TWI426821B - 用以控制雷射二極體之偏壓電流的自動功率控制迴路 - Google Patents

用以控制雷射二極體之偏壓電流的自動功率控制迴路 Download PDF

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Description

用以控制雷射二極體之偏壓電流的自動功率控制迴路
本發明有關於一種用以控制雷射二極體之偏壓電流的自動功率控制迴路，負回授調整雷射二極體之偏壓電流至可容許範圍內，以令雷射二極體發出的光源保持在一固定的發光強度。
常見的光通訊系統透過一光纖傳遞光訊號，以進行資料通訊的傳導，且一般使用雷射二極體作為光訊號的發光源。以往光通訊系統中，利用一自動功率控制迴路(Automatic Power Control；APC)監控雷射二極體之發光強度，以回授控制雷射二極體的偏壓電流達到一額定電流值，而令雷射二極體所發出的光源可保持在一固定的發光強度。
如第1圖所示，為習用數位式自動功率控制迴路之電路結構圖。如圖所示，自動功率控制迴路100包括有一光電二極體11、一放大器12、一取樣保持器13、一比較器14、一計數器15、一數位類比轉換器16、一雷射二極體驅動器17及一雷射二極體18。
其中，光電二極體11接收雷射二極體18所發出的光源，以轉換出一光電訊號(IS)。放大器12接收及放大該光電訊號(IS)，以產生一放大訊號(AS)。取樣保持器13接收、取樣及保持該放大訊號(AS)，以產生一取樣保持訊號(SH)。
又，自動功率控制迴路100提供四組不同大小的參考電壓R1、R2、R3、R4(R1>R2>R3>R4)，並設定有一目標值，該目標值可為R2及R3間的中間值((R2+R3)/2)。比較器14接收取樣保持訊號(SH)，以將取樣保持訊號(SH)比對於各參考電壓R1、R2、R3、R4，而產生四個數位狀態的計數控制訊號(C1、C2、C3、C4)，提供至計數器15。
當取樣保持訊號(SH)大於參考電壓R1時，比較器14產生計數控制訊號(C1C2C3C4=1100)。當取樣保持訊號(SH)落在參考電壓R1、R2間，比較器14產生計數控制訊號(0100)。當取樣保持訊號(SH)落在參考電壓R2、R3間，比較器14產生計數控制訊號(0000)。當取樣保持訊號(SH)落在參考電壓R3、R4間，比較器14產生計數控制訊號(0010)。當取樣保持訊號(SH)小於參考電壓R4時，比較器14產生計數控制訊號(0011)。
計數器15預設一計數值(N)，根據接收的計數控制訊號(C1、C2、C3、C4)，以對於該計數值(N)進行往上加值、往下減值或維持現值，並在調整之後進行輸出。計數器15所接收的計數控制訊號若為(1100)時，計數值(N)往下減值“2”。計數器15所接收的計數控制訊號為(0100)時，計數值(N)往下減值“1”。計數器15所接收的計數控制訊號為(0000)時，計數值(N)維持不變。計數器15所接收的計數控制訊號若為(0010)時，計數值(N)往上加值“1”。計數器15所接收的計數控制訊號為(0011)時，計數值(N)將往上加值“2”。
接著，數位類比轉換器16接收計數器15已調整完成的計數值(N)，以將數位形式的計數值(N)轉換為一類比訊號(AN)，並提供至雷射二極體驅動器17。
雷射二極體驅動器17接收類比訊號(AN)，以根據類比訊號(AN)的大小產生一相對應的偏壓電流(Ibias)，並利用該偏壓電流(Ibias)驅動雷射二極體18發出光源。
自動功率控制迴路100透過光電二極體11監控雷射二極體18的發光強度，以將回授訊號(例如：取樣保持訊號SH)逐漸調整至目標值，藉以負迴授控制雷射二極體驅動器17所產生的偏壓電流(Ibias)同等於額定電流值。之後，雷射二極體18所發出的光源即可保持在一固定的發光強度，而使得光通訊系統能夠準確地進行資料通訊的傳導。
習用自動功率控制迴路100雖可負回授控制雷射二極體18之偏壓電流(Ibias)達到一額定電流值，然，代表雷射二極體18發光強度的取樣保持訊號(SH)必須同時與多組參考電壓R1、R2、R3、R4進行比對，才能得知雷射二極體的偏壓電流是否等於一額定電流值，如此做法，不僅比較程序過於繁瑣，而令比較器14的電路複雜度增加，且會因此提高電路的功率消耗，甚為不利。
