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Die
Erfindung betrifft einen Eingangssignalverstärker, vorzugsweise eines Wiedergabe- oder Aufzeichnungsgerätes für optische
Aufzeichnungsträger
wie beispielsweise einen Eingangssignalverstärker zur Spurführung oder
Fokussierung in Servoregelkreisen von Rufzeichnungs- oder Wiedergabegeräten optischer
Aufzeichnungsträger.
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In
Wiedergabe- und ebenfalls in Aufzeichnungsgeräten für optische Aufzeichnungsträger wird der
Aufzeichnungsträger
mit einer Lichtquelle, beispielsweise einem Laser, bestrahlt und
das vom Aufzeichnungsträger
reflektierte Licht einem aus mehreren Photoelementen bestehenden
Photodetektor zugeführt.
Mit dem Photodetektor werden sowohl das gegebenenfalls auf dem Aufzeichnungsträger gespeicherte
Informationssignal als auch Fehlersignale zur Spurführung und
zur Fokussierung des Lichtstrahls erzeugt, die Eingangsverstärkern zugeführt werden.
Da optische Aufzeichnungsträger
bereits herstellungsbedingt unterschiedliche Reflektivität, Laser
unterschiedliche Lichtintensität
und Photodetektoren unterschiedliche Empfindlichkeit aufweisen, werden
insbesondere Regelabweichungen von unterschiedlichen Signalintensitäten repräsentiert. Ohne
entsprechende Maßnahmen
würde ein
angeschlossener Regelkreis für
eine bestimmte Regelabweichung mit unterschiedlichen Signalen angesteuert,
wodurch das Regelverhalten nachteilig beeinflußt wird.
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Um
trotz der genannten Abweichungen eine einheitliche Skalierung von
Regelabweichungen zu gewährleisten,
ist es bereits bekannt, analoge Dividierer oder A/D-Wandler und
eine von einem Mikroprozessor gesteuerte Pulsweitensteuerung mit
anschließender
Tiefpaßfilterung
zu verwenden. Im Prinzip wird mit diesen Mitteln die Eingangssignalverstärkerg für eine einheitliche
Skalierung verändert.
Zum Steuern der Verstärkung
wird dabei das Eingangssignal selbst verwendet.
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Analoge
Teilerschaltungen sind jedoch teuer, benötigen eine Justierung und sind
wegen der Erzeugung eines Offsets ungenau. Ferner sind die bekannten
Schaltungen temperaturempfindlich, so daß die Temperaturstabilität nicht
gegeben ist, was insbesondere für
transportable Geräte
nachteilig ist.
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Ein
Eingangssignalverstärker
mit einem durch einen A/D-Wandler gesteuerten Rückkopplungsnetzwerk zur Verbesserung
des Dynamikbereichs des A/D-Wandlers ist bereits in GB-A-2 2745 745
offenbart.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zu schaffen,
worin die Verstärkung
eines Eingangssignalverstärkers,
wie beispielsweise die Verstärkung
des Spurfolgefehler- und/oder Fokusfehlersignals für eine einheitliche Skallierung
einfach und genau regelbar ist.
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Die
Aufgabe wird durch die jeweils in einem unabhängigen Anspruch angegebenen
Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zum Steuern der Verstärkung eines
Eingangssignalverstärkers
wie beispielsweise eines Eingangssignalverstärkers für Servoregelkreise eines Aufzeichnungs-
oder Wiedergabegerätes
für optische
Aufzeichnungsträger,
worin ein Summensignal der optischen Abtasteinheit einem A/D-Wandler
zugeführt wird
und das resultierende digitale Summensignal zum Steuern der Verstärkung des
Eingangssignalverstärkers
verwendet wird. Der Eingangssignalverstärker wird dadurch digital gesteuert.
Mit dem digitalen Summensignal wird die Rückkopplung des Eingangssignalverstärkers und
dadurch seine Verstärkung
beeinflußt.
Das wird dadurch erreicht, indem die den Wert des digitalen Summensignals
repräsentierenden
Bits das Ein- bzw. Ausschalten eines entsprechenden Rückkopplungswiderstandes
des Eingangssignalverstärkers
steuern.
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Vorteilhafterweise
wird mit jedem Bit des digitalen Summensignals ein Schalter gesteuert,
der beispielsweise in Serie mit dem entsprechenden Rückkopplungswiderstand
angeordnet ist. Eine Parallelschaltung mehrerer dieser Serienschaltungen bildet
dann ein Rückkopplungsnetzwerk
zum Steuern der Verstärkung
des Eingangssignalverstärkers.
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Das
MSB des digitalen Summensignals steuert vorzugsweise den kleinsten
Rückkopplungswiderstand,
während
das LSB den größten Rückkopplungswiderstand
ein- bzw. ausschaltet.
