一种信号检测电路及装置的制造方法

一种信号检测电路及装置的制造方法
【专利摘要】本申请提供了一种信号检测电路及装置，根据实际检测需要，确定信号检测电路包括的检测支路的个数，且每一个检测支路均包括差分信号接收器，一端差分信号接收器的第一输入端连接上拉电阻和第一电阻，上拉电阻的另一端接地，一端差分信号接收器的第二输入端连接下拉电阻和第二电阻，下拉电阻的另一端连接第一电源，且使第二电阻与第一电阻通过第三电阻连接，形成不对称电阻网络，在保证差分信号接收器的第一输入端与第二输入端的电压差的绝对值大于预设限幅电压的前提下，调整各电阻阻值以及第一电源电压值，即可同时适用于差分输出型编码器、集电极开路输出型编码器以及推挽输出型编码器的场合，满足实际需求，简化了对各类编码器的检测过程。
【专利说明】
_种信号检测电路及装置
技术领域
[0001] 本申请主要涉及编码器应用领域，更具体地说是涉及一种信号检测电路及装置。
【背景技术】
[0002] 编码器是一种将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形 式的设备。在变频器行业的实际应用中，通常编码器的输出形式包括差分输出、集电极开路 输出以及推挽输出等，而且，为了能够利用编码器输出的信号实现速度和相位检测，通常需 要对编码器的输出信号进行检测，从而获取用于测速、相位判断或定位等场合所需的信号。
[0003] 对此，现有技术中，通常都是利用特定的信号检测电路对相应的一种输出形式的 编码器进行检测，如利用差分芯片检测差分输出型编码器的输出信号，然而，这种针对某一 种输出形式的编码器的信号检测电路通常并不适用其他输出形式的编码器，从而导致实际 检测过程需要多种结构的信号检测电路，操作非常不便。

【发明内容】

[0004] 有鉴于此，本发明提供了一种信号检测电路及装置，能够同时适用于差分输出、集 电极开路输出以及推挽输出等多种输出形式的编码器，不需要根据被检编码器的输出形式 的改变而反复改变所需信号检测电路，简化了检测过程，具有很好的应用前景。
[0005] 为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：
[0006] -种信号检测电路，所述信号检测电路包括:多个检测支路，每一个检测支路均包 括：
[0007] 差分信号接收器；
[0008] -端与所述差分信号接收器的第一输入端连接的上拉电阻和第一电阻，所述上拉 电阻的另一端接地；
[0009] -端与所述差分信号接收器的第二输入端连接的下拉电阻和第二电阻，所述下拉 电阻的另一端连接第一电源；
[0010] -端与所述第一电阻的另一端连接，另一端与所述第二电阻的另一端连接的第三 电阻；
[0011] 其中，将所述第一电阻和所述第三电阻的公共连接端作为所述检测支路的正向输 入端，将所述第一电阻和所述第三电阻的公共连接端作为所述检测支路的负向输入端，并 将所述差分信号接收器的输出端作为所述检测支路的输出端，且所述差分信号接收器的所 述第一输入端的电压与所述第二输入端的电压的差值的绝对值大于预设限幅电压。
[0012] 优选的，所述检测支路还包括:分别与所述差分信号接收器的所述第一输入端和 所述第二输入端连接的保护电路。
[0013] 优选的，所述保护电路包括：
[0014] 阴极与所述差分信号接收器的所述第一输入端连接的第一瞬态电压抑制器；
[0015] 阴极与所述差分信号接收器的所述第二输入端连接的第二瞬态电压抑制器；
[0016] 其中，所述第一瞬态电压抑制器的阳极与所述第二瞬态电压抑制器的阳极连接并 接地。
[0017] 优选的，所述检测支路还包括：
[0018] 与所述差分信号接收器的输出端连接的滤波电路；
[0019] 则所述检测支路的输出端转换为所述滤波电路的输出端。
[0020] 优选的，所述滤波电路包括：
[0021] -端与所述差分信号接收器的输出端连接的第四电组；
[0022] -端与所述第四电组的另一端连接，另一端接地的第一电容；
[0023] 其中，所述第四电阻和所述第一电容的公共连接端为所述滤波电路的输出端。 [0024]优选的，
[0025] 当被检编码器是差分输出型编码器或推挽输出型编码器时，所述检测支路的正向 输入端与所述被检编码器的输出端连接，所述检测支路的负向输入端接地；
[0026] 当被检编码器是集电极开路输出型编码器时，所述检测支路的正向输入端连接第 二电源，所述检测支路的负向输入端与所述被检编码器的输出端连接。
[0027] 优选的，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述上拉电阻以及所述下 拉电阻均为可调电阻。
[0028]优选的，所述检测支路还包括：
[0029] 分别与所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述上拉电阻以及所述下拉 电阻连接的控制器，根据所述被检编码器的当前输出形式，调整所述第一电阻、所述第二电 阻、所述第三电阻、所述上拉电阻以及所述下拉电阻的阻值。