本發明之主要目的，在於提供一種用以控制雷射二極體之偏壓電流的自動功率控制迴路，其為一創新精簡的電路架構，不僅可監控雷射二極體之發光強度，以負回授調整雷射二極體之偏壓電流至可容許的額定範圍內，而令雷射二極體所發出的光源保持在一固定的發光強度。
本發明之次要目的，在於提供一種用以控制雷射二極體之偏壓電流的自動功率控制迴路，設定多組額定電流，當負回授電流超過上限的額定電流時，調降雷射二極體的偏壓電流，當負回授電流超過下限的額定電流時，調升雷射二極體的偏壓電流，以將雷射二極體之偏壓電流調整至可容許的額定範圍內。
本發明之又一目的，在於提供一種用以控制雷射二極體之偏壓電流的自動功率控制迴路，其中自動功率控制迴路中之比較器設定有一比較次數，在多次比較之後，確認負回授電流皆大於上限額定電流於或小於下限額定電流，才可能對於偏壓電流調升或調降，以避免雜訊的因素短時間內對於偏壓電流不斷的調整，而降低雷射二極體之驅動功率的穩定性。
為此，為達成上述目的，本發明提供一種用以控制雷射二極體之偏壓電流的自動功率控制迴路，其包括有：一雷射二極體，接收一偏壓電流，以驅動發光；一光電二極體，用以感測雷射二極體之發光強度，產生一負回授電流，且連接一第一節點；一控制器，用以輸出一控制訊號；一開關選擇器，設置在第一節點與複數個額定電流間，包括有複數個開關器，各額定電流分別對應一開關器，連接控制器以接收控制訊號，根據控制訊號選擇其中一額定電流，且開啟選擇的額定電流所對應的開關器，以令選擇的額定電流連接第一節點；一轉換器，連接第一節點，接收負回授電流與選擇的額定電流間之電流差，轉換出一負載電壓；一比較器，連接轉換器及控制器，包括有一第一輸入端及一第二輸入端，第一輸入端連接一參考電壓，第二輸入端接收負載電壓，比較負載電壓及參考電壓，以產生一比較訊號，且比較訊號傳送至控制器，控制器根據比較訊號轉變控制訊號之訊號狀態，以決定選擇的額定電流；一計數器，記錄一計數值，連接比較器及控制器接收比較訊號及控制訊號，根據比較訊號及控制訊號往上加值計數值、往下減值計數值或維持原本的計數值；及一雷射二極體驅動器，連接計數器及雷射二極體，接收計數值，以產生對應的偏壓電流驅動雷射二極體發光。
首先，請參考第2圖，為本發明用以控制雷射二極體之偏壓電流的自動功率控制迴路一較佳實施例之電路結構圖。如圖所示，自動功率控制迴路300應用於一光通訊系統中光訊號之發光強度的調整，其包括有一開關選擇器31、一光電二極體32、一轉換器33、一比較器34、一計數器35、一雷射二極體驅動器37、一雷射二極體38及一控制器39。
其中，雷射二極體38接收一偏壓電流(Ibias)，以驅動發光而作為光訊號的發光源。光電二極體32感測雷射二極體38之發光強度，以產生一負回授電流IFB ，負回授電流IFB 亦可等於偏壓電流(Ibias)，且光電二極體32連接一第一節點301，該第一節點301為光電二極體32與開關選擇器31間之連接點。
開關選擇器31設置在第一節點301與複數個額定電流ISET 、IUL_SET 、ILL_SET 間，包括有複數個開關器311、313、315，各額定電流ISET 、IUL_SET 、ILL_SET 分別對應一開關器311、313、315。此外，開關選擇器31尚連接控制器39，以接收控制器39產生的控制訊號(CS)，根據控制訊號(CS)選擇其中一額定電流ISET /IUL_SET /ILL_SET ，且開啟選擇的額定電流ISET /IUL_SET /ILL_SET 所對應的開關器311/313/315，以令所選擇的額定電流ISET /IUL_SET /ILL_SET 可電性連接至第一節點301，而在第一節點301上輸出負回授電流IFB 與選定的額定電流ISET /IUL_SET /ILL_SET 間之一電流差ID 。
