CN100428103C - 自动功率控制器 - Google Patents

Abstract

一种自动功率控制器，自动控制一光碟驱动装置的光学头的输出功率，包含侦测器，侦测所述光学头的输出功率，并产生侦测信号；第一信号源，提供参考信号，且在不同输出功率时该参考信号具有不同的电压值；比较器，比较所述侦测信号与所述参考信号，并输出比较信号；第二信号源，提供偏移信号，在所述参考信号的不同电压时，该偏移信号亦相对改变；加法器，接收所述比较信号与所述偏移信号，并将该比较信号与偏移信号相加后，产生输出信号；以及驱动单元，接收所述输出信号后产生驱动信号来驱动所述光学头。其中，在不同输出功率状态下，所述比较信号在稳态时的电压与所述参考信号的电压的电压差均保持相等。

Description

自动功率控制器

本发明是申请号为03109395.7，申请日为2003年4月8日，发明名称为自动功率控制器的分案申请。

技术领域

本发明是关于光碟驱动装置的光学头的自动功率控制器，特别是关于利用不同增益迅速使输出功率稳定的光碟驱动装置的光学头的自动功率控制器。

发明背景

图1显示第一种习知光碟驱动装置的光学头的自动功率控制器的架构图。如该图所示，习知自动功率控制器10包含一信号源11、一比较器12、一驱动单元13、一侦测器14、以及一激光光源(Laser head)15。驱动单元13接收比较器12的输出信号V2后，驱动激光光源15产生所需强度的激光束。侦测器14则侦测激光光源15的亮度，同时产生电压信号V3。在此架构中，比较器12包含一运算放大器121、电阻R1、R2、以及电容C。该电压信号V 3经由电阻R1连接至运算放大器121的负端，同时信号源11所输出的参考信号V1连接至运算放大器121的正端。运算放大器121的负端经由并联的电阻R2与电容C连接至输出端。图1的自动功率控制器10的架构图仅是基本架构，实际设计时可在比较器12与驱动单元13之间配置另一放大器；或是在侦测器14与比较器12之间配置另一放大器。侦测器14可为一前端监控二极管(Front Monitor Diode，F MD)。

当自动功率控制器10要将驱动单元13的输出功率由Pa变化成Pb时，信号源11会将参考信号由V1A变化至V1B。

图2A至2D显示信号源11的参考信号由V1a变成V1b时，侦测器14的输出信号V3、运算放大器121的输出信号V2、以及电容C的电压Vc的波形变化。图2A显示信号源11的参考信号由V1a变化至V1b的波形变化、图2B显示运算放大器121的输出信号V2由V2a变化至V2c与V2b的波形变化、图2C显示侦测器14的输出信号V3由V3a变化至V3c与V3b的波形变化、以及图2D显示电容C的电压Vc由VCa变化至VCb的波形变化。由于比较器12包含电容C而且在不同功率状态下，电容C两端的电压差不同，因此运算放大器121的输出信号V2必须在电容C充放电稳定后，才能达到稳定状态。而且，为了使运算放大器121的输出信号V2不易受噪声(noise)干扰，运算放大器121的RC时间常数(RC constant)会设计较大，使得自动功率控制器10需要较长的时间才能稳定，其频宽(bandwidth)大约为10-20Hz。这样的情形经常会造成光碟驱动装置的伺服控制失误(servo fail)，例如寻轨误差信号脱离控制范围。

