JPS6048685B2 - Displacement detection circuit - Google Patents
Displacement detection circuitInfo
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- JPS6048685B2 JPS6048685B2 JP9555277A JP9555277A JPS6048685B2 JP S6048685 B2 JPS6048685 B2 JP S6048685B2 JP 9555277 A JP9555277 A JP 9555277A JP 9555277 A JP9555277 A JP 9555277A JP S6048685 B2 JPS6048685 B2 JP S6048685B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は変位を電気信号の位相の変化として検出する変
位置検出回路の改良に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement in a displacement detection circuit that detects displacement as a change in the phase of an electrical signal.
第1図に従来の変位置検出回路を示す。FIG. 1 shows a conventional position displacement detection circuit.
同図において発振器1はキャリア周波数fcのn倍の周
波数の基準信号を発生し、該基準信号は、逓降器3及び
分割回路15に与えられる。逓降器2は基準信号の周波
数を土となし、チャンネル1の磁頷気ヘッド7には三の
移相器3及び増幅器4を介して供給すると共にチャンネ
ル2の磁気ヘッド8には増幅器5を介して供給すること
により励磁する。In the figure, an oscillator 1 generates a reference signal having a frequency n times the carrier frequency fc, and the reference signal is applied to a downshifter 3 and a dividing circuit 15. The downgrader 2 sets the frequency of the reference signal and supplies it to the magnetic head 7 of channel 1 via a phase shifter 3 and an amplifier 4, and also supplies the frequency of the reference signal to the magnetic head 8 of channel 2 via an amplifier 5. The magnet is excited by supplying it through the magnet.
磁気スケール6と両ヘッド7、 8間の相対変位により
得られる平衡変調信号は前置増幅器9、10を介して加
算器11によつて加算され、前記変位に対応した位相変
化を有する位相変調信号に変換された後、帯域フィルタ
12、増幅器13及び波形整形回路14を介して分割回
路15に与えられる。A balanced modulation signal obtained by the relative displacement between the magnetic scale 6 and both heads 7 and 8 is added by an adder 11 via preamplifiers 9 and 10 to produce a phase modulation signal having a phase change corresponding to the displacement. After being converted into a signal, it is applied to a dividing circuit 15 via a bandpass filter 12, an amplifier 13, and a waveform shaping circuit 14.
分割回路15に例えば特公昭50−28032号公報に
記載されたような所謂内挿回路であつて、前記変位置に
応じて方向弁別された正方向移動パルスP+及び負方向
移動パルP−を発生する。しかるに上述した従来の方式
によると、高い分フ解精度を得ようとした場合、位相変
調信号の一波長はスケール記録波長(ピッチ)に対応し
ているため、必然的に分割(内挿)のためのクロックパ
ルスの周波数を上げなければならない。また位相変調信
号の周波数を下けることは応答速度の低下5をもたらす
の制約がある。従つて従来の方式では、通常、分解能に
応じて10KH2及び50KH2の位相変調信号を用い
ている。このため磁気ヘッド7、 8の出力信号の不要
成分を除去する帯域フィルタ12としては前記位相変調
信号の周波数10トHz及び50KHzに各々対応した
ものが必要となるグで、必然的にコイル及びコンデンサ
を用いた受1型フィルタを用いなければならず、該フィ
ルタιj大型かつ高い価となり、コスト及びスペースの
,c、 メで極めて不利であつた。本発明はかかる事由
に鑑みて、帯域フィルタの入力周波数を−Fcとなるよ
うにすると共にそのnフィルタ通過信号及びm相クロッ
ク信号をm段の位相比較器に与えるようにしたことを特
徴とする。The dividing circuit 15 is a so-called interpolation circuit such as that described in Japanese Patent Publication No. 50-28032, and generates a positive direction movement pulse P+ and a negative direction movement pulse P- whose directions are discriminated according to the displacement position. do. However, according to the conventional method described above, when trying to obtain high resolution accuracy, one wavelength of the phase modulation signal corresponds to the scale recording wavelength (pitch), so it is necessary to divide (interpolate) The frequency of clock pulses must be increased for this purpose. Further, there is a restriction that lowering the frequency of the phase modulation signal causes a decrease in response speed 5. Therefore, conventional systems usually use 10KH2 and 50KH2 phase modulation signals depending on the resolution. Therefore, as the bandpass filter 12 for removing unnecessary components of the output signals of the magnetic heads 7 and 8, filters corresponding to the frequencies of 10 Hz and 50 KHz of the phase modulation signal are required, which inevitably requires the use of coils and capacitors. Therefore, the filter ιj is large and expensive, which is extremely disadvantageous in terms of cost and space. In view of such circumstances, the present invention is characterized in that the input frequency of the bandpass filter is set to -Fc, and the n-filter passing signal and the m-phase clock signal are applied to an m-stage phase comparator. .