又，額定電流包括有一參考額定電流ISET 、一上限額定電流IUL_SET 及一下限額定電流ILL_SET ，上限額定電流IUL_SET 可設定為參考額定電流ISET 之1.2倍或其他大於1之倍數，下限額定電流ILL_SET 可設定為參考額定電流ISET 之0.8倍或其他小於1之倍數。控制訊號(CS)包括有一第一訊號狀態(00)、一第二訊號狀態(01)及一第三訊號狀態(10)，當控制訊號(CS)為該第一訊號狀態(00)時，開啟開關器311，以選擇參考額定電流ISET 連接至第一節點301，當控制訊號(CS)為第二訊號狀態(01)時，開啟開關器313，以選擇上限額定電流IUL_SET 連接至第一節點301，當控制訊號(CS)為第三訊號狀態(10)時，開啟開關器315，選擇下限額定電流ILL_SET 連接至第一節點301。
轉換器33連接第一節點301接收電流差ID ，以轉換出一負載電壓VL ，而比較器34包括有一第一輸入端341、一第二輸入端342及一輸出端，第一輸入端341連接一參考電壓VREF ，第二輸入端342接收該負載電壓VL ，輸出端連接計數器35及控制器39。比較器34比較負載電壓VL 及參考電壓VREF 之大小，以產生一比較訊號(C)。當負載電壓VL 大於參考電壓VREF 時，比較訊號(C)為一負飽和訊號，當負載電壓VL 等於參考電壓VREF 時，比較訊號(C)為一零值訊號，當負載電壓VL 小於參考電壓VREF 時，比較訊號(C)為一正飽和訊號。
轉換器33詳細電路結構包括有一第一電晶體331及一第二電晶體333。第一電晶體331為一P型金氧半電晶體(PMOS)，源極端(S)連接第一節點301，汲極端(D)連接比較器34之第二輸入端342，而閘級端(G)接收一重置訊號RS。第二電晶體333為一N型金氧半電晶體(NMOS)，源極端(S)連接比較器34之第一輸入端341，汲極端(D)連接比較器之第二輸入端342，而閘級端(G)接收重置訊號RS。當重置訊號RS為一高準位狀態(H)時，第一電晶體331為一關閉狀態，第二電晶體333為一導通狀態，此時，比較器34之第一輸入端341及第二輸入端342經由轉換器33之第二電晶體333直接連接一起，以控制負載電壓VL 相等於參考電壓VREF 。反之，當重置訊號RS為一低準位狀態(L)時，第一電晶體331為一導通狀態，第二電晶體333為一關閉狀態，參考額定電流ISET 與負回授電流IFB 間之電流差ID 經由轉換器33之第一電晶體331流向第二輸入端342，以在該比較器34之第二輸入端342上轉換出對應的該負載電壓VL 。
再者，比較器34所產生之比較訊號(C)會傳送至控制器39，控制器39在根據比較訊號(C)轉變控制訊號(CS)之訊號狀態，以決定欲選擇的額定電流ISET 、IUL_SET 或ILL_SET 。而計數器35為一數位式之計數器，例如：十位元計數器，記錄一計數值(N)，連接比較器34及控制器39，以接收比較訊號(C)及控制訊號(CS)，根據比較訊號(C)及控制訊號(CS)往上加值計數值(N)、往下減值計數值(N)或維持原本的計數值(N)。
承上所述，對於控制器34及計數器35之內容進一步說明，自動功率控制電路300開始進行監控雷射二極體38之發光強度之程序時，控制器39預設控制訊號(CS)為第一訊號狀態(00)，首先會選擇參考額定電流ISET 與負回授電流IFB 進行比較。
當負回授電流IFB 大於參考額定電流ISET 時，比較器34會輸出一負飽和訊號至計數器35及控制器39。計數器35接收第一訊號狀態(00)及負飽和訊號時，並不會對於計數值(NX )進行任何改變，而控制器39接收負飽和訊號後，得知負回授電流IFB 大於參考額定電流ISET ，係將控制訊號(CS)改變為第二訊號狀態(01)，選擇上限額定電流IUL_SET 與負回授電流IFB 進行比較。若負回授電流(IFB )仍大於上限額定電流IUL_SET 時，比較器34也會輸出負飽和訊號至計數器35及控制器39。計數器35同時接收到第二訊號狀態(01)及負飽和訊號時，才會對於計數值(NX )往下減值，而控制器39再次接收負飽和訊號後，係將控制訊號(CS)從第二訊號狀態(01)改回為第一訊號狀態(00)，再一次使用參考額定電流ISET 與調整後之負回授電流IFB 進行比較。持續上述流程，直到負回授電流(IFB )小於上限額定電流IUL_SET ，而令比較器34輸出正飽和之比較訊號(C)，控制器39將會停止轉變控制訊號(CS)之訊號狀態，以完成計數值(NX )之計數調整。