[0030] -种信号检测装置，所述装置包括:如上所述的信号检测电路；
[0031] 与所述信号检测电路的输出端连接的控制电路，对所述信号检测电路中的多个检 测支路输出的信号进行处理，获得相应的速度信息、相位信息和/或定位信息。
[0032] 优选的，所述控制电路包括：
[0033] 输入端与所述信号检测电路中的多个检测支路的输出端连接的正交编码脉冲电 路；
[0034]与所述正交编码脉冲电路的输出端连接的处理器。
[0035]由此可见，与现有技术相比，本申请提供了一种信号检测电路及装置，该信号检测 电路可以包括多个检测支路，根据实际需要确定应用的检测支路的数量，其中，对于每一个 检测支路来说，其均可以包括差分信号接收器，一端与该差分信号接收器的第一输入端连 接的上拉电阻和第一电阻，且上拉电阻的另一端接地;一端与该差分信号接收器的第二输 入端连接的下拉电阻和第二电阻，且下拉电阻的另一端连接第一电源;一端与第一电阻的 另一端连接，另一端与第二电阻的另一端连接的第三电阻，本申请将第一电阻和所述第三 电阻的公共连接端作为该检测支路的正向输入端，将第一电阻和所述第三电阻的公共连接 端作为所述检测支路的负向输入端，根据被检编码器具体输出形式，通过该正向输入端和 负向输入端实现与该被检编码器的连接，同时将该差分信号接收器的输出端作为检测支路 的输出端，实现与后续控制电路的连接，以使该控制电路获得所需的信息，满足实际需要。 由此可见，本申请中的检测支路采用的差分信号接收器，提高了抗干扰性能，而且，本申请 只要在保证差分线路接收器的第一输入端与第二输入端之间的电压差的绝对值大于预设 限幅电压的前提下，通过调整各检测支路不对称电阻网络，即调整上述各电阻的阻值以及 第一电源的电压值，即可使检测电路同时适用于差分输出型编码器、集电极开路输出型编 码器以及推挽输出型编码器的场合，满足实际需求，且该检测过程简单，具有很好的应用前 景。
【附图说明】
[0036] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0037] 图1为本申请提供的一种信号检测电路实施例的结构示意图；
[0038] 图2为本申请提供的另一种信号检测电路实施例的结构示意图；
[0039] 图3为本申请提供的又一种信号检测电路实施例的结构示意图；
[0040] 图4为本申请提供的一种适用于12V电源的推挽输出型编码器的信号检测电路实 施例的结构示意图；
[0041] 图5为本申请提供的一种适用于5V电源的推挽输出型编码器的信号检测电路实施 例的结构示意图；
[0042] 图6为本申请提供的一种适用于5V电源的集电极开路输出型编码器的信号检测电 路实施例的结构不意图；
[0043] 图7为本申请提供的一种适用于12V电源的集电极开路输出型编码器的信号检测 电路实施例的结构示意图；
[0044] 图8为本申请提供的一种信号检测装置实施例的结构示意图；
[0045] 图9为本申请提供的另一种信号检测装置实施例的结构示意图；
[0046] 图10为本申请提供的一种信号检测装置中的信号检测电路输出信号示意图。
【具体实施方式】
[0047] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0048] 本申请提供了一种信号检测电路及装置，该信号检测电路可以包括多个检测支 路，根据实际需要确定应用的检测支路的数量，其中，对于每一个检测支路来说，其均可以 包括差分信号接收器，一端与该差分信号接收器的第一输入端连接的上拉电阻和第一电 阻，且上拉电阻的另一端接地;一端与该差分信号接收器的第二输入端连接的下拉电阻和 第二电阻，且下拉电阻的另一端连接第一电源;一端与第一电阻的另一端连接，另一端与第 二电阻的另一端连接的第三电阻，本申请将第一电阻和所述第三电阻的公共连接端作为该 检测支路的正向输入端，将第一电阻和所述第三电阻的公共连接端作为所述检测支路的负 向输入端，根据被检编码器具体输出形式，通过该正向输入端和负向输入端实现与该被检 编码器的连接，同时将该差分信号接收器的输出端作为检测支路的输出端，实现与后续控 制电路的连接，以使该控制电路获得所需的信息，满足实际需要。
[0049] 由此可见，本申请中的检测支路采用的差分信号接收器，提高了抗干扰性能，而 且，本申请只要在保证差分线路接收器的第一输入端与第二输入端之间的电压差的绝对值 大于预设限幅电压的前提下，通过调整各检测支路中的不对称电阻网络，即调整检测支路 中的上述各电阻的阻值和第一电源的电压值，即可使检测电路同时适用于差分输出型编码 器、集电极开路输出型编码器以及推挽输出型编码器的场合，满足实际需求，且该检测过程 简单，具有很好的应用前景。
