在雷達、火控、導彈發(fā)射架等需要實現(xiàn)角位置閉環(huán)控制的伺服系統(tǒng)中，完成角位置測量是實現(xiàn)閉環(huán)控制的先決條件，在以前的伺服系統(tǒng)中通常應用同步機加相敏檢波實現(xiàn)角誤差測量，系統(tǒng)笨拙，不易實現(xiàn)數(shù)字化控制。近年來單片機技術在交、直流伺服系統(tǒng)設計中得到廣泛應用，伺服系統(tǒng)的數(shù)字化已成為伺服系統(tǒng)設計的主流，為此，與之相配置的數(shù)字化軸角編碼器裝置得到迅速發(fā)展。數(shù)字化軸角編碼器和同步發(fā)送機配合使用可以方便地完成角位置信息的數(shù)字化測量，從而用單片機控制可以方便地實現(xiàn)數(shù)字位置跟蹤^[1]，由于它使用方便，可靠性極高，對使用環(huán)境無特殊要求，因此應用前景廣闊。特別是在軍事裝備中更是如此。目前已有ZSZ系列國產(chǎn)化數(shù)字軸角編碼器產(chǎn)品。
　　在交、直流伺服系統(tǒng)設計中，通常需要設置位置閉環(huán)和速度內(nèi)閉環(huán)，用位置環(huán)保證跟蹤精度，速度環(huán)保證跟蹤的快速性，因此在需要角位置反饋信號的同時還需要角速度反饋信號。ZSZ系列軸角編碼器自身正好有一路與系統(tǒng)轉(zhuǎn)速成正比的模擬速度信號輸出，但是對低轉(zhuǎn)速伺服系統(tǒng)，模擬速度反饋信號的輸出很低。為了實現(xiàn)和速度給定量的匹配，必須對此信號放大，由于這一信號受到系統(tǒng)信號的干擾，簡單的放大處理將帶來速度閉環(huán)不穩(wěn)定，使這一功能應用受到限制。在文獻^[2]的雷達伺服系統(tǒng)設計中就在使用ZSZ編碼器構成數(shù)字位置反饋信號的同時又在系統(tǒng)中配置了單獨的測速發(fā)電機實現(xiàn)速度閉環(huán)，增加了系統(tǒng)成本和復雜性。本文給出了對ZSZ模擬速度反饋信號的處理方法，并成功應用于某雷達伺服系統(tǒng)的設計。
　　由于系統(tǒng)設計的需要，有時用于角位置數(shù)字化的ZSZ軸角編碼器和角位置信息處理的單片機之間傳輸距離較遠，需要對并行輸出的角位置信息實現(xiàn)正確采集和傳輸。本文也給出了相應設計方法，并成功應用于系統(tǒng)設計。
　　下面以ZSZ759數(shù)字化軸角編碼器在某雷達伺服系統(tǒng)設計中的應用為例予以說明。
1 ZSZ數(shù)字化軸角編碼器模擬速度反饋信號的處理方法
　　12ZSZ759的模擬速度量輸出對應編碼器最高跟蹤速度5r/s的輸出值是10V^[3]，而雷達天線的最高允許轉(zhuǎn)速一般為6r/min＝0.1r/s，對應此最高轉(zhuǎn)速，模擬速度量最大輸出電壓＝10V/5(r/s)×0.1(r/s)＝0.2V，故VEL的輸出范圍是0～0.2V，屬弱信號范疇，模擬速度環(huán)構成速度反饋要求電壓范圍是－10V～+10V(負值對應反轉(zhuǎn))，因此VEL信號需放大50倍，然而，實測VEL信號受到VCO高頻開關信號和100Hz電源信號(50Hz整流)的干擾，因此這里的信號放大電路不能僅用比例放大器完成。高頻開關信號易于用低通濾波器和電源去耦濾除，而100Hz信號處于速度閉環(huán)通帶內(nèi)，必須用陷波電路濾除。實踐證明，用雙“T”型陷波濾波器效果較差，影響閉環(huán)穩(wěn)定性。利用文獻^[4]的方法設計了一種實用的陷波電路。較好地解決了100Hz信號濾波問題，此陷波電路的原理如圖1所示。

　　
　　把(3)和(4)代入(2)式，得
　　R＝15.9kΩ，C＝0.1μs
　　R1＝31.8kΩ，C＝0.05μF
　　最后得出速度反饋放大電路如圖2所示。
　　圖3(a)直流電機電樞電流波形，圖3(b)是速度閉環(huán)實測濾波后的速度反饋值從電機啟動階段到穩(wěn)定運行階段的波形，由圖可見100Hz信號分量得到了有效的抑制，系統(tǒng)穩(wěn)定運行后轉(zhuǎn)速運行平穩(wěn)。

2 ZSZ軸角編碼器數(shù)字位置信號的采集和遠距離傳輸
　　由于數(shù)字化軸角編碼器與單片機之間有一定的傳輸距離(一般＞5m)，因此，在單片機獲取數(shù)據(jù)信息之前需要將軸角編碼器輸出的角位置信息進行調(diào)制、解調(diào)處理。8098為準16位單片機，只有8位數(shù)據(jù)線，而12ZSZ759角位置數(shù)據(jù)為12位并行輸出的，對數(shù)據(jù)的采集要用分時讀取的方式。當單片機的工作頻率fOC＝6MHz時，系統(tǒng)的狀態(tài)周期T＝500ns，而調(diào)制解調(diào)芯片1488、1489的最高工作頻率只有1MHz，滿足不了單片機讀、寫周期的時序要求，因此，要采集到正確的角位置信息，必須先把12ZSZ759并行輸出的12位角位置數(shù)字信號直接先進行調(diào)制傳輸，解調(diào)處理后，再由譯碼電路進行時序控制，讓單片機分時讀取。如果在調(diào)制前進行分時控制，單片機將采集不到正確的角位置數(shù)據(jù)信號。
　　12ZSZ759軸角編碼轉(zhuǎn)換器模塊內(nèi)部沒有數(shù)據(jù)鎖存電路，為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時準確采集，與單片機接口時，還需外加數(shù)據(jù)鎖存電路。12ZSZ759模塊有一“忙”信號輸出端BUSY，當輸入模擬信號變化一個轉(zhuǎn)換器最低有效位對應的電量時，該端就輸出一個約定2.5μs寬的脈沖，該信號為計算機檢測轉(zhuǎn)換器狀態(tài)提供了極大的方便。當BUSY為高電平時，表示轉(zhuǎn)換器內(nèi)部正處于跟蹤狀態(tài)，此時的數(shù)據(jù)輸出代碼D0～D11為非有效數(shù)碼，單片機不應采集此時的數(shù)據(jù)；當BUSY為低電平時，表示轉(zhuǎn)換器內(nèi)部已轉(zhuǎn)換結束，此時數(shù)據(jù)輸出端的數(shù)據(jù)有效，可以讀取。但由于可逆計數(shù)器的輸出數(shù)碼D0～D11是一位一位的逐步刷新，因此在數(shù)碼轉(zhuǎn)換過程中存在著過渡數(shù)碼。從數(shù)據(jù)最低位D0至最高位D11傳遞需要一定的轉(zhuǎn)換時間，大約為2μs。因而單片機8098應在BUSY脈沖信號高電平變至零電平后2μs再讀取數(shù)據(jù)。8098單片機與12ZSZ759的接口電路如圖4所示。