相反的，當負回授電流IFB 小於參考額定電流ISET 時，比較器34將會輸出一正飽和訊號至計數器35及控制器39。計數器35接收第一訊號狀態(00)及正飽和訊號時，並不會對於計數值(NX )進行任何改變，而控制器39接收正飽和訊號後，得知負回授電流IFB 小於參考額定電流ISET ，係將控制訊號(CS)改變為第三訊號狀態(10)，選擇下限額定電流ILL_SET 與負回授電流IFB 進行比較。若負回授電流IFB 仍小於下限額定電流ILL_SET 時，比較器34也會輸出正飽和訊號至計數器35及控制器39。計數器35同時接收到第三訊號狀態(10)及正飽和訊號時，才會對於計數值(NX )往上加值，而控制器39再次接收正飽和訊號後，係將控制訊號(CS)從第三訊號狀態(10)改回為第一訊號狀態(00)，再一次使用參考額定電流ISET 與調整後之負回授電流IFB 進行比較。持續上述流程，直到負回授電流IFB 大於下限額定電流ILL_SET ，而令比較器34輸出負飽和之比較訊號(C)，控制器39將會停止轉變控制訊號(CS)之訊號狀態，以完成計數值(NX )之計數調整。
雷射二極體驅動器37連接計數器35及雷射二極體38，接收已調整完成的計數值(NX )，以根據計數值(NX )產生對應的偏壓電流(Ibias)驅動雷射二極體38進行發光。
當然，在本實施例中，以數位形式的計數值(NX )直接控制雷射二極體驅動器37產生偏壓電流(Ibias)，或者，透過一數位類比轉換器36係將數位形式的計數值(NX )轉換為類比形式的計數值(ANX )，係以類比的方式控制雷射二極體驅動器37產生偏壓電流(Ibias)。
藉此，本實施例自動功率控制迴路300利用多組額定電流與負回授電流IFB 進行比較，當負回授電流IFB 超過上限的額定電流IUL_SET 時，調降雷射二極體38的偏壓電流(Ibias)，當負回授電流IFB 超過下限的額定電流ILL_SET 時，調升雷射二極體38的偏壓電流(Ibias)，以將雷射二極體38之偏壓電流(Ibias)逐漸調整至可容許的額定範圍內，而使得雷射二極體38發出的光源保持在一固定的發光強度。
又，本發明所述的比較器34設定有一比較次數，例如：16次，在多次比較之後，負載電壓VL 皆大於或小於參考電壓VREF 時，比較器34才會輸出負飽和訊號或正飽和訊號，換言之，多次確認負回授電流IFB 皆大於上限額定電流IUL_SET 或小於下限額定電流ILL_SET ，比較器34才會輸出負飽和訊號或正飽和訊號，之後，才可能對於偏壓電流(Ibias)調升或調降，以避免雜訊的因素短時間內對於偏壓電流(Ibias)不斷的調整，而降低雷射二極體38之驅動功率的穩定性。
請參考第3圖，為本發明自動功率控制迴路一實施例之訊號時序圖，並同時參閱第2圖。如圖所示，首先，自動功率控制迴路300監控雷射二極體38之發光強度之前，會接收一高準位狀態(H1 )的重置訊號RS，以控制負載電壓VL 之電壓值551相等於參考電壓VREF ，並且光電二極體32不會感測出任何負回授電流IFB 。之後，自動功率控制迴路300接收一低準位狀態(L1 )的重置訊號RS，開始監控雷射二極體38之發光強度，並比較負回授電流IFB 與額定電流ISET 、IUL_SET 或ILL_SET 間之大小。
本實施例自動功率控制電路300開始進行監控雷射二極體38之發光強度前，控制器39預設控制訊號(CS)為第一訊號狀態(00)，首先選擇參考額定電流ISET 與負回授電流IFB 之電流值561進行比較。在本實施例中，由於負回授電流IFB 之電流值561大於參考額定電流ISET ，負回授電流IFB 之電流值561與參考額定電流ISET 間之電流差ID 將使得負載電壓VL 之電壓值552往上拉升，負載電壓VL 之電壓值552大於參考電壓VREF ，比較器34輸出一負飽和訊號(C=-1)。計數器35接收第一訊號狀態(00)及負飽和訊號(C=-1)時，並不會對於計數值(NX )進行任何改變，而控制器39接收負飽和訊號(C=-1)後，得知負回授電流IFB 之電流值561大於參考額定電流ISET ，係將控制訊號(CS)改變為 第二訊號狀態(01)，另選擇上限額定電流IUL_SET 與負回授電流IFB 之電流值561進行比較。
