專利名稱：光電式位置檢測(cè)元件的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能將位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率的方法及裝置，特別是涉及一種使用光電式位置檢測(cè)元件(position sensitivedetector，PSD)，正電流鏡及負(fù)電流鏡而能將位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率的方法及裝置。
在現(xiàn)有技術(shù)之顯示位置信號(hào)的光電系統(tǒng)中，當(dāng)有光點(diǎn)落于PSD上時(shí)，PSD之兩輸出端將會(huì)輸出兩對(duì)應(yīng)光電流(photocurrent)。

圖1顯示現(xiàn)有技術(shù)之計(jì)算光點(diǎn)位置之裝置與方法。
如圖1所示，當(dāng)有光點(diǎn)落于PSD101上時(shí)，PSD101之兩輸出端X1與X2會(huì)分別輸出兩對(duì)應(yīng)光電流I1與I2。藉由兩運(yùn)算放大器(operational amplifier，OP AMP)102與103可將上述兩光電流I1與I2分別轉(zhuǎn)換成兩對(duì)應(yīng)電壓信號(hào)Vx1與Vx2。接著加法器105會(huì)處理上述兩電壓信號(hào)Vx1與Vx2而輸出一電壓信號(hào)Vx1+Vx2；而減法器104則處理上述兩電壓信號(hào)Vx1與Vx2而輸出另一電壓信號(hào)Vx1-Vx2；以及除法器106則處理上述電壓信號(hào)Vx1+Vx2與Vx1-Vx2而輸出一電壓信號(hào)(Vx1-Vx2)/(Vx1+Vx2)，也就是〔(I2-I1)R1/(I2+I1)R1〕。該電壓信號(hào)(Vx1-Vx2)/(Vx1+Vx2)會(huì)經(jīng)由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器107(A/D Converter)與單晶片微處理器108(single chipmicroprocessor)而被轉(zhuǎn)換成一對(duì)應(yīng)之位置信號(hào)。然后該對(duì)應(yīng)之位置信號(hào)便被顯示于LCD顯示器109上。
然而，對(duì)上述之現(xiàn)有技術(shù)計(jì)算光點(diǎn)位置之裝置與方法而言，其具有下列缺點(diǎn)。首先，因?yàn)槭褂昧嗽S多電路，如除法器，A/D轉(zhuǎn)換器··等電路而使得該裝置顯得十分復(fù)雜。其次，直流放大器電路本身的直流漂流(drift)信號(hào)會(huì)影響到其顯示之結(jié)果。
因此，需要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)計(jì)算光點(diǎn)位置之裝置與方法提出一種新的方法，并能改善，解決上述之困擾。
本發(fā)明之主要目的為提供一種使用PSD，正電流鏡及負(fù)電流鏡，可變式定電流源，及轉(zhuǎn)換電路而能將位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率的方法及裝置。
本發(fā)明之另一目的為簡(jiǎn)化現(xiàn)有電路。
本發(fā)明之另一目的為提供不受直流放大器電路本身之直流漂流(drift)信號(hào)影響的裝置與方法。
