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JPS6133366B2 - - Google Patents
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JPS6133366B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6133366B2
JPS6133366B2 JP14433178A JP14433178A JPS6133366B2 JP S6133366 B2 JPS6133366 B2 JP S6133366B2 JP 14433178 A JP14433178 A JP 14433178A JP 14433178 A JP14433178 A JP 14433178A JP S6133366 B2 JPS6133366 B2 JP S6133366B2
Authority
JP
Japan
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phase
circuit
frequency
signal
modulation signal
Prior art date
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Expired
Application number
JP14433178A
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English (en)
Other versions
JPS5571906A (en
Inventor
Masao Ishigaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Magnescale Inc
Original Assignee
Sony Magnescale Inc
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Publication date
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Publication of JPS5571906A publication Critical patent/JPS5571906A/ja
Publication of JPS6133366B2 publication Critical patent/JPS6133366B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気スケール装置等において変位を電
気信号の変化として検出する変位量検出回路の改
良に関する。
第1図に従来の変位量検出回路を示す。同図に
おいて発振器1はキヤリア周波数c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
2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1/2nとなし、チヤンネル1の磁 気ヘツド7にはπ/4の移相器3及び増幅器4を介し て供給すると共にチヤンネル2の磁気ヘツド8に
は増幅器5を介して供給することにより励磁す
る。
磁気スケール6と両ヘツド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9,1
0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、帯域フイルタ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。分割回路15は例えば特公昭50―28032号
公報に記載されたような所謂内挿回路であつて、
前記変位量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。
しかるに上述した従来の方式によると、高い分
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(ピツチ)に対応している
ため、必然的に分割(内挿)のためのクロツクパ
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げることは応答速度の低下
をもたらす等の制約がある。従つて従来の方式で
は、通常、分解能に応じて10KHz及び50KHzの位
相変調信号を用いている。このため磁気ヘツド
7,8の出力信号の不要成分を除去する帯域フイ
ルタ12としては前記位相変調信号の周波数10K
Hz及び50KHzに各々対応したものが必要となるの
で、必然的にコイル及びコンデンサを用いた受動
型フイルタを用いなければならず、該フイルタは
大型かつ高い価となり、コスト及びスペースの点
で極めて不利であつた。
そこで例えば特願昭52―95552号で提案したよ
うに、帯域フイルタの入力周波数をm/nc
なるようにすると共にそのフイルタ通過信号及び
m相クロツク信号をm段の位相比較器に与えるよ
うにしたものがある。
第2図は上記提案に基づく回路で、同図におい
て第1図のものと相異する点は1/m及びm/2nの逓
降器 16,17及びm相クロツクパルス発生器20が
用いられ、かつ加算器11と帯域フイルタ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。
即ち加算器11からの位相変調信号e1=Esin
(2πct+2π/λx)は逓降器16からの周波数 n/mcの信号と共に平衡変調器18に与えら
