CN1675690A - 具有非线性控制的放大器的光盘系统 - Google Patents

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Abstract

提供了包含光电探测器(1)以及可变增益放大器(10)和限制器(11)的光盘系统，在限制器(11)与放大器(10)之间的反馈路径中有用于非线性地控制所述放大器(10)的发生器(12)。因此，依赖于输入信号电平的所述放大器(10)的控制回路的时间常数现在得到补偿，并且所述放大器(10)的控制回路的定时行为具有更连续的特性。所述发生器(12)包含转换器(13)，该发生器不复杂且易于与放大器10及后面跟有微分时间延迟检测器(6)的限制器(11)一起集成在光电探测器集成电路上。所述发生器(12)包含另一个转换器(14)，它与电容器(15)形成积分器，用于使所述限制器(11)的输出电压信号的平均值等于零。

Description

具有非线性控制的放大器的光盘系统
本发明涉及一种光盘系统，包含用于探测光盘的至少一部分并相应地产生探测信号的至少一个光电探测器，包含用于放大探测信号的至少一个可变增益放大器，还包含用于限制放大后的探测信号的至少一个限制器。
本发明还涉及用于放大和限制源于光盘系统内至少一个光电探测器的探测信号的电路，该电路包含用于放大探测信号的至少一个可变增益放大器，还包含用于限制放大后的探测信号的至少一个限制器；本发明还涉及用于光盘系统中的方法，该方法包含通过至少一个光电探测器来探测所述光盘的至少一部分并相应地产生探测信号、通过至少一个可变增益放大器放大探测信号、并通过至少一个限制器限制放大后的探测信号。
该光盘系统可以是例如用于播放与/或记录CD的压缩盘系统或者CD系统，或者可以是例如用于播放与/或记录DVD的数字化多功能光盘系统或者DVD系统，以及/或者例如是蓝光光盘系统或BD系统等。
已知的现有技术光盘系统从公开号为06-187733、提交申请号为04-355999的日本专利申请可知，该专利申请公开了一种用于放大磁光信号(探测信号)的可编程增益放大器(可变增益放大器)以及用于限制放大后的探测信号的比较器(限制器)。
该限制器之后通常是微分时间延迟检测器。为避免由(光电探测器与微分时间延迟检测器之间的传输线的)路径长度不同引起的延迟差异，理想的是将所述微分时间延迟检测器与所述放大器以及所述限制器一起集成在光电探测器集成电路上。所述可变增益放大器随后保持放大后的探测信号的电平不变，甚至使得具有非-恒定电平的探测信号的电平不变。因此，限制器延迟将保持恒定，不随探测信号的电平变化而改变。然而，可变增益放大器的控制回路将具有取决于探测信号电平的可变时间常数，这些可变时间常数是不利的。
本发明的一个目标尤其在于提供，在前言中定义的光盘系统，其中所述可变增益放大器的所述控制回路的时间常数变化较小。
根据本发明的光盘系统，其特征在于所述光盘系统包括在所述限制器与所述可变增益放大器之间的反馈路径内的至少一个用于非线性控制所述可变增益放大器的发生器。
通过在所述限制器与所述可变增益放大器之间的反馈路径中引入该发生器，可以非线性地(类似例如指数等地)控制所述可变增益放大器。于是所述可变增益放大器的增益为发生器信号的指数函数，因此尽管所述可变增益放大器的所述控制回路的时间常数依赖于探测器信号的电平，但现在通过使可变增益放大器的控制回路的定时行为(timing behavior)具有更稳定的特性的方式使所述时间常数得到补偿。
本发明是基于下述理解，特别是，线性过程应当采用线性控制来补偿，而非线性过程应当采用非线性控制来补偿，并且本发明基于这样的基本思想，特别是，应当引入所述发生器以用来非线性地控制所述可变增益放大器。
