一种新型干涉仪计数电路

　　在激光干涉仪、光栅等输出非调制信号的数字增量式量仪中，为提高分辨率及消除运动件在测量中出现微量摆动影响，同时能够按照要求设置测量坐标原点，显示相应测量结果，细分、辨向、辨符号、可逆计数及显示等各环节是必不可少的。常见的计数电路一般是通过使用中小规模集成电路器件组合而成，不仅结构复杂，体积较大，而且可靠性及智能化程度也不高。本文介绍一种新型的、用较大规模集成电路及单片机实现的计数电路，能有效地克服上述问题，有较好的实用价值。

　　1 电路组成及工作原理

    目前常用的计数电路一般是通过使用中小规模集成电路器件组合而成，具有以下基本特点：

　　(1)采用以与或与非门为基本元件的微分型或积分型细分(一般是四细分)辨向电路，其中又以积分型电路更为常用。

　　(2)细分辨向电路输出的计数脉冲尚需与辨符号电路组合以确定输出脉冲应是加计数或减计数，辨符号电路的工作原理是：根据运动件过所设置原点时的运动方向判别其所在符号区域，未过原点时符号不改变;运动件远离原点时做加计数，靠近原点时做减计数。

　　(3)一般选用中规模集成电路 LS161、LS191、LS192 等作为可逆计数元件，对量程较大的干涉仪，需多片级联;计数器输出需加配组合或门以输出过原点信号供辨符号电路使用。所设计的新型干涉仪计数电路如图 1 所示，显然其各环节与常用电路相比均有较大差别。以下分别从细分辨向环节和辨符号计数环节两个方面分析其工作原理及其性能。

　　1.1 细分辨向环节

　　图 1 所示的细分辨向电路由一片 74LS374，一片 2716 及一个由非门器件加阻容元件构成的时钟振荡源组成，A、B 为两路相差 90°经过整形具有TTL 电平的方波输入信号，它们通过 374 作用于2716 的 A3、A2上，A1、A0则由 2716 的输出 O1、O0反馈回来通过 374 作用其上，通过对 2716 写入合适容，可使输出 O1、O0始终跟踪 A、B 的状态，即第 n 个时钟脉冲上升沿时：

式中，An、Bn为第 n 个时钟脉冲上升沿时输入信号A、B 的电平状态。

　　假定当正向运动时，A超前 B 相位 90°，当无干扰脉冲出现且时钟频率足够高(在输入方波信号AB 编码发生变化的每个象限，即 1/4 个信号周期内，至少出现 2 个时钟脉冲上升沿，亦即时钟脉冲频率不低于 8 倍输入信号频率)时，2716 的低 4 位地址线 A3A2A1A0出现的编码在正向时为：

　　可以看出，出现在低 4 位地址线 A3A2A1A0的编码有以下 3 类：

　　(1)测量信号相序码：符合测量过程两路信号变化规律的正常测量编码，包括正向时的 1000、1110、0111、0001 及反向时的 0100、1101、1011、0010，它们本身反映出运动方向，在一个测量信号周期内出现 4 个这样的编码。