CN114007298B - 光源控制电路及光学编码系统 - Google Patents

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Abstract

一种光源控制电路，包含检测电压产生电路、参考电压产生电路、差分放大器、NMOS驱动器以及光源。检测电压产生电路输出检测电压至差分放大器的第一输入端。参考电压产生电路输出参考电压至差分放大器的第二输入端。NMOS驱动器根据差分放大器的输出改变光源的驱动电流。

Description

光源控制电路及光学编码系统
本申请是申请号为201910004824.9、申请日为2019年01月03日、名称为“光源控制电路及光学编码系统”的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明有关一种光源控制电路，更特别有关一种光学式编码系统中的光源的控制电路及使用该控制电路的光学编码系统。
背景技术
光学检测系统通常要求检测到的光强度能够稳定，其中一种方式是控制系统光源以维持稳定的发光强度。
例如，图1显示一种已知的光学检测系统，其包含光检测器91、参考电压产生器93、差分放大器95、NMOS驱动器97以及发光二极管LED。光检测器91用以检测调变光以产生检测信号，例如图2A所示。光检测器91还萃取所述检测信号的共模电压VCM以作为输出信号Vdet。参考电压产生器93基于预期的共模电压以输出参考电压Vref。差分放大器95则比较所述输出信号Vdet及所述参考电压Vref以消除共模噪声(common mode noise)。NMOS驱动器97则根据差分放大器95的输出调节发光二极管LED的驱动电流以控制其发光强度。
然而，由于系统并非理想而具有暗电流泄漏以及反射光泄漏，光检测器91的输出信号Vdet的共模电压VCM会产生直流偏移，如图2B显示共模电压VCM从1.15伏特改变至1.17伏特。然而，参考电压产生器93输出的参考电压Vref并未同时改变，如此则无法控制发光二极管LED以预期强度发光。
有鉴于此，一种能够消除光二极管电流的直流偏移的光源控制电路实为所需。
发明内容
本发明提供一种低电路面积、可适应环境变化且易于实现的光源控制电路及使用该光源控制电路的光学编码系统。
本发明还提供一种使用正交检测(quadrature detection)技术的光学编码系统，其通过使用具有平方电路的光源控制电路来调节光源的发光强度。
本发明提供一种光源控制电路，包含第一平方电路、第二平方电路、平方和电路、转换电路以及定电压源。所述第一平方电路用于接收第一检测信号、第二检测信号及共模电压信号并输出第一电流平方信号，其中所述第二检测信号与所述第一检测信号反相。所述第二平方电路用于接收第三检测信号、第四检测信号及所述共模电压信号并输出第二电流平方信号，其中所述第三检测信号与所述第一检测信号正交，所述第四检测信号与所述第二检测信号正交，且所述共模电压信号是根据所述第一检测信号、所述第二检测信号、所述第三检测信号及所述第四检测信号所求得。所述平方和电路用于计算所述第一电流平方信号与所述第二电流平方信号的电流平方和。所述转换电路转换电路用于将所述电流平方和转换为检测电压信号。所述定电压源用于输出参考电压信号。
本发明还提供一种光学编码系统，包含编码盘以及封装。所述编码盘上具有编码用于调变入射光。所述封装相对所述编码盘设置，并包含光源、光检测器、转阻放大器、参考电压产生电路以及控制器。所述光源用于产生所述入射光照射所述编码盘，以通过所述编码盘产生调变后反射光。所述光检测器用于接收所述调变后反射光并产生第一电流信号、第二电流信号、第三电流信号及第四电流信号，其中所述第一电流信号与所述第二电流信号反相，所述第三电流信号与所述第四电流信号反相。所述转阻放大器用于放大并转换所述第一电流信号、所述第二电流信号、所述第三电流信号及所述第四电流信号以分别产生第一检测信号、第二检测信号、第三检测信号及第四检测信号。所述参考电压产生电路用于产生参考电压信号。所述控制器包含共模电压电路、第一平方电路、第二平方电路、平方和电路、第一转换电路、差分放大器以及NMOS驱动器。所述共模电压电路用于根据所述第一检测信号、所述第二检测信号、所述第三检测信号及所述第四检测信号产生共模电压信号。所述第一平方电路用于接收所述第一检测信号、所述第二检测信号及所述共模电压信号并输出第一电流平方信号。所述第二平方电路用于接收所述第三检测信号、所述第四检测信号及所述共模电压信号并输出第二电流平方信号。所述平方和电路用于计算所述第一电流平方信号与所述第二电流平方信号的电流平方和。所述第一转换电路用于将所述电流平方和转换为检测电压信号。所述差分放大器用于通过两输入端接收所述检测电压信号及所述参考电压信号。所述NMOS驱动器连接所述差分放大器的输出端以控制所述光源的驱动电流。
