【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種光柵位移傳感器光電接收器件，屬于光電測量。
技術介紹
1、光柵位移傳感器是一種位置測量裝置，其使用光柵作為測量基準，通過led將光柵或光柵形成的莫爾條紋透射到光電二極管上，光電二極管將光信號轉化為電流信號，處理電路通過對電流信號的電流-電壓轉換、放大、形成與位置相關的電壓信號，通過公知的方法對該電壓信號進行處理即可得到位置信息。
2、目前光柵位移傳感器的光電轉換一般采用兩種方式：1.分立元件，2.集成元件。
3、分立元件中，采用多個獨立光電二極管接收不同相位的光柵或光柵形成的莫爾條紋信號，使用外置電路將光電二極管的電流信號放大為電壓信號。由于使用了多個獨立光電二極管，以及光柵位移傳感器體積、led照射面積受限，因此分立元件方案中一般使用多個led。
4、集成元件中，一般使用光電二極管陣列，即將多個光電二極管集成到一個芯片上，甚至將光電流處理電路也集成在芯片上，這樣的好處是可以只使用1個led，從而提高了集成度，減小了光柵位移傳感器的體積。
5、目前，由于集成元件的定制成本高、設計周期長，一般在高端光柵位移傳感器中使用。
6、中國專利公報公開了“一種用于增量式位移測量裝置的光電接收傳感器”(公開號：cn103308084a)，該傳感器中，光電探測器陣列輸出與光信號對應的正弦電流信號；增益可調放大電路接收正弦電流信號后進行放大并轉換電壓信號；加法器將增益可調放大電路輸出的轉換電壓信號加和，得到一直流電壓信號；減法器將增益可調放大電路輸出的電壓信號轉換成正弦
技術實現思路
1、本專利技術要解決的技術問題是提供一種光柵位移傳感器光電接收器件，該器件可以靈活調整光電二極管陣列的分組方式，提高光電傳感器的應用范圍，并且能夠避免對共模信號的放大，提升信噪比。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術的光柵位移傳感器光電接收器件包括光電二極管陣列、跨阻放大電路，其特征在于還包括差分選擇開關網絡和電流差分電路；差分選擇開關網絡將光電二極管陣列輸出的電流信號兩兩配對送入電流差分電路；電流差分電路將每對相位相差π的電流信號做差后輸出給跨阻放大電路，再由跨阻放大電路放大為電壓信號輸出。
3、所述的光電二極管陣列、差分選擇開關網絡、電流差分電路、跨阻放大電路均集成在一個芯片上。
4、所述的差分選擇開關網絡，對應每組開關包含四個輸入端口、七個開關和四個輸出端口；輸入端口in1與輸出端口out1直接連接；輸入端口in2通過開關sw1與輸出端口out2連接，通過開關sw4與輸出端口out3連接；輸入端口in3通過開關sw2與輸出端口out2連接，通過開關sw5與輸出端口out3連接，通過開關sw6與輸出端口out4連接；輸入端口in4通過開關sw3與輸出端口out2連接，通過開關sw7與輸出端口out4連接；對應的，電流差分電路包含兩個電流減法電路；輸出端口out1、輸出端口out2連接其中一個電流減法電路的兩個輸入端，輸出端口out3、輸出端口out4連接另一個電流減法電路的兩個輸入端。
5、所述的光電二極管陣列包含4×n個光電二極管；相位相同的光電二極管輸出端短接組合為一路信號線，共組合四路信號線，分別輸出電流信號i1、i2、i3、i4；電流信號i1、i2、i3、i4分別經輸入端口in1～輸入端口in4輸入差分選擇開關網絡，經輸出端口out1～輸出端口out4輸出電流信號i1、i5、i6、i7，通過控制開關sw1～開關sw3其中一個閉合，可以選擇電流信號i5等于電流信號i2、電流信號i3或電流信號i4；通過控制開關sw4、開關sw5其中一個閉合，可以選擇電流信號i6等于電流信號i2或電流信號i3；通過控制開關sw6、開關sw7其中一個閉合，可以選擇電流信號i7等于電流信號i3或電流信號i4。
6、當電流信號i1、i2、i3、i4的相位分別等于0、π/2、π、3π/2時，開關sw2、開關sw4、開關sw7閉合，開關sw1、開關sw3、開關sw5、開關sw6打開，輸出端口out1、out2、out3、out4分別輸出相位等于0、π、π/2、3π/2的電流信號i1、i5、i6、i7。
7、當電流信號i1、i2、i3、i4的相位分別等于0、π、π/2、3π/2時，開關sw1、開關sw5、開關sw7閉合，開關sw2、開關sw3、開關sw4、開關sw6打開，輸出端口out1、out2、out3、out4分別輸出相位等于0、π、π/2、3π/2的電流信號i1、i5、i6、i7。
