CN101313360A - 一种在光盘上记录数据期间使功率耗散最小的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种操作数据记录装置(DRD)的系统和方法，所述数据记录装置包括一个用于在数据记录载体(OM)上读出/写入数据的读/写头(OH)和一个用于旋转所述数据记录载体(OM)的转盘马达(TM)，所述方法包括产生一个用于根据一个频率曲线改变所述转盘马达(TM)的旋转频率(f)的控制信号(STM)的步骤，所述频率曲线定义了旋转频率与读/写头(OH)在数据记录载体(OM)上的位置(R)之间的函数关系，所述频率曲线包括第一部分(CLV)，在所述第一部分(CLV)期间，旋转频率从一个起始频率降低到一个中间频率，所述第一部分(CLV)之后是第二部分(VLV)，在所述第二部分(VLV)期间，旋转频率从所述中间频率增加到一个最终频率。

Description

一种在光盘上记录数据期间使功率耗散最小的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种操作数据记录装置的方法和一种执行这种方法的数据记录装置。
本发明的一个特别应用涉及一种采用激光在光盘上读出和写入数据的光学数据记录装置。
背景技术
旋转光盘上的数据点相对于光学头的相对速度V可以表示为V＝r·ω，其中r是数据点与光盘中心之间的距离，也就是半径，而ω是旋转光盘的主轴马达的旋转速度。三个变量V、r、ω中的一个必须是恒定的。因为半径r随着数据点的位置而改变，所以只能是V或ω是恒定的。因此，主轴马达通常能根据一种恒定线速度模式或一种恒定角速度模式来旋转光盘。
如果控制光学头位置的伺服系统保持所述相对速度V恒定，则主轴马达的旋转模式就被称为恒定线速度。此模式的优点是：数据传送率被保持为固定且锁相环能够仅通过锁定一个固定频率就保持正确的数据读出。然而，主轴马达的转速必须相对于光学头的位置同步地改变。如果转速保持增加到某种程度，就应当考虑当光学头在内轨道中时主轴马达是否能达到预定的高速度。
如果伺服系统保持转速ω恒定，则旋转模式就被称为恒定角速度。在这种模式下控制主轴马达是较容易的，因为主轴马达以固定的角速度旋转，这正好是与恒定线速度的不同之处。然而，外轨道中的数据传送率高于内轨道中的数据传送率。因此，锁相环必须跟随着数据读出来更改基本频率，当在恒定角速度模式下所述基本频率应该被锁定。
通常对光学驱动系统(例如用于CD-ROM)进行校准以获得最大的系统裕度(即处理像偏移之类的干扰而没有读出/写入错误)、最大的数据传送率或短的存取时间。恒定角速度模式或恒定线速度模式导致光学驱动系统的功耗增加，并且因此增加了光学驱动系统的功率耗散。
发明内容
本发明的目的是提出一种操作数据记录装置的方法，所述方法克服了现有技术的至少一个缺点，特别是能使得数据记录装置中的功率耗散最小。
为此，提出了一种操作数据记录装置(DRD)的方法，所述数据记录装置包括一个用于在数据记录载体(OM)上读出/写入数据的读/写头(OH)和一个用于旋转所述数据记录载体(OM)的转盘马达(TM)。
此方法包括产生一个用于根据一个频率曲线来改变所述转盘马达(TM)的旋转频率(f)的控制信号(STM)的步骤，所述频率曲线定义了旋转频率与读/写头(OH)在数据记录载体(OM)上的位置(R)之间的函数关系，所述频率曲线包括第一部分(CLV)，在所述第一部分(CLV)期间，旋转频率从一个起始频率降低到一个中间频率，所述第一部分(CLV)之后是第二部分(VLV)，在所述第二部分(VLV)期间，旋转频率从所述中间频率增加到一个最终频率。
可选地，旋转频率可以沿着第一部分基本上线性地降低。旋转频率可以沿着第二部分基本上线性地增加。
有利的是，中间频率对应于读/写头在数据记录载体上的一个确定的位置。
有利的是，读/写头的所述确定位置是可以调整的。
读/写头的所述确定位置可以对应于数据记录载体的外部区域。
根据另一个方面，本发明涉及一种用于数据记录装置的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括一组指令，所述指令在被装入数据记录装置时使得数据记录装置执行根据本发明的方法。
根据又一个方面，本发明涉及一种数据记录装置，其包括一个用于在可插入到数据记录装置的数据记录载体上读出/写入数据的读/写头、一个用于旋转数据记录载体的转盘马达和一个耦合到转盘马达的电子装置。电子装置根据本发明的方法的步骤来操作转盘马达。