以下図面に示す実施例を参照して本発明を説明すると、
第2図の実施例において第1図のものと1m相異する点
は雷及びゎの逓降器16,17及びm相クロック発生器
20(発振器1の発振周波数を1に逓降する機能も有す
る)が用いられ、かつ加m算器11と帯域フィルタ19
間に平衡変調器18が、また波形整形回路14と分割回
路22間にm段の位相比較器21が夫々挿入されている
点にある。The present invention will be described below with reference to embodiments shown in the drawings.
The difference in the embodiment shown in FIG. 2 from that shown in FIG. ) is used, and an adder 11 and a bandpass filter 19
A balanced modulator 18 is inserted between the waveform shaping circuit 14 and the dividing circuit 22, and an m-stage phase comparator 21 is inserted between the waveform shaping circuit 14 and the dividing circuit 22.
即ち加算器11からの位相変調信号E,=Esin2π
(2πFct+−x)は逓降器16からの周波数λ−F
cの信号と共に平衡変調器18に与られて、m平衡変調
波信号E。That is, the phase modulation signal E,=Esin2π from the adder 11
(2πFct+-x) is the frequency λ-F from the downgrader 16
The m balanced modulated wave signal E is applied to the balanced modulator 18 together with the signal of c.
=ケ(COs2π((蕾−1)Fct一i)−COS2
π((晋+1)Fct+r))に変換される。担しλは
スケールのピッチ、Xは変位置をあられす。次に帯域フ
ィルタ19として上記平衡変調波信号の下側帯波(−ー
1)Fc又は上側帯波(−+Mml)Fcを通過帯域と
するものを使用し、平衡変2π調波信号を通すと、位相
変化−は保存され、キλヤリア周波数のみが((−ー1
)又は(−+1)Mm倍された位相変調信号が得られる
。=ke(COs2π((bud-1)Fct-i)-COS2
It is converted to π((Jin+1)Fct+r)). λ is the pitch of the scale, and X is the displacement position. Next, as the bandpass filter 19, a filter whose passband is the lower side band (--1) Fc or upper side band (-+Mml) Fc of the balanced modulated wave signal is used, and when the balanced modulated 2π harmonic signal is passed, The phase change − is preserved and only the carrier frequency ((−−1
) or (-+1) Mm times the phase modulation signal.
この信号は更に増幅器13、波形整形回路14を介して
m段の位相比較器21に与えられる。この位相比較器2
1は例えばm個のDフリップフロップから成り、各フリ
ップフロップのD端子D1〜Dmに同時に波形整形回路
14からの位相変調信号が与えられ、5 また各ク頭ン
ク端子CKI〜CKmには夫々m相クロック発生器20
からの各クロック信号φ,〜φmが与えられる。位相比
較器21は前記平衡変調波の何れか側帯波、即ち前記し
たキャリア周波数の,みを(雷−1)又は(雷+1)倍
した位相変調信2πn号と、各々−だけ位相の異なるm
相の−Fcの周Mm波数のクロック信号とを位相比較す
る。This signal is further applied to an m-stage phase comparator 21 via an amplifier 13 and a waveform shaping circuit 14. This phase comparator 2
1 consists of, for example, m D flip-flops, and the phase modulation signal from the waveform shaping circuit 14 is simultaneously applied to the D terminals D1 to Dm of each flip-flop, and the phase modulation signal from the waveform shaping circuit 14 is applied to each of the clock terminals CKI to CKm, respectively. phase clock generator 20
Clock signals φ, .about.φm are applied. The phase comparator 21 detects one of the sideband waves of the balanced modulated wave, that is, the phase modulated signal 2πn, which is obtained by multiplying only the carrier frequency by (lightning - 1) or (lightning + 1), and m, which have a phase difference of -, respectively.
The phase of the phase -Fc is compared with a clock signal having a frequency of Mm wave number.
