CN100520931C

CN100520931C - 可在寻轨时启动数据锁相回路的方法及相关装置

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Publication number: CN100520931C
Application number: CNB2005101180869A
Authority: CN
Inventors: 李松鸿; 王德如
Original assignee: Princeton Technology Corp
Current assignee: Princeton Technology Corp
Priority date: 2005-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2025-10-25
Also published as: CN1956074A

Abstract

一种可在寻轨时启动数据锁相回路的方法，其依据一光学装置的射频信号、射频过零信号，以及寻轨信号，来判断光学装置的读取头当寻轨时是否有经过存储媒体的数据区。在光学装置的读取头当寻轨时经过存储媒体的数据区时，发送一触发信号至光学装置的数据锁相回路以进行频率和相位的调整。

Description

可在寻轨时启动数据锁相回路的方法及相关装置

技术领域

本发明相关于一种启动数据锁相回路的方法及相关装置，尤其指一种可在寻轨(track-seeking)时启动数据锁相回路的方法及相关装置。

背景技术

形体轻薄、成本低廉、存储容量大的光盘能存储大量的电子化数据、资料、音像信息，已成为现代信息社会最重要的存储媒体之一。无论何种数字存储媒体(digital optical storage)，例如光盘(compact disk，CD)，影像光盘(video compact disc，VCD)，或是具有DVD-R、DVD-RAM、DVD-RW等不同规格的数字多功能光盘(digital versatile disc，DVD)，当一光学装置(如光盘装置)欲进行数据存取时，需利用一光学读取头(optical pick-up)来读取光盘上的数据或对光盘进行写入操作，且在存取操作开始前，必须先将光学读取头移往光盘上的某一目标数据轨道之后，方能进行数据读取或写入的操作。因此，光盘装置进行寻轨控制的优劣对光盘装置的表现影响极大。如何使光盘装置能正确、有效率地存取光盘上的数据，也就成为本领域现代研发的重点之一。

光盘上有许多连续的轨道，每轨道由许多凹坑(pit)与平坦面(land)所构成，用以存储数据，而连续数据轨道是依据螺旋的方式形成于光盘上。光盘的数据是根据一写入时钟来写入，光盘存储数据的方式是将数据以数字信号的形式刻录于反射表面上，由于每组数据的起始处较接近光盘的中央处，因此光学读取头在读取数据时大多是由内圈向外圈移动。然而，在读取光盘的数据时，光学装置的读取头也常常需要从目前所在的数据轨道移至其它的数据轨道(例如在播放音乐光盘时跳曲目而不依序播出时)，这种寻找目标数据轨道的操作一般称为寻轨或跨轨。光学装置的读取头在进行寻轨时并不会读取其它数据轨道上的数据，直到找到目标数据轨道后才会开始进行数据读取。

由于光盘的内外圈的转速不同，一般光盘装置采用数据锁相回路(dataphase locked loop，data PLL)来控制数据的读取。数据锁相回路为光盘装置中不可或缺的组成元件之一，用来产生光盘装置工作时所需的时钟信号，使得光盘装置可以根据数据锁相回路所产生的时钟信号来取样存储于光盘上的数据。请参考图1，图1为先前技术中一数据锁相回路10。数据锁相回路10包含有一相位检测器(phase detector，PD)13、一频率检测器(frequencydetector，FD)14、一电荷泵电路(charge pump)15、一滤波器16、一压控振荡器(voltage-controlled oscillator，VCO)17，以及一分频器(frequencydivider)19。相位检测器13和频率检测器14依据光盘装置从光盘测到的八至十四调制(eight-to-fourteen modulation)信号EFM以及一反馈信号EFMCLK间的相位及频率差异，产生调整信号至电荷泵电路15，再通过滤波器16、压控振荡器17和分频器19来产生反馈信号EFMCLK。反馈信号EFMCLK再度传至相位检测器13和频率检测器14以形成回路，直到反馈信号EFMCLK的频率及相位与光盘装置的信号EFM相匹配为止。