本发明实施方式的光源控制电路中，参考电压产生电路可由固定电压源、由包含参考平方电路及转换电路的电路或由其他电压产生器所构成。
本发明的光学编码系统中，编码媒介上制作有不同编码以调变入射光。调变后的反射光入射至光检测器的不同光二极管以产生彼此相位差为90度的电流信号，例如包含正弦信号(sin signal)和余弦信号(cos signal)。转阻放大器用于将所述电流信号放大并转换为电压信号。
为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合所附图示，详细说明如下。此外，于本发明的说明中，相同的构件以相同的符号表示，于此合先述明。
附图说明
图1是已知的光源控制电路的示意图；
图2A是图1的光源控制电路所输出没有直流偏移的电压信号；
图2B是图1的光源控制电路所输出具有直流偏移的电压信号；
图3是本发明实施例的光学编码系统的示意图；
图4是本发明实施例的光源控制电路的方框图；
图5是本发明实施例的光源控制电路的共模电压电路的示意图；
图6是本发明实施例的光源控制电路的平方电路的电路图；
图7是本发明实施例的光源控制电路的控制器的部分电路图；
图8是本发明实施例的光源控制电路的电流平方和的示意图；
图9是本发明实施例的光源控制电路的电路图。
附图标记说明
100 光学编码系统
10 控制器
20 参考电压产生电路
30 光源
40 编码媒体
50 光检测器
60 转阻放大器
具体实施方式
请参照图3所示，其为本发明实施例的光学编码系统100的示意图。光学编码系统100包含控制器10、参考电压产生电路20、光源30、编码媒体40、光检测器50以及转组放大器(trans-impedance amplifier,TIA)60。一种非限定的实施例中，光学编码系统100的所述控制器10、所述参考电压产生电路20、所述光源30、所述光检测器50及所述转组放大器60例如形成于同一封装中以形成控制模块，只要相对编码媒体40设置即可进行译码操作。
一种非限定的实施例中，所述控制器10、所述参考电压产生电路20及所述转组放大器60形成本发明实施例的光源控制电路，其用于根据光检测器50的检测结果控制光源30发出稳定的光强度。
编码媒体40例如为编码盘(code disk)，其上形成有不同编码用于调变来自光源30入射光。光源30例如为发光二极管或激光二极管，用于发出预定波长的发射光Le(例如红光或红外光)以照射编码媒体40，以通过编码媒体40上的编码产生调变后反射光Lm。图3显示编码盘被马达控制而逆时针转动，故其上的不同编码则被光源30的发射光Le照射以产生调变后反射光Lm。由于所述编码媒体40编码的方式并非为本发明的目的，只要光检测器50能够检测调变后反射光Lm产生预定的电流信号(举例说明于后)即可，可使用任何已知方式进行编码。
光检测器50设置于适当位置以接收调变后反射光Lm。光检测器50例如是CCD图像传感器、CMOS图像传感测或其他用于检测光能量以产生电信号的传感器。例如，光检测器50包含第一光二极管(photodiode)PD1、第二光二极管PD2、第三光二极管PD3及第四光二极管PD4，用于接收所述调变后反射光Lm并分别产生第一电流信号I_sin-、第二电流信号I_sin+、第三电流信号I_cos-及第四电流信号I_cos+，其中，第一电流信号I_sin-与第二电流信号I_sin+(例如为正弦信号)为相位相反且第三电流信号I_cos-与第四电流信号I_cos+(例如为余弦信号)为相位相反，第一电流信号I_sin-与第三电流信号I_cos-具有90度相位差(正交)且第二电流信号I_sin+与第四电流信号I_cos+具有90度相位差(正交)。
必须说明的是，虽然图3仅显示4个光二极管PD1～PD4，但本发明并不以此为限。一种非限定的实施例中，图3中的每一个光二极管PD1～PD4可包含多个光二极管，而每一个电流信号为相对每组的多个光二极管的平均电流或电流和。例如，第一电流信号I_sin-是多个第一光二极管PD1的输出平均电流或电流和，第二电流信号I_sin+是多个第二光二极管PD2的输出平均电流或电流和，依此类推。
转阻放大器(TIA)60可使用已知的单级或多级转阻放大器，并无特定限制，只要能将输入信号以预定增益放大至预定峰对峰值(例如，但不限于，1伏特峰对峰值)即可。转阻放大器60用于放大并转换第一电流信号I_sin-、第二电流信号I_sin+、第三电流信号I_cos-及第四电流信号I_cos+以分别产生并输出第一检测信号V_sin-、第二检测信号V_sin+、第三检测信号V_cos-及第四检测信号V_cos+，其中第一检测信号V_sin-与第三检测信号V_cos-相差90度相位、第三检测信号V_cos-与第二检测信号V_sin+相差90度相位及第二检测信号V_sin+与第四检测信号V_cos+相差90度相位。