自動功率控制迴路300接收下一高準位狀態(H2 )的重置訊號RS，控制負載電壓VL 之電壓值553相等於參考電壓VREF ，並且光電二極體32不會感測出任何負回授電流IFB 。自動功率控制迴路300接收下一低準位狀態(L2 )的重置訊號RS，並利用上限額定電流IUL_SET 與負回授電流IFB 之電流值561進行比較，上限額定電流IUL_SET 與負回授電流IFB 之電流值561間之電流差ID ，將使得負載電壓VL 之電壓值554往上拉升，負載電壓VL 之電壓值554大於參考電壓VREF ，比較器34輸出負飽和訊號(C=-1)。此時，計數器35同時接收到第二訊號狀態(01)之控制訊號(CS)及負飽和訊號(C=-1)，將可對於計數值(NX )往下減值(NX =N-1)。雷射二極體驅動器37接收計數值(NX =N-1)，產生一對應於計數值(NX =N-1)之偏壓電流(Ibias)，雷射二極體38之發光亮度將會因此調降，進而光電二極體32感測出一較低電流值562之負回授電流IFB ，較低電流值562之負回授電流IFB 可拉低部分負載電壓VL 的電壓值555。再者，控制器39再次接收負飽和訊號(C=-1)，得知目前較低電流值561之負回授電流IFB 已經過調整，係將控制訊號(CS)從第二訊號狀態(01)改回第一訊號狀態(00)。
自動功率控制迴路300接收下一高準位狀態(H3 )的重置訊號RS，控制負載電壓VL 之電壓值556相等於參考電壓VREF ，並且光電二極體32不會感測出任何負回授電流IFB 。 自動功率控制迴路300接收下一低準位狀態(L3 )的重置訊號RS，並利用參考額定電流ISET 與較低電流值562之負回授電流IFB 進行比較，參考額定電流ISET 與較低電流值562之負回授電流IFB 間之電流差ID ，將使得負載電壓VL 之電壓值557往上拉升，負載電壓VL 之電壓值557大於參考電壓VREF ，比較器34輸出一負飽和訊號(C=-1)。計數器35接收第一訊號狀態(00)及負飽和訊號(C=-1)，對於計數值(NX =N-1)保持現狀，而控制器39接收負飽和訊號(C=-1)後，得知較低電流值562之負回授電流IFB 仍大於參考額定電流ISET ，係將控制訊號(CS)改變為第二訊號狀態(01)，另選擇上限額定電流IUL_SET 與較低電流值562之負回授電流IFB 進行比較。
自動功率控制迴路300接收下一高準位狀態(H4 )的重置訊號RS，控制負載電壓VL 之電壓值558相等於參考電壓VREF ，並且光電二極體32不會感測出任何負回授電流IFB 。自動功率控制迴路300接收下一低準位狀態(L4 )的重置訊號RS，並利用上限額定電流IUL_SET 與較低電流值562之負回授電流IFB 進行比較，結果上限額定電流IUL_SET 大於較低電流值562之負回授電流IFB ，則上限額定電流IUL_SET 與較低電流值562之負回授電流IFB 間之電流差ID ，將使得負載電壓VL 之電壓值559往下拉降，負載電壓VL 之電壓值559將小於參考電壓VREF ，而使得比較器34輸出正飽和訊號(C=+1)，則控制器39停止轉變控制訊號(CS)之訊號狀態，以完成計數值(NX )之計數調整，且此時雷射二極體38之偏 壓電流(Ibias)已調整至可容許的額定範圍內。
請參考第4圖，為本發明自動功率控制迴路一實施例之訊號時序圖，並同時參閱第2圖。如圖所示，自動功率控制迴路300首先會接收一高準位狀態(H1 )的重置訊號RS，以控制負載電壓VL 之電壓值571相等於參考電壓VREF ，並且光電二極體32不會感測出任何負回授電流IFB 。之後，自動功率控制迴路300接收一低準位狀態(L1 )的重置訊號RS，開始監控雷射二極體38之發光強度，並比較負回授電流IFB 與額定電流ISET 、IUL_SET 或ILL_SET 間之大小。