由于光盘装置的读取头在寻轨时并不需要读取数据，一般会将数据锁相回路10作保持操作，直到光学读取头完成寻轨后，才再度进行频率和相位的调整，以读取目标数据轨道上的数据。请参考图2，图2为先前技术中数据锁相回路10在工作时信号的示意图。在图2中，T1至T5代表一光盘的数据轨道，其中T1为光盘装置读取头的起始轨道，T5为光盘装置读取头的目标轨道，T2至T4为光盘装置读取头在进行寻轨(由T1移到T5)时经过的数据轨道，RF代表光盘装置的射频信号，TRON代表光盘装置的寻轨信号，而箭头符号代表光盘装置读取头的寻轨方向。当寻轨信号TRON为低电位时，代表光盘装置读取头正在进行寻轨，此时不需读取数据；当寻轨信号TRON为高电位时，代表光盘装置读取头已经完成寻轨，可开始进行数据的读取。先前技术中锁相回路10即依据寻轨信号TRON的高低来决定是否进行频率和相位的调整：在寻轨信号TRON为低电位时维持保持状态，意即将频率保持在读取数据轨道T1时的值，不作任何的调整操作；在寻轨信号TRON为高电位时才会针对目标数据轨道T5进行频率和相位的调整。

在先前技术中，由于光盘装置读取头在完成寻轨并找到目标数据轨道后，数据锁相回路10才开始调整，直到反馈信号EFMCLK的频率及相位与光盘装置的信号EFM相匹配为止，才能开始进行数据的读取。由于数据轨道T1和T5的转速不同，光盘装置读取头从数据轨道T1和T5所测到的信号频率范围也会不同，所以需要一段时间完成调整后，才能开始读取目标数据轨道T5上的数据。因此，先前技术中的光盘装置数据读取时间过长，进而会影响光盘装置的表现。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种可在寻轨时启动数据锁相回路的方法及相关装置，以解决先前技术的问题。

本发明提供一种可在寻轨时启动数据锁相回路的方法，其包含：(a)判断一光学装置的读取头是否正对一存储媒体进行寻轨；(b)判断该光学装置的读取头是否在该存储媒体的数据轨道上；以及若步骤(a)及(b)的判断结果显示该光学装置的读取头正对该存储媒体进行寻轨并且在该存储媒体的数据轨道上，则利用该光学装置的数据锁相回路来对时钟信号的相位与频率进行调整，其中步骤(b)依据一射频过零信号判断该光学装置的读取头是否在该存储媒体的数据轨道上，其中该射频过零信号藉由具高低电位的脉冲波来表示该光学装置的读取头是否在该存储媒体的数据轨道。

本发明提供一种可在寻轨时被启动的数据锁相回路，其包含有：一相位检测器，用来依据一光学装置的一输入信号与一反馈信号来产生一相位调整信号，其中该输入信号为该光学装置的读取头所检测到的该读取头当时通过的数据轨道的调制信号；一频率检测器，用来依据该光学装置的该输入信号与该反馈信号来产生一频率调整信号；以及一调整电路，用来依据该相位调整信号与该频率调整信号来产生该反馈信号，其中，利用一外部控制装置来在该光学装置的读取头正对一存储媒体进行寻轨并且在该存储媒体的数据轨道上时，传送一触发信号至该相位检测器与该频率检测器以启动该相位检测器与该频率检测器。

附图说明

图1为先前技术中一光学装置的示意图。

图2为图1中光学装置的数据锁相回路在工作时信号的示意图。

图3为本发明的数据锁相回路在工作时信号的示意图。

图4为本发明的数据锁相回路应用于一光学装置中的示意图。

主要元件符号说明

10、41 数据锁相回路 13、43 相位检测器

14、44 频率检测器 15、45 电荷泵电路

16、46 滤波器 17、47 压控振荡器

19、49 分频器 40 光学装置

42 控制电路 OR 或门

MUX 多路转换器 EFMCLK 反馈信号

S_enable 触发信号 S_fb 反馈信号

S_in 输入信号 V1 电压信号

V2 周期脉冲信号 RF 射频信号

TRON 寻轨信号 RFZC 射频过零信号RFRP射

频纹波信号Ud 电流信号

θp 相位调整信号 θf 频率调整信号

EFM 八至十四调制信号 T1-T5 数据轨道

具体实施方式

本发明提供一种可在寻轨时启动数据锁相回路的方法，依据一光学装置的射频信号、射频过零信号(radio frequency zero cross signal，RFZCsignal)，以及寻轨信号TRON来判断光学装置的读取头当寻轨时是否有经过存储媒体的数据区。在光学装置的读取头当寻轨时经过存储媒体的数据区时，发送一触发信号至光学装置的锁相回路以进行频率和相位的调整。