一种实施例中，转阻放大器60进行电流-电压转换时并不改变第一电流信号I_sin-、第二电流信号I_sin+、第三电流信号I_cos-及第四电流信号I_cos+的相位，所以第一检测信号V_sin-、第二检测信号V_sin+、第三检测信号V_cos-及第四检测信号V_cos+分别与第一电流信号I_sin-、第二电流信号I_sin+、第三电流信号I_cos-及第四电流信号I_cos+具有相同相位。
另一种实施例中，转阻放大器60进行电流-电压转换时改变第一电流信号I_sin-、第二电流信号I_sin+、第三电流信号I_cos-及第四电流信号I_cos+相同相位，所以第一检测信号V_sin-、第二检测信号V_sin+、第三检测信号V_cos-及第四检测信号V_cos+分别与第一电流信号I_sin-、第二电流信号I_sin+、第三电流信号I_cos-及第四电流信号I_cos+具有相同的相位差。亦即，第一检测信号V_sin-、第二检测信号V_sin+、第三检测信号V_cos-及第四检测信号V_cos+彼此间的相位关系相同于第一电流信号I_sin-、第二电流信号I_sin+、第三电流信号I_cos-及第四电流信号I_cos+彼此间的相位关系。
请参照图4，其为本发明实施例的光源控制电路的方框图。必须说明的是，虽然图3显示参考电压产生电路20及转阻放大器60设置于控制器10之外，但本发明并不限于此。一种非限定的实施例中，参考电压产生电路20及转阻放大器60可包含于控制器10之内。
控制器10的检测电压产生电路101包含共模电压电路110、第一平方电路111、第二平方电路113、平方和电路及第一转换电路115。控制器10还包含差分放大器(erroramplifier)13以及NMOS驱动器15。
共模电压电路110包含平均电阻电路用于平均第一检测信号V_sin-、第二检测信号V_sin+、第三检测信号V_cos-及第四检测信号V_cos+。例如参照图5，共模电压电路110的平均电阻电路包含平均电阻R1接收第一检测信号V_sin-、平均电阻R2接收第二检测信号V_sin+、平均电阻R3接收第三检测信号V_cos-及平均电阻R4接收第四检测信号V_cos+。共模电压电路110的平均电阻电路还包含平均电阻R5连接平均电阻R1、R2以及平均电阻R6连接平均电阻R3、R4。共模电压电路110根据第一检测信号V_sin-、第二检测信号V_sin+、第三检测信号V_cos-及第四检测信号V_cos+产生共模电压信号VCM。
第一平方电路111用于接收第一检测信号V_sin-、第二检测信号V_sin+及共模电压信号VCM并输出第一电流平方信号I_sin2。请参照图6，其为本发明实施例的第一平方电路111的电路图。第一平方电路111包含第一晶体管组1111、第二晶体管组1113、第一减法电路1115以及第一偏压电路1117。图6显示第一晶体管组1111、第二晶体管组1113及第一偏压电路1117的晶体管是PMOS晶体管，而第一减法电路1115的晶体管是NMOS晶体管，但本发明不以此为限。
如图6所示，第一晶体管组1111包含汲极相互连接与源极相互连接的两晶体管M1及M2，第一晶体管组1111的两晶体管M1及M2的闸极分别接收所述共模电压信号VCM。第一晶体管组1111用于输出第一电流I1。
如图6所示，第二晶体管组1113包含汲极相互连接与源极相互连接的两晶体管M3及M4，第二晶体管组1113的两晶体管M3及M4的闸极分别接收第一检测信号V_sin-和第二检测信号V_sin+。第二晶体管组1113用于输出第二电流I2。
如图6所示，第一偏压电路1117连接于电压源Vs与所述第一晶体管组1111及所述第二晶体管组1113之间。第一偏压电路1117包含闸极相互连接的两晶体管M10及M10’。所述第一偏压电路1117的两晶体管M10及M10’的源极连接所述电压源Vs。所述第一偏压电路1117的两晶体管的其中一个(此处显示为M10)的闸极连接其汲极。所述第一偏压电路1117的两晶体管的其中另一个(此处显示为M10’)的汲极连接所述第一晶体管组1111的两晶体管M1及M2的源极及所述第二晶体管组1113的两晶体管M3及M4的源极。
如图6所示，第一减法电路1115连接于地电压Vg与所述第一晶体管组1111及所述第二晶体管组1113之间。第一减法电路1115用于对所述第一电流I1及所述第二电流I2进行差分以产生第一电流平方信号I_sin2。
根据晶体管原理，晶体管M3的汲极电流Id3可以方程式(1)表示
Id3＝[Vs-(VG+Vamp1)-Vtp]2×K/2＝(Vr-Vamp1)2×K/2 (1)