[0050] 为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体 实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0051] 如图1所示，为本申请提供的一种信号检测电路实施例的结构示意图，该信号检测 电路可以包括多个检测支路，该检测支路的具体数量可根据实际应用需求确定，本申请对 此不作限定，例如，当需要实现转速、相位判断等需求时，被检编码器输出A和B两路信号，此 时，信号检测电路可以包括2个检测支路；当需要实现定位需求时，被检编码器将输出A、B和 Z三路信号，此时，信号检测电路可以包括3个检测支路。其中，需要说明的是，无论检测电路 包括几个检测支路，各检测支路的电路结构可以相同，本申请在此仅以一个检测支路为例 说明其电路结构，如图1所示，该检测支路可以包括:差分信号接收器110、上拉电阻R1、第一 电阻R2、下拉电阻R3、第二电阻R4以及第三电阻R5,其中：
[0052] 本实施例可以将差分信号接收器110的输出端作为其所在检测支路的输出端，用 于与后续控制电路连接。
[0053]可选的，该差分信号接收器110具体可以是RS485芯片，其对应的预设限幅电压为 200mV，但该差分信号接收器110并不局限于这一种型号的芯片，当其采用的芯片型号不同 时，对应的预设限幅电压也会相应改变，如当该差分芯片接收器110采用LVDS(Low-Voltage Differential Signaling，低压差分信号)芯片时，对应的预设限幅电压可以为350mV，本申 请在此不再一一列举。需要说明的是，无论该差分信号接收器110采用哪种型号的芯片，其 工作原理都是类似的，本申请下文仅以RS485芯片为例进行说明。
[0054] 上拉电阻R1和第一电阻R2的一端均与差分信号接收器110的第一输入端P1连接， 下拉电阻R3和第二电阻R4的一端均与差分信号接收器110的第二输入端P2连接，且第三电 阻R5的两端分别与第一电阻R2的另一端和第二电阻R4的另一端连接，也就是说，该第一电 阻R2可以通过第三电阻R5与第二电阻R4连接，其中，上拉电阻R1的另一端接地，下拉电阻R3 的另一端连接第一电源VCC。
[0055]需要说明的是，在实际应用中，上述差分信号接收器110的第一输入端P1的电压UP1 与第二输入端P2的电压UP2需满足的条件为，其电压差值的绝对值大于预设限幅电压U。，即 Upi_Up2 | >U。，从而明确该差分信号接收器110的输出端的电压Up是低电平信号还是高电平信 号。其中，预设限幅电压U。是基于差分信号接收器110采用的具体芯片型号确定的，本申请 对其具体数值不作限定，如当采用RS485芯片，该预设限幅电压υ〇 = 200πιν。
[0056]更具体地说，当差分信号接收器110的第一输入端Ρ1的电压与第二输入端Ρ2的电 压差值大于预设限幅电压时，即UP1-UP2>U。时，差分信号接收器110的输出端输出高电平；当 差分信号接收器110的第二输入端P2的电压与第一输入端P1的电压的差值大于预设限幅电 压时，即Up2_Upi>U。或者由该公式变形为Upi-Up2〈_U。时，差分信号接收器110的输出端输出低 电平。
[0057]其中，在本实施例中，可以将第一电阻R2和第三电阻R5的公共连接端ΤΙ可以为该 检测支路的正向输入端，第一电阻R2和第三电阻R5的公共连接端Τ2可以为该检测支路的负 向输入端，通过该正向输入端和负向输入端实现与被检编码器的连接，具体的，当被检编码 器是差分输出型编码器时，可以将检测支路的正向输入端和负向输入端直接与该差分输出 型编码器输出端连接；当被检编码器为推挽输出型编码器时，该正向输入端与推挽输出型 编码器的输出端连接，负向输入端接地;当被检编码器是集电极开路输出型编码器时，该正 向输入端连接第二电源，负向输入端与集电极开路输出型编码器的输出端连接。其中，第二 电源可以是5V、12V或24V等，本申请对其具体数值不作限定，可根据实际需要确定。
[0058]由此可见，本申请检测支路中的第一电阻R2、第二电阻R4、第三电阻R5以及上拉电 阻R1下拉电阻R3、上述T1的电压Ul、T2的电压U2以及下拉电阻R3连接的第一电源VCC形成不 对称电阻网络，当被检编码器的输出形式不同时，差分信号接收器110的第一输入端P1的电 压U P1与第二输入端P2的电压UP2将会发生变化，其他参量可依据上述标准进行调整。
[0059]其中，在调整上述各参量的过程中，可以实时计算Up4PUP2是否满足差分信号接收 器110的工作要求，即UP1-UP2>U。，差分信号接收器110输出高电平;反之，υ Ρ1-υΡ2〈-υ。，差分信 号接收器110输出低电平，从而验证本申请提供的信号检测电路是否适用于多个输出形式 的编码器，具体验证过程如下文，本申请在此不再详述。
[0060] 由此可见，本申请上述上拉电阻R1、第一电阻R2、下拉电阻R3、第二电阻R4以及第 三电阻R5均可以是可调电阻，为了满足各种输出形式的编码器的检测需求，检测支路还可 以包括与上拉电阻R1、第一电阻R2、下拉电阻R3、第二电阻R4以及第三电阻R5连接的控制器 (图中并未画出），可以根据被检编码器的当前输出形式，调整这些电阻的阻值。
[0061] 可选的，在上述实施例的基础上，如图2所示，检测支路还可以包括保护电路120， 该保护电路120两端可分别与差分信号接收器110的第一输入端P1和第二输入端P2连接，本 申请对此不作限定。
