JP4035751B2 - エンコーダの信号処理回路とその信号処理方法 - Google Patents

エンコーダの信号処理回路とその信号処理方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検出物体の変位に対して、お互いに90度位相の異なる2相の矩形波信号を出力するエンコーダの信号処理に関するもので、特にその矩形波信号のエッジ部に発生するジッタを除去する回路とその信号処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
エンコーダ信号のノイズ除去回路として、遅延フィルタを用いる方法(従来例1)がある。図3は従来のノイズ除去回路のブロック図である。入力信号はクロックの立ち上がりでサンプリングされる。3入力ANDまたは、3入力ORゲート部では、連続する3クロックの間、エンコーダ信号が変化するかを検出する。すなわち、これらのゲート部出力は、3つのクロックの立ち上がり分、同じ状態を維持したときのみ出力される。これによりエッジ部に発生する瞬間的なノイズスパイクや、2クロック周期より短いジッタは除去される。
また、その他の従来例として特開平9−257516(従来例2)がある。図7はその接続図を示す。図8は動作を説明するための波形図である。エッジ部にジッタをもつ2相の矩形波信号の内一相PAをDフリップフロップのD入力端子に供給し、他の一相PBをダイオードD1、コンデンサC1、抵抗R3で構成されるピークホールド回路に供給する。このピークホールド回路でエッジ部のジッタは除去され図8のPDに示すような波形になる。この出力信号PDを波形整形回路を通して上記Dフリップフロップ回路のクロック入力に供給する。上記Dフリップフロップ回路の出力から変位の方向の信号Qcを、上記波形整形回路の出力からジッタを含まない変位量の信号PEが取り出せる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
エンコーダ信号の分解能を上げるため、電気的な内挿回路が使用される。この内挿回路はセンサ信号から得られた2相の正弦波信号を、あるビット数のデジタル信号に変換する。図4に内挿回路に入力される2相の正弦波信号SA、SBとデジル信号出力B0〜B7との関係を示す。図5に図4に示したデジタル信号出力の最下位ビットB0とこの1つ上のビットB1を横軸方向に拡大した図を示す。センサ信号はあるS/Nを持った信号であるので、図5に示すように、デジタル信号出力は、ビットの切り替わり点において信号のH/Lが不確定部分をもつ。
一方、信号処理を容易にするため、また出力信号数を少なくするため、B0とB1を使って、2相の矩形波信号に変換して出力することも行われている。B0とB1のエクスクルーシブORをとることによって2相の矩形波信号のA信号を、B1をつかってA信号と90度位相の異なるB信号を生成している。図6に生成されたA信号、B信号を示す。デジタル信号の不確定な部分は図6に示すように、2相の矩形波信号(A信号、B信号)のエッジ部に現れる。上述した原因で発生するジッタ部はセンサ信号の周期が長くなるとこれに比例して長くなるという特性をもち、従来例1の遅延型フィルタでは除去しきれないという問題があった。
また、従来例2ではピークホールド回路を使ってジッタを除去しており、この回路に使われるコンデンサの放電ための時間が必要になる。もし、放電時間を長くすると、高周波の入力信号に対応できず、放電時間を短くすると、ピークホールドの特性が悪くなり、広い周波数範囲の入力信号に対応できないという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、遅延型フィルタやピークホールド回路によるジッタ除去方法では対応できなかった広い周波数範囲の入力信号に対応できるジッタ除去回路およびその信号処理方法を提供することを目的とする。
特に、エンコーダの90度位相の異なる検出信号を電気的内挿回路を用いて高分解能にする際にこの検出信号の位相差を90度に保ちながら、ジッタを除去することができるようにする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため請求項1記載の発明は、検出物体の変位に対して、お互いに90度位相の異なる2相の矩形波信号を出力するエンコーダの前記矩形波信号のエッジ部に発生するジッタを除去するエンコーダの信号処理回路において、前記2相の矩形波信号と該矩形波信号の反転信号を4組のRSフリップフロップの入力信号とし、前記4組のRSフリップフロップの出力の内2組のRSフリップフロップの出力のAND信号とし、前記2組とは異なる別の2組のRSフリップフロップの出力のAND信号をとることにより、エッジ部にジッタを持たない90度位相の異なる2相の矩形波信号を出力する手段からなるものである。