有利的是，旋转频率可以从起始频率降低到中间频率，以使得电子装置的核心电流保持恒定。
本发明的自适应频率曲线能降低控制转盘马达的驱动模块中的功率耗散。由于与本发明的自适应频率曲线相联系的电子装置的时钟频率降低和核心电流降低，所以本发明能进一步降低控制数据记录装置的其它部件(例如滑动马达(sled motor)、读/写头部件等...)的驱动模块中的功率耗散。
根据下文描述的实施例，本发明的这些和其它方面将是明显的，并且将参考这些实施例对其进行阐述。
附图说明
借助于例子对本发明进行说明，并且本发明不限于附图，其中相同的附图标记表示类似的元件：
图1是示意性地和部分地说明一个含有执行根据本发明的方法的电子装置的数据记录装置的框图；
图2说明两条频率曲线，其表示旋转频率与读/写头在数据记录载体上的位置之间的函数关系；
图3示出两条曲线，其说明电子装置的核心电流与读/写头在数据记录载体上的位置之间的函数关系；以及
图4说明可替换的频率曲线，其表示旋转频率与读/写头在数据记录载体上的位置之间的函数关系。
具体实施方式
图1是示意性地和部分地说明一个数据记录装置DRD的框图。数据记录装置DRD执行与在数据记录载体OM上读出和写入信息相关的操作。数据记录装置包括一个读/写头OH、一个转盘马达TM(也称为主轴马达)、一个滑动马达SM和一个电子装置EA。
数据记录载体OM被显示为插入到记录装置中。数据记录载体OM可以是光盘。光盘的表面可以包括一个从盘的内侧绕到盘的外侧的单螺旋。记录在轨道上的二进制信息由光学可检测的部分即标记和间隔表示。标记和间隔由于它们的不同的光学特性(例如在激光束的反射中的变化)而是可检测的。
读/写头OH包括产生辐射束(例如激光束)的辐射源(例如激光二极管)。通过控制激光束的功率，可以在数据记录载体OM上读出或写入信息。读/写头OH也包括各种将激光束引导和聚焦在数据记录载体OM的轨道上的光学元件。读/写头OH进一步包括一个用于检测和测量由数据记录载体轨道上的光学可检测部分反射的激光束的检测器，例如四象限二极管。
转盘马达TM根据与旋转频率成正比的角度速
Figure A20068004396900071
来旋转数据记录载体OM。旋转频率决定与数据记录装置DRD相关联的读/写模式和速度。
滑动马达SM控制半径R，即读/写头OH相对于轨道的位置。位置R表示数据记录载体OM的中心轴AX和射向数据记录载体的轨道的激光束的焦点FS之间的距离。
数据记录装置DRD可以进一步包括一个用于插入或移去数据记录载体的装载单元(未示出)。
电子装置EA包括一个处理模块PRO和一个驱动模块DRV。
处理模块PRO可以包括通过总线连接在一起的数据编码模块、控制模块和激光功率控制模块(为了清楚起见在图中省略了这些元件)。数据编码模块的功能是根据一种预定记录格式编码和解码数据。数据编码模块提供用于在光学记录载体OM上写入标记的信号，并且也提供定时信号。处理模块PRO可以从消费电子装置(音频装置、视频装置、计算机、电视等...)接收命令。激光功率控制模块给读/写头OH提供一个激光功率控制信号，以便设置激光源的读/写功率。通常，为了控制激光功率，激光功率控制模块根据三个输入信号工作。输入信号是已知的德耳塔(delta)信号、门限信号和阿尔法(alpha)信号。处理模块PRO也可以连接到一个接口模块(未示出)。所述接口模块允许将数据记录装置DRD连接到通常包括在所述消费电子装置中的其它电子电路。处理模块进行工作需要一个时钟频率clk和一个核心电流IC。
驱动模块DRV耦合到处理模块PRO上。驱动模块DRV控制转盘TM和滑动马达SM以及数据记录装置DRD的读/写头OH的元件。更确切地说，驱动模块DRV将第一马达信号STM提供给转盘马达TM，以控制光盘OM的旋转频率。驱动模块DRV将第二马达信号STM提供给滑动马达SM，以控制读/写头OH的位置并且由此控制光盘OM的轨道的扫描。驱动模块DRV将多个读/写头信号SOH提供给读/写头OH，以控制读/写头OH的聚焦、准直和倾斜参数。
图2说明两个频率曲线CAV和(CLV，VLV)，其对应于转盘马达TM的旋转频率与读/写头在数据记录载体上的位置之间的函数关系。旋转频率与转盘马达的角速度
Figure A20068004396900072
成正比。这些频率曲线用于读出和写入操作。
