位判斷以及定位等應用需求。
[0078]當?shù)谝浑娫碫CC為12V時，仍可以按照上述方式進行驗證，該信號檢測電路仍能夠 輸出正交信號，滿足實際需求。由此可見，本申請?zhí)峁┑臋z測支路適用于該差分輸出型編碼 器的應用場合。
[0079] 2、對于電源為12V的推挽輸出型的編碼器。
[0080]與上述差分輸出型編碼器類似，該推挽輸出型編碼器也可以包括A相、B相和Z相輸 出，且每一相輸出的均為差分信號，在實際應用中，若只需要進行轉速、相位等檢測，可以只 對推挽輸出型編碼器兩相輸出進行檢測，如對A相和B相輸出進行檢測，此時，本申請?zhí)峁┑?檢測電路可以包括兩個檢測支路，分別與推挽輸出型編碼器的A相和B相輸出端連接;若需 要進行位置檢測時，需要對推挽輸出型編碼器的三相輸出端檢測，此時，信號檢測電路可以 包括3個檢測支路，分別與這三相輸出端連接。本實施例在此仍以推挽輸出型編碼器的A相 輸出端為例進行說明，其中，檢測支路與A相輸出端的具體連接方式如圖4所示，可以將檢測 支路中的正向輸入端A+與該推挽輸出型編碼器的輸出端連接，并將檢測支路的反向輸入端 A-接地。
[0081]需要說明的是，在本申請中，對于與被檢編碼器的A相輸出端連接的檢測支路，可 以通過A+表示該檢測支路的正向輸入端，A-表示該檢測支路的負向輸入端；同理，對于與被 檢編碼器的B相輸出端連接的檢測支路，可以通過B+表示該檢測支路的正向輸入端，B-表示 該檢測支路的負向輸入端;對于與被檢編碼器的Z相輸出端連接的檢測支路，可以通過Z+表 示該檢測支路的正向輸入端，Z-表示該檢測支路的負向輸入端。本申請全文是以被檢編碼 器的A相輸出端為例進行說明，所以，本申請各實施例以及說明書附圖中的檢測支路的正向 輸入端利用A+表示，負向輸入端利用A-表示，在實際應用中，根據(jù)與被檢編碼器的不同輸出 端的連接，可以按照上述方式相應改變各檢測支路的正向輸入端和負向輸入端的表示符 號，本申請不再一一說明。
[0082]其中，對于電源為12V的推挽輸出型編碼器，與上述差分輸出型編碼器的檢測過程 類似，各檢測支路中的下拉電阻R3連接的第一電源VCC可以為5V、12V或24V，本實施例僅以 VCC為5V和12V為例，來驗證上述不對稱電阻網(wǎng)絡的配置是否滿足調整標準即UP1-UP2>U。，本 實施例中該U。為200mV，且該信號檢測電路(此時其包括兩個檢測支路)將輸出正交信號，與 該推挽輸出型編碼器直接輸出的正交信號的電平變化一致，可見，本申請?zhí)峁┑男盘枡z測 電路能夠適用于12V電源的推挽輸出型編碼器的場合，具體驗證結果如下表二所示。
[0083] 表二
[0084]
[0085] 如表一所示，當?shù)谝浑娫碫CC為5V電源時，若檢測支路的正向輸入端電壓Ui=12V， 負向輸入電壓u2=ov，通過不對稱電阻網(wǎng)絡的分壓計算，獲得差分信號接收器的第一輸入 端P1和第二輸入端P2的電壓差值U P1-Up2 = 6.28V-0.45V = 5.83V>200mV，可見，其滿足了上 述調整電阻阻值的標準，且此時該檢測支路的差分信號接收器110的輸出電壓U P為高電平， 與對應時刻差分輸出型編碼器當前輸出的正交信號電平一致。
[0086]同理，當檢測支路的正向輸入端和反向輸入端的電壓均為0，即山=U2 = 0V，此時， 差分信號接收器的第一輸入端P1和第二輸入端P2的電壓差值UP1-UP2 = 0V-0.45V = -0.45V <-200mV，則檢測支路的差分信號接收器110的輸出電壓叫為低電平，經(jīng)驗證其與推挽輸出 型編碼器輸出的低電平一致，可見，本申請?zhí)峁┑臋z測電路輸出的高低電平的變化與推挽 輸出型編碼器輸出的正交信號一致，能夠滿足實際要求。
[0087] 按照上述驗證方式，當?shù)谝浑娫碫CC為12V電源時，經(jīng)驗得知此時檢測電路輸出的 高低電平的變化情況仍與推挽輸出型編碼器輸出的正交信號一致。所以說，本申請?zhí)峁┑?檢測電路適用于推挽輸出型編碼器的應用場合。
[0088] 3、對于電源為5V的推挽輸出型編碼器。