綜合以上目的，本發(fā)明因而提供一種使用PSD，正電流鏡及負(fù)電流鏡而能將位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率的方法及裝置。圖2為本發(fā)明之簡(jiǎn)單方塊圖?，F(xiàn)在請(qǐng)參考圖2，使用PSD，正電流鏡及負(fù)電流鏡而能將位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率的裝置包括PSD402，其具有一第一輸出端X1，第二輸出端X2與電源端Vt，當(dāng)有一光點(diǎn)落于PSD402上時(shí)，第一輸出端X1會(huì)輸出電流值為I1之第一光電流，第二輸出端X2會(huì)輸出電流值為I2之第二光電流；一正電流鏡425，其耦合至PSD402之第一輸出端X1，其鏡像(mirror)上述第一光電流以產(chǎn)生本質(zhì)上電流值與I1相等之第一鏡電流I1m；一負(fù)電流鏡424，其耦合至上述PSD402之電源端Vt，提供一本質(zhì)上為上述第一光電流與第二光電流總和之工作電流I0，并產(chǎn)生一本質(zhì)上電流值與上述工作電流I0相等之第二鏡電流I0m；一可變式最佳化定電流源410，其耦合至上述PSD402之第二輸出端X2，產(chǎn)生一具有電流值Ib之定電流，其中Ib大于I1與I2之最大值；一轉(zhuǎn)換器427，其耦合至上述PSD402之第二輸出端X2，將上述第一鏡電流，上述第二光電流，以及上述定電流合成之后轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)。
圖2也簡(jiǎn)單顯示出本發(fā)明之方法。使用PSD，正電流鏡及負(fù)電流鏡而能將位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率的方法包括提供一PSD402，上述PSD402具有一第一輸出端X1，第二輸出端X2與電源端Vt，當(dāng)有一光點(diǎn)落于PSD402上時(shí)，第一輸出端X1會(huì)輸出電流值為I1之第一光電流，第二輸出端X2會(huì)輸出電流值為I2之第二光電流；提供正電流鏡425，其耦合至PSD402之第一輸出端X1，其鏡像(mirror)上述第一光電流以產(chǎn)生本質(zhì)上電流值與I1相等之第一鏡電流I1m；提供一負(fù)電流鏡424，其耦合至上述PSD402之電源端Vt與一電源供應(yīng)器，提供一本質(zhì)上為上述第一光電流與第二光電流總和之工作電流I0，并產(chǎn)生一本質(zhì)上電流值與上述工作電流I0相等之第二鏡電流I0m；提供一可變式最佳化定電流源410，其耦合至上述PSD402之第二輸出端X2，產(chǎn)生一具有電流值Ib之定電流，其中Ib大于I1與I2之最大值；提供一轉(zhuǎn)換器427，其耦合至上述PSD402的上述第二輸出端X2，其將一合成電流Ic＝Ib+I2-I1m經(jīng)由一關(guān)系式X＝f＝kIc/VC轉(zhuǎn)換成一頻率信號(hào)，其中，X為光點(diǎn)之位置信號(hào)；f是上述光點(diǎn)之對(duì)應(yīng)信號(hào)；k是常數(shù)；C為轉(zhuǎn)換器427充放電路徑的電容值；以及V為上述電源供應(yīng)器的電壓值。
本發(fā)明之裝置比起現(xiàn)有技術(shù)之裝置簡(jiǎn)易的多，因?yàn)橛?jì)算位置的方法由計(jì)算電壓信號(hào)(Vx2-Vx1)/(Vx2+Vx1)變成計(jì)算電流信號(hào)Ic＝Ib+I2-I1m。而合成電流與位置信號(hào)的頻率之間的關(guān)系式為X＝f＝kIc/VC。也就是說(shuō)，如圖3所示，不同的位置信號(hào)會(huì)對(duì)應(yīng)不同的頻率信號(hào)。如果光點(diǎn)落于PSD之中點(diǎn)的話，對(duì)應(yīng)于I1＝I2之頻率被稱為中點(diǎn)頻率。而如果光點(diǎn)之落點(diǎn)較接近第二輸出端X2，則對(duì)應(yīng)于I1＜I2之頻率會(huì)比中點(diǎn)頻率高。而如果光點(diǎn)之落點(diǎn)較接近第一輸出端X1，則對(duì)應(yīng)于I1＞I2之頻率會(huì)比中點(diǎn)頻率低。然而，當(dāng)光點(diǎn)不落于PSD上時(shí)，此時(shí)會(huì)發(fā)生I1＝I2的情形。但此情形卻類似于當(dāng)光點(diǎn)落于PSD中點(diǎn)之情形。故本發(fā)明利用圖2中之負(fù)電流鏡來(lái)辨別光點(diǎn)是否落于PSD之上。
