编码器是闭环伺服控制系统的位置反馈元件,对伺服系统中电机的控制性能有着重要的影响。磁编码器具有高响应性、抗震等级高、防油污等特点。然而其具有分辨率不高,要求充磁精度高、成本高等缺点,难以满足高速高精低成本的运动反馈需求,本文针对伺服电机和高速主轴电机位置和速度反馈的需求,设计了一款基于磁阻效应的新型齿轮编码器。基于编码器国内外研究现状和发展趋势,结合高速主轴电机位置和速度反馈的需求,研究了半导体磁阻效应,进行了关键芯片选型,设计了一种新型背磁式结构的磁编码器─齿轮编码器,分析了齿轮编码器设计方案的可行性。研究了编码器纠偏技术和细分技术等关键技术。分析了齿轮编码器磁源信号可能存在的直流误差、幅值误差、相位误差,研究了减小这些误差的方法和途径,提出了一种改进型的基于乘法倍频及移相原理进行相位误差补偿的方法。针对高倍细分需求,研究了基于CORDIC算法的反正切细分方法和闭环跟踪细分方法,搭建了闭环跟踪细分算法仿真模型,实验验证了算法的有效性。提出了一种CORDIC算法加速计算反正切的方法,验证了该方法的可行性。完成了齿轮编码器读头的系统硬件设计,分析了编码器的各种输入输出接口。搭建了齿轮编码器测试实验平台,进行了齿轮编码器功能测试和应用测试。结果表明,本文开发的齿轮编码器达到了预期设定的目标,可以满足伺服电机和高速主轴电机位置反馈的需求。