また請求項2記載の発明は、検出物体の変位に対して、お互いに90度位相の異なるA相とB相信号を出力するエンコーダの前記A相、B相信号のエッジ部に発生するジッタを除去するエンコーダの信号処理回路において、前記A相信号をS入力へ、前記B相信号をR入力される第1のRSフリップフロップと、前記B相の反転信号をS入力へ、前記A相の反転信号をR入力される第2のRSフリップフロップと、前記A相の反転信号をS入力へ、前記B相信号をR入力される第3のRSフリップフロップと、前記B相の反転信号をS入力へ、前記A相信号をR入力される第4のRSフリップフロップと、前記第1のRSフリップフロップ出力信号と前記第2のRSフリップフロップ信号との論理積をとる第1のAND回路と、前記第3のRSフリップフロップ出力信号と前記第4のRSフリップフロップ出力信号との論理積をとる第2のAND回路とを備えたものである。
また請求項3記載の発明は、検出物体の変位に対して、お互いに90度位相の異なるA相とB相信号を出力するエンコーダの前記A相、B相信号のエッジ部に発生するジッタを除去するエンコーダの信号処理方法において、第1のRSフリップフロップのS入力へ、前記A相信号を、前記B相信号をR入力へ入力し、第2のRSフリップフロップのS入力へ、前記B相の反転信号を、前記A相の反転信号をR入力へ入力し、第3のRSフリップフロップのS入力へ、前記A相の反転信号を、前記B相信号をR入力へ入力し、第4のRSフリップフロップのS入力へ、前記B相の反転信号を、前記A相信号をR入力へ入力し、前記第1のRSフリップフロップ出力信号と前記第2のRSフリップフロップ信号との論理積をとった信号を真のA相信号とし、前記第3のRSフリップフロップ出力信号と前記第4のRSフリップフロップ出力信号との論理積をとった信号を真のB相信号としたものである。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。図1は本発明の実施の形態に係わる信号処理回路図である。図2は各部の動作を示す信号波形図である。
図1において1〜4はNANDゲートで構成したRSフリップフロップである。
RSフリップフロップ1のS入力S1には、図2のaで示したエッジ部にジッタを持つ2相の矩形波信号の内のA信号が、R入力R1には、図2のbで示したB信号が入力される。
RSフリップフロップ2のS入力S2には、図2のdで示したB信号の反転信号であるB−信号が、R入力R2には図2のcで示したA信号の反転信号であるA−信号が入力される。
さらに、RSフリップフロップ3のS入力S3には、A−信号が、R入力R3にはB信号が、RSフリップフロップ4のS入力S4には、B−信号が、R入力R4にはA信号が入力される。
RSフリップフロップ1の出力Q1’には図2のeで示した波形が出力され、RSフリップフロップ2の出力Q2’には図2のfで示した波形が出力される。ANDゲート5で両者のAND信号をとると、図2のiで示したエッジ部にジッタを持たない出力Aoが得られる。
また、RSフリップフロップ3の出力Q3には図2のgで示した波形が出力され、RSフリップフロップ4の出力Q4には図2のhで示した波形が出力される。
ANDゲート6で両者のAND信号をとると、図2のjで示したエッジ部にジッタを持たない出力Boが得られる。AoとBoはお互い90度位相の異なる矩形波信号になる。
なお、RSフリップフロップへの入力信号の組み合わせと出力信号の組み合わせは上記実施例だけとは限らない。また、RSフリップフロップをORゲートで構成しても、実施例と同じ機能が得られるのは明らかである。
【0006】
【発明の効果】
本発明は、検出物体の変位に対してお互いに90度位相の異なる2相の矩形波信号を出力するエンコーダの前記矩形波信号のエッジ部に発生するジッタを除去するエンコーダの信号処理回路において、前記2相の矩形波信号と該矩形波信号の反転信号を4組のRSフリップフロップの入力信号とし、前記4組のRSフリップフロップの出力の内2組のRSフリップフロップの出力のAND信号とし、前記2組とは異なる別の2組のRSフリップフロップの出力のAND信号をとることにより、エッジ部にジッタを持たない90度位相の異なる2相の矩形波信号を出力する手段を備えたので、遅延型フィルタやピークホールド回路によるジッタ除去方法では対応できなかった広い周波数範囲の入力信号に対応できるジッタ除去回路およびその信号処理方法を提供するできる。