本发明尤其解决的问题为，提供了一种光盘系统，其中所述可变增益放大器的控制回路的时间常数的起伏得到补偿，或者换而言之，其中可变增益放大器的控制回路的定时行为具有更稳定的特性，尤其是其优点在于，所述可变增益放大器与限制器可以集成在光电探测器集成电路上。
根据本发明的权利要求2定义的光盘系统的第一实施方案，其优点在于所述发生器包含用于将电压转换为电流的转换器。
通过引入所述转换器，将其用于接收限制器输出的输入电压信号以及响应于所述输入电压信号而(非线性地)产生输出电流信号，并用于提供所述输出电流信号至所述可变增益放大器的输入，所述发生器并不复杂且易于集成。
根据本发明的权利要求3定义的光盘系统的第二实施方案，其优点在于所述发生器包含另一个将电压转换为电流的转换器，且包含位于两个转换器之间的至少一个电容器。
通过引入所述另一个转换器，连接到限制器的输出的所述转换器之一与所述电容器一起形成积分器，该积分器使所述限制器的输出电压信号的平均值等于零。这改善了所述限制器的性能。连接到所述可变增益放大器的输入的另一个转换器负责对所述可变增益放大器的所述非线性控制。所述可变增益放大器的增益现在为所述电容器上的电压降的指数函数，因此所述可变增益放大器的所述控制回路的时间常数现在通过使得可变增益放大器的控制回路的定时行为具有更稳定的特性的方式被适当地补偿。
根据本发明的权利要求4定义的光盘系统的第三实施方案，其优点在于所述光电探测器包含至少四个子探测器(subdetector)，且所述光盘系统的每个子探测器包含一个可变增益放大器、一个限制器、及带有一个电容器的两个转换器。
通过为每个子探测器引入可变增益放大器、限制器及带有一个电容器的两个转换器，四个子探测器(类似四个象限)一起形成所述光电探测器，还包含至少一个微分时间延迟检测器的一个光电探测器集成电路可负责产生径向跟踪误差。
根据本发明的电路及根据本发明的方法的实施方案与根据本发明的光盘系统的实施方案一致。
本发明的这些及其它方面将从随后描述的实施方案而变得明显，且将结合随后描述的实施方案得到阐明。
图1示出了包含根据本发明电路的根据本发明的光盘系统的方框图；
图2示出了包含可变增益放大器、限制器、及发生器的根据本发明的电路；
图3公开了可变增益放大器的一个实施方案；
图4公开了转换器(非线性电压-电流转换器)的一个实施方案；
图5公开了另一个转换器(电压-电流转换器)的一个实施方案；以及
图6公开了限制器的一个实施方案。
图1公开的光盘系统包含光电探测器1，该光电探测器1包含四个子探测器，每个子探测器通过前置放大器连接到电路2、3、4、5。电路2、3、4、5的输出连接到微分时间延迟检测器6的输入。
图2所示的电路2包含可变增益放大器10或VGA10，其输入形成电路2的输入且其输出连接到限制器11的第一输入。限制器11的第二输入连接到参考源，且限制器11的输出形成电路2的输出并连接到发生器12的输入，发生器12的输出连接到VGA10的控制输入。
所述发生器12包含转换器13，其输出形成发生器12的输出且其输入连接到另一个转换器14的输出，电容器15并联在转换器14的输出之间。另一个转换器14的第一输入形成发生器12的所述输入，且第二输入连接到参考源。
图1及图2所示的本发明的功能如下。光电探测器1探测光盘的一部分，并相应地产生探测信号，该信号通过前置放大器与VGA10被放大。VGA10因此保持放大后的探测信号的电平不变，甚至使得具有非-恒定电平的探测信号的电平不变。因此，限制器延迟将恒定，并且不随探测信号的变化电平而改变。限制器11限制放大的探测信号，之后微分时间延迟检测器6检测任何时间延迟。为避免由于(光电探测器1与微分时间延迟检测器6之间的传输线的)路径长度不同引起的延迟差，理想的是将微分时间延迟检测器6、VGA10以及限制器11都集成在同一光电探测器集成电路上。
