WO1991002406A1 - Schaltungsanordnung zur automatischen verstärkungsregelung - Google Patents

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Abstract

Automatische Verstärkungsregelung, häufig mit AGC abgekürzt, wird z.B. in Funkempfängern angewendet, um den maximalen Ausgangspegel unabhängig von Schwankungen der Empfangsfeldsstärke auf einen konstanten Wert zu regeln. Um eine einfache und keinerlei Abgleich erforderliche automatische Verstärkungsregelung zu verwirklichen, wird das zu verstärkende Eingangssignal (S) über einen steuerbaren Schalter (SC) und einen ersten Tiefpass (TP1) einem Verstärker (V) sowie über einen zweiten Tiefpass (TP2) und einen Analog-Digital-Wandler (AD) einem Mikroprozessor (MP) zugeführt, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Pulsweitenmodulators (PM) verbunden ist. Der Ausgang des Pulsweitenmodulators (PM) ist mit dem Steuereingang des steuerbaren Schalters (SC) verbunden. Der Mikroprozessor (MP) erzeugt in Abhängigkeit von den digitalen Werten am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers (AD) ein Steuersignal für den Pulsweitenmodulator (PM), der deshalb abhängig vom Steuersignal das Tastverhältnis seines Ausgangssignals ändert. Automatische Verstärkungsregelung.