8、所述的光電二極管陣列集成在第一個芯片上，包含多個探測單元，每個探測單元包含16個光電二極管，按順序編號為16*i+1，16*i+2，…，16*i+16，i＝0,1,2，3…，n-1，n為探測單元數量；相鄰光電二極管之間具有第一節距d1和第二節距d2，第一節距d1和第二節距d2在光電二極管陣列上交替分布；d2＝2.5d1；光信號的光強分布周期t＝k×d1，k＝2或者4；每兩個相位相關的光電二極管分為一組，在第一個芯片上短接在一起，引出8路信號線；在第一芯片外部根據光信號的光強分布周期t與第一節距d1的關系將8路信號線組合為能夠分別輸出相位為π/2、π、3π/2、0四路電流信號i1、i2、i3、i4的4個輸出信號線；4個輸出信號線分別連接差分選擇開關網絡的輸入端口in1～輸入端口in4，差分選擇開關網絡的開關sw2、開關sw4、開關sw7閉合，開關sw1、開關sw3、開關sw5、開關sw6打開，經輸出端口out1～輸出端口out4輸出相位分別等于0、π、π/2、3π/2的電流信號i1、i5、i6、i7。
9、第一個芯片上，編號為16*i+1和16*i+6的光電二極管電連接，引出h路信號線，編號為16*i+3和16*i+8的光電二極管電連接，引出g路信號線，編號為16*i+5和16*i+10的光電二極管電連接，引出f路信號線，編號為16*i+7和16*i+12的光電二極管電連接，引出e路信號線，編號為16*i+2和16*i+13的光電二極管電連接，引出d路信號線，編號為16*i+9和16*i+14的光電二極本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種光柵位移傳感器光電接收器件，包括光電二極管陣列、跨阻放大電路，其特征在于還包括差分選擇開關網絡和電流差分電路；差分選擇開關網絡將光電二極管陣列輸出的電流信號兩兩配對送入電流差分電路；電流差分電路將每對相位相差π的電流信號做差后輸出給跨阻放大電路，再由跨阻放大電路放大為電壓信號輸出。
2.根據權利要求1所述的光柵位移傳感器光電接收器件，其特征在于所述的光電二極管陣列、差分選擇開關網絡、電流差分電路、跨阻放大電路均集成在一個芯片上。
3.根據權利要求1或2所述的光柵位移傳感器光電接收器件，其特征在于所述的差分選擇開關網絡，對應每組開關包含四個輸入端口、七個開關和四個輸出端口；輸入端口in1與輸出端口out1直接連接；輸入端口in2通過開關SW1與輸出端口out2連接，通過開關SW4與輸出端口out3連接；輸入端口in3通過開關SW2與輸出端口out2連接，通過開關SW5與輸出端口out3連接，通過開關SW6與輸出端口out4連接；輸入端口in4通過開關SW3與輸出端口out2連接，通過開關SW7與輸出端口out4連接；對應的，電流差分電路包含兩個電流減
4.根據權利要求3所述的光柵位移傳感器光電接收器件，其特征在于所述的光電二極管陣列包含4×N個光電二極管；相位相同的光電二極管輸出端短接組合為一路信號線，共組合四路信號線，分別輸出電流信號i1、i2、i3、i4；電流信號i1、i2、i3、i4分別經輸入端口in1～輸入端口in4輸入差分選擇開關網絡，經輸出端口out1～輸出端口out4輸出電流信號i1、i5、i6、i7，通過控制開關SW1～開關SW3其中一個閉合，可以選擇電流信號i5等于電流信號i2、電流信號i3或電流信號i4；通過控制開關SW4、開關SW5其中一個閉合，可以選擇電流信號i6等于電流信號i2或電流信號i3；通過控制開關SW6、開關SW7其中一個閉合，可以選擇電流信號i7等于電流信號i3或電流信號i4。
5.根據權利要求4所述的光柵位移傳感器光電接收器件，其特征在于當電流信號i1、i2、i3、i4的相位分別等于0、π/2、π、3π/2時，開關SW2、開關SW4、開關SW7閉合，開關SW1、開關SW3、開關SW5、開關SW6打開，輸出端口out1、out2、out3、out4分別輸出相位等于0、π、π/2、3π/2的電流信號i1、i5、i6、i7。
6.根據權利要求4所述的光柵位移傳感器光電接收器件，其特征在于當電流信號i1、i2、i3、i4的相位分別等于0、π、π/2、3π/2時，開關SW1、開關SW5、開關SW7閉合，開關SW2、開關SW3、開關SW4、開關SW6打開，輸出端口out1、out2、out3、out4分別輸出相位等于0、π、π/2、3π/2的電流信號i1、i5、i6、i7。