请参考图3，图3为本发明中光学装置在读取数据时相关信号的示意图。在图3中，T1至T5代表一存储媒体的数据轨道，其中数据轨道T1为光学装置的读取头的起始轨道，数据轨道T5为光学装置的读取头的目标轨道，而数据轨道T2至T4为光学装置的读取头在进行寻轨(由T1移到T5)时经过的数据轨道，RF代表光学装置的射频信号，TRON代表光学装置的寻轨信号，RFZC代表光学装置的射频过零信号(由虚线表示)，而RFRP代表光学装置的射频纹波信号(radio frequency ripple signal，RFRP signal)而箭头符号代表光学装置的读取头的寻轨方向。

在图3中，具低电位的寻轨信号TRON代表光学装置的读取头正在对存储媒体进行寻轨，此时不需读取数据；而具有高电位的寻轨信号TRON代表光学装置的读取头已经完成寻轨，可开始进行数据的读取。光学装置的射频信号RF经由底部保持值(bottom hold)及反向处理后可得到射频纹波信号RFRP，射频纹波信号RFRP在光学装置的读取头进行寻轨时呈具不同电平的正弦波，而当光学装置的读取头在轨道上时则具水平电位。根据射频纹波信号RFRP的电位可产生相对应的射频过零信号RFZC，射频过零信号RFZC可藉由具高低电位的脉冲波来表示光学装置的读取头是否经过光学存储媒体的数据轨道。如图3所示，当寻轨信号TRON为低电位且射频过零信号RFZC为高电位时，光学装置的读取头正在进行寻轨且通过存储媒体的数据轨道，而当寻轨信号TRON为低电位且射频过零信号RFZC为低电位时，光学装置的读取头正在进行寻轨但未经过存储媒体的数据轨道。

请参考图4，图4为本发明的数据锁相回路应用于一光学装置40中的示意图。光学装置40包含一数据锁相回路41以及一控制电路42。数据锁相回路41包含有一相位检测器43、一频率检测器44、一电荷泵电路45、一滤波器46、一压控振荡器47，以及一分频器49。由于光学装置40(例如光盘装置)对存储媒体(例如光盘)进行寻轨时所测到的信号(例如八至十四调制信号)的频率范围，可能因为存储媒体(例如光盘内外圈线速度不同)而变动极大。本发明的光学装置40利用图3所示的寻轨信号TRON和射频过零信号RFZC，来判断光学装置40的读取头是否正在进行寻轨且通过存储媒体的数据轨道。当寻轨信号TRON为低电位且射频过零信号RFZC为高电位时，光学装置40的控制电路42会产生一触发信号S_enable至相位检测器43和频率检测器44以启动数据锁相回路41，针对寻轨中的光学装置40的读取头当时通过的数据轨道进行相位及频率的调整。控制电路42可包含或门(OR gate)OR和多路转换器(multiplexer)MUX，依据射频过零信号RFZC和寻轨信号TRON来产生触发信号S_enable。

在接收到触发信号S_enable后，数据锁相回路41会先启动频率检测器44使一时钟信号的频率大致追上输入信号S_in的频率，之后再利用相位检测器43来使时钟信号能精确地锁上输入信号S_in的相位与频率，于另一实施例中，亦可仅利用相位检测器43来使时钟信号锁定输入信号S_in。因此，数据锁相回路41接收光学装置40对存储媒体进行寻轨时所检测到的输入信号S_in，相位检测器43和频率检测器44依据输入信号S_in以及一反馈信号S_fb间的相位及频率差异，分别产生相位调整信号θp和频率调整信号θf至电荷泵电路45。电荷泵电路45依据相位调整信号θp和频率调整信号θf产生相对应的电流信号Ud至滤波器46。滤波器46可为一回路滤波器(loop filter)或一低通滤波器(low-pass filter)，并可依据电流信号Ud产生一电压信号V1至压控振荡器47。压控振荡器47根据电压信号V1产生一周期脉冲信号V2，之后再由分频器49将周期脉冲信号V2分频，并将分频后产生的反馈信号S_fb传回给相位检测器43和频率检测器44，藉此形成一反馈回路，直到反馈信号S_fb的频率及相位与输入信号S_in相匹配为止。

由于存储媒体的数据轨道T1和T5转速不同，光学装置40从数据轨道T1和T5所测到的信号频率范围亦不同，而所测到的信号频率范围大小，则取决于数据轨道T1和T5之间相隔的数据轨道的距离。在本发明图3的实施例中，光学装置40的读取头由起始数据轨道T1移到目标数据轨道T5的寻轨过程中，数据锁相回路41会被启动3次，分别依据光学装置40由存储媒体的数据轨道T2、T3和T4所检测到的调制信号进行3次相位及频率的调整，如此当光学装置40的读取头完成寻轨并找到目标数据轨道T5后，仅需针对从数据轨道T4和T5所测到的信号频率范围之间的些微差异进行相位及频率的调整，而不需针对从数据轨道T1和T5所测到的信号频率范围之间的差异进行大范围的调整。因此，本发明可减少光学装置40的读取头在完成寻轨后数据锁相回路41的调整时间，加快光学装置40的读取速度。

