高精度光电编码器ASIC芯片信号读出电路设计
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作者:
作者单位:

1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2.吉林大学电子科学与工程学院

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中图分类号:

基金项目:

国家重点研发计划项目(No.2022YFE0202300);吉林省与中国科学院科技合作高技术产业化专项资金项目(No.2022SYHZ0001);吉林省发展改革委资助项目(No. 2019C035-3)


Design of Signal Readout Circuit for High-Precision Optical Encoder ASIC Chip
Author:
Affiliation:

College of Electronic Science and Engineering, Jilin University

Fund Project:

National Key R&D Program of China (2022YFE0202300); the Research Foundation of Jilin province under Grant (No. 2022SYHZ0001); Project of Development and Reform Commission of Jilin Province, China (2019C035-3)

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    摘要:

    为了满足光电编码器信号读出电路在集成度、体积和分辨率等方面的设计要求,本文基于伪随机编码原理和莫尔条纹光信号理论,对增量式光电编码器和绝对式光电编码器的编码原理进行研究,设计并流片了一款基于增量式与伪随机混合编码方式的高分辨率光电编码器专用集成芯片,基于350nmCMOS工艺实现了光电探测器与读出电路的全集成。其尺寸仅有4.6mm×3.5mm,分辨率可以达到22bit,可以同时产生精确的正弦和余弦输出信号,以及在2MHz的时钟频率下输出数字形式的伪随机码信号,满足系统的设计指标。

    Abstract:

    In order to meet the design requirements of integration, volume, and resolution for the signal readout circuit of optical encoders, this paper conducts research on the encoding principles of incremental optical encoders and absolute optical encoders based on the pseudo-random coding principle and Moiré fringe optical signal theory. A dedicated integrated circuit for high-resolution optical encoders, based on the incremental and pseudo-random mixed encoding scheme, is designed and fabricated. Utilizing a 350nm CMOS process, full integration of the photodetector and readout circuitry is achieved. The chip size is only 4.6mm × 3.5mm, with a resolution of up to 22 bits. It can simultaneously generate precise sine and cosine output signals, as well as output digital pseudo-random code signals at a clock frequency of 2MHz, meeting the design specifications of the system.

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  • 收稿日期:2024-04-12
  • 最后修改日期:2024-04-12
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