[0062]更具体地说，若上述检测支路中的差分信号接收器110自身已经具有保护电路，起 到其输出端连接器件的保护目的，如当差分信号接收器110是RS485芯片，由于RS485芯片本 身具有保护功能，所以，该检测支路可以不另外设置保护电路;反之，若该差分信号接收器 110自身不具有对其输出端连接的器件的保护功能，那么，可以按照上述连接方式设置保护 电路120。可选的，上述保护电路130可以：
[0063] 阴极与差分信号接收器110的第一输入端P1连接的第一瞬态电压抑制器TVS1，以 及阴极与和差分信号接收器110的第二输入端P2连接的第二瞬态电压抑制器TVS2,且该第 一瞬态电压抑制器TVS1的阳极与该第二瞬态电压抑制器TVS2的阳极连接并接地，如图3所 示，但该保护电路的具体结构并不局限于此。
[0064] 其中，瞬态电压抑制器（Transient Voltage Suppressor，TVS)是一种二极管形式 的高效能保护器件，具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较 易控制、无损坏极限、体积小等优点，所以，本申请可以利用上述第一瞬态电压抑制器TVS1 和第二瞬态电压抑制器TVS2来防止该信号检测电路输出端连接的处理器或控制器等器件 因瞬间电压过大而导致的失灵等问题。
[0065] 作为本申请另一实施例，在实际应用中，由于差分信号接收器110输出的差分信号 中通常会存在干扰信号，而影响后续器件对该差分信号处理结果的准确度，所以，如上图2 所示，各检测支路中本申请还可以设置滤波电路130对差分信号接收器110输出的差分信号 进行滤波处理，从而滤除该差分信号中的干扰信号。
[0066]需要说明的是，本申请对该差分信号接收器110以及滤波电路130的具体电路结构 均不作限定，可以根据实际需要确定。
[0067] 可选的，如图3所示，上述滤波电路130可以是RC滤波电路，即包括第四电阻R6和第 一电容C1，该第四电阻R6的一端与差分信号接收器110的输出端连接，另一端与该第一电容 C1连接，且该第一电容C1的另一端接地，此时，可以将该第一电容C1和第四电阻R6的公共连 接端作为该检测支路的输出端。需要说明的是，根据滤波电路130的电路结构的变化，其所 在检测支路的输出端表示的内容也会相应改变，本申请在此不再一一详述。
[0068]其中，关于该RC滤波电路中电阻R6和电容C1的具体数值，可以差分信号接收器110 输出的差分信号中存在的干扰信号的具体情况确定，本申请其数值不作限定。
[0069] 对于图3所示的检测支路的电路结构，经验证，可以按照下述方式配置其不对称电 阻网络，即设置R1=R3 = 10KQ (单位:千欧），R2 = 9.1KQ ;R4=1KQ ;R5 = 5.1KQ，且第一瞬 态电压抑制器TVS1和第二瞬态电压抑制器TVS2的瞬态电压均可以是8V，从而利用该配置得 到的信号检测电路能够适用于各种输出形式的被检编码器。然而，需要说明的是，关于该检 测支路中不对称电阻网络各器件的具体参量配置并不局限于上述列举的配置方式，其可以 按照上述调整标准，根据实际需要相应调整各器件的参量，本申请在此不再一一列举。
[0070] 下面仅以上述不对称电阻网络的配置方式为例，当被检编码器为不同输出形式的 编码器时，说明本申请提供的信号检测电路的应用，其中，需要说明的是，下文各实施例以 检测支路的差分信号接收器110为RS485芯片为例进行验证，则预设限幅电压U。为200mV。
[0071] 1、对于电源为5V的差分输出型编码器。
[0072] 在实际应用中，差分输出型编码器的电源通常为5V，且该差分输出型编码器通常 包括A相、B相和Z相输出，且每一相输出的均为差分信号，所以，对于差分输出型编码器，本 申请提供的信号检测电路可以包括3个检测支路，分别与该差分输出型编码器的三相输出 端连接，从而使该差分输出型编码器的每一相输出端均包括一个检测支路，本实施例在此 仅以A相，如上图1、2或3所示，差分输出型编码器A相输出端A+和A-分别与该相检测支路的 正向输入端A+和负向输入端A-对应相连。
[0073] 另外，在本领域应用中，信号检测电路的电源，即各检测支路的下拉电阻R3连接的 第一电源VCC通常可以为5V、12V或24V，具体取值将会影响检测支路中的差分信号接收器的 两个输入端的电压值，可能会出现该检测电路不满足上述调整标准的情况，对此，本申请仅 以该VCC为5V和12V为例对本申请提供的检测支路进行验证，具体验证结果如下表一所示：
[0074] 表一
[0075]
[0076] 如表一所示，当第一电源VCC为5V电源时，此时若检测支路的正向输入端电压山= 5V，负向输入端电压U 2 = 0V，通过不对称电阻网络的分压计算，获得第一输入端P1和第二输 入端P2的电压差值即UP1-Up 2 = 2.6V-0.45V = 2.15V>200mV，可见，其满足了上述调整电阻阻 值的标准，且此时该检测支路的差分信号接收器110的输出电压叫为高电平，与此时差分输 出型编码器当前输出的正交信号电平一致。