其中，Vr＝Vs-VG-Vtp，VG是晶体管M3的闸极电压，Vamp1是V_sin-的振幅，K是导电参数(conductive parameter)，Vtp是门槛电压值(threshold voltage)。
同理，晶体管M4的汲极电流Id4可以方程式(2)表示
Id4＝(Vr-Vamp2)2×K/2 (2)
其中，Vamp2是V_sin+的振幅
同理，晶体管M1的汲极电流Id1及晶体管M2的汲极电流Id2可以方程式(3)表示
Id1＝Id2＝K×Vr2 (3)
假设Vamp1＝Vamp2＝Vamp，则(Id3+Id4)-(Id1+Id2)＝K×Vamp2＝I_sin2，本说明中称为第一电流平方信号。
第一减法电路1115包含第五晶体管M5、第六晶体管M6、第七晶体管M7、第八晶体管M8及第九晶体管M9。
第五晶体管M5的闸极连接其汲极，第五晶体管M5的汲极连接所述第一晶体管组1111的两晶体管M1及M2的汲极以接收所述第一电流I1。
第六晶体管M6的闸极连接第五晶体管M5的闸极，第六晶体管M6的汲极连接所述第二晶体管组1113的两晶体管M3及M4的汲极以接收所述第二电流I2。
第七晶体管M7的闸极连接其汲极，第七晶体管M7的汲极连接第五晶体管M5的源极，第七晶体管M7的源极连接地电压Vg。
第八晶体管M8的闸极连接第七晶体管M7的闸极，第八晶体管M8的汲极连接第六晶体管M6的源极，第八晶体管M8的源极连接地电压Vg。
第九晶体管M9的闸极连接其汲极，第九晶体管M9的汲极连接第六晶体管M6的汲极与第二晶体管组1113之间，第九晶体管M9的源极连接所述地电压Vg。第一电流平方信号I_sin2流经第九晶体管M9。
必须说明的是，虽然图6显示第一电流I1流经两个串接的晶体管M5及M7，且第二电流I2流经两个串接的晶体管M6及M8，但本发明并不以此为限。第一电流I1及第二电流I2所分别流经的晶体管数目并不限于2个，该数目根据电路参数而决定。
第二平方电路113用于接收第三检测信号V_cos-、第四检测信号V_cos+及所述共模电压信号VCM并输出第二电流平方信号I_cos2。
请参照图7，其为本发明实施例的控制器10的部分电路图。第二平方电路113与第一平方电路111相类似，其差异主要在于两者接收的检测信号不同。第二平方电路113包含第三晶体管组M11及M12、第四晶体管组M13及M14、第二偏压电路以及第二减法电路。为简化图式，图7中并未以镖号标示第三晶体管组、第四晶体管组、第二偏压电路以及第二减法电路。
图7显示第三晶体管组、第四晶体管组及第二偏压电路的晶体管是PMOS晶体管，而第二减法电路的晶体管是NMOS晶体管，但并不限于此。
如图7所示，第三晶体管组包含汲极相互连接与源极相互连接的两晶体管M11及M12，所述第三晶体管组的两晶体管M11及M12的闸极分别接收所述共模电压信号VCM。所述第三晶体管组用于输出第三电流I3。
如图7所示，第四晶体管组包含汲极相互连接与源极相互连接的两晶体管M13及M14，所述第四晶体管组的两晶体管M13及M14的闸极分别接收第三检测信号V_cos-和第四检测信号V_cos+。所述第四晶体管组用于输出第四电流I4。
如图7所示，第二偏压电路连接于电压源Vs与所述第三晶体管组及所述第四晶体管组之间。所述第二偏压电路包含闸极相互连接的两晶体管M10及M10”，所述第二偏压电路的两晶体管M10及M10”的源极连接所述电压源Vs。所述第二偏压电路的两晶体管的其中一个(此处显示为M10)的闸极连接其汲极，所述第二偏压电路的两晶体管的其中另一个(此处显示为M10”)的汲极连接所述第三晶体管组的两晶体管M11及M12的源极及所述第四晶体管组的两晶体管M13及M14的源极。
如图7所示，第二减法电路连接于地电压Vg与所述第三晶体管组及所述第四晶体管组之间，并用于对所述第三电流I3及所述第四电流I4进行差分以产生第二电流平方信号I_cos2，其中第二平方电路113根据第三电流I3及第四电流I4产生第二电流平方信号I_cos2的方式类似于第一平方电路111产生第一电流平方信号I_sin2，例如参照方程式(1)～(3)，故于此不再赘述。第二减法电路包含晶体管M15、晶体管M16、晶体管M17、晶体管M18及晶体管M19，其连接方式及功用类似第一减法电路1115且已显示于图7，故于此不再赘述。
请再参照图7，平方和电路1151用于计算所述第一电流平方信号I_sin2与所述第二平方电路I_cos2的电流平方和(I_sin2+I_cos2)，以产生直流电信号Idetect，请参照图8所示。
平方和电路1151包含第五晶体管组M9’及M19’以及平方和晶体管M40，其中图7显示第五晶体管组包含NMOS晶体管而平方和晶体管M40为PMOS晶体管，但本发明并不限于此。第五晶体管组包含汲极相互连接与源极相互连接的两晶体管M9’及M19’，所述第五晶体管组的两晶体管M9’及M19’的闸极分别连接所述第一减法电路1115的晶体管M9的闸极及所述第二减法电路的晶体管M19的闸极以镜射所述第一电流平方信号I_sin2及所述第二电流平方信号I_cos2。亦即，晶体管M9’与晶体管M9形成电流镜；晶体管M19’与晶体管M19形成另一个电流镜。此处假设电流镜的镜像比(mirror ratio)均为1。