これによりその周波数差Fc毎にあたかもヒートを発生
す5る如く結果として周波数Fcのパルス化された位相
変調信号S,〜Smが発生される。この場合、ク2πロ
ック信号φ,〜φmの位相は−ずつ位相が異なM2π
るため、上記ヒート周波数Fcに対して−ずつ位m相の
異なる位置で上記側帯波とクロック信号との位相が一致
することになるので、上記m相のパル2πス化位相変調
信号の位相は各々−ずつ位相がずm・れている。As a result, pulsed phase modulation signals S, .about.Sm of frequency Fc are generated as if heat were being generated for each frequency difference Fc. In this case, the phases of the clock 2π lock signals φ, ~φm differ by − M2π, so the phase of the sideband wave and the clock signal match at positions where the phase differs by − m from the heat frequency Fc. Therefore, the phases of the m-phase pulsed 2π phase modulation signals are each shifted by m· in phase.
上記位相変調信号S,〜Smは夫々前記各クロック信号
と共に分割回路22に与えられ、該回路は前記変位置に
応じて方向弁別された正方向移動パルスP+及び負方向
移動パルスP−を発生する。第3図は第2図の実施例に
おけるm相クロック発生器20の一例として4相クロッ
ク発生器の構成例を生じ、第4図はその動作説明用タイ
ムチャートである。The phase modulated signals S, ~Sm are respectively given to a dividing circuit 22 together with the respective clock signals, and the circuit generates a positive direction movement pulse P+ and a negative direction movement pulse P- whose directions are discriminated according to the displacement position. . FIG. 3 shows a configuration example of a four-phase clock generator as an example of the m-phase clock generator 20 in the embodiment of FIG. 2, and FIG. 4 is a time chart for explaining its operation.
同図において23〜26はDフリップフロップ、27は
ノアゲートである。各Dフリップフロップのクロック端
子℃Kには発振器1からの周波数Nfcのクロック信号
が与えられ、90゜位相のずれた4相のクロック信号φ
1〜φ4が発生される。第5図及び第6図は特に本発明
に好適なように構成された分割回路(1140内挿、分
解能5μm)及びそのタイムチャートを示す。In the figure, 23 to 26 are D flip-flops, and 27 is a NOR gate. A clock signal with a frequency Nfc from the oscillator 1 is applied to the clock terminal ℃K of each D flip-flop, and a four-phase clock signal φ with a 90° phase shift is applied to the clock terminal ℃K of each D flip-flop.
1 to φ4 are generated. FIGS. 5 and 6 show a dividing circuit (1140 interpolation, resolution 5 μm) constructed particularly suitable for the present invention and its time chart.
この分割回路は各相に対応した4つの同一構成の回路2
8〜31から成り、その一つの回路28は例えばDフリ
ップフロップ32,33、4ビットシフトレジスタ34
、ノアゲート35,36、アンドゲート37,38,3
9から構成されており、各回路28〜31からの出力U
,〜U。、D,〜D。はオアゲート40,41に与えら
れる。今、キャリア周波数Fcを50KHz)φ,〜φ
,のクロック周波数を500KHzとすれば位相変調信
号S,の1周期に含まれる分割用クロックパルスφ1の
数は10パルスである。This divided circuit consists of four identically configured circuits 2 corresponding to each phase.
8 to 31, and one circuit 28 includes, for example, D flip-flops 32, 33, and a 4-bit shift register 34.
, Noah Gate 35, 36, And Gate 37, 38, 3
9, and the output U from each circuit 28 to 31
,~U. , D, ~D. is given to the or gates 40 and 41. Now, the carrier frequency Fc is 50KHz)φ, ~φ
If the clock frequency of , is 500 KHz, the number of dividing clock pulses φ1 included in one period of the phase modulation signal S, is 10 pulses.
