增量式编码器的驱动输出电路制造技术

本实用新型专利技术公开一种增量式编码器驱动输出电路，它是在三极管Q1基极和集电极之间设二极管D1，在三极管Q1集电极分别与正电源、地之间设由二极管D2与电阻R3、二极管D3与电阻R4相串联的两分支电路，两分支电路的串联节点分别接入三极管Q2、Q3基极，并在三极管Q2、Q3发射极与输出端之间设电阻R5、R6。它可通过二极管D1来加快三极管Q1导通速度并减小基极电流，明显克服编码器输出高脉冲信号失真。延长使用寿命。并通过电阻R5、R6限制三极管Q2、Q3工作电流，有效避免热击穿，且可通过二极管D2、D3抵消死区电压，解决信号交越失真问题。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。

Drive output circuit of incremental encoder

The utility model discloses an incremental encoder driving output circuit, which is a diode D1 between the Q1 base of the triode tube and the collector, and a two branch circuit with a diode D2 and a resistance R3, a diode D3 and a resistance R4 in series between the triode Q1 collector and the positive power source and the ground, and the series nodes of the two branch circuit respectively. Connect the transistor Q2 and Q3 base, and set resistance R5 and R6 between the triode Q2, Q3 emitter and output terminal. It can speed up the Q1 conduction speed and reduce the base current through the diode D1, and obviously overcome the distortion of encoder output high pulse signal. Prolong the service life. By limiting the working current of Q2 and Q3 through the resistance R5 and R6, the thermal breakdown is avoided effectively, and the dead zone voltage can be offset by the diode D2 and D3, and the problem of signal crossing distortion can be solved. The utility model has the advantages of novel circuit structure, compact and reasonable design, stable and reliable performance, low cost, easy realization, and is economical and practical, and suitable for popularization and application.

【技术实现步骤摘要】
增量式编码器的驱动输出电路
本技术涉及编码器领域,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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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。本技术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。本技术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，从而可靠实现专利技术目的。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是本技术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。本技术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。将本技术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。本技术输出波形与普通推挽电路输出波形对比情况如图3所示（图中上部波形是本技术输出波形，下部是现有普通推挽电路输出波形）。由图3表明：本技术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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增量式编码器驱动输出电路，包括由电阻R1、R2和三极管Q1、Q2、Q组成的推挽驱动输出电路，其特征在于：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。

【技术特征摘要】
1.一种增量式编码器驱动输出电路，包括由电阻R1、R2和三极管Q1、Q2、Q组成的推挽驱动输出电路，其特征在于：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D...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵霞，于兆武，
申请(专利权)人：长春盛昊电子有限公司，
类型：新型
国别省市：吉林,22