れて、 平衡変調波信号e2=E/2{cos2π((n/m−1)c t−x/λ)−cos2π((n/m+1)ct+x/
λ)}に 変換される。但しλはスケールのピツチ、xは変
位量をあらわす。
次に帯域フイルタ19として上記平衡変調波信
号の下側帯波(n/m−1)c又は上側帯波
(n/m+1)cを通過帯域とするものを使用
し、平衡変調波信号を通すと、位相変化2π/λxは 保存され、キヤリア周波数のみが(n/m−1)
又は(n/m+1)倍された位相変調信号が得ら
れる。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21は例えばm個のDフリツ
プフロツプから成り、各フリツプフロツプのD端
子D1〜Dn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、また各クロツク端子CK1
CKnには夫々m相クロツク発生器20からの各ク
ロツク信号φ〜φnが与えられる。位相比較器
21は前記平衡変調波の何れかの側帯波と各々2
π/mだけ位相の異なるm相のn/mcの周波
数のクロツク信号とを位相比較することにより、
ほぼ2π/mだけ位相のずれたm相の周波数c
のパルス化された位相変調信号S1〜Snを発生す
る。該位相変調信号S1〜Snは夫々前記各クロツ
ク信号と共に分割回路22に与えられ、該回路は
前記変位量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図及び第4図は4相クロツク発生器の一例
及びそのタイムチヤートを示す。同図において2
3〜26はDフリツプフロツプ、27はノアゲー
トである。各Dフリツプフロツプのクロツク端子
CKには発振器1からの周波数ncのクロツク信
号が与えられ、ほぼ90゜位相のずれた4相のクロ
ツク信号φ〜φが発生される。
第5図及び第6図は特に上述した回路に好適な
ように構成された分割回路(1/40内挿、分解能5
μm)及びそのタイムチヤートを示す。この分割
回路は各相に対応した4つの同一構成の回路28
〜31から成り、その1つの回路28は例えばD
フリツプフロツプ32,33、4ビツトシフトレ
ジスタ34、ノアゲート35,36、アンドゲー
ト37,38,39から構成されており、各回路
28〜31からの出力U1〜U4,D1〜D4はオアゲ
ート40,41に与えられる。
今、キヤリア周波数cを50KHz、φ〜φ
のクロツク周波数を500KHzとすれば位相変調信
号S1の1周期に含まれる分割用クロツクパルスφ
の数は10パルスである。ところでDフリツプフ
ロツプ32及びノアゲート35により、位相変調
信号S1の立下りに同期してクロツクパルスφ
1周期分だけφが差し引かれる。次にDフリツ
プフロツプ33及びノアゲート36によりクロツ
クパルスφ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、φに同期してシ
フトレジスタ34の端子QA〜QDには、0,
011,0のパターンがロードされる。
その後、シフトレジスタ34は次のクロツクパ
ルスφ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S1
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+
を発生する。同様にクロツクパルスφの数が定
数より少ない時、アンドゲート38が次の位相変
調信号S1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であ
る。またここではm=4としたが、回路28,3
0又は29,31のみの2相の形で使用して、分
解能を例えば10μmに、更には1回路のみを使用
することにより20μmとすることもできる。
上述したように第2図の変位量検出回路は周波
cとn/mcの信号から平衡変調波を生成す
ることによつて得られた(n/m−1)c又は
(n/m+1)cの周波数を有する側帯波を周波
数n/mcで、夫々2π/mだけ位相のずれた
m相の信号により位相比較して、ほぼ2π/mだ
け位相のずれたm相の周波数cのパルス化され
た位相変調信号を得ることができ、n分割を行な
つた場合の1パルス当りの変化が各相に対し順次
m倍されて検出し得、このmを変えることによつ
て分解能の変更が可能である。
しかるにここで、周波数cとn/mcの信号
から平衡変調波を生成することによつて得られた
周波数(n/m−1)c又は(n/m+1)c
の側帯波が、磁気スケールの静止の瞬間又は静止
状態において、ジツタや回路系に雑音が重畳する
ことによつて動揺する場合、カウンタの表示の最
下位桁が不安定となる現象を呈する。
本発明はかかる現象を除去するためになされた
もので、正又は負方向移動信号に応じて周波数
(n/m−1)c又は(n/m+1)cの側帯
波の位相を、周波数(n/m−1)nc又は
(n/m+1)ncのクロツク信号で変化させた
後、上記正又は負方向移動信号により上記側帯波
の位相を元に戻すように正、負移動方向(加算又
は減算方向)にヒステリシスをもたせて、前述し
た表示のちらつきを防止するようにしたことを特
徴とする なおここでクロツク信号の動作速度を下げるた
めに、前記側帯波の位相を、m相の各々において
夫々の相の正又は負方向移動信号に応じて、周波
数(n/m−1)n/mc又は(n/m+1)n/m
c のクロツク信号で変化させた後、全相からの正又
は負方向移動信号により側帯波の位相を元に戻す
ようにしてもよい。
以下図面に示す実施例を参照して本発明を更に
説明すると、第7図は第5図に示した分割回路の
各相に本発明による表示ちらつき防止回路(フイ
ードバツク回路)を設けた実施例を示す。同図に