ところでDフリップフロップ32及びノアゲート35に
より、位相変調信号S,の立下りに同期してクロックパ
ルスφ,の.1周期分だけφ,が差し引かれる。次にD
フリップフロップ33及びノアゲート36によりクロッ
クパルスφ1の次の一周期間に、シフトレジスタ34の
ロードパルスを発生し、φ1 に同期してシフトレジス
タ34の端子QA−ーQDには0)0、1、oのパター
トがロードされる。その後、シフトレジスタ34は次の
クロックパルスφ1 よりシフトを開始し、その列のφ
,のパルス数が定常より多いと、次の位相変調信号S,
の立下がりに同期して、アンドゲート37を開き、−加
算側オアゲート40より正方向移動パルスP十を発生す
る。By the way, the D flip-flop 32 and the NOR gate 35 cause the clock pulse φ, . φ, is subtracted by one period. Next D
A load pulse for the shift register 34 is generated by the flip-flop 33 and the NOR gate 36 during one period following the clock pulse φ1, and in synchronization with φ1, the terminals QA--QD of the shift register 34 are loaded with 0) 0, 1, o. pattern is loaded. Thereafter, the shift register 34 starts shifting from the next clock pulse φ1, and the shift register 34 starts shifting from the next clock pulse φ1, and
, when the number of pulses of , is larger than the steady state, the next phase modulation signal S,
In synchronization with the fall of , the AND gate 37 is opened, and the - addition side OR gate 40 generates a positive direction movement pulse P0.
同様に、クロックパルスφ,の数が定常より少ない時、
アンドゲート38が次の位相変調信号S,の立下がりで
開かれ、減算側オアゲート41より負方向移動パルスP
−を発生する。回路29〜31の動作も上述した所と全
く同様てある。またここではm=4としたが、回路28
,30又は29,31のみの2相の形で使用して、分解
能を例えは10μmに、更には1回路のみを使用するこ
とにより20μmとすることも可能である。以上説明し
た所から明らかなように本発明によれば下記のような優
れた効果が得られる。(1)m段の位相比較器によりm
相の2π/mだけ位相のずれたクロックパルスと位相比
較を行なつているので、n分割を行なつた場合の1パル
ス当りの位相の変化が各相に対し順次m倍されて検出さ
れ、分割回路の動作速度を1に低下さmせることができ
る。Similarly, when the number of clock pulses φ, is smaller than the steady state,
The AND gate 38 is opened at the next fall of the phase modulation signal S, and the negative direction moving pulse P is opened from the OR gate 41 on the subtraction side.
− is generated. The operation of circuits 29-31 is also exactly the same as described above. In addition, although m = 4 here, the circuit 28
, 30 or 29, 31 in two-phase form, it is also possible to achieve a resolution of, for example, 10 .mu.m, or even 20 .mu.m by using only one circuit. As is clear from the above explanation, according to the present invention, the following excellent effects can be obtained. (1) m by m-stage phase comparator
Since the phase is compared with a clock pulse whose phase is shifted by 2π/m of the phase, the change in phase per pulse when dividing into n is sequentially multiplied by m for each phase and detected. The operating speed of the dividing circuit can be reduced to 1.
また分割回路の構成を極めて単純化でき、動作周波数が
低いのでLSI化も容易である。(2) 前記相数m及
びキャリア周波数Fcを適当に選択することにより、帯
域フィルタの選定にあたつても極めて有利となしうる。Furthermore, the configuration of the dividing circuit can be extremely simplified, and since the operating frequency is low, it can be easily integrated into an LSI. (2) By appropriately selecting the phase number m and carrier frequency Fc, it can be extremely advantageous when selecting a bandpass filter.
一例として分解能を5μmとした場合、磁気スケールの
記録波長(ピッチ)λは0.2Tfrm故、分割数nは
40となる。そこでm=4とし、キャリア周波数Fcを
50KHzとすれば、平衡相変調波の下側帯波は(40
14−1)Fc=弧であるかな450KHzとなる。こ
れはAMラジオ帯の中間周波数と同等てあり、キャリア
周波数Fcを若干高くすること(例えば50.55KH
z)により、市販の安価て小型のラジオ用セラミックフ
ィルタをそのまま前記帯域フィルタとして使用できる。
(3)キャリア周波数Fcの位相変調信号の生成に際し
、分割数nに対して相数mを適当に選定することにより
、帯域フィルタの周波数を一定としたまま分解能を変更
することができる。As an example, when the resolution is 5 μm, the recording wavelength (pitch) λ of the magnetic scale is 0.2 Tfr, so the number of divisions n is 40. Therefore, if m = 4 and the carrier frequency Fc is 50KHz, the lower sideband of the balanced phase modulation wave is (40KHz).
14-1) Fc=arc, maybe 450KHz. This is equivalent to the intermediate frequency of the AM radio band, and by making the carrier frequency Fc slightly higher (for example, 50.55KH
With z), a commercially available inexpensive and small ceramic filter for radio can be used as it is as the bandpass filter.
(3) When generating a phase modulation signal of carrier frequency Fc, by appropriately selecting the number of phases m for the number of divisions n, it is possible to change the resolution while keeping the frequency of the bandpass filter constant.