Description

PATENTANMELDUNG - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
SchaItungsanordnung zur automatischen Verstärkungsregelung - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur automatischen Verstärkungsregelung.
Automatische Verstärkungsregelung, häufig mit AGC abgekürzt, wird z.B. in Funkempfängern angewendet, um den maximalen Ausgangspegel unabhängig von Schwankungen der Empfangsfeldstärke auf einen konstanten Wert zu regeln.
In einem CD-Spieler oder einem magneto-optisehen Aufzezchnungsund Wiedergabegerät strahlt ein Laserstrahl auf einen optischen Aufzeichnungstrager, der den Laserstrahl auf einen Rhotodetektor aus mehreren Photodioden reflektiert. Aus den Ausgangssignalen der Photodioden werden neben dem Datensignal ein Fokusfehlersignal für den Fokusregelkreis und ein Spurfehlersignal für den Spurredelkreis erzeuqt. Wenn sich die Laser Leistung oder das Reflexionsvermögen des optischen Aufzeichnungsträgers verändern, so wird dadurch auch die Schleifenverstärkung des Fokus- und des Spurregelkreises verändert.
Eine bekannte Lösung, die Schleifenverstärkung auf einen konstanten Wert zu regeln, die in dem Baustein AD 533 von Analog Devices verwirklicht ist, sieht eine analoge Dividierschaltung vor, in der das Fokusfehlersignal und das Spurfehlersignal durch einen Wert geteilt werden, welcher zur gesamten auf den Photodetektor einfallenden Lichtenergie proportional ist. Das Fokusfehler- und das Spurfehlersignal werden daher auf die gesamte einfallende Lichtenergie bezogen normiert. Diese bekannte Lösung weist aber zwei erhebliche Nachteile auf, denn die analoge Dividierschaltung ist relativ teuer und erfordert einen sehr aufwendigen Abgleich.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur automatischen Verstärkungsregelung so zu gestalten, daß sie einfach herstellbar ist und keinen Äbgleich mehr erfordert.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß das zu verstärkende Eingangssignal über einen steuerbaren Schalter und einen ersten Tiefpaß einem Verstärker sowie über einen zweiten Tiefpaß und einen Analog-Digital-W-andler einem Mikroprozessor zugeführt wird, daß der Ausgang des Mikroprozessors mit dem Eingang eines Pulsweitenmodulators verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Steuereingang des steuerbaren Schalters verbunden ist, und daß der Mikroprozessor in Abhängigkeit von den digitalen Werten am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers ein Steuersignal für den Pulsweitenmodulator erzeugt.
Es zeigen
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung Figur 2 und 3 ein Anwendungsbeispiel der Erfindung.
Anhand der Figur 1 wird die Erfindung nun beschrieben und anschließend erläutert.
Das in einem Verstärker V zu verstärkende Signal S liegt am Eingang eines steuerbaren Schalters SC, dessen Ausgang über einen Tiefpass TP1 mit dem Eingang des Verstärkers V verbunden ist, und am Eingang eines Tiefpasses TP2, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Analog-Digital-Wand lers AD verbunden ist. Der Ausgang des Analog-Digital-Wand lers AD ist mit dem Eingang eines Mikroprozessors MP verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Pulsweitenmodulators PM verbunden ist. Der Ausgang des Pulsweitenmodulators PM ist mit dem Steuereingang des steuerbaren Schalters SC verbunden.
Der Mikroprozessor MP erzeugt in Abhängigkeit vom digitalen Wert am Ausgang des Ana log-Digita l-Wand lers AD z.B. mittels eines Algorithmus ein Steuersignal für den Pulsweiten modulator PM, der das Tastverhältnis seines Ausgangssignals daher ebenfalls in Abhängigkeit vom digitalen Wert am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers AD ändert. Um den maximalen Ausgangspegel des Verstärkers V auf einen konstanten Wert zu regeln, wird das Tastverhältnis, mit dem der steuerbare Schalter SC geöffnet und geschlossen wird, bei steigendem Pegel des Eingangssignals S erniedrigt, bei fallendem Pegel dagegen erhöht. Damit schnelle Pegeländerungen des Eingangssignals S aber nicht ausgeregelt werden, was unabhängig vom Pegel des Eingangssignals S zu einem stets konstanten Ausgangspegel des Verstärkers V führen würde, ist dem Analog-Digital-Wandler AD ein Tiefpass TM vorgeschaltet. Ein weiterer Tiefpass TP2 ist zwischen dem steuerbaren Schalter SC und dem Verstärker V vorgesehen, um die Schaltfrequenz des steuerbaren Schalters SC und deren Seitenbänder zu unterdrücken. Der steuerbare Schalter SC, für den ein schneller Analogschalter besonders gut geeignet ist, wirkt mit dem nachfolgenden Tiefpass TP1 wie ein elektronisch gesteuertes Potentiometer. Besonders vorteilhaft ist es, die Schaltfrequenz am Ausgang des Pulsweitenmodulators PM sehr hoch zu wählen.
Der Mikroprozessor MP kann das Steuersignal für den Pulsweitenmodulator PM z.B. auch aus den Werten einer Tabelle erzeugen, die in einem Speicher gespeichert sind. Jedem digitalen Wert am Ausgang des Analog-Digital-Wand lers AD ist ein Wert im Speicher zugeordnet. Die einzelnen Werte im Speicher können z.B. das Tastverhältnis des Signals des Pulsweitenmodulators PM bestimmen. So ist jedem digitalen Wert am Ausgang des Analog-DigitalWandlers AD ein bestimmtes Tastverhältnis zugeordnet.
Die erfindungsgemäße automatische Verstärkungsregelung ist z.B. für den Spur- und den Fokusregelkreis eines CD-Spielers oder eines magneto-optisehen Aufnahme- und Wiedergabegerätes geeignet.
In der Figur 2 ist dieser Anwendungsfall gezeigt. Das magnetooptische Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät kann gleichzeitig Daten von einem Aufzeichnungsträger lesen, die sowohl mittels Pits als auch in einer magneto-optisehen Schicht des Aufzeichnungsträgers aufgezeichnet sind. Die optische Abtastvorrichtung eines derartigen ifiagneto-optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegerätes ist aus der DE-OS 37 32 874 bekannt; der zugehörige Aufzeichnungsträger, auf dem sowohl Daten mittels Pits als auch in einer magneto-optisehen Schicht gespeichert sind, ist in der DE-OS 37 32 875 beschrieben.
Das von einem Laser ausgestrahlte Licht wird vom magneto-optischen Aufzeichnungsträger in bekannter Weise auf einen Vierquadrantenphotodetektor mit vier Photodioden A, B, C und D sowie auf je eine rechts und links neben dem Vierquadrantendetektor liegende Photodiode E und F reflektiert. Außerdem reflektiert der Aufzeichnungsträger das vom Laser ausgestrahlte Licht noch auf eine Photodiode G. Die Ausgangsströme der Photodioden A - G werden mittels Strom-Spannungs-Wandlern 1 - 7 in Spannungen AS - GS umgewandelt. Mittels eines Addierers und Subtrahierers 8 wird das Datensignal MS = AS + BS + CS + DS - ES - FS - GS gebildet, das die in der magneto-optisehen Schicht des Aufzeichnungsträgers gespeicherten Daten enthält.
Das Datensignal PS, das die mittels der Pits gespeicherten Daten enthält, wird in einem Addierer 9 gebildet: PS = AS + BS + CS + DS. Das Fokusf ehlersigna L FE = AS + CS - BS - DS wird in einem Addierer und Subtrahierer 10 erzeugt. Ein Differenzverstärker 11 erzeugt das Spurfehlersignal TE = ES - FS . Der Ausgang des Addierers und Subtrahierers 10 ist über einen steuerbaren Schalter 12 und einen Tiefpass 14, der als RC-Glied ausgeführt ist, mit dem Regelverstärker 16 des Fokusregelkreises verbunden. Der Ausgang des Differenzverstärkers 11 ist über einen steuerbaren Schalter 13 und einen ebenfalls als RC-Glied ausgeführten Tiefpass 15 mit dem Regelverstärker 17 des Spurregelkreises verbunden. Der Ausgang des Addierers 9 ist über einen Tiefpass TP2 mit dem Eingang eines Analog-Digital-Wand lers AD verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Mikroprozessors MP verbunden ist. Der Ausgang des Mikroprozessors MP ist mit dem Eingang eines Pulsweitenmodulators PM verbunden, dessen Ausgang mit den Eingängen den steuerbaren Schalter 12 und 13 verbunden ist.
Es ist auch möglich, wie Figur 3 zeigt, sowohl-für den Fokusais auch für den Spurregelkreis je einen Pulsweitenmodulator PM1 und PM2 vorzusehen. Der Mikroprozessor MP erzeugt dann ein erstes Sireu er signal für den einen Pulsweitenmodulator PM1, dessen Ausgang mit dem Steuereingang des steuerbaren Schalters 12 verbunden ist, und unabhängig davon ein zweites Steuersignal für den anderen Pulsweitenmodulator PM2, dessen Ausgang mit dem Steuereingang des steuerbaren Schalters 13 verbunden ist. Weil das Summensignal PS = AS + BS + CS + DS ein unmittelbares Maß für die auf den Vierquadrantendetektor strahlende gesamte Lichtenergie darstellt, ist es sinnvoll, aus dem Summensignal PS im Mikroprozessor MP das Regelsignal zur Regelung der Verstärkung zu erzeugen.
Die Erfindung ist jedoch keineswegs auf den in Figur 2 und 3 dargestellten Anwendungsfall beschränkt. Sie ist allgemein für die automatische Verstärkungsregelung geeignet.

