增量式编码器的驱动输出电路的制作方法

本实用新型涉及编码器领域,具体说，是涉及增量式旋转编码器输出信号处理部分的改进技术。

背景技术：

增量旋转式编码器是将角度或位移信息转换成电气信号进行传输、通信的装置。其原理是将接收到的角度或位移信号通过码盘、光源和光敏元件转换成模拟电信号，然后通过中间处理电路将模拟的电信号转化为脉冲信号，最后通过输出驱动电路将信号输送到上一级设备，如PLC、计数器等。市场上编码器输出电路方式主要有：集电极开路、芯片驱动和推挽输出。三者对比而言，集电极开路输出易受三极管自身因素影响，单独使用稳定性相对较差；芯片驱动型输出电压受限较大，无法提供较大电压输出，应用范围相对较窄；对比前两种输出方式推挽更具优势，其可以增强输出，实现较强的驱动能力，减弱元器件自身参数因素的影响，但普通的推挽电路易产生热击穿和交越失真，而且当编码器分辨率较高时，还会导致输出的脉冲信号的失真。所述问题长期以来一直未能解决，因而，也使编码器的应用受到一定的限制。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种增量式编码器驱动输出电路，主要是为解决所述编码器中普通的推挽电路的热击穿、交越失真以及输出的高脉冲信号的失真问题。

本实用新型的技术方案如下所述：它包括由电阻R1、R2和三极管Q1、Q2、Q3组成的推挽驱动输出电路，主要是通过在三极管Q1的基极和集电极之间增设二极管D1，并在三极管Q1的集电极与正电源、三极管Q1的集电极与地之间分别设由二极管D2与电阻R3、二极管D3与电阻R4相串联的两个分支电路，并将两分支电路的两串联节点分别接入三极管Q2、Q3的基极，同时在三极管Q2、Q3的发射极与输出端之间增设限流电阻R5、R6实现的。

本实用新型由于采取了所述结构，可通过具有放大功能的三极管Q1的基极和集电极间正向所加箍位二极管D1，来加快三极管Q1导通速度并减小在三极管Q1导通时的基极电流，明显克服编码器分辨率较高时输出脉冲信号的失真。并延长三极管Q1的使用寿命。同时通过限流电阻R5、R6限制三极管Q2、Q3的工作电流，有效避免三极管Q2、Q3电流过大产生的热击穿，且可通过二极管D2、D3在两个三极管Q2、Q3的基极上加一补偿电压，以此来抵消死区电压，解决信号交越失真问题，从而可靠实现发明目的。并具有电路结构新颖、设计紧凑合理、性能稳定可靠、成本低易实现、既经济又实用、适宜推广应用等优点。

附图说明

图1是增量式编码器驱动输出电路的结构示意图；

图2是常规推挽驱动输出电路结构示意图；

图3是本实用新型与现有技术输出波形对比图。

具体实施方式

图1所示的增量式编码器驱动输出电路，是在由电阻R1、R2和三极管Q1、Q2、Q3组成的常规推挽驱动输出电路（如图2）基础上设计的一种新型电路结构。它首先是在三极管Q1的基极和集电极之间设置二极管（也称肖特基二极管）D1，该二极管D1为肖特基二极管SS15，并在三极管Q1的集电极与正电源之间、三极管Q1的集电极与地之间分别设置由二极管D2与电阻R3、二极管D3与电阻R4相串联的两个分支电路，还将所述两个分支电路的两个串联节点分别对应接入三极管Q2、Q3的基极，同时在两个三极管Q2、Q3的发射极与输出端之间分别设置限流电阻R5、R6。所述二极管D2、D3采用1N4148普通二极管，两二极管D2、D3在电路中反向连接，以补偿电压来抵消工作死区电压。

本实用新型是将中间处理模块输出的信号进行放大，然后进行增强输出。工作时，其放大部分由三极管D1和电阻R1、R2来实现，输入信号通过电阻R1加到三极管Q1的基极，通过三极管Q1进行信号的放大，然后由Q1的集电极输出到推挽电路，电阻R2为三极管Q1提供集电极偏置电压，保证Q1处于工作状态。当编码器分辨率较高时，对三极管Q1的导通速度有所要求，仅仅使用三极管Q1会导致输出的脉冲信号失真。因此，在放大功能的三极管的基极和集电极间正向增设一个箍位二极管D1，以此加快三极管Q1导通和截止时的切换速度，并在导通时将基极电流直接短接到三极管Q1集电极，减小在三极管Q1导通时的基极电流，由于二极管D1的反向击穿电压较小，选择型号时需根据供电电压来确定。另外为克服三极管作为开关功能使用时，导通速度有延时，该二极管D1的设置，明显加快其导通速度同时减小三极管Q1导通时三极管基极流过的电流，极大程度保护三极管Q1，进而明显延长三极管Q1的使用寿命。以往推挽电路存在易热击穿和交越失真。热击穿的原因是由于推挽电路的驱动电流过大导致三极管Q2、Q3集电极电流过大而使得三极管过热而损坏；而交越失真是当输入信号在0V附近时，三极管Q2、Q3基极与发射极间没有电位差，没有基极电流流动，两个三极管都处于截止状态；为了解决所述问题，在所述的推挽电路1个NPN和1个PNP两个三极管Q2、Q3的发射极与输出端之间分别设置限流电阻R5、R6，有效限制流过三极管Q2、Q3的工作电流，防止热击穿。并且利用反向连接的二极管D2和D3分别加在三极管Q2、Q3的基极上，推挽电路中的二极管D2和D3为普通的二极管，其作用是当输入电压在0V左右时，为三极管Q2和Q3提供0.6V的补偿电压抵消其死区，实现预防电路出现的交越失真。

将本实用新型的电路应用于高脉冲，5-30V供电的编码器中，编码器输出信号稳定，波形无交越失真，输出电压范围广，可满足编码器行业多数场合使用。本实用新型输出波形与普通推挽电路输出波形对比情况如图3所示（图中上部波形是本实用新型输出波形，下部是现有普通推挽电路输出波形）。由图3表明：本实用新型与现有推挽电路设计的产品相比，不仅输出更稳定、耐用性更强、性价比更高、使用范围更广泛，而且输出波形有明显的改善，脉冲波形上升沿和下降沿的延时时间明显变小，原输出波形的低电平有交越失真的现象，改进后波形明显平稳许多。由此可见，本实用型电路实用性强、改进效果显著，应用于编码器驱动输出电路效果明显，具有推广价值。