正余弦码盘的细分误差从哪来？信号质量看这 4 个指标
正余弦信号的直流偏置、幅值不等、相位偏离 90° 和谐波失真，会在每个信号周期内产生周期性的细分误差。本文给出各项的估算方法、码盘侧的影响因素和用李萨如图检查信号的方法。
2026-10-05 · 廊坊晶正光电技术有限公司
正余弦读头输出两路相位差 90° 的信号，细分电路用这两路信号计算相位，把一个信号周期再分成成百上千份。理想信号两路幅值相等、没有直流偏置、正好正交、波形是纯正弦。任何一项偏离，都会在每个信号周期内产生周期性的细分误差。
一、四个指标和它们造成的误差
| 指标 | 误差在一个信号周期内出现的次数 | 误差幅值（小偏差时，电角度） |
|---|---|---|
| 直流偏置（相对幅值 ε） | 1 次 | 约 ε rad |
| 幅值不等（相对差 δ） | 2 次 | 约 δ/2 rad |
| 相位偏离 90°（φ） | 2 次 | 约 φ/2 rad |
| 三次谐波 | 4 次 | 随谐波含量增加 |
二、算例：2048 线码盘
2048 线时一个信号周期是 360° ÷ 2048 ≈ 632.8″。电角度 1 rad 对应 632.8″ ÷ 2π ≈ 100.7″：
- 直流偏置 1%：误差约 0.01 rad，即约 1.0″
- 幅值相差 2%：误差约 0.01 rad，即约 1.0″
- 相位偏离 1°（约 0.0175 rad）：误差约 0.0087 rad，即约 0.9″
细分倍数越高，这些误差越显眼。很多细分芯片带自动增益和偏置校正，能减小前两项，但码盘本身的图形质量仍是基础。
三、码盘侧的影响因素
- 刻线占空比和边缘质量：决定波形接近正弦的程度，影响谐波
- 栅距均匀性：影响整圈的分度误差
- 光学密度或反射率对比度：决定信号幅值和信噪比，见反射式码盘的高低反射率对比度
- 偏心：带来每转一次的角度误差，也会让信号幅值随转角波动
- 码盘与读头的间隙和倾斜：影响幅值和两路信号的一致性
四、用李萨如图检查信号
把 sin、cos 两路信号接到示波器 XY 模式，转动码盘：理想信号是一个正圆。圆心偏离原点说明有直流偏置；变成横向或纵向的椭圆说明幅值不等；椭圆倾斜说明相位偏离 90°；圆周呈多边形说明谐波较大。验收时可记录幅值、偏置、相位差和谐波含量。
询价时请写明信号周期数、读头或细分芯片型号，以及对占空比、边缘质量的要求。
本文由廊坊晶正光电技术有限公司工程部整理。晶正光电生产玻璃码盘、金属反射式码盘、PC码盘和定制码盘，官网 www.encoderdisk.cn，电话 0316-8933331。