Die Rückkopplungswiderstände bilden
vom MSB zum LSB hin eine größenmäßig aufsteigende
Folge in Form ihres Wertes, wobei vorteilhafterweise sich benachbarte
Widerstände
der Folge um einen Faktor 2 unterscheiden, die Widerstandsfolge
also von MSB zu LSB die Form R, 2R, 4R, 8R, 16R,
... aufweist, wobei R der Widerstandswert des kleinsten Widerstands
ist.
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Ferner
ist ein zusätzlicher
Rückkopplungswiderstand,
der die höchste
Zweierpotenz der Folge darstellt, zur Begrenzung der Verstärkung des
Eingangssignalverstärkers
dauernd als Rückkopplungswiderstand
geschaltet. Hat also die Widerstandsfolge n Glieder, so hat der
zusätzliche
Rückkopplungswiderstand
den Wert 2n·R.
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Der
A/D-Wandler zum Digitalisieren des Summensignals ist in bekannter
Weise taktgesteuert.
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Durch
die Abstufung der Widerstände
in Zweierpotenzen wird vorteilhafterweise erreicht, daß die Verstärkung des
Eingangssignalverstärkers
reziprok zum Eingangssignal verändert
wird, wie dies für das
korrekte Arbeiten des Servoregelkreises benötigt wird. Mit anderen Worten,
verdoppelt sich beispielsweise das Summensignal der vier Photodetektoren eines
Vierquadrantendetektors des optischen Abtastelements, so verdoppelt
sich ebenfalls der digitalisierte Summenwert. Durch die Abstufung
der Widerstände
wird der Leitwert ebenfalls verdoppelt, und da der Leitwert in der
Rückkopplung
des entsprechenden Verstärkers
verdoppelt wird, wird folglich die Verstärkung halbiert. Der Gesamtleitwert
der Rückkopplung
ist proportional der Eingangsspannung in analoger Stufung. Der verwendete
Takt für
den Summensignal-A/D-Wandler wird von einem Mikroprozessor oder
Oszillator bereitgestellt. Der Takt muß so schnell sein, daß die Verstärkungsnachstellung
ausreichend schnell geregelt werden kann, falls eine Intensitätsänderung
bei dem Summensignal auftritt. Falls auf dem optischen Aufzeichnungsträger Fehlerstellen auftreten,
kann man dort, wo es sinnvoll ist, den eingestellten Verstärkungswert
halten, indem der Takt in Abhängigkeit
von den Fehlerdetektoren blockiert wird. Dadurch können Halteglieder
in der Schaltung eingespart werden. Der Takt wird unterbunden, um beim
Auftreten von Fehlern unnötige
oder grob falsche Einstellungen zu vermeiden. Insgesamt ist die erfindungsgemäße Schaltung
einfach aufgebaut und es braucht kein Offset kompensiert zu werden.
Ein Abgleich ist aufgrund der digitalen Steuerung nicht erforderlich.
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Einer
zweiten Ausführung
entsprechend ist das Rückkopplungsnetzwerk
eine Reihenschaltung von Widerständen,
zu denen bis auf den kleinsten Widerstand jeweils ein Schalter parallel
geschaltet ist. Darüber
hinaus kann das Rückkopplungsnetzwerk
auch mit einer Kombination von Serien- und Parallelschaltung von
Widerständen
und Schaltern realisiert werden.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Zeichnungen
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 Schaltschema
eines Eingangssignalverstärkers
mit einem ersten Rückkopplungsnetzwerk
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2 Schaltschema
eines Eingangssignalverstärkers
mit einem zweiten Rückkopplungsnetzwerk
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1 zeigt
einen Eingangssignalverstärker, der
ein als Differenzverstärker
ausgelegter Fehlersignalverstärker 1 ist,
dessen erster Eingang mit dem Fehlersignal, beispielsweise dem Fokusfehlersignal FE
oder dem Spurfolgefehlersignal TE, über einen Widerstand 2 beaufschlagt
ist. In dem Schaltschema liegt der zweite Eingang des Verstärkers 1 an
Erde bzw. Masse. Am Ausgang des Fehlersignalverstärkers 1 wird
das verstärkte
einheitlich skalierte Fehlersignal bereitgestellt. Im Rückkopplungszweig
des Verstärkers
sind eine Reihe von Widerständen
R, 2R, 4R, 8R, 16R, 32R parallelgeschaltet,
wobei die Reihe der Widerstände
R bis 16R über
entsprechende Schalter SR bis S1 6 R in die Rückkopplung
ein- bzw. ausgeschaltet
werden können.
