基于Multisim 12的正交編碼器與解碼器的電路設(shè)計與仿真

王玲+陳遠超

摘 要： 正交編碼器用于檢測旋轉(zhuǎn)運動系統(tǒng)的位置和速度。因為正交編碼器具有良好的抗噪聲性能，能有效消除脈沖邊緣震蕩造成的干擾，在測速時能有效提高準(zhǔn)確性，所以，正交編碼與解碼器的配合使用實現(xiàn)了對多種電機的閉環(huán)控制，從而達到精確控制。這里以Multisim 12軟件為平臺，模擬設(shè)計了正交編碼與解碼器，可以較直觀地展現(xiàn)正交編碼器與解碼器的電路原理與工作過程，為深入了解、學(xué)習(xí)正交編碼與解碼器提供了更多途徑，同時為Multisim 12學(xué)習(xí)者提供一些資料與便利。

關(guān)鍵字： Multisim 12； 正交編碼器； 正交解碼器； 模擬電路設(shè)計

中圖分類號： TN710?34 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）08?0145?03

正交編碼器（又名增量式編碼器或光電式編碼器）有三個輸出，分別為：A相、B相和索引（INDEX），其中A相（QEA）和B相（QEB）這兩個通道間的關(guān)系是惟一的。如果A相超前B相，那么電機的旋轉(zhuǎn)方向被認為是正向的。如果A相落后于B相，那么電機的旋轉(zhuǎn)方向則被認為是反向的[1]。第三個通道稱為索引脈沖，每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生一個脈沖，作為基準(zhǔn)用來確定絕對位置。編碼器產(chǎn)生的正交信號可以有四種各不相同的狀態(tài)（01，00，10，11），當(dāng)旋轉(zhuǎn)的方向改變時，這些狀態(tài)的順序與此相反（11，10，00，01）。正交解碼器捕捉相位信號和索引脈沖，并將信息轉(zhuǎn)換為位置脈沖的數(shù)字計數(shù)值。通常，當(dāng)傳動軸向某一個方向旋轉(zhuǎn)時，該計數(shù)值將遞增計數(shù)；而當(dāng)傳動軸向另一個方向旋轉(zhuǎn)時，則遞減計數(shù)。由于輸入信號的頻率不同，正交編碼器輸出的信號頻率亦不同，經(jīng)過正交解碼器后，計數(shù)值的增加速率亦不同。因此，輸入信號的頻率與計數(shù)值的增加速率正相關(guān)，從而可通過計數(shù)值的增加速率推算出輸入信號頻率，從而計算出輸入信號所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。由于Multisim 12軟件是一款非常實用的電路模擬仿真軟件，可以將電路的創(chuàng)建、測試分析以及結(jié)果顯示集成在一個電路窗口中，可以非常便捷地實現(xiàn)各種實驗。因此，通過利用Multisim 12軟件，模擬設(shè)計正交編碼與解碼器的工作過程，有利于理解正交編碼與解碼器的電路的作用。

1 基于Multisim 12的正交編碼器與解碼器的

電路設(shè)計與仿真

基于Multisim 12的正交編碼與解碼器的設(shè)計與仿真的整體設(shè)計如圖1所示，其中主要包括正交編碼器與正交解碼器兩大部分。正交編碼器部分主要包括積分電路、過零比較電路、換向開關(guān)等，其主要功能是形成兩路相位差為90°的穩(wěn)定方波信號。

2 結(jié) 語

本文以Multisim 12為平臺，模擬設(shè)計了編碼與解碼電機運動編碼與解碼器。仿真計數(shù)結(jié)果表明，本設(shè)計可以較好地展示出電機的轉(zhuǎn)向以及轉(zhuǎn)動快慢。此外，由于采用了倍頻電路，計數(shù)精度較高，從而為提高精確測量與控制提供了保證。

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