图3显示第二种习知光碟驱动装置的光学头的自动功率控制器的架构图。如该图所示，该自动功率控制器30除了包含一第二信号源32、一比较器12、一驱动单元13、一侦测器14、以及一激光光源(Laser head)15外，还包含一第一信号源31、一控制单元33、以及两个开关SW1、SW2。比较器12包含一运算放大器121、电阻R1、R2、以及电容C。该自动功率控制器30的控制方式是在进行不同输出功率切换时，利用第一信号源31产生所需的控制电压信号，并利用控制单元33来切换开关SW1，使得功率切换初期控制电压信号可直接连接至驱动单元13。因此，驱动单元13可以很快地产生所需要的功率给激光光源15。其次，该自动功率控制器30利用开关SW2在切换不同输出功率初期，将高电压(Vcc)或接地电压直接输出给运算放大器121，使电容C可以快速充放电。最后，该自动功率控制器30利用控制单元33侦测运算放大器121的输出电压与第一信号源31的输出电压，当两者的电压接近时，切换开关SW1、SW2的状态，使该自动功率控制器30恢复正常运作的回路。虽然，该自动功率控制器30虽可快速地产生所需的功率，且快速地使运算放大器121达到稳态，但是必须额外使用一控制单元33。以及两个开关SW1、SW2来侦测目前运算放大器121的输出电压，并控制开关SW1、SW2的动作，设计较为复杂。