請(qǐng)參考圖2，其中，可變式最佳化定電流源410可用于補(bǔ)償PSD402本身之不平衡暗電流。耦合于PSD402之Vt端之負(fù)電流鏡提供PSD402所需之工作電流I0與鏡電流I0m，其中，鏡電流I0m可用于辨識(shí)光點(diǎn)是否落于PSD402之上。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明并不需要除法器與A/D轉(zhuǎn)換器，因此本發(fā)明之電路要比現(xiàn)有技術(shù)之電路簡(jiǎn)易的多。
為讓本發(fā)明之上述目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下，其中圖1為現(xiàn)有技術(shù)之計(jì)算光點(diǎn)位置之裝置與方法；圖2為本發(fā)明之簡(jiǎn)單方塊圖；圖3為調(diào)變頻率與對(duì)應(yīng)之光電流差與相異位置間之關(guān)系；以及圖4為本發(fā)明之實(shí)施例。符號(hào)說(shuō)明101，402～PSD；102，103～運(yùn)算放大器；I1，I2～光電流；105～加法器；104～減法器；106～除法器；107～模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器；108，422～單晶片微處理器；109，423～LCD顯示器；403，404，405～NMOSFET；407，408，409～PMOSFET；406～比較器；410～可變式最佳化定電流源；420～RS正反器；425～正電流鏡；424～負(fù)電流鏡；427～轉(zhuǎn)換器。
實(shí)施例請(qǐng)先參考圖4，當(dāng)光點(diǎn)落于PSD402上時(shí)，PSD402之兩輸出端X1與X2會(huì)輸出兩光電流I1與I2。工作電流I0是由耦合至PSD402之電源端Vt之PMOSFET409所提供的。包括PMOSFET407與PMOSFET408之負(fù)電流鏡424被用于鏡像工作電流I0。比較器406可用于分辨光點(diǎn)是否落于PSD402上。如果光點(diǎn)沒(méi)有落于PSD402上時(shí)，仍會(huì)發(fā)生I1＝I2的情況。而此情況相同于光點(diǎn)落于PSD402之中心點(diǎn)的情形。但比較器406可將此情況辨別為無(wú)效，并能告知單晶片微處理器422。
正電流鏡425包括NMOSFET403，NMOSFET404以及NMOSFET405。由PSD402之輸出端X1輸出之光電流I1會(huì)通過(guò)NMOSFET403。NMOSFET404與NMOSFET405被用于鏡像光電流I1以產(chǎn)生第一鏡電流I1m，其值本質(zhì)上與I1之值相等。NMOSFET405之漏極端耦合至PSD402之輸出端X2與可變式最佳化定電流源410，其中可變式最佳化定電流源410輸出之電流Ib，其值大于I1m與I2的最大值。如此，所得之合成電流Ic＝Ib+I2-I1m會(huì)為正值，并注入耦合至及電容412，運(yùn)算放大器413的正輸入端與運(yùn)算放大器414的負(fù)輸入端。
當(dāng)電容412被合成電流Ic充電超過(guò)一既定電壓時(shí)，運(yùn)算放大器413會(huì)輸出一高電位，運(yùn)算放大器414會(huì)輸出一低電位，來(lái)驅(qū)動(dòng)RS正反器420的輸出端Q至高電位，如此開(kāi)關(guān)晶體管411會(huì)被導(dǎo)通而使電容412開(kāi)始放電。
當(dāng)電容412被放電低于一既定電壓時(shí)，運(yùn)算放大器413會(huì)輸出一低電位，運(yùn)算放大器414會(huì)輸出一高電位，來(lái)驅(qū)動(dòng)RS正反器420的輸出端Q至低電位，如此開(kāi)關(guān)晶體管411會(huì)被關(guān)閉而使電容412再次被合成電流Ic充電。