第一频率曲线CAV对应于根据现有技术的典型操作模式(虚线)。
第二频率曲线对应于根据本发明的操作模式(实线(plain line))，即恒定线速度部分CLV和可变的线速度部分VLV的组合。
第一频率曲线CAV与根据恒定角速度工作的转盘马达相关联。恒定角速度例如对应于155Hz的旋转频率f。第一频率曲线CAV从起始数据传送率SSx发展到最终数据传送率SFx。起始数据传送率SSx可以对应于标准化的六倍速。最终数据传送率SFx可以对应于标准化的十六倍速。数据传送率从起始数据传送率SSx到最终数据传送率SFx线性地增加，其为半径R的函数。起始数据传送率SSx与位于对应于光盘OM的内侧区域的半径R处的读/写头相关联，例如半径R为大约0.022m。最终数据传送率SFx与位于对应于光盘OM的外侧区域的半径R处的读/写头相关联，例如半径R为大约0.058m。
第二频率曲线CLV、VLV对应于根据一个部分线速度工作的转盘马达。第二频率曲线包括第一部分CLV和第二部分VLV。沿着第一部分，数据传送率从起始数据传送率SSx发展到一个中间数据传送率SCP，同时旋转频率f降低。沿着第一部分旋转频率基本上是线性降低的。可替换地，可以采用其它类型的递减曲线，例如呈对数递减的曲线。起始数据传送率SSx可以对应于标准化的六倍速，而起始旋转频率f1可以是大约155Hz。中间数据传送率SCP比起始数据传送率SSx低，而中间旋转频率f2可以是大约75Hz。数据传送率从起始数据传送率SSx降低到中间数据传送率SCP，其为半径R的函数。沿着第二部分，数据传送率从中间数据传送率发展到一个最终数据传送率，同时旋转频率f增加。沿着第二部分旋转频率基本上是线性增加的。可替换地，可以采用其它类型的递增曲线，例如呈指数递增的曲线。最终数据传送率SFx可以对应于标准化的十六倍速，而最终旋转频率f3可以是大约155Hz。于是数据传送率从中间数据传送率SCP增加到最终数据传送率SFx。沿着第二部分VLV，激光源功率和其它写策略参数可以作为数据传送率的函数而改变。
第一频率曲线与第二频率曲线之间的阴影区域PS1与驱动模块中由根据本发明的频率曲线产生的功率耗散的减少成正比。
图4说明图2所示的频率曲线的可替换方案。所确定的读/写头的位置可被调整到各种位置。每个位置对应于一个特定的中间数据传送率/旋转频率对。所述特定的中间数据传送率/旋转频率对定义了一个处于根据本发明的频率曲线的恒定线速度部分CLV和可变线速度部分VLV之间的确定切换点。图4示出频率曲线的四个例子，分别包括第一SCP1/f21、第二SCP2/f22、第三SCP3/f23和第四SCPn/f2n中间数据传送率/旋转频率对。
所确定的切换点可以被调整为数据记录装置DRD的各种参数的函数(例如激光温度的函数)，或者其在吞吐率(整个数据记录载体的写入速度)和功率耗散之间定义一个可接受的折衷。
所确定的切换点可以由处理模块来调整，并且可使其适于与数据记录装置耦合的特定消费电子装置的应用(例如通过校准)。
作为第一实例，如果功率耗散是一个重要方面(例如膝上型电脑的应用)，而整个数据记录载体的写入持续时间不那么重要，那么频率曲线将被调整为使功率耗散最小。在此情况下，切换点将对应于第四SCPn/f2n中间数据传送率/旋转频率对。
作为第二实例，如果在功率耗散和整个数据记录载体的写入持续时间之间需要有某一折衷(例如桌上型计算机的应用)，那么频率曲线将被调整为使得切换点可以对应于第一SCP1/f21中间数据传送率/旋转频率对。
图3示出了两个电流曲线，其说明电子装置EA的核心电流IC与读/写头在数据记录载体上的位置之间的函数关系。第一电流曲线CAVC1、CAVC2对应于根据现有技术的典型操作模式(虚线)。第二电流曲线CLVC、VLVC对应于根据本发明的操作模式(实线)。
第一电流曲线CAVC1、CAVC2与图2所示的第一频率曲线CAV相关联。第一电流曲线包括第一电流曲线部分CAVC1和第二电流曲线部分CAVC2。
第一电流曲线部分CAVC1与在光盘OM的内侧区域处的读/写操作相关联。在此区域中，数据传送率是低的，从而导致低的处理模块时钟频率和低的核心电流。例如，对于内侧区域(也就是半径R在0.022m到0.034m之间)，核心电流IC可以是大约200mA。
第二电流曲线部分CAVC2与光盘OM的内侧区域之外的读/写操作相关联。在内侧区域之外，数据传送率会有突然改变，从而导致较大的处理模块时钟频率和较大的核心电流。例如，核心电流IC可以突然改变为260mA，并且对于0.034m与0.058m之间的区域稍微增加到270mA。