第1図は従来の変位置検出回路の一例を示すブロック図
、第2図は本発明の一実施例を示すフ伯ツク図、第3図
は該実施例に使用される4相クロック発生回路の一例を
示すブロック図、第4図はその動作説明用タイムチャー
ト、第5図は上記実施例に使用される分割回路の一構成
例を示すブ上’ツク図、第6図はその動作説明用タイム
チャートてある。
1:発振器、6:磁気スケール、7,8:磁気ヘッド、
11:加算器、18:平衡変調器、19:帯域フィルタ
、20:m相クロック発生器、−21:m段位相比較器
、22:分割回路。Fig. 1 is a block diagram showing an example of a conventional position displacement detection circuit, Fig. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a four-phase clock generation circuit used in the embodiment. A block diagram showing an example, FIG. 4 is a time chart for explaining its operation, FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of the dividing circuit used in the above embodiment, and FIG. 6 is an explanation of its operation. There is a time chart for 1: Oscillator, 6: Magnetic scale, 7, 8: Magnetic head,
11: adder, 18: balanced modulator, 19: bandpass filter, 20: m-phase clock generator, -21: m-stage phase comparator, 22: dividing circuit.
Claims (1)
変調信号を発生する回路と、該回路からの位相変調信号
と周波数(n/m)f_cのクロック信号が与えられる
平衡変調器と、該平衡変調器からの周波数(n/m−1
)f_c又は(n/m+1)f_cの平衡変調信号を通
過させる帯域フィルタと、該フィルタを通過した信号と
m相のクロックパルスが与えられるm段の位相比較器と
、該位相比較器からの周波数f_cのm相の位相変調信
号とm相の前記クロックパルスより正又は負方向移動パ
ルスを発生する分割回路とを備えたことを特徴変位量検
出回路。 2 前記分割回路は少くともシフトレジスタを含み、該
シフトレジスタには予め所定ビットパターンが設定され
、前記m相の位相変調信号の位相の変化に応じたそのビ
ットパターンの変化により、定められたパルス出力期間
内に、正、負方向弁別されたパルスを出力するように構
成されたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
変位量検出回路。[Claims] 1. A circuit that generates a phase modulation signal of frequency f_c having a phase corresponding to the amount of displacement, and balanced modulation to which the phase modulation signal from the circuit and a clock signal of frequency (n/m) f_c are provided. frequency (n/m-1
)f_c or (n/m+1)f_c balanced modulation signal passes through a bandpass filter, an m-stage phase comparator to which the signal passing through the filter and m-phase clock pulses are applied, and a frequency output from the phase comparator. A characteristic displacement amount detection circuit comprising an m-phase phase modulation signal of f_c and a dividing circuit that generates a positive or negative direction movement pulse from the m-phase clock pulse. 2. The dividing circuit includes at least a shift register, a predetermined bit pattern is set in the shift register in advance, and a predetermined pulse is generated by a change in the bit pattern in accordance with a change in the phase of the m-phase phase modulation signal. 2. The displacement detection circuit according to claim 1, wherein the displacement detection circuit is configured to output pulses discriminated between positive and negative directions within an output period.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9555277A JPS6048685B2 (en) | 1977-08-11 | 1977-08-11 | Displacement detection circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9555277A JPS6048685B2 (en) | 1977-08-11 | 1977-08-11 | Displacement detection circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5430060A JPS5430060A (en) | 1979-03-06 |
| JPS6048685B2 true JPS6048685B2 (en) | 1985-10-29 |
Family
ID=14140733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9555277A Expired JPS6048685B2 (en) | 1977-08-11 | 1977-08-11 | Displacement detection circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6048685B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55155209A (en) * | 1979-05-23 | 1980-12-03 | Mitsui Seiki Kogyo Kk | Processing circuit for displacement signal |
| JPS5730909A (en) * | 1980-08-04 | 1982-02-19 | Sony Corp | Signal processing circuit in phase detection type position reader |
| US5432443A (en) * | 1992-06-23 | 1995-07-11 | Sony Magnescale Inc. | Linear position detector including a phase shifter and a sample-and-hold circuit for synchronizing a sample pulse period with the reference period of the equilibrium modulated signal |
-
1977
- 1977-08-11 JP JP9555277A patent/JPS6048685B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5430060A (en) | 1979-03-06 |
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