[0077]同理，随着差分输出型编码器输出的正交信号的变化，当时，UP1_UP2 = -5V〈-200mV，此时，该检测支路的差分信号接收器110的输出电压UP为低电平;经验证该 信号检测电路与该差分输出型编码器输出端连接后满足要求，将输出正交信号，从而满足 了测速、相位判断以及定位等应用需求。
[0078]当第一电源VCC为12V时，仍可以按照上述方式进行验证，该信号检测电路仍能够 输出正交信号，满足实际需求。由此可见，本申请提供的检测支路适用于该差分输出型编码 器的应用场合。
[0079] 2、对于电源为12V的推挽输出型的编码器。
[0080]与上述差分输出型编码器类似，该推挽输出型编码器也可以包括A相、B相和Z相输 出，且每一相输出的均为差分信号，在实际应用中，若只需要进行转速、相位等检测，可以只 对推挽输出型编码器两相输出进行检测，如对A相和B相输出进行检测，此时，本申请提供的 检测电路可以包括两个检测支路，分别与推挽输出型编码器的A相和B相输出端连接;若需 要进行位置检测时，需要对推挽输出型编码器的三相输出端检测，此时，信号检测电路可以 包括3个检测支路，分别与这三相输出端连接。本实施例在此仍以推挽输出型编码器的A相 输出端为例进行说明，其中，检测支路与A相输出端的具体连接方式如图4所示，可以将检测 支路中的正向输入端A+与该推挽输出型编码器的输出端连接，并将检测支路的反向输入端 A-接地。
[0081]需要说明的是，在本申请中，对于与被检编码器的A相输出端连接的检测支路，可 以通过A+表示该检测支路的正向输入端，A-表示该检测支路的负向输入端；同理，对于与被 检编码器的B相输出端连接的检测支路，可以通过B+表示该检测支路的正向输入端，B-表示 该检测支路的负向输入端;对于与被检编码器的Z相输出端连接的检测支路，可以通过Z+表 示该检测支路的正向输入端，Z-表示该检测支路的负向输入端。本申请全文是以被检编码 器的A相输出端为例进行说明，所以，本申请各实施例以及说明书附图中的检测支路的正向 输入端利用A+表示，负向输入端利用A-表示，在实际应用中，根据与被检编码器的不同输出 端的连接，可以按照上述方式相应改变各检测支路的正向输入端和负向输入端的表示符 号，本申请不再一一说明。
[0082]其中，对于电源为12V的推挽输出型编码器，与上述差分输出型编码器的检测过程 类似，各检测支路中的下拉电阻R3连接的第一电源VCC可以为5V、12V或24V，本实施例仅以 VCC为5V和12V为例，来验证上述不对称电阻网络的配置是否满足调整标准即UP1-UP2>U。，本 实施例中该U。为200mV，且该信号检测电路(此时其包括两个检测支路)将输出正交信号，与 该推挽输出型编码器直接输出的正交信号的电平变化一致，可见，本申请提供的信号检测 电路能够适用于12V电源的推挽输出型编码器的场合，具体验证结果如下表二所示。
[0083] 表二
[0084]
[0085] 如表一所示，当第一电源VCC为5V电源时，若检测支路的正向输入端电压Ui=12V， 负向输入电压u2=ov，通过不对称电阻网络的分压计算，获得差分信号接收器的第一输入 端P1和第二输入端P2的电压差值U P1-Up2 = 6.28V-0.45V = 5.83V>200mV，可见，其满足了上 述调整电阻阻值的标准，且此时该检测支路的差分信号接收器110的输出电压U P为高电平， 与对应时刻差分输出型编码器当前输出的正交信号电平一致。
[0086]同理，当检测支路的正向输入端和反向输入端的电压均为0，即山=U2 = 0V，此时， 差分信号接收器的第一输入端P1和第二输入端P2的电压差值UP1-UP2 = 0V-0.45V = -0.45V <-200mV，则检测支路的差分信号接收器110的输出电压叫为低电平，经验证其与推挽输出 型编码器输出的低电平一致，可见，本申请提供的检测电路输出的高低电平的变化与推挽 输出型编码器输出的正交信号一致，能够满足实际要求。
[0087] 按照上述验证方式，当第一电源VCC为12V电源时，经验得知此时检测电路输出的 高低电平的变化情况仍与推挽输出型编码器输出的正交信号一致。所以说，本申请提供的 检测电路适用于推挽输出型编码器的应用场合。
[0088] 3、对于电源为5V的推挽输出型编码器。
[0089] 结合上述描述可知，根据实际需要，本申请提供的检测电路可以与电源为5V的推 挽输出型编码器的三相输出的两相一一对应连接，或三相一一对应连接，使得这两相或三 相输出的每一相输出均连接一个检测支路，由于每一相输出的检测方式相同，本申请仍以 该推挽输出型编码器的A相输出端为例进行检测说明。其中，检测支路与A相输出端的具体 连接方式如图5所示，检测支路中的正向输入端A+与该推挽输出型编码器的输出端连接，并 将负向输入接地。
[0090] 其中，对于电源为5V的推挽输出型编码器的检测，本申请的检测电路中的各检测 支路的第一电源VCC可以为5V、12V或24V，需要说明的是，该检测电路中的各检测支路的第 一电源VCC取值均相同。本实施例仍以VCC为5V和12V为例，来验证上述不对称电阻网络的配 置是否满足调整标准，验证结果如下表三所示：