发明内容

有鉴于上述问题，本发明的目的是提出一种在不同输出功率时使用不同增益值的架构，使自动功率控制器快速达到稳态的自动功率控制器。

为达成上述目的，本发明提供一种自动功率控制器，可自动控制一光碟驱动装置的光学头的输出功率，其包含：

一侦测器，侦测光学头的输出功率，并产生一侦测信号；

一信号源，提供一参考信号，且在不同输出功率时该参考信号具有不同的电压值；

一比较器，比较所述侦测信号与所述参考信号，并输出一比较信号；

其中还包含：

一可变增益放大器，接收所述比较信号，并在所述参考信号的不同电压时，以不同的增益处理该比较信号，并产生输出信号；以及

一驱动单元，接收所述输出信号后产生一驱动信号来驱动所述光学头；

其中，在不同输出功率状态下，所述比较信号的电压与所述参考信号的电压的电压差均保持相等。

所述比较器包含：

一运算放大器，具有第一输入端与第二输入端，所述信号源配置于所述运算放大器的第二输入端；

一第一电阻，配置于所述侦测器与所述运算放大器的第一输入端；以及

一电容，配置于所述运算放大器的第一输入端与输出端。

所述比较器包含：

一gm-c积分器；以及

一电容，配置于所述gm-c积分器的输出端。

一种自动功率控制器，自动控制一光碟驱动装置的光学头的输出功率，其包含：

一侦测器，侦测所述光学头的输出功率，并产生一侦测信号；

一第一信号源，提供一参考信号，且在不同输出功率时该参考信号具有不同的电压值；

一比较器，比较所述侦测信号与所述参考信号，并输出一比较信号；

一第二信号源，提供一偏移信号，在所述参考信号的不同电压时，该偏移信号亦相对改变；

其中还包含：

一加法器，接收所述比较信号与所述偏移信号，并将该比较信号与偏移信号相加后，产生一输出信号；以及

一驱动单元，接收所述输出信号后产生一驱动信号来驱动所述光学头：

其中，在不同输出功率状态下，所述比较信号的电压与所述参考信号的电压的电压差均保持相等。

所述的自动功率控制器，还包含一前端放大器，配置于所述侦测器与比较器之间，用来调整所述侦测信号。

所述第一信号源为一数字模拟转换器。

所述比较器包含：

一运算放大器，具有第一输入端与第二输入端，所述第一信号源配置于所述运算放大器的第二输入端；

一第一电阻，配置于所述侦测器与所述运算放大器的第一输入端；以及

一电容，配置于所述运算放大器的第一输入端与输出端。

所述比较器包含：

一gm-c积分器，接收所述侦测信号与所述参考信号；以及

一电容，配置于所述gm-c积分器的输出端。

由于该自动功率控制器在不同功率状态下，其比较信号与参考信号的电压差相同，所以不需等待比较器内的电容的充放电时间。可缩短达到稳定的时间。

附图说明

图1显示第一种习知光碟驱动装置的光学头的自动功率控制器的架构图；

图2A至2D显示图1的信号源的输出信号由V1a变化至V1b时，侦测器的输出信号V3、运算放大器的输出信号V2、以及电容C的电压Vc的波形变化；

图3显示第二种习知光碟驱动装置的光学头的自动功率控制器的架构图；

图4显示本发明光碟驱动装置的光学头的自动功率控制器第一实施例的架构图；

图5显示本发明光碟驱动装置的光学头的自动功率控制器第二实施例的架构图；

图6显示本发明光碟驱动装置的光学头的自动功率控制器第三实施例的架构图；

图7显示可变增益放大器的一个实施例。

具体实施方式

以下参考说明书附图详细说明本发明光碟驱动装置的光学头的自动功率控制器。

图4显示本发明自动功率控制器第一实施例的架构图。如该图所示。自动功率控制器40除了包含一信号源11、一比较器12、一驱动单元13、一侦测器(sensor)14、以及一光学头(或激光光源，Laser diode)15外，还包含配置于比较器12与驱动单元13之间的可变增益放大器(G1)41、以及配置于侦测器14与比较器12之间的前端放大器(G2)42。比较器12包含一运算放大器121、电阻R1、R2、以及电容C，当然比较器12亦可为其他功能相同的架构，且电阻R2可以省略。

本发明自动功率控制器40使用可变增益放大器41的目的是在不同功率下使用不同的增益值，使功率切换时信号源11的参考信号的电压与运算放大器121的输出电压之间的电压差相等，亦即将比较器12的电容C保持在相同的电压位。如此，由于比较器12的电容C在功率改变时不需进行充放电的动作，可以缩短该自动功率控制器40达到稳态所需要的时间。其次，该自动功率控制器40可避免运算放大器121达到饱和(saturated)状态。

当光碟驱动装置的光学头的功率从第一输出功率(例如读取状态时的功率)Pa变化至第二输出功率(例如烧录状态时的功率)Pb时，自动功率控制器40将信号源11的参考信号的电压从V1a变化至V1b。此时，比较器12的输出电压会从V2a变化至V2b、侦测器14的输出电压经由前端放大器42放大后的电压从V3a变化至V3b。同时，可变增益放大器41的增益值从G1a变化为G1b，且输出电压从V4a变化为V4b。图1所示的自动功率控制器10之所以需要较长的时间才能达到稳态是因为在功率切换时比较器12于前后功率的稳态输出电压差(V2b-V2a)不等于信号源11的参考信号的稳态输出电压差(V1b-V1a)。本发明为了解决该问题，利用可变增益放大器41在不同功率时，找出适当的增益值，以使比较器12输出电压V2等于信号源11的稳态输出电压V1，或比较器12输出电压V2与信号源11的稳态输出电压V1的电压差相等。由于将不同功率时的比较器12的稳态输出电压V2设计成等于信号源11的稳态输出电压V1，因此比较器12的运算放大器121可事先预知而不会达到饱和状态，可避免传统方式中运算放大器输出电压随激光特性改变而导致饱和的问题。另外，因电容C亦不需因输出功率切换而进行额外的充放电动作，故其功率切换速度亦可大幅提升。

可变增益放大器41在不同功率时的增益值的计算方式为：

G1a＝V4a/V1a

G1b＝V4b/V1b

其中，V4a为第一输出功率时驱动单元13所需要的电压、V4b为第二输出功率时驱动单元13所需要的电压、V1a为第一输出功率时信号源11的参考信号的电压、以及V1b为第二输出功率时信号源11的参考信号的电压。

图5显示本发明自动功率控制器第二实施例的架构图。如该图所示，自动功率控制器50除了包含一第一信号源52、一比较器12、一驱动单元13、一侦测器14、以及一光学头15外，还包含配置于比较器12与驱动单元13之间的加法器51、一第二信号源53、以及配置于侦测器14与比较器12之间的前端放大器(G2)42。比较器12包含一运算放大器121、电阻R1、R2、以及电容C，当然电阻R2可以省略。本实施例自动功率控制器50与第一实施例自动功率控制器40的差异性是利用第二信号源53与加法器51取代可变增益放大器41，其目的与功能均与第一实施例相同。本发明自动功率控制器50在不同的输出功率时，利用第二信号源53输出不同偏移电压，且利用加法器51将比较器12所输出的电压与偏移电压相加，来改变输出至驱动单元13的电压，使运算放大器121的电容C能保持相同的压降，亦即第一信号源52的输出电压与运算放大器121的输出电压的电压差在不同功率时均相等。