第二电流曲线CLVC、VLVC与图2所示的第二频率曲线CLV、VLV相关联。第二电流曲线包括第一电流曲线部分CLVC和第二电流曲线部分VLVC。
第一电流曲线部分CLVC与旋转频率f的降低相关联(参见图2)，并且与数据传送率的降低相关联。因此，数据传送率是低的，从而导致低的处理模块时钟频率。这使得能够保持核心电流是低的并且恒定。例如，对于读/写头在半径R为0.022m与0.050m之间的位置，核心电流IC可以大约是200mA。
第二电流曲线部分VLVC与位于光盘OM的外侧区域处的读/写操作相关联。在外侧区域，数据传送率和转盘马达的旋转频率发生改变(参见图2)，从而导致较大的处理模块时钟频率和较大的核心电流。例如，对于位于0.050m与0.058m之间的外侧区域，核心电流IC可以从200mA增加到270mA。
第一电流曲线与第二电流曲线之间的阴影区域PS2与驱动模块中由根据本发明的频率曲线产生的功率耗散的减少成正比。
尽管以上描述集中在将本发明的方法应用到采用激光的光学数据记录装置，但是对于本领域普通技术人员来说，显然也可以将本发明用于磁性硬盘驱动器的应用。
附图和它们以上的描述是解释而不是限制本发明。
权利要求中的任何附图标记不应被理解为限制权利要求。词语“包括”不排除在权利要求中所列出的那些元件之外的其它元件的存在。元件之前的词“一”或“一个”不排除多个这种元件的存在。

Claims (11)

1.一种操作数据记录装置(DRD)的方法，所述数据记录装置(DRD)包括用于在数据记录载体(OM)上读出/写入数据的读/写头(OH)和用于旋转所述数据记录载体(OM)的转盘马达(TM)，所述方法包括产生用于根据频率曲线改变所述转盘马达(TM)的旋转频率(f)的控制信号(STM)的步骤，所述频率曲线定义了旋转频率与读/写头(OH)在数据记录载体(OM)上的位置(R)之间的函数关系，所述频率曲线包括第一部分(CLV)，在所述第一部分(CLV)期间，旋转频率从起始频率降低到中间频率，所述第一部分(CLV)之后是第二部分(VLV)，在所述第二部分(VLV)期间，旋转频率从所述中间频率增加到最终频率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中旋转频率沿着第一部分(CLV)基本上线性地降低。
3.根据权利要求1所述的方法，其中旋转频率沿着第二部分(VLV)基本上线性地增加。
4.根据权利要求1所述的方法，其中中间频率对应于读/写头在数据记录载体上的确定位置。
5.根据权利要求4所述的方法，其中读/写头的所述确定位置是可以调整的。
6.根据权利要求4或5所述的操作数据记录装置的方法，其中读/写头的所述确定位置对应于数据记录载体的外侧区域。
7.一种数据记录装置(DRD)，包括：
-用于在数据记录载体(OM)上读出/写入数据的读/写头(OH)，
-用于旋转所述数据记录载体(OM)的转盘马达(TM)，
-耦合到所述转盘马达(TM)的电子装置(EA)，其用于产生根据频率曲线改变所述转盘马达(TM)的旋转频率(f)的控制信号(STM)，所述频率曲线定义了旋转频率与读/写头(OH)在数据记录载体(OM)上的位置(R)之间的函数关系，所述频率曲线包括第一部分(CLV)，在所述第一部分(CLV)期间，旋转频率从起始频率降低到中间频率，所述第一部分(CLV)之后是第二部分(VLV)，在所述第二部分(VLV)期间，旋转频率从所述中间频率增加到最终频率。
8.如权利要求7所述的数据记录装置，其中所述电子装置(EA)产生所述控制信号(STM)，以使得在所述第一部分(CLV)期间所述电子装置(EA)中的核心电流(IC)保持恒定。
9.如权利要求7所述的数据记录装置，其中旋转频率沿着第一部分(CLV)基本上线性地降低。
10.如权利要求7所述的数据记录装置，其中旋转频率沿着第二部分(VLV)基本上线性地增加。
11.一种用于数据记录装置的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括一组指令，所述指令在被装入数据记录装置时使得数据记录装置执行如权利要求1到6的方法的各个步骤。
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