平方和晶体管M40的源极连接所述电压源Vs，平方和晶体管M40的闸极连接其汲极，平方和晶体管M40的汲极连接所述第五晶体管组的两晶体管M9’及M19’的汲极，用于产生所述电流平方和Idetect＝(I_sin2+I_cos2)。
请参照图9所示，其为本发明实施例的光源控制电路的电路图。第一转换电路1153用于将所述电流平方和Idetect转换为检测电压信号Vdetect。第一转换电路1153包含彼此连接的第一转换晶体管M40’及第一转换电阻Rt1。
第一转换晶体管M40’的闸极连接平方和晶体管M40的闸极以产生所述电流平方和(I_sin2+I_cos2)的镜电流Im。当镜像比为1时，所述镜电流Im则大致等于所述电流平方和Idetect＝(I_sin2+I_cos2)。
当所述电流平方和的镜电流Im流经所述第一转换电阻Rt1时，产生所述检测电压信号Vdetect。藉此，检测电压产生电路101则将不同相位的电压信号(例如图5所示)转换为直流信号，其作为控制光源30的驱动电流的负回授信号。
参考电压产生电路20用于产生参考电压信号Vref至差分放大器13的一个输入端，例如图4显示正输入端。该参考电压信号Vref是用以控制NMOS驱动器15以期望驱动电流驱动光源30的预定电压值。
一种非限定的实施例中，参考电压产生电路20包含定电压源用以输出所述参考电压信号Vref。
一种非限定的实施例中，如图4所示参考电压产生电路20包含参考电压产生器210、参考平方电路211及第二转换电路215，其中参考平方电路211利用与第一平方电路111相同的电路结构来应付环境(电压、温度)变化，其差异在于两者输入的电压信号不同。
参考电压产生器210用于产生期望第一振幅电压VHIGH、期望第二振幅电压VLOW及期望共模电压VCMP(均事先决定)，其中所述期望共模电压VCMP为所述期望第一振幅电压VHIGH与所述期望第二振幅电压VLOW的平均值，所述期望第一振幅电压VHIGH高于所述期望第二振幅电压VLOW。一种非限定的实施例中，所述第一振幅电压VHIGH和所述期望第二振幅电压VLOW是根据产品规格所选择。所述期望共模电压VCMP是定义驱动光源30的驱动电流大小的预定电压值。亦即，当检测电压信号Vdetect大于期望共模电压VCMP时，NMOS驱动器15降低光源30的驱动电流以降低发光强度；反之，当检测电压信号Vdetect小于期望共模电压VCMP时，NMOS驱动器15则增加光源30的发光强度，藉以维持大致相同的驱动电流。
参考平方电路211用于接收所述期望第一振幅电压VHIGH、所述期望第二振幅电压VLOW以及所述期望共模电压VCMP并输出参考电流平方信号Iref2。第二转换电路215包含彼此连接的第二转换晶体管M50’及第二转换电阻Rt2用于将参考电流平方信号Iref2转换为参考电压信号Vref。第二转换晶体管M50’及第二转换电阻Rt2的功用类似第一转换晶体管M40’及第一转换电阻Rt1。
例如参照图9，参考平方电路211包含第六晶体管组M21及M22、第七晶体管组M23及M24、第三偏压电路M30及M30’、第三减法电路M25至M29以及电流镜电路M50及M29’。
如图9所示，第六晶体管组包含汲极相互连接与源极相互连接的两晶体管M21及M22(此处显示为PMOS晶体管)，所述第六晶体管组的两晶体管M21及M22的闸极分别接收期望共模电压VCMP。所述第六晶体管组用于输出第六电流I6。
如图9所示，第七晶体管组包含汲极相互连接与源极相互连接的两晶体管M23及M24(此处显示为PMOS晶体管)，所述第七晶体管组的两晶体管M23及M24的闸极分别接收所述期望第二振幅电压VLOW和所述期望第一振幅电压VHIGH。所述第七晶体管组用于输出第七电流I7。
第三偏压电路连接于电压源Vs与所述第六晶体管组及所述第七晶体管组之间。例如，第三偏压电路包含闸极相互连接的两晶体管M30及M30’(此处显示为PMOS晶体管)，所述第三偏压电路的两晶体管M30及M30’的源极连接所述电压源Vs，所述第三偏压电路的两晶体管的其中一个(此处显示为M30)的闸极连接其汲极，所述第三偏压电路的两晶体管的其中另一个(此处显示为M30’)的汲极连接所述第六晶体管组的两晶体管M21及M22的源极及所述第七晶体管组的两晶体管M23及M24的源极。