[0091 ] 表三
[0092]
[0093] 按照上述验证方式可知无论是当第一电源VCC为5V电源还是12V电源，当检测支路 的正向输入电压Ul和负向输入电压U2取不同值时，只要验证Upi_Up2>U。，该检测支路输出的 就是高电平;反之，U P1-UP2〈-U。，该检测支路输出的就是低电平，而且，检测支路输出高低电 平的变化与被检测的推挽输出型编码器输出的正交信号一致。由此可见，本申请提供的信 号检测电路同样适用于该电源为5V的推挽输出型编码器的场合。
[0094] 4、对于5V电源的集电极开路输出型编码器。
[0095] 与上述各中输出形式的编码器类似，集电极开路输出型编码器通常也包括A相、B 相和Z相输出，且每一相输出的均为差分信号，但，根据实际需要，如需要进行转速、相位检 测时，本申请的信号检测电路可以只对其两相输出进行检测，如A相和B相;而当需要进行位 置检测，用于定位时，本申请的信号检测电路就需要对集电极开路输出型编码器的三相输 出端进行检测，即由三个检测支路分别对这一相输出端进行检测，使得集电极开路输出型 编码器的每一相输出端都连接一个检测支路。本实施例仅以A相输出端的检测为例进行说 明，如图6所示，可以将检测支路的正向输入端A+连接5V电源，负向输入端A-与该集电极开 路输出型编码器输出端连接。
[0096] 在本实施例的实际应用中，本申请的检测电路的第一电源VCC取值可以是5V、12V 或24V，当取不同值时将会影响检测支路的差分信号接收器110的两个输入端的电压值，可 能会导致该检测支路不满足上述调整标准。对此，本申请仅以VCC为5V和12V为例对本申请 提供的检测支路进行验证，具体验证结果如下表四所示：
[0097] 表四
[0098]
[0099] 其中，上述表四中的导通和截止是指与该检测支路连接的集电极开路编码器中的 三极管的状态，由图6可知，在该三极管导通时，该检测支路的反向输入端A-接地，则其电压 U2为0;反之，在该三极管截止时，可根据检测支路中当前电阻网络中各电阻的阻值，确定该 反向输入端A-的电压值。
[0100] 按照上述其他输出形式的编码器的验证方式，当第一电源VCC为5V电源时，若检测 支路的正向输入端A+的电压山=5V，负向输入端A-的电压U2 = 0V，检测支路的三极管导通， 通过不对称电阻网络的分压计算，获得第一输入端P1和第二输入端P2的电压差值即UP1-UP2 =2.6V-0.45V = 2.15V>200mV，，满足了上述调整标准，且此时差分信号接收器输出端的电 压1^为高电平，与集电极开路输出型编码器此时的输出的正交信号电平一致。
[0101] 同理，随着差分输出型编码器输出的正交信号的变化，当山=5V，U2 = 5V时，该检测 支路的三极管截止，经分压计算获得第一输入端P1和第二输入端P2的电压差值，即UP1-U P2 = -2.4V〈-200mV，此时，该检测支路的差分信号接收器110的输出电压UP为低电平，与该差 分输出型编码器输出端连接后输出正交信号的电平一致。
[0102] 按照上述验证方式得知，当第一电源VCC为12V时，检测支路的差分信号接收器输 入端电压差符合其工作要求，且其输出的高低电平变化与该集电极开路输出型编码器对应 时刻输出的正交信号的电平一致。由此可见，本申请提供的信号检测电路适用于该电源为 5V的集电极开路输出型编码器的场合。
[0103] 5、对于12V电源的集电极开路输出型编码器。
[0104] 与上述5V电源的集电极开路输出型编码器检测电路以及检测原理类似，本实施在 此不再详述，本实施例仍以该集电极开路输出型编码器的A相输出端的检测为例进行说明， 如如图7所示，可以将本申请提供的检测支路中的正向输入端A+连接12V电源，负向输入端 A-与该集电极开路输出型编码器的输出端连接。
[0105] 在本实施例中，对于检测电路的适用的5V、12V以及24V的第一电源VCC，仍以VC，C 为5V和12V为例对本申请提供的检测支路进行验证，验证结果如表五所示：
[0106] 表五
[0107]
[0108] 在本实施例中，如上述给出的检测支路的各参量的配置，其保护电路中的第一瞬 态电压抑制器TVS1和第二瞬态电压抑制器TVS2的瞬态电压可以是8V，在这种情况下，当检 测支路的正向输入端A+连接12V电源时，该保护电路将会被触发，从而将差分信号接收器 110相应的第一输入端P1或第二输入端P2的电压钳位到8V，以避免因电压过大而损坏该信 号检测电路输出端连接器件。
[0109] 按照上述针对电源为5V的集电极开路输出型编码器的验证方式，可知本实施例的 差分信号接收器的第一输入端P1和第二输入端P2的电压差满足其工作要求，且在不同情况 下，该差分信号接收器输出的高低电平的变化与被检测的集电极开路输出型编码器输出的 正交信号的电平变化一致。所以说，本申请提供的信号检测电路同样也适用于集电极开路 输出型编码器的应用场合。
[0110] 需要说明的是，本申请上述各表中UP-栏的1表示高电平，0表示低电平。
