CN1143807A

CN1143807A - 基于游程长度受限码产生码形平均值的旋转控制电路和装有该旋转控制电路的再现装置

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Publication number: CN1143807A
Application number: CN95113104A
Authority: CN
Inventors: 荒泷裕司
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-12-07
Filing date: 1995-12-07
Publication date: 1997-02-26
Anticipated expiration: 2015-12-07
Also published as: EP0722169A2; DE69534808D1; DE69526841T2; JPH08167239A; MY113794A; KR960025551A; EP1118991B1; CN1087469C; US5825732A; EP1118991A2; EP1118991A3; EP0722169B1; DE69534808T2; KR100422600B1; EP0722169A3; DE69526841D1

Abstract

本发明披露一种旋转伺服电路以及装有这种旋转伺服电路的再现装置。在旋转伺服电路中，先计算记录在记录媒体上的游程长度受限码的产生码形平均值，然后根据所得平均值产生基准旋转电压，使得一旦偏离基准转数就按基准旋转电压旋转。

Description

基于游程长度受限码产生码形平均值的旋转控制电路和装有该旋转控制电路的再现装置

本发明涉及用于再现盘形记录媒体上的信息的再现装置，以及安装在再现装置上的旋转伺服电路。

使用盘形记录媒体，如光盘或光磁盘的系统，分布广泛。在这种系统中，数据按FEM(八—十四调制)调制，它是一种PCM(脉冲码调制)数据游程长度受限码。

所述的已调制数据记录在盘上。

为了盘的旋转运行，选用一种CLV(恒定线速度)系统。

至于CLV旋转伺服，通常将从盘上读出的EFM信号送至PLL(锁相环)电路产生一个时钟，将它与石英基准时钟相比得到旋转误差信息。将获取的该旋转误差信息反馈给用于转动盘的轴马达，从而得到一种线速度恒定的旋转状态。在本说明书中，这种结构的伺服电路称作“PLL伺服电路”。

为了PLL伺服电路工作，必须满足一个条件，即PLL电路锁定而时钟正确运行。要锁定PLL电路，在启动轴马达时需要由一个粗伺服控制将得到的EFM信号带入PLL电路的捕捉范围。也就是说，当启动轴马达时，在盘再现装置中，通常由—粗伺服电路先完成预定转数的旋转伺服控制。当PLL电路锁定时，CLV伺服运行从粗伺服电路切换至PLL伺服电路。

图1是盘重现装置中CLV伺服系统的结构图。

数字51所示为盘，而数字52所示为轴马达。数字53所示为用于从盘51上读数的光磁头。由光磁头53读出的数据通过RF放大器54输出为EFM信号。

虽然未示出，但是再现系统电路还对EFM信号进行解调、误差校正处理等，从而得到声频数据等再现信号。

在CLV伺服系统中，EFM信号送至PLL伺服电路55和粗伺服电路60。

如上所述，PLL伺服电路55将EFM信号送至PLL电路产生—个时钟，将它与石英基准时钟相比，得到旋转误差信息(旋转相位伺服信号ECLV-P)。

旋转相位伺服信号ECLV-P送至加法器电路58的两端之一。

粗伺服电路60检测EFM信号中所包括的最大或最小翻转码形，得到旋转误差信息(旋转速度伺服信号ECLV-S)用于产生具有适当翻转间隔或翻转频率的码形。该旋转速度伺服信号ECLV-S送至开关电路56的S端和加法器58的另一端。

首先，选择开关电路56的S端，于是旋转速度伺服信号ECLV-S送至马达驱动器57。马达驱动器57根据旋转速度伺服信号ECLV-S向轴马达52提供驱动电功率。

在PLL伺服电路55中，在粗伺服期间锁定其中的PLL电路，响应于PLL电路的锁定发出一个锁定检测信号“Lock”并送至开关电路56。在接收到锁定检测信号“Lock”后，开关电路56的P端接通并从此时起，将由旋转相位伺服信号ECLV-P与旋转速度伺服信号ECLV-S相加所得到的信号送至马达驱动器57，PLL伺服电路55的运行完成CLV伺服。

粗伺服电路60包括一个翻转间隔测量部分61、一个峰值保持电路62、一个底部保持电路63和一个数值比较器64，它通过下述运行过程发出旋转速度伺服信号ECVL-S。

在光盘或光磁盘装置中，从正常转数状态下提取的EFM信号由9种分量组成，它们对应于一个基准时钟T(T＝1/4.3218MHz)具有3T-11T的翻转间隔。

在一帧EFM信号的前端，对两个具有11T翻转间隔的连续码形编码，11T翻转间隔是最大翻转间隔。图2是一帧EFM信号的结构图，由588比特组成一帧，其最前的24比特构成一个同步码形，这是一个11T，11T和2T的固定码形，如图2所示。

