CN101174157A - 具有自动功率控制的电子系统 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种具有自动功率控制的电子系统，具有一自动功率控制(APC)单元、一调节单元以及一校准单元。自动功率控制单元接收一第一及第二输入信号，并且产生一输出信号。该调节单元耦接自动功率控制单元的第一端，并根据一调节信号而产生一电压偏移量。校准单元提供具有一连串数值的调节信号，并监控该输出信号直到该输出信号改变状态。
Description
技术领域
本发明有关于一种电子系统，特别是有关于一种电子系统，用以补偿自动功率控制(Automatic Power Control；APC)电路的不匹配问题，具体来说是关于一种具有自动功率控制的电子系统。
背景技术
图8为激光二极管的特性曲线图。如图所示，当激光二极管所接收到的输入电流小于一临限电流Ith时，激光二极管作为一发光二极管(Light-EmittingDiode；LED)。因此，其所发射出来的光线强度很弱。当激光二极管所接收到的输入电流大于临限电流Ith时，激光二极管所发光的光将随输入电流增加而急剧增加。
激光二极管的临限电流Ith会随温度上升而增加。因此，需要利用一自动功率控制(Automatic Power Control；以下简称APC)电路来控制输入至激光二极管的输入电压。然而，由于制造工艺因素的影响，将使得APC电路具有不匹配(mismatching)的问题
发明内容
本发明提供一种电子系统，包括一自动功率控制单元、一调节单元以及一校准单元。自动功率控制单元透过一第一输入端及一第二输入端接收一第一输入信号以及一第二输入信号。自动功率控制单元产生一输出信号。调节单元耦接该第一输入端。调节单元根据一调节信号而产生一电压偏移量。校准单元提供具有一连串数值的该调节信号。校准单元监控该输出信号直到该输出信号改变状态。校准单元包括一固件单元。在另一实施例中，校准单元可为一内部逻辑电路。该内部逻辑电路在一集成电路中执行。
本发明另提供一种校准方法，用以校准一放大器的一第一输入端以及一第二输入端之间的一电压偏移量。该校准方法包括下列步骤。首先，一第一输入信号及一第二输入信号分别被提供予第一及第二输入端。接着，具有一连串数值的一调整信号被提供至该第一输入端。每一数值设定一电压调整予该第一输入端。然后，该放大器的一输出信号被监控，直到该输出信号改变状态。接着，当该输出信号改变状态时，选择该电压调整予该第一输入端。
附图说明
图1显示在一正常模式下，用以驱动激光二极管的电子系统的示意图。
图2为在校准模式下的电子系统。
图3A及图3B为具有电压调整的运算放大器示意图。
图4显示在校准模式下，电子系统的另一实施例。
图5显示在校准模式下，电子系统的另一实施例。
图6显示在校准模式下，电子系统的另一实施例。
图7显示可在正常模式与校准模式之间切换的电子系统。
图8为激光二极的特性曲线图。
附图标号：
100、200、400、500、600、700：电子系统；
102、202：参考信号源；
104、204：APC单元；
106：激光二极管驱动器；
108：功率检测器；
110：可变增益放大器；
120：激光二极管；
203：校准单元；
206：内部监控器；
208：固件单元；
210：暂存单元；
302：运算放大器；
304：调整单元；
406：内部逻辑电路。
具体实施方式
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
图1显示在一正常模式下，用以驱动激光二极管的电子系统的示意图。如图所示，电子系统100具有参考信号源102、APC单元104、激光二极管驱动器106、功率检测器(power detector)108以及可变增益放大器(VGA)110。在本实施例中，参考信号源102产生一参考电压Vref。APC单元104接收参考电压Vref以及电压Vmdi，并产生输出信号Sout。激光二极管驱动器106根据输出信号Sout，驱动激光二极管120。功率检测器108检测激光二极管120所发出的光线的功率并产生检测信号Sd。可变增益放大器110根据一增益，放大检测信号Sd，并输出电压Vmdi。
在本实施例中，APC单元104具有一运算放大器(Operational Amplifier；OP)。电子系统100具有一负反馈的闭回路。因此，电压Vmdi相同于参考电压Vref。电子系统100利用APC单元104及闭回路的结构，稳定地提供功率予激光二极管120。通过调整参考电压Vref，电子系统100便可调整提供给激光二极管120的功率。
然而，由于APC单元104里的运算放大器的正相及负相输入端之间具有电压差，使得参考电压Vref并不会完全地相同于电压Vmdi。倘若在APC单元104里的运算放大器的正相及负相输入端之间具有额外增加的元件(如位准转换器level shifter或是其它运算放大器)，则在APC单元104里的运算放大器的正相及负相输入端之间具有电压偏移量(voltage offset)。举例而言，假设，参考电压Vref为180mV。当闭回路稳定后，电压Vmdi可能为170mV。在此例中，在参考电压Vref与电压Vmdi之间的电压偏移量为10mV。