Claims

Patentansprüche
Schaltungsanordnung zur automatischen Verstärkungsregelung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das zu verstärkende Eingangssignal (S) über einen steuerbaren Schalter (SC) und einen ersten Tiefpaß (TP1) einem Verstärker (V) sowie über einen zweiten Tiefpaß (TP2) und einen Analog-Digital-Wandler (AD) einem Mikroprozessor (MP) zugeführt wird, daß der Ausgang des Mikroprozessors (MP) mit dem Eingang eines Pulsweitenmodulators (PM) verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Steuereingang des steuerbaren Schalters (SC) verbunden ist, und daß der Mikroprozessor (MP) in Abhängigkeit von den digitalen Werten am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers (AD) ein Steuersignal für den Pulsweitenmodulator (PM) erzeugt.
Schaltungsanordnung zur automatischen Verstärkungsregelung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß für den steuerbaren Schalter (SC) ein Analogschalter vorgesehen ist.
Schaltungsanordnung zur automatischen Verstärkungsregelung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Mikroprozessor (MP) das Steuersignal für den Pulsweitenmodulator (PM) mittels eines Algorithmus aus dem Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers (AD7 erzeugx.
Schaltungsanordnung zur automatischen Verstärkungsregelung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jedem digitalen Wert am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers (AD) ein in einem Speicher gespei cherter Wert zugeordnet ist, daß der Mikroprozessor (MP) den jeweils zum digitalen Wert am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers (AD) gehörenden Wert im Speicher abfragt und an seinem Ausgang als Steuersignal an den Pulsweitenmodulator (PM) abgibt.
Schaltungsanordnung zur automatischen Verstärkungsregelung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei einem optischen oder einem magneto-optischen Wiedergabegerät das aus den Ausgangssignalen mehrerer Photodioden (A, B, C, D) gebildete Summensignal (PS) über den zweiten Tiefpass (TP2) und den Analog-Digital-Wandler (AD) dem Mikroprozessor (MP) zugeführt wird und daß der Ausgang des Pulsweitenmodulators (PM) mit dem Steuereingang des steuerbaren Schalters (12, 13) verbunden ist, der im Fokus- und/oder Spurregelkreis vor dem ersten Tiefpaß (TP1) und dem Regelverstärker (VF, VS) liegt.
Scha Itungsanσrdnung zur automatischen Verstärkungsregelung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei einem optischen oder magneto-optisehen Wiedergabegerät das aus den Ausgangssignalen mehrerer Photodioden (A, B, C, D) gebildete Summensignal (PS) über den zweiten Tiefpaß (TP2) und den Analog-Digital-Wandler (AD) dem Mikroprozessor (MP) zugeführt wird, dessen erster Ausgang mit dem Eingang eines ersten Pulsweitenmodulators (PM1) und dessen zweiter Ausgang mit dem Eingang eines zweiten Pulsweitenmodulators (PM2) verbunden ist, daß der Ausgang des ersten Pulsweitenmodulators (PM1) mit dem Steuereingang des steuerbaren Schalters (12) verbunden ist, der vor dem Regelverstarker (VF) des Fokusregelkreises liegt, und daß der Ausgang des zweiten Pulsweitenmodulators (PM2) mit dem Steuereingang des steuerbaren Schalters (13) verbunden ist, der vor dem Regelverstärker (VS) des Spurregelkreises liegt.
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