基于FPGA的伺服驅動器分周比設計與實現

OSG被脈沖信號的上升沿觸發后，根據當前狀態和方向信號，跳到下一個狀態。當方向信號為正時，按照外環的逆時針方向切換狀態，產生A'相超前B'相 90°的正交脈沖序列；當方向信號為負時，按照內環的順時針方向切換狀態，產生B'相超前A'相90°的正交脈沖序列，仿真如6所示。

圖6中，dir為方向信號，其跳變沿即方向變化處。由圖6可見，電機正轉時順序為10→11→01→00(反向)→01→11→10→…。實現了相位隨輸入信號的切換。
最后，對分周比功能整體結構進行仿真，輸入為正交的脈沖序列。輸入模仿實際電機光電編碼器脈沖輸出對脈沖相位反復切換以驗證電機定位后的輸出。仿真如圖7所示。
從圖7中可見，當輸入信號pula，pulb相位不斷切換時，輸出pula1，pulb1按照3分頻，滿足3或-3后輸出新的正交序列。實際實驗波形如圖8所示。

圖8中，波形1、波形2分別是光電編碼器輸出的A相、B相正交脈沖。波形3、波形4分別是對A相、B相正交脈沖3分頻后的A'相、B'相正交脈沖。觀察圖 7，圖8，結果一致。用此方案實現的分周比已經成功應用于高精度伺服驅動器中，在實際應用中反復驗證，未發現誤差。

4 結 語
本文提出的分周比實現方法可以準確地將光電編碼器輸出的正交信號按照設定的分周比進行分頻。通過設定分頻比可以實現1～256倍的分頻，甚至更高。在實際系統中，還可以利用MCU通過總線在線配置分周比。假如要實現分數比例的分周比，也只需在本方案基礎上稍加改進即可。