上述充放電操作會(huì)被重覆進(jìn)行。如圖4所示，緩沖器421的輸入端耦合至RS正反器420的輸出端Q；緩沖器421的輸出端則耦合至單晶片微處理器422，并根據(jù)Ic＝Ib+I2-I1m來(lái)計(jì)算位置信號(hào)；LCD顯示器423耦合至單晶片微處理器422，其顯示于落于PSD402上的之光點(diǎn)之對(duì)應(yīng)位置。
如果光點(diǎn)落于PSD402上之不同位置，如圖3所示，則由端點(diǎn)X1與X2會(huì)輸出不同的光電流。因而可能形成不同的光電流差及而導(dǎo)致不同的輸出頻率。
請(qǐng)參考圖4，電阻417的一端與電阻418的一端都耦合至運(yùn)算放大器413的負(fù)輸入端。電阻418的另一端與電阻419的一端則耦合至運(yùn)算放大器414的正輸入端。電阻419的另一端則接地。而電阻417的另一端則耦合至電源供應(yīng)器。對(duì)應(yīng)于光點(diǎn)落于PSD402上之頻率與合成電流Ic之間的關(guān)系式為X(位置)＝f＝kIc/VC，其中，X為光點(diǎn)的位置；f為光點(diǎn)之對(duì)應(yīng)頻率；k為常數(shù)，其值與橫跨運(yùn)算放大器413之負(fù)輸入端與運(yùn)算放大器414之正輸入端間之分壓器有關(guān)；V為電源供應(yīng)器的電位；以及C為電容412的電容值。當(dāng)電阻417，418，與419有相同的電阻值時(shí)，k值為3。
從對(duì)應(yīng)于光點(diǎn)落于PSD402上之頻率與合成電流Ic之間的關(guān)系式X(位置)＝f＝kIc/VC及Ic＝Ib+I2-I1m，可知當(dāng)I1本質(zhì)上等于I2，
也就是光點(diǎn)落于PSD402之中點(diǎn)時(shí)，合成電流Ic將等于可變式最佳化定電流源410所產(chǎn)生之定電流Ib。因此，可變式最佳化定電流源410可用于定義中點(diǎn)頻率。
另一方面，可變式最佳化定電流源410也可用于補(bǔ)償PSD402本身的不平衡暗電流(Dark current)。當(dāng)輸出端X1之暗電流大于輸出端X2之暗電流時(shí)，則此時(shí)可變式最佳化定電流源410的設(shè)定值就要比暗電流平衡時(shí)之可變式最佳化定電流源410的設(shè)定值大一些，才能補(bǔ)償PSD本身之不平衡暗電流。當(dāng)輸出端X1之暗電流小于輸出端X2之暗電流時(shí)，則此時(shí)可變式最佳化定電流源410的設(shè)定值就要比暗電流平衡時(shí)之可變式最佳化定電流源410的設(shè)定值小一些，才能補(bǔ)償PSD本身之不平衡暗電流。
如圖4所示，使用PSD，正電流鏡及負(fù)電流鏡而能將位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)的方法包括(1)提供PSD402，上述PSD402具有第一輸出端X1，第二輸出端X2與電源端Vt，當(dāng)有光點(diǎn)落于PSD402上時(shí)，第一輸出端X1會(huì)輸出電流值為I1之第一光電流，第二輸出端X2會(huì)輸出電流值為I2之第二光電流；(2)提供正電流鏡425，其耦合至PSD402之第一輸出端X1，其鏡像(mirror)上述第一光電流以產(chǎn)生本質(zhì)上電流值與I1相等之第一鏡電流I1m，而正電流鏡425包括NMOSFET403，其包括一漏極，其耦合至PSD402之第一輸出端X1；一源極，其耦合至接地端，及一閘極，其耦合至NMOSFET404之閘極；NMOSFET405，其包括一漏極，其耦合至PSD402之第二輸出端X2，一閘極，其耦合至PSD402之第一輸出端X1，及一源極，其耦合至NMOSFET403之閘極，以及；NMOSFET404，其包括一閘極，其耦合至NMOSFET403之閘極，一源極，其耦合至接地端，及一漏極，其耦合至NMOSFET403之閘極；(3)提供負(fù)電流鏡424，其耦合至上述PSD402之電源端Vt與一電源供應(yīng)器，提供一本質(zhì)上為上述第一光電流與第二光電流總和之工作電流I0，并產(chǎn)生一本質(zhì)上電流值與上述工作電流I0相等之第二鏡電流I0m，負(fù)電流鏡424包括PMOSFET409，其包括一漏極，其耦合至PSD402之電源端Vt，一源極，其耦合至電源供應(yīng)器，及一閘極，其耦合至PMOSFET408之閘極；PMOSFET408，其包括一漏極，其耦合至PMOSFET409之閘極及PMOSFET409之源極，一源極，其耦合至電源供應(yīng)器，及一閘極，其耦合至PMOSFET409之閘極；以及PMOSFET407，其包括一源極，其耦合至PMOSFET408之漏極，一閘極，其耦合至PSD402之Vt端，及一漏極，其耦合至可用于辨別光點(diǎn)是否真的落于PSD402上之比較器406；(4)提供可變式最佳化定電流源410，其耦合至上述PSD402之第二輸出端X2，產(chǎn)生一具有電流值Ib之定電流，其中Ib大于I1與I2之最大值；以及(5)提供轉(zhuǎn)換器427，其耦合至上述PSD402的上述第二輸出端X2，其將一合成電流Ic＝Ib+I2-I1m經(jīng)由一關(guān)系式X＝f＝kIc/VC轉(zhuǎn)換成一頻率信號(hào)，其中，X為光點(diǎn)之位置信號(hào)；f是落于PSD402上之光點(diǎn)之對(duì)應(yīng)信號(hào)；k是常數(shù)，其值與橫跨運(yùn)算放大器413之負(fù)輸入端與運(yùn)算放大器414之正輸入端間之分壓器有關(guān)；C為充放電路徑的電容值；以及V為上述電源供應(yīng)器的電壓值。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，然其并非用以限制本發(fā)明，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明之保護(hù)范圍當(dāng)視后附之權(quán)利要求范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種光電式位置檢測(cè)元件的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率的方法，其特征在于，其包括提供一PSD，其具有第一輸出端，第二輸出端與電源端，當(dāng)有光點(diǎn)落于PSD上時(shí)，第一輸出端會(huì)輸出電流值為I1之第一光電流，第二輸出端會(huì)輸出電流值為I2之第二光電流；提供一第一電流鏡，其耦合至上述PSD之第一輸出端，其鏡像上述第一光電流以產(chǎn)生本質(zhì)上電流值與I1相等之第一鏡電流I1m；提供一第二電流鏡，其耦合至上述PSD之上述電源端與一電源供應(yīng)器，提供一本質(zhì)上為上述第一光電流與第二光電流總和之工作電流I0，并產(chǎn)生一本質(zhì)上電流值與上述工作電流I0相等之第二鏡電流I0m；提供一可變式最佳化定電流源，其耦合至上述PSD之第二輸出端，產(chǎn)生一具有電流值Ib之定電流，其中Ib大于I1與I2之最大值；以及提供一轉(zhuǎn)換器，其耦合至上述PSD的上述第二輸出端，其將一合成電流Ic＝Ib+I2-I1m經(jīng)由一關(guān)系式X＝f＝kIc/VC轉(zhuǎn)換成一頻率信號(hào)，其中，X為光點(diǎn)之位置信號(hào)；f是上述光點(diǎn)之對(duì)應(yīng)信號(hào)；k是常數(shù)；C為上述轉(zhuǎn)換器之充放電路徑的電容值；以及V為上述電源供應(yīng)器的電壓值。
2.如權(quán)利要求1所述的光電式位置檢測(cè)元件的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率的方法，其中，上述第二電流鏡包括一第一PMOSFET，其包括一漏極，其耦合至PSD之電源端并提供上述第一光電流及上述第二光電流總和之工作電流至上述PSD；一源極，其耦合至電源供應(yīng)器，及一閘極；一第二PMOSFET，其包括一漏極，其耦合至上述第一PMOSFET之閘極，一源極，其耦合至電源供應(yīng)器，及一閘極，其耦合至上述第一PMOSFET之閘極；以及一第三PMOSFET，其包括一源極，其耦合至上述第二PMOSFET之漏極，一閘極，其耦合至上述PSD之電源端，及一漏極，其耦合至可用于辨別光點(diǎn)是否真的落于上述PSD上之比較器。