举例而言，请配合图3A及图3B，运算放大器302代表没有电压偏移量的理想运算放大器。在运算放大器302的反相输入端的10mV代表原始的电压偏移量。此原始电压偏移量为一等效电压偏移量，其包含所有因电子系统100的非理想因素所造成的电压偏移量。调节单元304设置在运算放大器302的反相输入端，并且其可根据调节信号Sa而提供可变电压偏移量。调节信号Sa由暂存器单元210所储存的暂存值所决定。
请参考图3A，假设，参考电压Vref为180mV。若没有调整运算放大器302的反相输入端的电压(ΔV＝0)时，则节点N1的电压会相同于参考电压Vref(即为180mV)。若形成一负反馈的闭回路时，则节点N2的电压亦会等于180mV。然而，在本例中，电压Vmdi为170mV，并不等于参考电压Vref(180mV)。因此，需要补偿电压Vmdi与参考电压Vref之间的电压偏移量(10mV)。
请参考图3B，若提供10mV的电压调节(ΔV＝10mV)予运算放大器302的反相输入端时，节点N1的电压将变成190mV。若形成一负反馈的闭回路时，则节点N2的电压将为190mV。在此例中，电压Vmdi将为180mV，其等于参考电压Vref(180mV)。10mV的电压偏移量已被补偿。
因此，需要一校准处理(calibration process)来检测并补偿原始的电压偏移量。图2为在校准模式下的电子系统。电子系统200具有参考信号源202、APC单元204以及校准单元203。校准单元203具有一内部监控器206、一固件单元(firware unit)208以及一暂存单元210。调节单元304可以位于APC单元204之内或之外。在一校准模式下，电子系统200为一开回路状态。在此校准模式下，可得知运算放大器的正相及反相输入端之间的电压偏移量，并可补偿原始的电压偏移量。
储存在暂存器单元210的暂存值可用以调整APC单元204一端的电压偏移量。固件单元208逐渐地改变储存在暂存器单元210的暂存值，使得电压偏移量逐渐地被调整。举例而言，电压调节ΔV可由-30mV至+30mV逐渐调节，每次调节6mV。电压调节ΔV可为-30mV、-24mV、-18mV、依此类推。在另一实施例中，电压调节ΔV可由高位准调节至低位准(如由+30mV至-30mV逐渐调节)，其每次调节的大小可依不同的需求而任意调整。
在本实施例中，APC单元204的反相及正相输入端均接收参考电压Vref，并且APC单元204被作为比较器。当电压调节ΔV变化时，内部监控器206便会监控APC单元204的输出信号Sout。当输出信号Sout的状态改变时(如由低位准变化至高位准，或是由高位准变化至低位准)，固件单元208将停止改变暂存器单元210的暂存值，记录并维持此暂存值。
举例而言，请参考图2、图3A及图3B，假设，ΔV由-30Mv开始增加，每次调节6mV。当ΔV为10mV时，输出信号Sout的状态将会改变(如由低位准变化至高位准)，并且固件单元208将停止改变暂存值。因此，便可得知10mV的电压调整。
在另一实施例中，电压调节亦可做在运算放大器302的反相输入端。在其它实施例中，电压调节可做在运算放大器302的正相及反相输入端。固件单元可控制两种电压调节，其处理程序相似于图2、图3A及图3B所示的实施例。本领域的技术人员均深知，可通过微处理器及只读存储器(read onlymemory；ROM)来执行固件单元208。就算集成电路(IC)已被封装，仍可根据不同的需求，而改写或改变固件单元208。
本实施例的优点在于，就算集成电路(IC)已被封装，校准处理仍可被执行。固件单元208可设置在一电路板(printed circuit board；PCB)上。参考信号源202、APC单元204、内部监控器206以及暂存器单元210可整合在同一集成电路中。每当使用者开始电子系统200时，便可执行一次校准处理。
图4显示在校准模式下，电子系统的另一实施例。电子系统400相似于图2所示的电子系统200，不同处理在于，电子系统400的内部逻辑电路410可取代电子系统200的固件单元208及暂存器单元210。内部逻辑电路410系为一专门的数字方块，用以执行上述的校准处理。内部逻辑电路410亦可被整合在集成电路中。
图5显示在校准模式下，电子系统的另一实施例。电子系统500相似于图4所示的电子系统400，不同之处在于，电子系统500的APC单元204接收两个参考信号Vref1及Vref2。在经过上述的校准处理后，便可定义出电压调节ΔV。由于已知参考信号Vref1及Vref2之间的差(ΔVref)，故实际上的电压调节等于(ΔV+ΔVref)。在闭回路的正常模式下，APC单元204便可使用此电压调节(ΔV+ΔVref)。