7.根據權利要求1所述的光柵位移傳感器光電接收器件，其特征在于所述的光電二極管陣列集成在第一個芯片上，包含多個探測單元，每個探測單元包含16個光電二極管，按順序編號為16*i+1，16*i+2，…，16*i+16，i＝0,1,2，3…，N-1，N為探測單元數量；相鄰光電二極管之間具有第一節距D1和第二節距D2，第一節距D1和第二節距D2在光電二極管陣列上交替分布；D2＝2.5D1；光信號的光強分布周期T＝k×D1，k＝2或者4；每兩個相位相關的光電二極管分為一組，在第一個芯片上短接在一起，引出8路信號線；在第一芯片外部根據光信號的光強分布周期T與第一節距D1的關系將8路信號線組合為能夠分別輸出相位為π/2、π、3π/2、0四路電流信號i1、i2、i3、i4的4個輸出信號線；4個輸出信號線分別連接差分選擇開關網絡的輸入端口in1～輸入端口in4，差分選擇開關網絡的開關SW2、開關SW4、開關SW7閉合，開關SW1、開關SW3、開關SW5、開關SW6打開，經輸出端口out1～輸出端口out4輸出相位分別等于0、π、π/2、3π/2的電流信號i1、i5、i6、i7。
8.根據權利要求7所述的光柵位移傳感器光電接收器件，其特征在于第一個芯片上，編號為16*i+1和16*i+6的光電二極管電連接，引出H路信號線，編號為16*i+3和16*i+8的光電二極管電連接，引出G路信號線，編號為16*i+5和16*i+10的光電二極管電連接，引出F路信號線，編號為16*i+7和16*i+12的光電二極管電連接，引出E路信號線，編號為16*i+2和16*i+13的光電二極管電連接，引出D路信號線，編號為16*i...
【技術特征摘要】
1.一種光柵位移傳感器光電接收器件，包括光電二極管陣列、跨阻放大電路，其特征在于還包括差分選擇開關網絡和電流差分電路；差分選擇開關網絡將光電二極管陣列輸出的電流信號兩兩配對送入電流差分電路；電流差分電路將每對相位相差π的電流信號做差后輸出給跨阻放大電路，再由跨阻放大電路放大為電壓信號輸出。
2.根據權利要求1所述的光柵位移傳感器光電接收器件，其特征在于所述的光電二極管陣列、差分選擇開關網絡、電流差分電路、跨阻放大電路均集成在一個芯片上。
3.根據權利要求1或2所述的光柵位移傳感器光電接收器件，其特征在于所述的差分選擇開關網絡，對應每組開關包含四個輸入端口、七個開關和四個輸出端口；輸入端口in1與輸出端口out1直接連接；輸入端口in2通過開關sw1與輸出端口out2連接，通過開關sw4與輸出端口out3連接；輸入端口in3通過開關sw2與輸出端口out2連接，通過開關sw5與輸出端口out3連接，通過開關sw6與輸出端口out4連接；輸入端口in4通過開關sw3與輸出端口out2連接，通過開關sw7與輸出端口out4連接；對應的，電流差分電路包含兩個電流減法電路；輸出端口out1、輸出端口out2連接其中一個電流減法電路的兩個輸入端，輸出端口out3、輸出端口out4連接另一個電流減法電路的兩個輸入端。
4.根據權利要求3所述的光柵位移傳感器光電接收器件，其特征在于所述的光電二極管陣列包含4×n個光電二極管；相位相同的光電二極管輸出端短接組合為一路信號線，共組合四路信號線，分別輸出電流信號i1、i2、i3、i4；電流信號i1、i2、i3、i4分別經輸入端口in1～輸入端口in4輸入差分選擇開關網絡，經輸出端口out1～輸出端口out4輸出電流信號i1、i5、i6、i7，通過控制開關sw1～開關sw3其中一個閉合，可以選擇電流信號i5等于電流信號i2、電流信號i3或電流信號i4；通過控制開關sw4、開關sw5其中一個閉合，可以選擇電流信號i6等于電流信號i2或電流信號i3；通過控制開關sw6、開關sw7其中一個閉合，可以選擇電流信號i7等于電流信號i3或電流信號i4。
5.根據權利要求4所述的光柵位移傳感器光電接收器件，其特征在于當電流信號i1、i2、i3、i4的相位分別等于0、π/2、π、3π/2時，開關sw2、開關sw4、開關sw7閉合，開關sw1、開關sw3、開關sw5、開關sw6打開，輸出端口out1、out2、out3、out4分別輸出相位等于0、π、π/2、3π/2的電流信號i1、i5、i6、i7。
6.根據權利要求4所述的光柵位移傳感器光電接收器件，其特征在于當電流信號i1、i2、i3、i4的相位分別等于0、π、π/2、3π/2時，開關sw1、開關sw5、開關sw7閉合，開關sw2、開關sw3、開關sw4、開關sw6打開，輸出端口out1、...
【專利技術屬性】
技術研發人員：喬棟，盧欣霽，于淼，
申請(專利權)人：蘇州艾拉托斯測量技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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