特に、エンコーダの90度位相の異なる検出信号を電気的内挿回路を用いて高分解能にする際にこの検出信号の位相差を90度に保ちながら、ジッタを確実に除去できるため高分解能エンコーダを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係わる信号処理回路図である。
【図2】本発明の信号処理回路の動作を示す各部の信号波形図である。
【図3】従来のノイズ除去回路(従来例1)のブロック図である。
【図4】内挿回路の入出力信号を示す図である。
【図5】図4に示す最下位ビットB0と、この1つ上のビットB1について横軸方向に拡大した図である。
【図6】エッジ部にジッタをもつ、2相の矩形波信号を示す図である。
【図7】従来のジッタ除去回路(従来例2)の接続図である。
【図8】従来例2動作を示す各部の信号波形図である。
【符号の説明】
1〜4 RSフリップフロップ
5〜6 NANDゲート
a A信号
b B信号
c A−信号
d B−信号
e RSフリップフロップ1の出力Q1’の信号
f RSフリップフロップ2の出力Q2’の信号
g RSフリップフロップ3の出力Q3の信号
h RSフリップフロップ4の出力Q4の信号
i Ao信号
j Bo信号

Claims (3)

  1. 検出物体の変位に対して、お互いに90度位相の異なる2相の矩形波信号を出力するエンコーダの前記矩形波信号のエッジ部に発生するジッタを除去するエンコーダの信号処理回路において、前記2相の矩形波信号と該矩形波信号の反転信号を4組のRSフリップフロップの入力信号とし、前記4組のRSフリップフロップの出力の内2組のRSフリップフロップの出力のAND信号とし、前記2組とは異なる別の2組のRSフリップフロップの出力のAND信号をとることにより、エッジ部にジッタを持たない90度位相の異なる2相の矩形波信号を出力する手段からなることを特徴とするエンコーダの信号処理回路。
  2. 検出物体の変位に対して、お互いに90度位相の異なるA相とB相信号を出力するエンコーダの前記A相、B相信号のエッジ部に発生するジッタを除去するエンコーダの信号処理回路において、
    前記A相信号をS入力へ、前記B相信号をR入力される第1のRSフリップフロップと、
    前記B相の反転信号をS入力へ、前記A相の反転信号をR入力される第2のRSフリップフロップと、
    前記A相の反転信号をS入力へ、前記B相信号をR入力される第3のRSフリップフロップと、
    前記B相の反転信号をS入力へ、前記A相信号をR入力される第4のRSフリップフロップと、
    前記第1のRSフリップフロップ出力信号と前記第2のRSフリップフロップ出力信号との論理積をとる第1のAND回路と、
    前記第3のRSフリップフロップ出力信号と前記第4のRSフリップフロップ出力信号との論理積をとる第2のAND回路とを備えたことを特徴とするエンコーダの信号処理回路。
  3. 検出物体の変位に対して、お互いに90度位相の異なるA相とB相信号を出力するエンコーダの前記A相、B相信号のエッジ部に発生するジッタを除去するエンコーダの信号処理方法において、
    第1のRSフリップフロップのS入力へ、前記A相信号を、前記B相信号をR入力へ入力し、
    第2のRSフリップフロップのS入力へ、前記B相の反転信号を、前記A相の反転信号をR入力へ入力し、
    第3のRSフリップフロップのS入力へ、前記A相の反転信号を、前記B相信号をR入力へ入力し、
    第4のRSフリップフロップのS入力へ、前記B相の反転信号を、前記A相信号をR入力へ入力し、
    前記第1のRSフリップフロップ出力信号と前記第2のRSフリップフロップ出力信号との論理積をとった信号を真のA相信号とし、
    前記第3のRSフリップフロップ出力信号と前記第4のRSフリップフロップ出力信号との論理積をとった信号を真のB相信号としたことを特徴とするエンコーダの信号処理方法。
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