3.如權(quán)利要求1所述的光電式位置檢測(cè)元件的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率的方法，其中，上述第一電流鏡包括一第一NMOSFET，其包括一漏極，其耦合至上述PSD之第一輸出端；一源極，其耦合至接地端，及一閘極；一第二NMOSFET，其包括一漏極，其耦合至上述PSD之第二輸出端，一閘極，其耦合至上述PSD之第一輸出端，及一源極，其耦合至上述第一NMOSFET之閘極，以及；一第三NMOSFET，其包括一閘極，其耦合至上述第一NMOSFET之閘極，一源極，其耦合至接地端，及一漏極，其耦合至上述第一NMOSFET之閘極及上述第二NMOSFET之源極。
4.一種光電式位置檢測(cè)元件的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率的裝置，其特征在于，其包括一PSD，其具有第一輸出端，第二輸出端與電源端，當(dāng)有光點(diǎn)落于PSD上時(shí)，第一輸出端會(huì)輸出電流值為I1之第一光電流，第二輸出端會(huì)輸出電流值為I2之第二光電流；一第一電流鏡，其耦合至上述PSD之第一輸出端，其鏡像上述第一光電流以產(chǎn)生本質(zhì)上電流值與I1相等之第一鏡電流I1m；一第二電流鏡，其耦合至上述PSD之上述電源端與一電源供應(yīng)器，提供一本質(zhì)上為上述第一光電流與第二光電流總和之工作電流I0，并產(chǎn)生一本質(zhì)上電流值與上述工作電流I0相等之第二鏡電流I0m；一可變式最佳化定電流源，其耦合至上述PSD之第二輸出端，產(chǎn)生一具有電流值Ib之定電流，其中Ib大于I1與I2之最大值；以及一轉(zhuǎn)換器，其耦合至上述PSD之第二輸出端，將上述第一鏡電流，上述第二光電流，及上述定電流合成后轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的光電式位置檢測(cè)元件的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率的裝置，其中，上述第二電流鏡包括一第一PMOSFET，其包括一漏極，其耦合至PSD之電源端并提供上述第一光電流及上述第二光電流之總和工作電流至上述PSD，一源極，其耦合至電源供應(yīng)器，及一閘極；一第二PMOSFET，其包括一漏極，其耦合至上述第一PMOSFET之閘極，一源極，其耦合至電源供應(yīng)器，及一閘極，其耦合至上述第一PMOSFET之閘極；以及一第三PMOSFET，其包括一源極，其耦合至上述第二PMOSFET之漏極，一閘極，其耦合至上述PSD之電源端，及一漏極，其耦合至可用于辨別光點(diǎn)是否真的落于上述PSD上之比較器。
6.如權(quán)利要求4所述的光電式位置檢測(cè)元件的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率的裝置，其中，上述第一電流鏡包括一第一NMOSFET，其包括一漏極，其耦合至上述PSD之第一輸出端；一源極，其耦合至接地端，及一閘極；一第二NMOSFET，其包括一漏極，其耦合至上述PSD之第二輸出端，一閘極，其耦合至上述PSD之第一輸出端，及一源極，其耦合至上述第一NMOSFET之閘極，以及；一第三NMOSFET，其包括一閘極，其耦合至上述第一NMOSFET之閘極，一源極，其耦合至接地端，及一漏極，其耦合至上述第一NMOSFET之閘極及上述第二NMOSFET之源極；以及上述轉(zhuǎn)換器更包括一第一電阻，其第一端耦合至上述PSD之第二輸出端；一電容，其第一端耦合至上述第一電阻之第二端，上有一合成電流Ic＝Ib+I2-I1m通過