[0089] 結合上述描述可知，根據(jù)實際需要，本申請?zhí)峁┑臋z測電路可以與電源為5V的推 挽輸出型編碼器的三相輸出的兩相一一對應連接，或三相一一對應連接，使得這兩相或三 相輸出的每一相輸出均連接一個檢測支路，由于每一相輸出的檢測方式相同，本申請仍以 該推挽輸出型編碼器的A相輸出端為例進行檢測說明。其中，檢測支路與A相輸出端的具體 連接方式如圖5所示，檢測支路中的正向輸入端A+與該推挽輸出型編碼器的輸出端連接，并 將負向輸入接地。
[0090] 其中，對于電源為5V的推挽輸出型編碼器的檢測，本申請的檢測電路中的各檢測 支路的第一電源VCC可以為5V、12V或24V，需要說明的是，該檢測電路中的各檢測支路的第 一電源VCC取值均相同。本實施例仍以VCC為5V和12V為例，來驗證上述不對稱電阻網(wǎng)絡的配 置是否滿足調整標準，驗證結果如下表三所示：
[0091 ] 表三
[0092]
[0093] 按照上述驗證方式可知無論是當?shù)谝浑娫碫CC為5V電源還是12V電源，當檢測支路 的正向輸入電壓Ul和負向輸入電壓U2取不同值時，只要驗證Upi_Up2>U。，該檢測支路輸出的 就是高電平;反之，U P1-UP2〈-U。，該檢測支路輸出的就是低電平，而且，檢測支路輸出高低電 平的變化與被檢測的推挽輸出型編碼器輸出的正交信號一致。由此可見，本申請?zhí)峁┑男?號檢測電路同樣適用于該電源為5V的推挽輸出型編碼器的場合。
[0094] 4、對于5V電源的集電極開路輸出型編碼器。
[0095] 與上述各中輸出形式的編碼器類似，集電極開路輸出型編碼器通常也包括A相、B 相和Z相輸出，且每一相輸出的均為差分信號，但，根據(jù)實際需要，如需要進行轉速、相位檢 測時，本申請的信號檢測電路可以只對其兩相輸出進行檢測，如A相和B相;而當需要進行位 置檢測，用于定位時，本申請的信號檢測電路就需要對集電極開路輸出型編碼器的三相輸 出端進行檢測，即由三個檢測支路分別對這一相輸出端進行檢測，使得集電極開路輸出型 編碼器的每一相輸出端都連接一個檢測支路。本實施例僅以A相輸出端的檢測為例進行說 明，如圖6所示，可以將檢測支路的正向輸入端A+連接5V電源，負向輸入端A-與該集電極開 路輸出型編碼器輸出端連接。
[0096] 在本實施例的實際應用中，本申請的檢測電路的第一電源VCC取值可以是5V、12V 或24V，當取不同值時將會影響檢測支路的差分信號接收器110的兩個輸入端的電壓值，可 能會導致該檢測支路不滿足上述調整標準。對此，本申請僅以VCC為5V和12V為例對本申請 提供的檢測支路進行驗證，具體驗證結果如下表四所示：
[0097] 表四
[0098]
[0099] 其中，上述表四中的導通和截止是指與該檢測支路連接的集電極開路編碼器中的 三極管的狀態(tài)，由圖6可知，在該三極管導通時，該檢測支路的反向輸入端A-接地，則其電壓 U2為0;反之，在該三極管截止時，可根據(jù)檢測支路中當前電阻網(wǎng)絡中各電阻的阻值，確定該 反向輸入端A-的電壓值。
[0100] 按照上述其他輸出形式的編碼器的驗證方式，當?shù)谝浑娫碫CC為5V電源時，若檢測 支路的正向輸入端A+的電壓山=5V，負向輸入端A-的電壓U2 = 0V，檢測支路的三極管導通， 通過不對稱電阻網(wǎng)絡的分壓計算，獲得第一輸入端P1和第二輸入端P2的電壓差值即UP1-UP2 =2.6V-0.45V = 2.15V>200mV，，滿足了上述調整標準，且此時差分信號接收器輸出端的電 壓1^為高電平，與集電極開路輸出型編碼器此時的輸出的正交信號電平一致。
[0101] 同理，隨著差分輸出型編碼器輸出的正交信號的變化，當山=5V，U2 = 5V時，該檢測 支路的三極管截止，經(jīng)分壓計算獲得第一輸入端P1和第二輸入端P2的電壓差值，即UP1-U P2 = -2.4V〈-200mV，此時，該檢測支路的差分信號接收器110的輸出電壓UP為低電平，與該差 分輸出型編碼器輸出端連接后輸出正交信號的電平一致。
[0102] 按照上述驗證方式得知，當?shù)谝浑娫碫CC為12V時，檢測支路的差分信號接收器輸 入端電壓差符合其工作要求，且其輸出的高低電平變化與該集電極開路輸出型編碼器對應 時刻輸出的正交信號的電平一致。由此可見，本申請?zhí)峁┑男盘枡z測電路適用于該電源為 5V的集電極開路輸出型編碼器的場合。