第三减法电路连接于地电压Vg与所述第六晶体管组及所述第七晶体管组之间，用于对所述第六电流I6及所述第七电流I7进行差分以产生参考电流平方信号Iref2。例如，第三减法电路包含晶体管M25、晶体管M26、晶体管M27、晶体管M28以及晶体管M29，其中图9显示第三减法电路所包含者均为NMOS晶体管，但不限于此。
晶体管M25的闸极连接其汲极，晶体管M25的汲极连接所述第六晶体管组的两晶体管M21及M22的汲极以接收所述第六电流I6。
晶体管M26的闸极连接晶体管M25的闸极，晶体管M26的汲极连接所述第七晶体管组的两晶体管M23及M24的汲极以接收所述第七电流I7。
晶体管M27的闸极连接其汲极，晶体管M27的汲极连接晶体管M25的源极，晶体管M27的源极连接地电压Vg。
晶体管M28的闸极连接晶体管M27的闸极，晶体管M28的汲极连接晶体管M26的源极，晶体管M28的源极连接地电压Vg。
晶体管M29的闸极连接其汲极，晶体管M29的汲极连接晶体管M26的汲极与所述第七晶体管组之间，晶体管M29的源极连接地电压Vg。晶体管M29的汲极电流则为所述第七电流I7与所述第六电流I6相减，以作为参考电流平方信号Iref2。产生Iref2的方式类似I_sin2，故可参照方程式(1)至(3)。
电流镜电路用于产生参考电流平方信号Iref2的第一镜电流Im1，当镜像比为1时，第一镜电流Im1则大致等于参考电流平方信号Iref2。电流镜电路包含晶体管M29’用以与晶体管M29形成电流镜，并包含晶体管M50用以与第二转换电路25中的第二转换晶体管M50’形成电流镜。
第二转换电路25包含彼此连接的第二转换晶体管M50’及第二转换电阻Rt2。第二转换晶体管M50’的闸极连接所述电流镜电路的晶体管M50的闸极，以镜射所述第一镜电流Im1以产生所述参考电流平方信号Iref2的第二镜电流Im2。同理，当第二电流镜M50及M50’的镜像比为1时，第二镜电流Im2等于参考电流平方信号Iref2。当所述参考电流平方信号Iref2的第二镜电流Im2流经所述第二转换电阻Rt2时，则产生参考电压信号Vref。
其他未说明的组件的连接可参照图9所示。
差分放大器13的第一输入端(此处显示为-端)接收检测电压信号Vdetect，差分放大器13的第二输入端(此处显示为+端)接收参考电压信号Vref以进行比较。必须说明的是，差分放大器13的第一输入端及第二输入端所接收的电压信号可互换。
NMOS驱动器15连接差分放大器13的输出端，用于根据所述差分放大器13的输出的比较结果调节其汲极电流Id，其中所述汲极电流Id作为光源30的驱动电流。
必须说明的是，虽然上述实施例中，各电流镜的镜像比均假设为1以进行说明，但其并非用以限定本发明。只要输入差分放大器13的参考电压信号Vref控制为期望值，各电流镜的镜像比可不为1。
必须说明的是，虽然上述实施例中，编码媒体40是以反射式及旋转运动为例进行说明，但本发明并不以此为限。其他实施例中，编码媒体40可以是穿透式(即光源与光检测器位于其不同侧)且编码媒体40相对光源30的光为透明或半透明。其他实施例中，编码媒体40可进行一维、二维或三维度的直线运动。
必须说明的是，虽然上述实施例中，光源控制电路是以应用于光学编码系统100为例进行说明的，但本发明并不限于此。光源控制电路可应用于任何需要稳定控制光源的发光强度的应用。此外，控制光源发光强度并不限定于控制其驱动电流，亦可控制其驱动电压，视所使用的光源而定。例如使流经NMOS驱动器的汲极电流流经电阻以产生驱动电压。
综上所述，已知光源控制电路会受到暗电流泄漏及反射光泄漏的影响而无法精准控制光源的亮度。因此，本发明另提供一种光源控制电路(图9)及光学编码系统(图1)，其通过平方电路先消除检测信号的共模电压后再将检测电压信号与期望控制电压相比较。由于直流偏移已经在差分运算中消除同时所述期望控制电压亦根据环境变化而同步改变，故可有效稳定电源的驱动电流。
虽然本发明已通过前述实例披露，但是其并非用以限定本发明，任何本发明所属技术领域中具有通常知识技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改。因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (20)

1.一种光源控制电路，该光源控制电路包含：
第一平方电路，该第一平方电路用于接收第一检测信号、第二检测信号及共模电压信号并输出第一电流平方信号，其中所述第二检测信号与所述第一检测信号反相；
第二平方电路，该第二平方电路用于接收第三检测信号、第四检测信号及所述共模电压信号并输出第二电流平方信号，其中所述第三检测信号与所述第一检测信号正交，所述第四检测信号与所述第二检测信号正交，且所述共模电压信号是根据所述第一检测信号、所述第二检测信号、所述第三检测信号及所述第四检测信号所求得；
平方和电路，该平方和电路用于计算所述第一电流平方信号与所述第二电流平方信号的电流平方和；