(guò)，而其第二端接地；一第一運(yùn)算放大器，其耦合至上述充放電路徑之一正輸入端，一負(fù)輸入端，以及一輸出端；一第二運(yùn)算放大器，其耦合至上述充放電路徑之一負(fù)輸入端，一正輸入端，以及一輸出端；一第二電阻，其第一端耦合至上述電源供應(yīng)器，其第二端耦合至上述第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端；一第三電阻，其第一端耦合至上述第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端，其第二端耦合至上述第二運(yùn)算放大器的正輸入端；一第四電阻，其第一端耦合至上述第二運(yùn)算放大器的正輸入端，其第二端耦合至上述接地端，其中橫跨于上述第三電阻之分壓器被用于決定常數(shù)k的值；一RS正反器，其第一輸入端R耦合至上述第一運(yùn)算放大器的輸出端，其第二輸入端S耦合至上述第二運(yùn)算放大器的輸出端，其更包括一輸出端Q；一開(kāi)關(guān)晶體管，其并聯(lián)于上述電容；一緩沖器，其耦合至上述RS正反器的輸出端Q；一單晶片微處理器，其耦合至上述緩沖器；一LCD顯示器，其耦合至上述單晶片微處理器，用以顯示落于上述PSD之光點(diǎn)之對(duì)應(yīng)位置信號(hào)；及當(dāng)上述電容被上述合成電流充電超過(guò)一既定電壓時(shí)，上述第一運(yùn)算放大器會(huì)輸出一高電位，上述第二運(yùn)算放大器會(huì)輸出一低電位，來(lái)驅(qū)動(dòng)上述RS正反器的輸出端Q至高電位，如此上述開(kāi)關(guān)晶體管會(huì)被導(dǎo)通而使上述電容開(kāi)始放電；當(dāng)上述電容被放電低于一既定電壓時(shí)，上述第一運(yùn)算放大器會(huì)輸出一低電位，上述第二運(yùn)算放大器會(huì)輸出一高電位，來(lái)驅(qū)動(dòng)上述RS正反器的輸出端Q至低電位，如此上述開(kāi)關(guān)晶體管會(huì)被關(guān)閉而使上述電容再次被上述合成電流Ic充電；對(duì)應(yīng)于上述第一光電流及第二光電流間之光電流差之頻率會(huì)經(jīng)由上述緩沖器輸出并被送至上述單晶片微處理器，而被上述單晶片微處理器轉(zhuǎn)換成一位置信號(hào)。
7.如權(quán)利要求4所述的光電式位置檢測(cè)元件的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率的裝置，其中，上述可變式最佳化定電流源可被用于補(bǔ)償上述PSD之第一輸出端與第二輸出端間之暗電流差。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使用光電式位置檢測(cè)元件(position sensitive detector,PSD)來(lái)將位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率的方法及裝置。該方法包括:提供一PSD;提供一正電流鏡;提供一負(fù)電流鏡;提供一可變式最佳化定電流源;以及提供一轉(zhuǎn)換器,該轉(zhuǎn)換器利用關(guān)系式X=f=kIc/VC將位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)。該裝置包括:一PSD;一正電流鏡;一負(fù)電流鏡;一可變式最佳化定電流源;以及一轉(zhuǎn)換器,該轉(zhuǎn)換器將位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)。
文檔編號(hào)G01D5/00GK1200481SQ9711209
公開(kāi)日1998年12月2日 申請(qǐng)日期1997年5月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月22日
發(fā)明者廖秦杉, 張俊明 申請(qǐng)人:廖泰杉