本實施例自動功率控制電路300開始進行監控雷射二極體38之發光強度前，控制器39預設控制訊號(CS)為第一訊號狀態(00)，首先選擇參考額定電流ISET 與負回授電流IFB 之電流值581進行比較。在本實施例中，由於負回授電流IFB 之電流值581小於參考額定電流ISET ，負回授電流IFB 之電流值581與參考額定電流ISET 間之電流差ID 將使得負載電壓VL 之電壓值572往下拉降，負載電壓VL 之電壓值572小於參考電壓VREF ，比較器34輸出正飽和訊號(C=+1)。計數器35接收第一訊號狀態(00)及正飽和訊號(C=+1)時，並不會對於計數值(NX )進行任何改變，而控制器39接收正飽和訊號(C=+1)後，得知負回授電流IFB 之電流值581小於參考額定電流ISET ，係將控制訊號(CS)改變為第三訊號狀態(10)，選擇下限額定電流ILL_SET 與負回授電流IFB 之電流值581進行比較。
自動功率控制迴路300接收下一高準位狀態(H2 )的重 置訊號RS，控制負載電壓VL 之電壓值573相等於參考電壓VREF ，並且光電二極體32不會感測出任何負回授電流IFB 。自動功率控制迴路300接收下一低準位狀態(L2 )的重置訊號RS，並利用下限額定電流ILL_SET 與負回授電流IFB 之電流值581進行比較，下限額定電流ILL_SET 與負回授電流IFB 之電流值581間之電流差ID ，將使得負載電壓VL 之電壓值574往下拉降，負載電壓VL 之電壓值574小於參考電壓VREF ，比較器34輸出正飽和訊號(C=+1)。此時，計數器35同時接收到第三訊號狀態(10)之控制訊號(CS)及正飽和訊號(C=+1)，將可對於計數值(NX )往上加值(NX =N+1)。雷射二極體驅動器37接收計數值(NX =N+1)，產生一對應於計數值(NX =N+1)之偏壓電流(Ibias)，雷射二極體38之發光亮度將會因此調升，進而光電二極體32感測出一較高電流值582之負回授電流IFB ，較高電流值582之負回授電流IFB 可拉高部分負載電壓VL 的電壓值575。再者，控制器39再次接收正飽和訊號(C=+1)，得知目前較高電流值582之負回授電流IFB 已經過調整，係將控制訊號(CS)從第三訊號狀態(01)改回第一訊號狀態(00)。
自動功率控制迴路300接收下一高準位狀態(H3 )的重置訊號RS，控制負載電壓VL 之電壓值576相等於參考電壓VREF ，並且光電二極體32不會感測出任何負回授電流IFB 。自動功率控制迴路300接收下一低準位狀態(L3 )的重置訊號RS，並利用參考額定電流ISET 與較高電流值582之負回授電流IFB 進行比較，參考額定電流ISET 與較高電流值582 之負回授電流IFB 間之電流差ID ，將使得負載電壓VL 之電壓值557往下拉降，負載電壓VL 之電壓值557小於參考電壓VREF ，比較器34輸出正飽和訊號(C=+1)。計數器35接收第一訊號狀態(00)及正飽和訊號(C=+1)，對於計數值(NX =N+1)保持現狀，而控制器39接收正飽和訊號(C=+1)後，得知較高電流值582之負回授電流IFB 仍小於參考額定電流ISET ，係將控制訊號(CS)改變為第三訊號狀態(10)，選擇下限額定電流ILL_SET 與較高電流值582之負回授電流IFB 進行比較。
自動功率控制迴路300接收下一高準位狀態(H4 )的重置訊號RS，控制負載電壓VL 之電壓值578相等於參考電壓VREF ，並且光電二極體32不會感測出任何負回授電流IFB 。自動功率控制迴路300接收下一低準位狀態(L4 )的重置訊號RS，並利用下限額定電流ILL_SET 與較高電流值582之負回授電流IFB 進行比較，結果下限額定電流ILL_SET 小於較高電流值582之負回授電流IFB ，則下限額定電流ILL_SET 與較高電流值582之負回授電流IFB 間之電流差ID ，將使得負載電壓VL 之電壓值579往上拉升，負載電壓VL 之電壓值579將大於參考電壓VREF ，而使得比較器34輸出負飽和訊號(C=-1)，控制器39停止轉變控制訊號(CS)之訊號狀態，以完成計數值(NX )之計數調整，且此時雷射二極體38之偏壓電流(Ibias)已調整至可容許的領定範圍內。