おいて42及び48はDフリツプフロツプ、4
3,44及び45はナンド回路、46及び47は
ナンド回路でフリツプフロツプを構成している。
またDフリツプフロツプ42には周波数(n/m
−1)n/mc又は(n/m+1)n/mcのクロツ
ク 信号CKが供給されている。更にナンド回路46
には正方向移動パルス+P、ナンド回路47には
各相の回路28からの出力D1が与えられ、夫々
の出力でナンド回路43,44を開閉するように
なつている。
今、位相変調信号S1(側帯波)がDフリツプフ
ロツプ42に入ると、クロツク信号CK1によつて
該Dフリツプフロツプ42において位相がずらさ
れる。この時前記出力D1によりナンド回路43
は閉じ、ナンド回路44が開かれて、位相をずら
された上記信号S1はDフリツプフロツプ48に与
えられ、前述したように周波数n/mcなるク
ロツク信号φで位相比較し、周波数cの位相
変調信号が得られる。
次に正方向移動パルス+Pによりナンド回路4
4が閉じナンド回路43が開くことによつて、元
の信号S1、即ち位相を元に戻した信号S1がDフリ
ツプフロツプ48に与えられる。
かくして正、負移動方向にヒステリシスをもた
せることができる。
第8図に上述した動作を示すタイミングチヤー
トで、同図において+Hは正方向(加算方向)の
ヒステリシス、−Hは負方向(減算方向)のヒス
テリシスをあらわし、その最大値は最小分解能の
1/2の変位量に相当する。
以上説明した所から明らかなように、本発明に
よればキヤリア周波数cなる位相変調信号の生
成に際し、分割数nに対してmを適当に選定する
ことにより分解能を変更できるシステムにおい
て、従来必要であつた分解能に合わせての加減算
方向のヒステリシスの量を決めるための定数変更
が不要になる。
また従来は例えばシユミツト回路のDCレベル
を変化させることによつて位相変調信号のパルス
幅を変化させるアナログ的な方法をとつていた
が、本発明では平衡変調波生成により得られた側
帯波の位相を最小分解能に相当するクロツクパル
スで変動させ、正、負移動方向にヒステリシスを
もたせるためのフイードバツク回路を含めて内挿
回路をデイジタル信号で処理でき、更には動作周
波数を下げても使用できるので回路のLSI化等に
も有利である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の変位量検出回路の一例を示すブ
ロツク図、第2図は本発明の対象とする変位量検
出回路を示すブロツク図、第3図は該回路に使用
される4相クロツク発生回路の一例を示すブロツ
ク図、第4図はその動作説明用タイムチヤート、
第5図は第2図の回路に使用される分割回路の一
構成例を示すブロツク図、第6図はその動作説明
用タイムチヤート、第7図は本発明の一実施例を
示すブロツク図、第8図はその動作説明用タイム
チヤートである。 1:発振器、6:磁気スケール、7,8:磁気
ヘツド、43〜47:ナンド回路、42,48:
Dフリツプフロツプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 変位量に対応した位相を有する周波数c
    位相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/mcのクロツク信号が
    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)c又は(n/m+1)c
    平衡変調信号を通過させる帯域フイルタと、該フ
    イルタを通過した信号とm相のクロツクパルスが
    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cのm相の位相変調信号とm相の前
    記クロツ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、上記平衡変調信号の位相を
    正又は負方向移動パルスに応じて(n−m−n)
    c又は(n/m+1)ncなる周波数のクロ
    ツク信号で変化させてから正又は負方向移動パル
    スによりその位相を元に戻す回路とを備えたこと
    を特徴とする変位量検出回路。 2 変位量に対応した位相を有する周波数c
    位相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/mcのクロツク信号が
    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)c又は(n/m+1)c
    平衡変調信号を通過させる帯域フイルタと、該フ
    イルタを通過した信号とm相のクロツクパルスが
    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cm相の位相変調信号とm相の前記
    クロツ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、m相の各相において正又は負
    方向移動パルスに応じて上記平衡変調信号の位相
    を、(n/m−1)n/mc又は(n/m+1)n/
    c なる周波数のクロツク信号で変化させてから全相
    からの正又は負方向移動パルスによりその位相を
    元に戻す回路とを備えたことを特徴とする変位量
    検出回路。
JP14433178A 1978-11-24 1978-11-24 Displacement detector Granted JPS5571906A (en)

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