[0103] 5、對于12V電源的集電極開路輸出型編碼器。
[0104] 與上述5V電源的集電極開路輸出型編碼器檢測電路以及檢測原理類似，本實施在 此不再詳述，本實施例仍以該集電極開路輸出型編碼器的A相輸出端的檢測為例進行說明， 如如圖7所示，可以將本申請?zhí)峁┑臋z測支路中的正向輸入端A+連接12V電源，負向輸入端 A-與該集電極開路輸出型編碼器的輸出端連接。
[0105] 在本實施例中，對于檢測電路的適用的5V、12V以及24V的第一電源VCC，仍以VC，C 為5V和12V為例對本申請?zhí)峁┑臋z測支路進行驗證，驗證結果如表五所示：
[0106] 表五
[0107]
[0108] 在本實施例中，如上述給出的檢測支路的各參量的配置，其保護電路中的第一瞬 態(tài)電壓抑制器TVS1和第二瞬態(tài)電壓抑制器TVS2的瞬態(tài)電壓可以是8V，在這種情況下，當檢 測支路的正向輸入端A+連接12V電源時，該保護電路將會被觸發(fā)，從而將差分信號接收器 110相應的第一輸入端P1或第二輸入端P2的電壓鉗位到8V，以避免因電壓過大而損壞該信 號檢測電路輸出端連接器件。
[0109] 按照上述針對電源為5V的集電極開路輸出型編碼器的驗證方式，可知本實施例的 差分信號接收器的第一輸入端P1和第二輸入端P2的電壓差滿足其工作要求，且在不同情況 下，該差分信號接收器輸出的高低電平的變化與被檢測的集電極開路輸出型編碼器輸出的 正交信號的電平變化一致。所以說，本申請?zhí)峁┑男盘枡z測電路同樣也適用于集電極開路 輸出型編碼器的應用場合。
[0110] 需要說明的是，本申請上述各表中UP-欄的1表示高電平，0表示低電平。
[0111] 綜上所述，本申請?zhí)峁┑男盘枡z測電路能夠同時適用于差分輸出型編碼器、推挽 輸出型編碼器以及集電極開路輸出型編碼器的應用場合，本申請僅以上述幾個實例進行了 驗證說明，但并不局限于上述列舉的幾種方式，對于電源為24V的各種輸出形式的編碼的驗 證過程與上述類似，也可以通過調整檢測支路的不對稱電阻網(wǎng)絡的各電阻值以及下拉電阻 連接的電源值，使本申請該信息檢測電路適用于24V電源的各輸出形式的編碼器的場合。
[0112] 另外，當本申請的信號檢測電路中的差分信號接收器110選用自身包含保護電路 的485系列的差分芯片時，其對差分輸出型編碼器、推挽輸出型編碼器以及集電極開路輸出 型編碼器的驗證過程類似，本申請在此不再一一詳述。
[0113] 如圖8所示，為本申請?zhí)峁┑囊环N信號檢測裝置實施例的結構示意圖，該裝置可以 包括信號檢測電路810和控制電路820,其中：
[0114] 該信號檢測電路810的具體組成結構及其功能可參照上述信號檢測電路實施例的 描述，本實施在此不再贅述。
[0115] 控制電路820可以與該信號檢測電路810的輸出端連接，通過對該信號檢測電路中 多個檢測支路輸出的信號進行處理，從而獲得相應的速度信息和/或相位信息。
[0116] 可選的，如圖9所示，該控制電路820可以包括：
[0117]輸入端與信號檢測電路810中的多個檢測支路的輸出端連接的正交編碼脈沖電路 821，以及與正交編碼脈沖電路821的輸出端連接的處理器822。
[0118]在電機控制系統(tǒng)的實際應用中，通常采用光電編碼器來檢測電機的轉速或位置， 由于一般單片機不具備直接處理光電編碼器脈沖信號的能力，所以，本申請通過該正交編 碼脈沖電路來處理光電編碼器脈沖信號，從而為電機轉速及位置測量提供方便。
[0119] 其中，正交編碼脈沖電路821可以將高性能的DSP(Digital Signal Processing， 數(shù)字信號處理）內(nèi)核與豐富的微控制器外設功能集于單片之中，從而替代傳統(tǒng)的多微處理 器單元和昂貴的多片設計方案，降低本申請信號檢測裝置的成本。
[0120] 可選的，上述處理器822可以是CPU(Central Processing Unit，中央處理器），但 并不局限于此，在實際應用中，該處理器822可以對該正交編碼脈沖電路821輸出的信號進 行處理，從而計算得到電機轉速或位置等信息。