[0111] 综上所述，本申请提供的信号检测电路能够同时适用于差分输出型编码器、推挽 输出型编码器以及集电极开路输出型编码器的应用场合，本申请仅以上述几个实例进行了 验证说明，但并不局限于上述列举的几种方式，对于电源为24V的各种输出形式的编码的验 证过程与上述类似，也可以通过调整检测支路的不对称电阻网络的各电阻值以及下拉电阻 连接的电源值，使本申请该信息检测电路适用于24V电源的各输出形式的编码器的场合。
[0112] 另外，当本申请的信号检测电路中的差分信号接收器110选用自身包含保护电路 的485系列的差分芯片时，其对差分输出型编码器、推挽输出型编码器以及集电极开路输出 型编码器的验证过程类似，本申请在此不再一一详述。
[0113] 如图8所示，为本申请提供的一种信号检测装置实施例的结构示意图，该装置可以 包括信号检测电路810和控制电路820,其中：
[0114] 该信号检测电路810的具体组成结构及其功能可参照上述信号检测电路实施例的 描述，本实施在此不再赘述。
[0115] 控制电路820可以与该信号检测电路810的输出端连接，通过对该信号检测电路中 多个检测支路输出的信号进行处理，从而获得相应的速度信息和/或相位信息。
[0116] 可选的，如图9所示，该控制电路820可以包括：
[0117]输入端与信号检测电路810中的多个检测支路的输出端连接的正交编码脉冲电路 821，以及与正交编码脉冲电路821的输出端连接的处理器822。
[0118]在电机控制系统的实际应用中，通常采用光电编码器来检测电机的转速或位置， 由于一般单片机不具备直接处理光电编码器脉冲信号的能力，所以，本申请通过该正交编 码脉冲电路来处理光电编码器脉冲信号，从而为电机转速及位置测量提供方便。
[0119] 其中，正交编码脉冲电路821可以将高性能的DSP(Digital Signal Processing， 数字信号处理）内核与丰富的微控制器外设功能集于单片之中，从而替代传统的多微处理 器单元和昂贵的多片设计方案，降低本申请信号检测装置的成本。
[0120] 可选的，上述处理器822可以是CPU(Central Processing Unit，中央处理器），但 并不局限于此，在实际应用中，该处理器822可以对该正交编码脉冲电路821输出的信号进 行处理，从而计算得到电机转速或位置等信息。
[0121] 更具体地说，在本实施例实际应用中，上述各类输出形式的编码器通常都包括A 相、B相和Z相输出，但本申请可以根据实际需要，确定本申请提供的信号检测需要对该编码 器的哪几个输出端进行检测。
[0122] 可选的，当需要获取转速、相位判断（即方向）等信息时，本申请上述信号检测电路 810中可以包括两个检测支路，且这两个检测支路的电路结构及其器件参量可以相同，之 后，将这两个检测支路与被检编码器输出端连接，如使被检编码器的A相输出端和B相输出 端都连接一个检测支路，具体连接方式可参照上述信号检测电路实施例中对各种输出形式 的编码器与检测支路的连接，本实施例在此不再详述，如上述描述，各检测支路的输出端可 以与正交编码脉冲电路821连接，本申请对处理器822计算转速以及相位等信息的具体方法 不作限定。
[0123] 当实际应用中需要获取位置等信息进行定位时，上述信息检测电路810可以包括 三个检测支路，且这三个检测支路的电路结构及其器件参量可以相同，其中，每一个检测支 路与被检编码器的对应相输出端的连接方式可参照上述实施例对应部分的描述，本实施例 在此不再赘述。在这种情况下，信号检测电路输出信号可以如图10所示A相、B相以及Z相信 号，本申请对处理器822计算位置信息，实现定位应用的具体过程不作限定。
[0124] 综上所述，本申请能够根据实际需要确定信号检测电路中工作的检测支路数量， 且为了提高抗干扰性能，该检测支路均选用了差分信号接收器构成，具体的，检测支路还包 括一端与该差分信号接收器的第一输入端连接的上拉电阻和第一电阻，且上拉电阻的另一 端接地;一端与该差分信号接收器的第二输入端连接的下拉电阻和第二电阻，且下拉电阻 的另一端连接第一电源;一端与第一电阻的另一端连接，另一端与第二电阻的另一端连接 的第三电阻，本申请将第一电阻和所述第三电阻的公共连接端作为该检测支路的正向输入 端，将第一电阻和所述第三电阻的公共连接端作为所述检测支路的负向输入端，根据被检 编码器具体输出形式，通过该正向输入端和负向输入端实现与该被检编码器的连接，同时 将该差分信号接收器的输出端作为检测支路的输出端，实现与后续控制电路的连接，以使 该控制电路获得所需的信息，满足实际需要。
[0125] 由此可见，本申请只要在保证差分线路接收器的第一输入端与第二输入端之间的 电压差的绝对值大于预设限幅电压的前提下，通过调整各检测支路中的不对称电阻网络， 即调整检测支路中的上述各电阻的阻值和第一电源的电压值，即可使检测电路同时适用于 差分输出型编码器、集电极开路输出型编码器以及推挽输出型编码器的场合，增大了该信 号检测装置的适用范围，简化了对各输出形式的编码器的检测过程。