转换电路，该转换电路用于将所述电流平方和转换为检测电压信号；及
定电压源，该定电压源用于输出参考电压信号。
2.根据权利要求1所述的光源控制电路，还包含转阻放大器用于输出所述第一检测信号、所述第二检测信号、所述第三检测信号及所述第四检测信号。
3.根据权利要求1所述的光源控制电路，还包含共模电压电路，该共模电压电路包含平均电阻电路用于平均所述第一检测信号、所述第二检测信号、所述第三检测信号及所述第四检测信号以产生所述共模电压信号。
4.根据权利要求1所述的光源控制电路，其中所述第一平方电路包含：
第一晶体管组，包含汲极相互连接与源极相互连接的两晶体管，其中所述第一晶体管组的两晶体管的闸极分别接收所述共模电压信号，且所述第一晶体管组输出第一电流；
第二晶体管组，包含汲极相互连接与源极相互连接的两晶体管，其中所述第二晶体管组的两晶体管的闸极分别接收所述第一检测信号和所述第二检测信号，且所述第二晶体管组输出第二电流；
第一偏压电路，连接于电压源与所述第一晶体管组及所述第二晶体管组之间；以及
第一减法电路，连接于地电压与所述第一晶体管组及所述第二晶体管组之间，并用于对所述第一电流及所述第二电流进行差分以产生所述第一电流平方信号。
5.根据权利要求4所述的光源控制电路，其中所述第一减法电路包含：
第五晶体管，该第五晶体管的闸极连接其汲极，且所述第五晶体管的汲极连接所述第一晶体管组以接收所述第一电流；
第六晶体管，该第六晶体管的闸极连接所述第五晶体管的闸极，且所述第六晶体管的汲极连接所述第二晶体管组以接收所述第二电流；
第七晶体管，该第七晶体管的闸极连接其汲极，所述第七晶体管的汲极连接所述第五晶体管的源极，且所述第七晶体管的源极连接所述地电压；
第八晶体管，该第八晶体管的闸极连接所述第七晶体管的闸极，所述第八晶体管的汲极连接所述第六晶体管的源极，且所述第八晶体管的源极连接所述地电压；以及
第九晶体管，该第九晶体管的闸极连接其汲极，所述第九晶体管的汲极连接所述第六晶体管的汲极，且所述第九晶体管的源极连接所述地电压。
6.根据权利要求4所述的光源控制电路，其中所述第一偏压电路包含闸极相互连接的两晶体管，
所述第一偏压电路的两晶体管的源极连接所述电压源，
所述第一偏压电路的两晶体管的其中一个的闸极连接其汲极，且
所述第一偏压电路的两晶体管的其中另一个的汲极连接所述第一晶体管组及所述第二晶体管组。
7.根据权利要求4所述的光源控制电路，其中所述第二平方电路包含：
第三晶体管组，包含汲极相互连接与源极相互连接的两晶体管，其中所述第三晶体管组的两晶体管的闸极分别接收所述共模电压信号，且所述第三晶体管组输出第三电流；
第四晶体管组，包含汲极相互连接与源极相互连接的两晶体管，其中所述第四晶体管组的两晶体管的闸极分别接收所述第三检测信号和所述第四检测信号，且所述第四晶体管组输出第四电流；
第二偏压电路，连接于所述第三晶体管组及所述第四晶体管组与所述电压源之间；以及
第二减法电路，连接于所述第三晶体管组及所述第四晶体管组与所述地电压之间，并用于对所述第三电流及所述第四电流进行差分以产生所述第二电流平方信号。
8.根据权利要求7所述的光源控制电路，其中所述第二减法电路包含：
第五晶体管，该第五晶体管的闸极连接其汲极，且所述第五晶体管的汲极连接所述第三晶体管组以接收所述第三电流；
第六晶体管，该第六晶体管的闸极连接所述第五晶体管的闸极，且所述第六晶体管的汲极连接所述第四晶体管组以接收所述第四电流；
第七晶体管，该第七晶体管的闸极连接其汲极，所述第七晶体管的汲极连接所述第五晶体管的源极，且所述第七晶体管的源极连接所述地电压；
第八晶体管，该第八晶体管的闸极连接所述第七晶体管的闸极，所述第八晶体管的汲极连接所述第六晶体管的源极，且所述第八晶体管的源极连接所述地电压；以及
第九晶体管，该第九晶体管的闸极连接其汲极，所述第九晶体管的汲极连接所述第六晶体管的汲极，且所述第九晶体管的源极连接所述地电压。
9.根据权利要求8所述的光源控制电路，其中所述第二偏压电路包含闸极相互连接的两晶体管，
所述第二偏压电路的两晶体管的源极连接所述电压源，
所述第二偏压电路的两晶体管的其中一个是所述第一偏压电路中闸极连接其汲极的晶体管，且
所述第二偏压电路的两晶体管的其中另一个的汲极连接所述第三晶体管组及所述第四晶体管组。
10.根据权利要求7所述的光源控制电路，其中所述平方和电路包含：
第五晶体管组，包含汲极相互连接与源极相互连接的两晶体管，其中所述第五晶体管组的两晶体管的闸极分别连接所述第一减法电路及所述第二减法电路以镜射所述第一电流平方信号及所述第二电流平方信号；以及
平方和晶体管，该平方和晶体管的源极连接所述电压源，所述平方和晶体管的闸极连接其汲极，且所述平方和晶体管的汲极连接所述第五晶体管组的两晶体管的汲极，用于产生所述电流平方和。