以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
100．．．自動功率控制迴路
11．．．光電二極體
12．．．放大器
13．．．取樣保持器
14．．．比較器
15．．．計數器
16．．．數位類比轉換器
17．．．雷射二極體驅動器
18．．．雷射二極體
300．．．自動功率控制迴路
301．．．第一節點
31．．．開關選擇器
311．．．開關器
313．．．開關器
315．．．開關器
32．．．光電二極體
33．．．轉換器
331．．．第一電晶體
333．．．第二電晶體
34．．．比較器
341．．．第一輸入端
342．．．第二輸入端
35．．．計數器
36．．．數位類比轉換器
37．．．雷射二極體驅動器
38．．．雷射二極體
39．．．控制器
551．．．負載電壓之電壓值
552．．．負載電壓之電壓值
553．．．負載電壓之電壓值
554．．．負載電壓之電壓值
555．．．負載電壓之電壓值
556．．．負載電壓之電壓值
557．．．負載電壓之電壓值
558．．．負載電壓之電壓值
559．．．負載電壓之電壓值
561．．．負回授電流之電流值
562．．．負回授電流之電流值
571．．．負載電壓之電壓值
572．．．負載電壓之電壓值
573．．．負載電壓之電壓值
574．．．負載電壓之電壓值
575．．．負載電壓之電壓值
576．．．負載電壓之電壓值
577．．．負載電壓之電壓值
578．．．負載電壓之電壓值
579．．．負載電壓之電壓值
581．．．負回授電流之電流值
582．．．負回授電流之電流值
第1圖：為習用數位式自動功率控制迴路之電路結構圖。
第2圖：為本發明用以控制雷射二極體之偏壓電流的自動功率控制迴路一較佳實施例之電路結構圖。
第3圖：為本發明自動功率控制迴路一實施例之訊號時序圖。
第4圖：為本發明自動功率控制迴路又一實施例之訊號時序圖。
300．．．自動功率控制迴路
301．．．第一節點
31．．．開關選擇器
311．．．開關器
313．．．開關器
315．．．開關器
32．．．光電二極體
33．．．轉換器
331．．．第一電晶體
333．．．第二電晶體
34．．．比較器
341．．．第一輸入端
342．．．第二輸入端
35．．．計數器
36．．．數位類比轉換器
37．．．雷射二極體驅動器
38．．．雷射二極體
39．．．控制器

Claims (10)

  1. 一種用以控制雷射二極體之偏壓電流的自動功率控制迴路，其包括有：一雷射二極體，接收一偏壓電流，以驅動發光；一光電二極體，用以感測該雷射二極體之發光強度，產生一負回授電流，且連接一第一節點；一控制器，用以輸出一控制訊號；一開關選擇器，設置在該第一節點與複數個額定電流間，包括有複數個開關器，各額定電流分別對應一開關器，連接該控制器以接收該控制訊號，根據該控制訊號選擇其中一額定電流，且開啟該選擇的額定電流所對應的該開關器，以令該選擇的額定電流連接該第一節點；一轉換器，連接該第一節點，接收該負回授電流與該選擇的額定電流間之電流差，轉換出一負載電壓；一比較器，連接該轉換器及該控制器，包括有一第一輸入端及一第二輸入端，該第一輸入端連接一參考電壓，該第二輸入端接收該負載電壓，比較該負載電壓及該參考電壓，以產生一比較訊號，且該比較訊號傳送至該控制器，該控制器根據該比較訊號轉變該控制訊號之訊號狀態，以決定該選擇的額定電流；一計數器，記錄一計數值，連接該比較器及該控制器接收該比較訊號及該控制訊號，根據該比較訊號及 該控制訊號往上加值該計數值、往下減值該計數值或維持原本的該計數值；及一雷射二極體驅動器，連接該計數器及該雷射二極體，接收該計數值，以產生對應的該偏壓電流驅動該雷射二極體發光。