[0121] 更具體地說，在本實施例實際應用中，上述各類輸出形式的編碼器通常都包括A 相、B相和Z相輸出，但本申請可以根據(jù)實際需要，確定本申請?zhí)峁┑男盘枡z測需要對該編碼 器的哪幾個輸出端進行檢測。
[0122] 可選的，當需要獲取轉速、相位判斷（即方向）等信息時，本申請上述信號檢測電路 810中可以包括兩個檢測支路，且這兩個檢測支路的電路結構及其器件參量可以相同，之 后，將這兩個檢測支路與被檢編碼器輸出端連接，如使被檢編碼器的A相輸出端和B相輸出 端都連接一個檢測支路，具體連接方式可參照上述信號檢測電路實施例中對各種輸出形式 的編碼器與檢測支路的連接，本實施例在此不再詳述，如上述描述，各檢測支路的輸出端可 以與正交編碼脈沖電路821連接，本申請對處理器822計算轉速以及相位等信息的具體方法 不作限定。
[0123] 當實際應用中需要獲取位置等信息進行定位時，上述信息檢測電路810可以包括 三個檢測支路，且這三個檢測支路的電路結構及其器件參量可以相同，其中，每一個檢測支 路與被檢編碼器的對應相輸出端的連接方式可參照上述實施例對應部分的描述，本實施例 在此不再贅述。在這種情況下，信號檢測電路輸出信號可以如圖10所示A相、B相以及Z相信 號，本申請對處理器822計算位置信息，實現(xiàn)定位應用的具體過程不作限定。
[0124] 綜上所述，本申請能夠根據(jù)實際需要確定信號檢測電路中工作的檢測支路數(shù)量， 且為了提高抗干擾性能，該檢測支路均選用了差分信號接收器構成，具體的，檢測支路還包 括一端與該差分信號接收器的第一輸入端連接的上拉電阻和第一電阻，且上拉電阻的另一 端接地;一端與該差分信號接收器的第二輸入端連接的下拉電阻和第二電阻，且下拉電阻 的另一端連接第一電源;一端與第一電阻的另一端連接，另一端與第二電阻的另一端連接 的第三電阻，本申請將第一電阻和所述第三電阻的公共連接端作為該檢測支路的正向輸入 端，將第一電阻和所述第三電阻的公共連接端作為所述檢測支路的負向輸入端，根據(jù)被檢 編碼器具體輸出形式，通過該正向輸入端和負向輸入端實現(xiàn)與該被檢編碼器的連接，同時 將該差分信號接收器的輸出端作為檢測支路的輸出端，實現(xiàn)與后續(xù)控制電路的連接，以使 該控制電路獲得所需的信息，滿足實際需要。
[0125] 由此可見，本申請只要在保證差分線路接收器的第一輸入端與第二輸入端之間的 電壓差的絕對值大于預設限幅電壓的前提下，通過調整各檢測支路中的不對稱電阻網(wǎng)絡， 即調整檢測支路中的上述各電阻的阻值和第一電源的電壓值，即可使檢測電路同時適用于 差分輸出型編碼器、集電極開路輸出型編碼器以及推挽輸出型編碼器的場合，增大了該信 號檢測裝置的適用范圍，簡化了對各輸出形式的編碼器的檢測過程。
[0126] 最后，需要說明的是，關于上述各實施例中，諸如第一、第二等之類的關系術語僅 僅用來將一個操作、器件或模塊與另一個操作、器件或模塊區(qū)分開來，而不一定要求或者暗 示這些器件、操作或模塊之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語"包括"、"包 含"或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法 或者系統(tǒng)不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種 過程、方法或者系統(tǒng)所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句"包括一個……"限定 的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法或者系統(tǒng)中還存在另外的相同要素。
[0127] 本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他 實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置 而言，由于其包含上述實施例公開的電路，所以對應部分描述的比較簡單，相關之處參見方 法部分說明即可。
