光电轴角编码器也被称为光电角位移编码器,属于数字化的现代角度测量仪器,具有精度高、体积小等特点,因此被广泛应用在现代化工业、国防等领域,拥有远比其它传感器更广阔的使用场景。随着市场对光电编码器性能提出越来越高要求,研制出新型集成化程度更高、精度更高的光电编码器,具有十分重要的科研和实用意义。绝对式光电编码器因其实时输出绝对位置的优势,已成为光电编码器研究中的重要方向。本文提出一种新型、基于伪随机编码的绝对式光电编码器芯片设计,可以有效解决传统绝对式编码器精度与大小无法兼顾的问题,设计完成了编码器芯片的研发,并搭建了测试系统,最终完成了芯片的测试工作。芯片设计的理论基础是摩尔条纹理论和伪随机编码理论,它不同于传统设计中单独采用一种编码的方式,设计中利用伪随机编码与基于摩尔条纹的增量编码理论,通过细分及系统设计相结合,在不增加编码器芯片尺寸的前提下,大幅度提升了新型伪随机编码器的分辨率。在芯片实际设计中,以芯片整体架构为核心,利用系统中增量与绝对信号链路的特点,分模块完成了芯片内部的电路设计、版图设计和验证工作。最终对设计的芯片进行了流片,并详细给出了芯片测试的相关工作与流程,测试结果表明,编码器芯片的分辨率达到19bit,电学响应频率大于200k Hz,电流消耗小于100m A,达到设计要求。本文的原创性工作包括:提出一种新型的绝对式光电编码器理论,具体论证了其理论基础与系统设计;设计了新型编码器的芯片架构,依据芯片内部信号链路的特点,合理规划芯片布局,完成芯片设计工作;芯片采用0.35μm CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)标准工艺流片,实际尺寸为5×3mm2,完成芯片测试工作,最终光电编码器分辨率达到19bit,达到实用化要求。