图6显示在校准模式下，电子系统的另一实施例。电子系统600相似于图2所示的电子系统200，不同处理在于，电子系统600的APC单元204的两输入端分别接收参考信号Vref1及Vref2。在经过上述的校准处理后，便可定义出电压调节ΔV。由于已知参考信号Vref1及Vref2之间的差(ΔVref)，故实际上的电压调节等于(ΔV+ΔVref)。在闭回路的正常模式下，APC单元204便可使用此电压调节(ΔV+ΔVref)。
图7显示可在正常模式与校准模式之间切换的电子系统。若加入多工器MUX及解多工器DEMUX后，电子系统700便可在正常模式与校准模式之间切换。
举例而言，在校准模式下，多工器MUX将参考电压Vref2输入至APC单元204，并且解多工器DEMUX将输出信号Sout输出至内部监控器206。其余的结构均相同于图6。因此，便可执行上述的校准处理。
在完成校准处理后，便可得到实际的电压调节。此实际的电压调节随后便会提供予APC单元204。然后，电子系统700便切换至正常模式。在正常模式下，多工器MUX将电压Vmdi输入至APC单元204，并且解多工器DEMUX将输出信号Sout输出至激光二极管驱动器106。其余结构均相同于图1，一闭回路结构被形成，并且正常的APC功能可在该闭回路结构中被执行。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求范围所界定者为准。
Claims (16)
1.一种电子系统，其特征在于，所述的系统包括：
一自动功率控制单元，透过一第一输入端及一第二输入端接收一第一输入信号以及一第二输入信号，所述的自动功率控制单元产生一输出信号；
一调节单元，耦接所述的第一输入端，所述的调节单元根据一调节信号而产生一电压偏移量；以及
一校准单元，依据所述的输出信号提供所述的调节信号。
2.如权利要求1所述的电子系统，其中在一校准模式中，所述的第一输入端耦接至所述的第二输入端。
3.如权利要求1所述的电子系统，其中所述的校准单元具有一固件单元。
4.如权利要求3所述的电子系统，其中所述的固件单元具有一微处理器以及一只读存储器。
5.如权利要求4所述的电子系统，其中所述的校准单元提供具有一连串数值的所述的调节信号，所述的校准单元监控所述的输出信号直到所述的输出信号改变状态，所述的校准单元更包括一暂存器单元，所述的固件单元将暂存值写入所述的暂存单元，当所述的输出信号改变状态时，所述的暂存器单元维持一暂存值。
6.如权利要求1所述的电子系统，其中所述的校准单元包括一内部逻辑电路，所述的内部逻辑电路在一集成电路中执行。
7.如权利要求1所述的电子系统，其中当所述的输出信号改变状态时，所述的调节单元停止改变所述的电压偏移量。
8.一种电子系统，其特征在于，所述的系统包括：
一参考信号源，产生一第一输入信号以及一第二输入信号；
一自动功率控制单元，透过一第一输入端及一第二输入端接收所述的第一及第二输入信号，所述的自动功率控制单元产生一输出信号；
一校准单元，根据所述的输出信号而提供一调节信号；以及
一第一调节单元，耦接所述的第一输入端，所述的第一调节单元根据所述的调节信号而产生一第一电压偏移量。
9.如权利要求8所述的电子系统，其中所述的校准单元提供具有一连串数值的所述的调节信号，并且监控所述的输出信号直到所述的输出信号改变状态。
10.如权利要求8所述的电子系统，其中所述的校准单元包括一固件单元。
11.如权利要求8所述的电子系统，其中所述的校准单元包括一内部逻辑电路，所述的内部逻辑电路在一集成电路中执行。
12.如权利要求8所述的电子系统，更包括一第二调节单元，耦接所述的第二输入端，所述的第二调节单元根据所述的调节信号而产生一第二电压偏移量。
13.一种校准方法，用以校准一放大器的一第一输入端以及一第二输入端之间的一电压偏移量，所述的校准方法包括下列步骤：
提供一第一输入信号予所述的第一输入端；
提供一第二输入信号予所述的第二输入端；
提供具有一连串数值的一调整信号予所述的第一输入端，其中每一数值设定一电压调整予所述的第一输入端；
监控所述的放大器的一输出信号，直到所述的输出信号改变状态；以及
当所述的输出信号改变状态时，选择所述的电压调整予所述的第一输入端。
14.如权利要求13所述的校准方法，其中提供所述的调节信号的步骤由一固件单元所执行。
15.如权利要求13所述的校准方法，提供所述的调节信号的步骤由一内部逻辑电路在一集成电路中所执行。
16.一种电子系统，其特征在于，所述的系统包括：
一自动功率控制单元，透过一第一输入端及一第二输入端接收一第一输入信号以及一第二输入信号，所述的自动功率控制单元产生一输出信号，所述的自动功率控制单元包括一调节单元，所述的调节单元接收所述的第一输入信号并且依据一调节信号产生一电压偏移量；以及
一校准单元，依据所述的输出信号提供所述的调节信号。
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