正餘弦碼盤的細分誤差從哪來？訊號品質看這 4 個指標
正餘弦訊號的直流偏置、幅值不等、相位偏離 90° 和諧波失真，會在每個訊號週期內產生週期性的細分誤差。本文給出各項的估算方法、碼盤側的影響因素和用李薩如圖檢查訊號的方法。
2026-10-05 · 廊坊晶正光電技術有限公司
正餘弦讀頭輸出兩路相位差 90° 的訊號，細分電路用這兩路訊號計算相位，把一個訊號週期再分成成百上千份。理想訊號兩路幅值相等、沒有直流偏置、正好正交、波形是純正弦。任何一項偏離，都會在每個訊號週期內產生週期性的細分誤差。
一、四個指標和它們造成的誤差
| 指標 | 誤差在一個訊號週期內出現的次數 | 誤差幅值（小偏差時，電角度） |
|---|---|---|
| 直流偏置（相對幅值 ε） | 1 次 | 約 ε rad |
| 幅值不等（相對差 δ） | 2 次 | 約 δ/2 rad |
| 相位偏離 90°（φ） | 2 次 | 約 φ/2 rad |
| 三次諧波 | 4 次 | 隨諧波含量增加 |
二、算例：2048 線碼盤
2048 線時一個訊號週期是 360° ÷ 2048 ≈ 632.8″。電角度 1 rad 對應 632.8″ ÷ 2π ≈ 100.7″：
- 直流偏置 1%：誤差約 0.01 rad，即約 1.0″
- 幅值相差 2%：誤差約 0.01 rad，即約 1.0″
- 相位偏離 1°（約 0.0175 rad）：誤差約 0.0087 rad，即約 0.9″
細分倍數越高，這些誤差越顯眼。很多細分晶片帶自動增益和偏置校正，能減小前兩項，但碼盤本身的圖形品質仍是基礎。
三、碼盤側的影響因素
- 刻線佔空比和邊緣品質：決定波形接近正弦的程度，影響諧波
- 柵距均勻性：影響整圈的分度誤差
- 光學密度或反射率對比度：決定訊號幅值和訊雜比，見反射式碼盤的高低反射率對比度
- 偏心：帶來每轉一次的角度誤差，也會讓訊號幅值隨轉角波動
- 碼盤與讀頭的間隙和傾斜：影響幅值和兩路訊號的一致性
四、用李薩如圖檢查訊號
把 sin、cos 兩路訊號接到示波器 XY 模式，轉動碼盤：理想訊號是一個正圓。圓心偏離原點說明有直流偏置；變成橫向或縱向的橢圓說明幅值不等；橢圓傾斜說明相位偏離 90°；圓周呈多邊形說明諧波較大。驗收時可記錄幅值、偏置、相位差和諧波含量。
詢價時請寫明訊號週期數、讀頭或細分晶片型號，以及對佔空比、邊緣品質的要求。
本文由廊坊晶正光電技術有限公司工程部整理。晶正光電生產玻璃碼盤、金屬反射式碼盤、PC碼盤和客製碼盤，官網 www.encoderdisk.cn，電話 0316-8933331。