【摘要】：光電軸角編碼器也被稱為光電角位移編碼器,屬于數(shù)字化的現(xiàn)代角度測(cè)量?jī)x器,具有精度高、體積小等特點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代化工業(yè)、國(guó)防等領(lǐng)域,擁有遠(yuǎn)比其它傳感器更廣闊的使用場(chǎng)景。隨著市場(chǎng)對(duì)光電編碼器性能提出越來越高要求,研制出新型集成化程度更高、精度更高的光電編碼器,具有十分重要的科研和實(shí)用意義。絕對(duì)式光電編碼器因其實(shí)時(shí)輸出絕對(duì)位置的優(yōu)勢(shì),已成為光電編碼器研究中的重要方向。本文提出一種新型、基于偽隨機(jī)編碼的絕對(duì)式光電編碼器芯片設(shè)計(jì),可以有效解決傳統(tǒng)絕對(duì)式編碼器精度與大小無法兼顧的問題,設(shè)計(jì)完成了編碼器芯片的研發(fā),并搭建了測(cè)試系統(tǒng),最終完成了芯片的測(cè)試工作。芯片設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)是摩爾條紋理論和偽隨機(jī)編碼理論,它不同于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中單獨(dú)采用一種編碼的方式,設(shè)計(jì)中利用偽隨機(jī)編碼與基于摩爾條紋的增量編碼理論,通過細(xì)分及系統(tǒng)設(shè)計(jì)相結(jié)合,在不增加編碼器芯片尺寸的前提下,大幅度提升了新型偽隨機(jī)編碼器的分辨率。在芯片實(shí)際設(shè)計(jì)中,以芯片整體架構(gòu)為核心,利用系統(tǒng)中增量與絕對(duì)信號(hào)鏈路的特點(diǎn),分模塊完成了芯片內(nèi)部的電路設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)和驗(yàn)證工作。最終對(duì)設(shè)計(jì)的芯片進(jìn)行了流片,并詳細(xì)給出了芯片測(cè)試的相關(guān)工作與流程,測(cè)試結(jié)果表明,編碼器芯片的分辨率達(dá)到19bit,電學(xué)響應(yīng)頻率大于200k Hz,電流消耗小于100m A,達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本文的原創(chuàng)性工作包括:提出一種新型的絕對(duì)式光電編碼器理論,具體論證了其理論基礎(chǔ)與系統(tǒng)設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)了新型編碼器的芯片架構(gòu),依據(jù)芯片內(nèi)部信號(hào)鏈路的特點(diǎn),合理規(guī)劃芯片布局,完成芯片設(shè)計(jì)工作;芯片采用0.35μm CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)標(biāo)準(zhǔn)工藝流片,實(shí)際尺寸為5×3mm2,完成芯片測(cè)試工作,最終光電編碼器分辨率達(dá)到19bit,達(dá)到實(shí)用化要求。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN762

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2771357