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之自動功率控制迴路，其中該計數器與該雷射二極體驅動器間尚包括有一數位類比轉換器，用以接收數位形式之該計數值，以轉換出類比形式之該計數值並傳送至該雷射二極體驅動器。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之自動功率控制迴路，其中該負載電壓大於該參考電壓時，該比較訊號為一負飽和訊號，該負載電壓等於該參考電壓時，該比較訊號為一零值訊號，該負載電壓小於該參考電壓時，該比較訊號為一正飽和訊號。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之自動功率控制迴路，其中該額定電流包括有一參考額定電流、一上限額定電流及一下限額定電流，該控制訊號包括有一第一訊號狀態、一第二訊號狀態及一第三訊號狀態，當該控制訊號為該第一訊號狀態時，選擇該參考額定電流連接至該第一節點，當該控制訊號為該第二訊號狀態時，選擇該上限額定電流連接至該第一節點，當該控制訊號為該第三訊號狀態時，選擇該下限額定電流連接至該第一節點。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之自動功率控制迴路，其中該控制器預設該控制訊號為該第一訊號狀態，在該控制器第一次接收到的該負飽和之比較訊號時，該控制器記錄目前該偏壓電流大於該參考額定電流，若持續接收到該負飽和之比較訊號，該控制訊號將在該第一訊號狀態及該第二訊號狀態間持續轉變，直到該控制器接收到該正飽和之比較訊號停止轉變該控制訊號之訊號狀態，反之，該控制器第一次接收到的該正飽和之比較訊號時，該控制器記錄目前該偏壓電流小於該參考額定電流，若持續接收到該正飽和之比較訊號，該控制訊號在該第一訊號狀態及該第三訊號狀態間持續轉變，直到該控制器接收到該負飽和之比較訊號停止轉變該控制訊號之訊號狀態。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之自動功率控制迴路，當該計數器同時接收該第二狀態訊號及該負飽和之比較訊號時，往下減值該計數值，當該計數器同時接收該第三狀態訊號及該正飽和之比較訊號時，往上加值該計數值。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之自動功率控制迴路，其中該轉換器接收一重置訊號，當該重置訊號為一高準位狀態時，該比較器之該第一輸入端及該第二輸入端透過該轉換器導通連接，以控制該負載電壓相等於該參考電壓。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之自動功率控制迴路，其 中該轉換器接收一重置訊號，當該重置訊號為一低準位狀態時，該負回授電流與該選擇的額定電流間之電流差流向該轉換器，以在該比較器之該第二輸入端轉換出該負載電壓。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之自動功率控制迴路，其中該轉換器包括有：一第一電晶體，為一P型金氧半電晶體，源極端連接該第一節點，汲極端連接該比較器之第二輸入端，而閘級端接收一重置訊號；及一第二電晶體，為一N型金氧半電晶體，源極端連接該比較器之第一輸入端，汲極端連接該比較器之第二輸入端，而閘級端接收該重置訊號；其中，該重置訊號為一高準位狀態時，該第一電晶體為一關閉狀態，該第二電晶體為一導通狀態，該重置訊號為一低準位狀態時，該第一電晶體為一導通狀態，該第二電晶體為一關閉狀態。
  10. 如申請專利範圍第3項所述之自動功率控制迴路，其中該比較器設定有一比較次數，若該負載電壓與該參考電壓在經過該比較次數後，每次的比較結果該負載電壓皆大於該參考電壓或皆小於該參考電壓，則該比較器產生該負飽和之比較訊號或該正飽和之比較訊號，否則，該比較器產生該零值之比較訊號。
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