通过在限制器11与VGA10之间的反馈路径中为电路2、3、4、5提供发生器12，非线性地(类似例如指数等地)控制VGA10。于是VGA10的增益为电容器15上的电压降的指数函数，因此尽管VGA10的控制回路的时间常数依赖于探测信号的电平，但现在该时间常数通过使得VGA10控制回路的定时行为具有更稳定的特性的方式而得到补偿。借助图3及图4，对指数控制进行更详尽的解释。
发生器12包含用于将电压转换为电流的转换器13，该转换器13引入了对VGA10的非线性控制。借助图3及图4，对该非线性控制进行更详尽的解释。发生器12还包含用于把电压转换为电流的另一个转换器14，两个转换器13、14之间有一电容器15。该另一个转换器14与所述电容器15一起形成积分器，该积分器使限制器11的输出电压信号的平均值等于零。这改善了所述限制器11的性能。包含两个转换器13、14的所述发生器12并不复杂且易于集成。
本发明是基于下述理解，特别是，线性过程应当采用线性控制来补偿，而非线性过程应当采用非线性控制来补偿，并且本发明基于这样的基本思想，特别是，应当引入发生器12以用来非线性地控制VGA10。
本发明解决的问题为，尤其是，提供了一种光盘系统，其中VGA的10的控制回路的时间常数起伏得到补偿，或者换而言之，其中VGA10的控制回路的定时行为具有更稳定的特性，特别是其优点在于VGA10、限制器11、以及所述微分时间延迟检测器6可以一起集成在光电探测器集成电路上。
图3所示VGA10包含八个晶体管T1-T8、两个二极管D1与D2、四个电流源CS1-CS4、以及两个电阻器R1与R2，均按图所示连接。
图4所示的转换器13包含十个晶体管T11-T20、六个二极管D11-D16、一个电流源CS11、以及五个电阻器R11与R15，均按图所示连接。
图3所示VGA10的功能如下。流经各个二极管D1与D2的电流等于I，电流源CS4产生的电流等于2I，电流源CS3产生的电流为2J。于是该VGA10的电压增益为Vout/Vin＝J/I·Rout/Rin，其中Vout为T6的集电极与地之间的电压，Vin为T7的基极与T8的基极之间的电压，Rout为限制器11的输入阻抗(或输入电阻器)，Rin等于R1或R2。
图4所示转换器13的功能如下。晶体管T17的基极及晶体管18的基极连接到另一个转换器14的输出。可将T17、T18及R15看作把电容器15上的电压转换成电流X·d＝0，2...-0，2mA的跨导放大器。流经各个晶体管T12、T13、T14、T15的电流，例如，等于0，2mA。则流经晶体管T17的电流为0...0，4mA，流经晶体管T18的电流为0，4...0mA。流经晶体管T19的电流等于2I，流经晶体管T20的电流等于2J(参考图3的VGA10)。流经各个二极管D12、D13的电流为X·(1-d)＝0，2...0，6mA，并且流经各个二极管D15、D16的电流为X·(1+d)＝0，6...0，2mA。由0，2mA＜X·(1-d)＜0，6mA，且通过解网格方程J/I＝[(1+d)/(1-d)]2，可得到0，5＜d＜0，5且X＝0，4mA。
当将所述J/I方程与所述电压增益Vout/Vin相结合时，可清楚地发现所述电压增益方程通常是[(1+d)/(1-d)]2的函数，或者更具体地与[(1+d)/(1-d)]2成比例，[(1+d)/(1-d)]2是预期指数控制的二阶近似。
图5所示另一个转换器14包含六个晶体管T21-T26、两个二极管D21至D22、以及一个电流源CS21，均按图所示连接。T25的基极与T26的基极形成另一个转换器14的输入，T25的集电极与T26的集电极形成另一个转换器14的输出。
图6所示限制器11包含六个晶体管T31-T36、四个二极管D31-D34、三个电流源CS31-CS33、以及两个电压源V31与V32，均按图所示连接。T34的基极与T35的基极形成限制器11的输入，T33(或T36)的发射极形成限制器11的输出。