11.根据权利要求10所述的光源控制电路，其中所述转换电路包含：
第一转换晶体管，该第一转换晶体管的闸极连接所述平方和晶体管的闸极以镜射所述电流平方和的镜电流；以及
第一转换电阻，其中所述电流平方和的镜电流流经所述第一转换电阻以产生所述检测电压信号。
12.根据权利要求1所述的光源控制电路，还包含差分放大器，该差分放大器的第一输入端接收所述检测电压信号，且该差分放大器的第二输入端接收所述参考电压信号。
13.根据权利要求12所述的光源控制电路，还包含NMOS驱动器连接所述差分放大器的输出端，并用于根据所述差分放大器的输出调整其汲极电流，其中所述汲极电流作为光源驱动电流。
14.一种光学编码系统，该光学编码系统包含：
编码盘，该编码盘上具有编码用于调变入射光；
封装，该封装相对所述编码盘设置，并包含：
光源，该光源用于产生所述入射光照射所述编码盘，以通过所述编码盘产生调变后反射光；
光检测器，该光检测器用于接收所述调变后反射光并产生第一电流信号、第二电流信号、第三电流信号及第四电流信号，其中所述第一电流信号与所述第二电流信号反相，所述第三电流信号与所述第四电流信号反相，所述第一电流信号与所述第三电流信号正交，所述第二电流信号与所述第四电流信号正交；
转阻放大器，该转阻放大器用于放大并转换所述第一电流信号、所述第二电流信号、所述第三电流信号及所述第四电流信号以分别产生第一检测信号、第二检测信号、第三检测信号及第四检测信号；
参考电压产生电路，用于产生参考电压信号；以及
控制器，该控制器包含：
共模电压电路，用于根据所述第一检测信号、所述第二检测信号、所述第三检测信号及所述第四检测信号产生共模电压信号；
第一平方电路，用于接收所述第一检测信号、所述第二检测信号及所述共模电压信号并输出第一电流平方信号；
第二平方电路，用于接收所述第三检测信号、所述第四检测信号及所述共模电压信号并输出第二电流平方信号；
平方和电路，用于计算所述第一电流平方信号与所述第二电流平方信号的电流平方和；
第一转换电路，用于将所述电流平方和转换为检测电压信号；
差分放大器，用于通过两输入端接收所述检测电压信号及所述参考电压信号；及
NMOS驱动器，连接所述差分放大器的输出端以控制所述光源的驱动电流。
15.根据权利要求14所述的光学编码系统，其中所述参考电压产生电路包含：
参考平方电路，用于产生参考电流平方信号；以及
第二转换电路，用于将所述参考电流平方信号转换为所述参考电压信号。
16.根据权利要求15所述的光学编码系统，其中所述参考平方电路与所述第一平方电路具有相同电路。
17.根据权利要求14所述的光学编码系统，其中所述共模电压电路包含平均电阻电路用于平均所述第一检测信号、所述第二检测信号、所述第三检测信号及所述第四检测信号以产生所述共模电压信号。
18.根据权利要求14所述的光学编码系统，其中所述第一平方电路包含：
第一晶体管组，包含汲极相互连接与源极相互连接的两晶体管，其中所述第一晶体管组的两晶体管的闸极分别接收所述共模电压信号，且所述第一晶体管组输出第一电流；
第二晶体管组，包含汲极相互连接与源极相互连接的两晶体管，其中所述第二晶体管组的两晶体管的闸极分别接收所述第一检测信号和所述第二检测信号，且所述第二晶体管组输出第二电流；
第一偏压电路，连接于电压源与所述第一晶体管组及所述第二晶体管组之间；以及
第一减法电路，连接于地电压与所述第一晶体管组及所述第二晶体管组之间，并用于对所述第一电流及所述第二电流进行差分以产生所述第一电流平方信号。
19.根据权利要求18所述的光学编码系统，其中所述第二平方电路包含：
第三晶体管组，包含汲极相互连接与源极相互连接的两晶体管，其中所述第三晶体管组的两晶体管的闸极分别接收所述共模电压信号，且所述第三晶体管组输出第三电流；
第四晶体管组，包含汲极相互连接与源极相互连接的两晶体管，其中所述第四晶体管组的两晶体管的闸极分别接收所述第三检测信号和所述第四检测信号，且所述第四晶体管组输出第四电流；
第二偏压电路，连接于所述电压源与所述第三晶体管组及所述第四晶体管组之间；以及
第二减法电路，连接于所述地电压与所述第三晶体管组及所述第四晶体管组之间，并用于对所述第三电流及所述第四电流进行差分以产生所述第二电流平方信号。
20.根据权利要求19所述的光学编码系统，其中所述平方和电路包含：
第五晶体管组，包含汲极相互连接与源极相互连接的两晶体管，其中所述第五晶体管组的两晶体管的闸极分别连接所述第一减法电路及所述第二减法电路以镜射所述第一电流平方信号及所述第二电流平方信号；以及
平方和晶体管，该平方和晶体管的源极连接所述电压源，所述平方和晶体管的闸极连接其汲极，且所述平方和晶体管的汲极连接所述第五晶体管组的两晶体管的汲极，用于产生所述电流平方和。
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