先前技术在光学装置的读取头完成寻轨并找到目标数据轨道后，数据锁相回路才开始调整，由于从起始数据轨道和目标数据轨道所测到的信号频率范围变动很大，往往需要一段时间才能完成调整，使得整体数据读取时间过长而影响表现。相较于先前技术，本发明依据一光学装置的射频信号、射频过零信号，以及寻轨信号，来判断光学装置的读取头当寻轨时是否有经过存储媒体的数据区，并在光学装置的读取头当寻轨时经过存储媒体的数据区时，发送一触发信号至光学装置的锁相回路以进行频率和相位的调整。因此，本发明可减少光学装置的读取头在完成寻轨后调整数据锁相回路所需的时间，加快光学装置的读取速度。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所进行的等效变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种可在寻轨时启动数据锁相回路的方法，其包含下列步骤：

(a)判断一光学装置的读取头是否正对一存储媒体进行寻轨；

(b)判断该光学装置的读取头是否在该存储媒体的数据轨道上；以及

(c)若步骤(a)及(b)的判断结果显示该光学装置的读取头正对该存储媒体进行寻轨并且在该存储媒体的数据轨道上，则利用该光学装置的数据锁相回路PLL来对时钟信号的相位与频率进行调整，

其中步骤(b)依据一射频过零信号RFZC判断该光学装置的读取头是否在该存储媒体的数据轨道上，其中该射频过零信号RFZC藉由具高低电位的脉冲波来表示该光学装置的读取头是否在该存储媒体的数据轨道。

2.如权利要求1所述的方法，其还包含依据该光学装置的射频RF信号产生一射频纹波信号，并依据该射频纹波信号产生该射频过零信号。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，当一寻轨信号TRON为低电位且所述射频过零信号RFZC为高电位时，所述光学装置的读取头正在进行寻轨且通过存储媒体的数据轨道，而当该寻轨信号TRON为低电位且所述射频过零信号RFZC为低电位时，所述光学装置的读取头正在进行寻轨但未经过存储媒体的数据轨道。

4.如权利要求1所述的方法，其还包含在该光学装置的读取头对该存储媒体完成寻轨后，调整该光学装置的数据锁相回路。

5.一种可在寻轨时被启动的数据锁相回路，其包含有：

一相位检测器，用来依据一光学装置的一输入信号与一反馈信号来产生一相位调整信号，其中该输入信号为该光学装置的读取头所检测到的该读取头当时通过的数据轨道的调制信号；

一频率检测器，用来依据该光学装置的该输入信号与该反馈信号来产生一频率调整信号；以及

一调整电路，用来依据该相位调整信号与该频率调整信号来产生该反馈信号，

其中，利用一外部控制装置来在该光学装置的读取头正对一存储媒体进行寻轨并且在该存储媒体的数据轨道上时，传送一触发信号至该相位检测器与该频率检测器以启动该相位检测器与该频率检测器。

6.如权利要求5所述的数据锁相回路，其中该调整电路包含：

一电荷泵电路，电连接于该相位检测器与该频率检测器，用来依据该相位调整信号与该频率调整信号来产生一电流信号；

一滤波器，电连接于该电荷泵电路，用来依据该电流信号来产生一电压信号；

一压控振荡器VCO，电连接于该滤波器，用来依据该电压信号以产生一周期脉冲信号；以及

一分频器，电连接于该压控振荡器，用来依据该周期脉冲信号来产生该反馈信号。

7.如权利要求5所述的数据锁相回路，其中该外部控制装置包含：

一或门，电连接于该光学装置，用来依据该光学装置的一射频过零信号与一寻轨信号来产生一输出信号；以及

一多路转换器，电连接于该光学装置以及该或门，用来依据该光学装置的该寻轨信号或该或门所产生的该输出信号来产生该触发信号。

8.如权利要求5所述的数据锁相回路，其中该存储媒体为一CD。

9.如权利要求5所述的数据锁相回路，其中该存储媒体为一数字多功能光盘DVD。

10.如权利要求5所述的数据锁相回路，其中该存储媒体为一数字影像光盘VCD。