图6显示本发明自动功率控制器第三实施例的架构图。如该图所示，自动功率控制器60包含一信号源11、一比较器61、一驱动单元13、一侦测器14、一光学头15、可变增益放大器(G1)41、以及前端放大器(G2)42。该实施例与第一实施例的差异为比较器12是包含一gm-c积分器(integrator)、以及一电容C。该比较器61使用gm-c积分器611、以及一电容C的目的是可减少一个输入输出接脚(I/O pin)。该实施例的动作与第一实施例相类似，不再重复说明。gm-c积分器与运算放大器同为比较器，但是其输出信号为电流且输出端为高阻抗，因此，若在其输出端直接接上对地的电容，即形成电流进入电容的机制而构成一积分器。

另外，图5的第二实施例的自动功率控制器50亦可将比较器12变更为图6的比较器61的架构，以减少一个输入输出接脚(I/O pin)。

图7显示可变增益放大器的一个实施例。如该图所示，该可变增益放大器包含一运算放大器71、一电阻R1、以及一可变电阻R2，其中可变电阻R2连接该运算放大器71的负输入端与输出端。若输入信号Vin经由电阻R1连接至运算放大器71的负输入端，且运算放大器71的正输入端接地，则该运算放大器71的输出端电压为：Vout-Vin*(-R2/R1)。

因此，只要改变可变电阻R2的电阻值即可切换该放大器的增益。例如，在第一实施例中，只要在不同功率时改变可变电阻R2的电阻值，即可达到切换不同增益的目的。

本发明自动功率控制器利用可变增益放大器使比较器的输出电压与信号源的参考信号的电压差在不同输出功率时均保持相同，因此在输出功率改变时，比较器的电容不需充放电，藉以缩短该自动功率控制器达到稳态的时间。另外，由于本发明自动功率控制器在输出功率改变时，几乎同时达到稳态，所以不需额外的控制单元来侦测比较器的输出电压，且不需额外的开关来切换输入至驱动单元的信号，因此架构较简单。

以上虽以实施例说明本发明，但并不因此限定本发明的范图，只要不脱离本发明的要旨，该行业者可进行各种变形或变更。

Claims (5)

1、一种自动功率控制器，自动控制一光碟驱动装置的光学头的输出功率，其包含：

一侦测器，侦测所述光学头的输出功率，并产生一侦测信号；

一第一信号源，提供一参考信号，且在不同输出功率时该参考信号具有不同的电压值；

一比较器，比较所述侦测信号与所述参考信号，并输出一比较信号；

一第二信号源，提供一偏移信号，在所述参考信号的不同电压时，该偏移信号亦相对改变；

其特征在于还包含：

一加法器，接收所述比较信号与所述偏移信号，并将该比较信号与偏移信号相加后，产生一输出信号；以及

一驱动单元，接收所述输出信号后产生一驱动信号来驱动所述光学头：

其中，在不同输出功率状态下，所述比较信号在稳态时的电压与所述参考信号的电压的电压差均保持相等。

2、如权利要求1所述的自动功率控制器，其特征在于：还包含一前端放大器，配置于所述侦测器与比较器之间，用来放大所述侦测信号。

3、如权利要求1所述的自动功率控制器，其特征在于：所述第一信号源为一数字模拟转换器。

4、如权利要求1所述的自动功率控制器，其特征在于所述比较器包含：

一运算放大器，具有第一输入端与第二输入端，所述第一信号源配置于所述运算放大器的第二输入端；一第一电阻，配置于所述侦测器与所述运算放大器的第一输入端；以及一电容，配置于所述运算放大器的第一输入端与输出端。

5、如权利要求1所述的自动功率控制器，其特征在于所述比较器包含：一gm-c积分器，接收所述侦测信号与所述参考信号；以及一电容，配置于所述gm-c积分器的输出端。

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