[0126] 最后，需要说明的是，关于上述各实施例中，诸如第一、第二等之类的关系术语仅 仅用来将一个操作、器件或模块与另一个操作、器件或模块区分开来，而不一定要求或者暗 示这些器件、操作或模块之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语"包括"、"包 含"或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法 或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种 过程、方法或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个……"限定 的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者系统中还存在另外的相同要素。
[0127] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置 而言，由于其包含上述实施例公开的电路，所以对应部分描述的比较简单，相关之处参见方 法部分说明即可。
[0128] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【主权项】
1. 一种信号检测电路，其特征在于，所述信号检测电路包括：多个检测支路，每一个检 测支路均包括： 差分信号接收器； 一端与所述差分信号接收器的第一输入端连接的上拉电阻和第一电阻，所述上拉电阻 的另一端接地； 一端与所述差分信号接收器的第二输入端连接的下拉电阻和第二电阻，所述下拉电阻 的另一端连接第一电源； 一端与所述第一电阻的另一端连接，另一端与所述第二电阻的另一端连接的第三电 阻； 其中，将所述第一电阻和所述第三电阻的公共连接端作为所述检测支路的正向输入 端，将所述第一电阻和所述第三电阻的公共连接端作为所述检测支路的负向输入端，并将 所述差分信号接收器的输出端作为所述检测支路的输出端，且所述差分信号接收器的所述 第一输入端的电压与所述第二输入端的电压的差值的绝对值大于预设限幅电压。2. 根据权利要求1所述的信号检测电路，其特征在于，所述检测支路还包括:分别与所 述差分信号接收器的所述第一输入端和所述第二输入端连接的保护电路。3. 根据权利要求2所述的信号检测电路，其特征在于，所述保护电路包括： 阴极与所述差分信号接收器的所述第一输入端连接的第一瞬态电压抑制器； 阴极与所述差分信号接收器的所述第二输入端连接的第二瞬态电压抑制器； 其中，所述第一瞬态电压抑制器的阳极与所述第二瞬态电压抑制器的阳极连接并接 地。4. 根据权利要求1所述的信号检测电路，其特征在于，所述检测支路还包括： 与所述差分信号接收器的输出端连接的滤波电路； 则所述检测支路的输出端转换为所述滤波电路的输出端。5. 根据权利要求4所述的信号检测电路，其特征在于，所述滤波电路包括： 一端与所述差分信号接收器的输出端连接的第四电阻； 一端与所述第四电阻的另一端连接，另一端接地的第一电容； 其中，所述第四电阻和所述第一电容的公共连接端为所述滤波电路的输出端。6. 根据权利要求1所述的信号检测电路，其特征在于， 当被检编码器是差分输出型编码器时，所述检测支路的正向输入端和负向输入端与所 述被检编码器输出端连接； 当被检编码器是推挽输出型编码器时，所述检测支路的正向输入端与所述被检编码器 的输出端连接，所述检测支路的负向输入端接地； 当被检编码器是集电极开路输出型编码器时，所述检测支路的正向输入端连接第二电 源，所述检测支路的负向输入端与所述被检编码器的输出端连接。7. 根据权利要求1-6任意一项所述的信号检测电路，其特征在于，所述第一电阻、所述 第二电阻、所述第三电阻、所述上拉电阻以及所述下拉电阻均为可调电阻。8. 根据权利要求7所述的信号检测电路，其特征在于，所述检测支路还包括： 分别与所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述上拉电阻以及所述下拉电阻 连接的控制器，根据所述被检编码器的当前输出形式，调整所述第一电阻、所述第二电阻、 所述第三电阻、所述上拉电阻以及所述下拉电阻的阻值。9. 一种信号检测装置，其特征在于，所述装置包括:如权利要求1-8任意一项所述的信 号检测电路； 与所述信号检测电路的输出端连接的控制电路，对所述信号检测电路中的多个检测支 路输出的信号进行处理，获得相应的速度信息、相位信息和/或定位信息。10. 根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述控制电路包括： 输入端与所述信号检测电路中的多个检测支路的输出端连接的正交编码脉冲电路； 与所述正交编码脉冲电路的输出端连接的处理器。
【文档编号】G01D5/244GK105973274SQ201610269009
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】梁剑龙
【申请人】深圳市英威腾电气股份有限公司