Weiterhin weist die Schaltung einen A/D-Wandler 3 auf,
an dessen Eingang das Summensignal des Photodetektors, im vorliegenden
Fall A + B + C + D aufgrund der Verwendung eines Vierquadrantensensors
(nicht dargestellt) angelegt wird. Nach dem A/D-Wandler 3 liegt
das Summensignal in digitaler Form vor. Das MSB steuert einen Schalter
SR mit dem geringsten Widerstand, d.h. der
höchsten
Leitfähigkeit,
während
das LSB mit dem Ein-/Ausschalter S16R des
höchstwertigen
Widerstandes 16R verbunden ist. Die einzelnen Bits des
digitalisierten Summensignals wirken auf die steuerbaren Schalter
SR bis S16R so daß die Schalter je
nach Bit geschaltet sind oder nicht. Durch die entsprechende Wahl
der Größe der Widerstände SR – S16 R. wobei sich zwei
aufeinanderfolgende Widerstände
um den Faktor 2 unterscheiden, ist gewährleistet, daß die Verstärkung des
Fehlersignalverstärkers 1 reziprok
zu dem Fehlersignal ist. Verdoppelt sich beispielsweise das Fehlersignal
aufgrund einer höheren
Reflektivität
des Aufzeichnungsträgers,
so verdoppelt sich die Leitfähigkeit
und damit halbiert sich die Verstärkung. Der A/D-Wandler 3 ist
taktgesteuert, so daß extern
die Schnelligkeit der Reaktion der Verstärkungsanpassung über den
Takt geregelt werden kann. Im Falle von größeren Störungen wie Dropouts, kann der
Takt angehalten werden und aufgrund dessen die Verstärkung entsprechend
der Stellung des Schalters SR – S16R beibehalten werden. Dies macht die Notwendigkeit
von Sample and Hold-Schaltungen überflüssig.
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Es
ist vorteilhaft einen Widerstand 32R dauernd in dem Rückkopplungsnetzwerk
N des Verstärkers 1 vorzusehen,
da im Falle, daß alle
Schalter geöffnet
sind, d.h. kein Summensignal vorhanden ist, die Verstärkung gegen
unendlich läuft.
Durch den Widerstand 32R behält der Verstärker eine
minimale Verstärkung.
Ferner wird durch die Anpassung dieses Widerstands an die Widerstandsfolge,
d.h. der Widerstand 32R ist ebenfalls doppelt so groß wie sein
Nachbar 16R, erreicht, daß ein vom Bauelementetoleranzen
oder einer Einstellung der Rückkopplungsnetzwerkes
ausgehender Fehler gleich dem halben Fehler der letzten Stufe ist.
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Einer
zweiten Ausführung
gemäß 2 ist ein
zweites Rückkopplungsnetzwerk
N vorgesehen, das im wesentlichen von einer Reihenschaltung von Widerständen R1
bis R6 gebildet wird. Die Reihenschaltung von Widerständen R1
bis R6 ist im Rückkopplungszweig
des Eingangssignalverstärkers 1 vorgesehen
und den Widerständen
R1 bis R6 ist jeweils ein Schalter S1 bis S5 parallel geschaltet.
Die Schalter S1 ... S5 werden analog zum ersten Ausführungsbeispiel
vom A/D-Wandler 3 angesteuert. Die Anordnungen entsprechend 1 und 2 unterscheiden
sich ausschließlich
in der Art des Rückkopplungsnetzwerkes
N. Das Rückkopplungsnetzwerk
N kann auch mit einer anderen als in den Ausführungsbeispielen dargestellten
Rückkopplungsschaltung
bei entsprechender Ansteuerung mit einem A/D-Wandler aufgebaut sein.
Die Voraussetzung für
die Funktionsfähigkeit
der Schaltungsanordnung ist lediglich, daß die Verstärkung des Eingangssignalverstärkers 1 mit
dem Ausgangssignal des A/D-Wandlers 3 reziprok zum Summensignal
A + B + C + D geändert
wird, um eine einheitliche Stabilisierung der Ferhlersignale FE,
TE zu gewährleisten.
Die Verstärkung des
Eingangssignalverstärkers 1 wird
digital gesteuert. D. h. ein analoge Signale verstärkender
Eingangssignalverstärker 1 weist
eine digitale Verstärkungseinstellung
auf. Da der A/D-Wandler 3 taktgesteuert ist können darüber hinaus
mit einer entsprechenden Taktsteuerung unnötige oder grob falsche Einstellungen
beim Auftreten von Fehlern des optischen Aufzeichungsträgers vermieden
werden.
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Es
sei erwähnt,
daß die
Erfindung nicht auf die vorgeannnten Ausführungsbeispiele beschränkt ist,
da sie grundsätzlich
zur einheitlichen Skalierung von hinsichtlich ihrer Intensität schwankender
Fehlersignale verwendet werden kann.