[0128] 對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明 將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的范圍。
【主權項】
1. 一種信號檢測電路，其特征在于，所述信號檢測電路包括：多個檢測支路，每一個檢 測支路均包括： 差分信號接收器； 一端與所述差分信號接收器的第一輸入端連接的上拉電阻和第一電阻，所述上拉電阻 的另一端接地； 一端與所述差分信號接收器的第二輸入端連接的下拉電阻和第二電阻，所述下拉電阻 的另一端連接第一電源； 一端與所述第一電阻的另一端連接，另一端與所述第二電阻的另一端連接的第三電 阻； 其中，將所述第一電阻和所述第三電阻的公共連接端作為所述檢測支路的正向輸入 端，將所述第一電阻和所述第三電阻的公共連接端作為所述檢測支路的負向輸入端，并將 所述差分信號接收器的輸出端作為所述檢測支路的輸出端，且所述差分信號接收器的所述 第一輸入端的電壓與所述第二輸入端的電壓的差值的絕對值大于預設限幅電壓。2. 根據(jù)權利要求1所述的信號檢測電路，其特征在于，所述檢測支路還包括:分別與所 述差分信號接收器的所述第一輸入端和所述第二輸入端連接的保護電路。3. 根據(jù)權利要求2所述的信號檢測電路，其特征在于，所述保護電路包括： 陰極與所述差分信號接收器的所述第一輸入端連接的第一瞬態(tài)電壓抑制器； 陰極與所述差分信號接收器的所述第二輸入端連接的第二瞬態(tài)電壓抑制器； 其中，所述第一瞬態(tài)電壓抑制器的陽極與所述第二瞬態(tài)電壓抑制器的陽極連接并接 地。4. 根據(jù)權利要求1所述的信號檢測電路，其特征在于，所述檢測支路還包括： 與所述差分信號接收器的輸出端連接的濾波電路； 則所述檢測支路的輸出端轉換為所述濾波電路的輸出端。5. 根據(jù)權利要求4所述的信號檢測電路，其特征在于，所述濾波電路包括： 一端與所述差分信號接收器的輸出端連接的第四電阻； 一端與所述第四電阻的另一端連接，另一端接地的第一電容； 其中，所述第四電阻和所述第一電容的公共連接端為所述濾波電路的輸出端。6. 根據(jù)權利要求1所述的信號檢測電路，其特征在于， 當被檢編碼器是差分輸出型編碼器時，所述檢測支路的正向輸入端和負向輸入端與所 述被檢編碼器輸出端連接； 當被檢編碼器是推挽輸出型編碼器時，所述檢測支路的正向輸入端與所述被檢編碼器 的輸出端連接，所述檢測支路的負向輸入端接地； 當被檢編碼器是集電極開路輸出型編碼器時，所述檢測支路的正向輸入端連接第二電 源，所述檢測支路的負向輸入端與所述被檢編碼器的輸出端連接。7. 根據(jù)權利要求1-6任意一項所述的信號檢測電路，其特征在于，所述第一電阻、所述 第二電阻、所述第三電阻、所述上拉電阻以及所述下拉電阻均為可調電阻。8. 根據(jù)權利要求7所述的信號檢測電路，其特征在于，所述檢測支路還包括： 分別與所述第一電阻、所述第二電阻、所述第三電阻、所述上拉電阻以及所述下拉電阻 連接的控制器，根據(jù)所述被檢編碼器的當前輸出形式，調整所述第一電阻、所述第二電阻、 所述第三電阻、所述上拉電阻以及所述下拉電阻的阻值。9. 一種信號檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括:如權利要求1-8任意一項所述的信 號檢測電路； 與所述信號檢測電路的輸出端連接的控制電路，對所述信號檢測電路中的多個檢測支 路輸出的信號進行處理，獲得相應的速度信息、相位信息和/或定位信息。10. 根據(jù)權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述控制電路包括： 輸入端與所述信號檢測電路中的多個檢測支路的輸出端連接的正交編碼脈沖電路； 與所述正交編碼脈沖電路的輸出端連接的處理器。
【文檔編號】G01D5/244GK105973274SQ201610269009
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】梁劍龍
【申請人】深圳市英威騰電氣股份有限公司