图1至图6仅仅示出了可能的实施方案，不离开本发明的范围内的其它实施方案也是可能的。除了双极晶体管，也可以使用例如JFET及MOSFET的其它晶体管。所述非线性控制可以为指数控制，换而言之，VGA10的增益指数地依赖于电容器15上的电压降，但如上述所计算的，并不排除其它非线性控制，例如类似所述二次函数的所述指数控制的(二阶)近似。
光电探测器1可包含任意数目的子探测器，例如两个、四个或六个或更多子探测器，所述前置放大器可以与所述子探测器集成，或与所述电路2至5集成，或者可以省去该前置放大器。微分时间延迟检测器6可包含任意数目的闩锁，例如两个、四个、八个或更多的闩锁，外加一个或多个加法器/减法器以及一个或多个低通滤波器。VGA10及限制器11可以直接或者通过其它元件连接，发生器12可包含除了所述转换器13、14及所述电容器15以外的其它元件。
总而言之，提供了包含光电探测器1、可变增益放大器10与限制器11的光盘系统，限制器11与放大器10之间的反馈路径中具有用于非线性地控制所述放大器10的发生器12。因此，依赖于输入信号电平的所述放大器10的控制回路的时间常数现在得到补偿，并且所述放大器10的控制回路的定时行为具有更稳定的特性。所述发生器12包含转换器13，且并不复杂易于与放大器10及后面跟有微分时间延迟检测器6的限制器11一起集成在光电探测器集成电路上。所述发生器12还包含另一个转换器14，转换器14与电容器15形成积分器，用于使限制器11的输出电压信号的平均值等于零。

Claims (10)

1.一种光盘系统，包含用于探测至少一部分所述光盘并相应地产生探测信号的至少一个光电探测器，包含用于放大探测信号的至少一个可变增益放大器，并包含用于限制放大的探测信号的至少一个限制器，其特征在于，所述光盘系统的所述限制器与所述可变增益放大器之间的反馈路径中包含至少一个用于非线性地控制所述可变增益放大器的发生器。
2.根据权利要求1的光盘系统，其特征在于，所述发生器包含一个用于把电压转换为电流的转换器。
3.根据权利要求2的光盘系统，其特征在于，所述发生器包含另一个用于把电压转换为电流的转换器，以及包含在两个转换器之间的至少一个电容器。
4.根据权利要求3的光盘系统，其特征在于，所述光电探测器包含至少四个子探测器，所述光盘系统的每个子探测器包含一个可变增益放大器、一个限制器、及带有一个电容器的两个转换器。
5.一种用于放大和限制来自光盘系统内至少一个光电探测器的探测信号的电路，该电路包含用于放大探测信号的至少一个可变增益放大器，并包含用于限制放大后的探测信号的至少一个限制器，其特征在于，所述电路在所述限制器与所述可变增益放大器之间的反馈路径中包含至少一个用于非线性控制所述可变增益放大器的发生器。
6.根据权利要求5的电路，其特征在于，所述发生器包含用于把电压转换为电流的转换器。
7.根据权利要求6的电路，其特征在于，所述发生器包含另一个用于把电压转换为电流的转换器，并在两个转换器之间包含至少一个电容器。
8.一种用于光盘系统中的方法，包含下述步骤：通过至少一个光电探测器探测光盘的至少一部分并相应地产生探测信号，通过至少一个可变增益放大器放大探测信号，通过至少一个限制器限制放大的探测信号；所述方法的特征在于包含通过位于所述限制器与所述可变增益放大器之间的反馈路径中的至少一个发生器来非线性地控制所述放大的步骤。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于，所述方法包含通过包含转换器的所述发生器把电压转换为电流的步骤。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于，所述方法包含通过包含另一个转换器的所述发生器进一步把电压转换为电流的步骤，且两个转换器之间至少有一个电容器。
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