如图所示，同步码形后面排列的是子码数据，由音频或类似物构成的主要数据，以及每条14比特的奇偶校验。而且，在14比特数据条之间排有3比特边界位。

一帧中有33个标记(1标记＝14比特)作为主要数据；例如，在音频数据的情况下，根据左右通道提供6个采样部分。

因为588比特对应6个采样部分，因此一帧的频率(RF时钟)是7.35KHz。上述4.3218MHz对应每一比特的时钟，即其值是7.35KHz×588。

粗伺服电路60通过测量进行粗伺服，例如，测量同步码形中作为最大翻转间隔11T的码形宽度。

可是，由于光盘或类似物上的划痕可能导致检测到的翻转间隔大于11T，因此还提供一种消除此类错误数据的功能。

在粗伺服电路60中，先由翻转间隔测量部分61测量输入的EFM信号的翻转间隔。用于测量的基准时钟是1/T。

测得的翻转间隔送至峰值保持电路62，且保持翻转间隔值，它是一个时间段--如RF时钟(7.35KHz)/2内的最大值。

峰值保持电路62的输出再送至底部保持电路63，且保持翻转间隔值，它是长于某-时间段--如RF时钟(7.35KHz)/16内的最小值。底部保持电路63的输出是来自峰值保持电路62的最大翻转间隔值中的最小值。也就是说，即使由于光盘或类似物上的划痕产生11T或以上的翻转间隔，它们也会被消除，而从底部保持电路63输出正确的11T码形中的翻转间隔值。

从底部保持电路63输出的翻转间隔值送至数值比较器64。数值比较器64还输入一个翻转间隔值作为基准11T码形，即在正常转数下提取的EFM信号中的11T码形翻转间隔值，并将该值与从底部保持电路63输出的翻转间隔值相比较。

通过比较处理，得到极性和绝对值，即误差信息，将它用作旋转速度伺服信号ECLV-S。

可是，上述粗伺服电路60有缺点，其电路体积大，造价高。而且，功率消耗大。

如上所述，光盘上的划痕或污点造成翻转间隔大于11T，由此又引起工作异常，为了防止这种情况，必须进行处理，在某一时间段内峰值保持最大翻转间隔值，而在更长的时间段内通过底部保持峰值保持值中的最小值所得的结果作为正确的最大间隔的翻转码形，结果使减小电路体积相当困难。

鉴于以上问题，本发明的目的是显著减小粗伺服电路的体积。

为了解决上述问题，本发明提供一种再现装置，包括：

一个用于驱动盘旋转的轴马达；

一个用于提取记录在盘上的游程长度受限码的数据检测器；

一个基准翻转值发生器，用于根据记录在盘上的游程长度受限码的产生码形产生一个基准翻转值；

一个平均翻转值检测器，用于检测从数据检测器提取的游程长度受限码的平均翻转值；

一个比较器，用于比较来自基准翻转值发生器的基准翻转值和来自平均翻转值检测器的平均翻转值；以及

一个控制器，用于根据比较器的比较结果控制轴马达。

本发明还提供一种再现装置，包括：

一个用于驱动盘旋转的轴马达；

一个用于提取记录在盘上的游程长度受限码的数据检测器；

一个第一比较器，用于比较来自基准翻转值发生器的基准翻转值和来自平均翻转值检测器的平均翻转值；

一个第二比较器，用于从游程长度受限码中提取一时钟并将所提取的时钟与预定基准时钟相比，游程长度受限码是从数据检测器中提取的；

一个第一旋转伺服信号发生器，用于根据第一比较器的比较结果产生旋转伺服信号；

一个第二旋转伺服信号发生器，用于根据第二比较器的比较结果产生旋转伺服信号；以及

一个控制器，用于控制输入的来自第一旋转伺服信号发生器的旋转伺服信号和来自第二旋转伺服信号发生器的旋转伺服信号。

而且，本发明提供的旋转伺服电路包括：

一个数据检测器，用于提取输入游程长度受限码；

一个基准翻转值发生器，用于根据输入游程长度受限码的产生码形产生一个基准翻转值；

一个旋转驱动信号发生器，用于根据比较器的比较结果产生一个旋转驱动信号。

本发明还提供一种旋转伺服电路，包括：

一个数据检测器，用于提取输入游程长度受限码；

一个第二比较器，用于从数据检测器输出的游程长度受限码中提取一个时钟并将所提取的时钟与预定基准时钟相比较；

一个第一旋转驱动信号发生器，用于根据第一比较器的比较结果产生一个旋转驱动信号；

一个第二旋转驱动信号发生器，用于根据第二比较器的比较结果产生一个旋转驱动信号。

由于有从光盘上提取的游程长度受限码翻转间隔平均值，因而可以得到一个平均翻转值，它非常稳定，不受光盘上划痕、污点等类似物的影响。而且，通过除法器可以实际简化用于计算平均翻转值的电路形式。

而且，从光盘上提取的游程长度受限码的平均翻转值与正常平均翻转值相比，后者是在正常转数下提取的EFM信号的平均翻转值并用作目标翻转值，从而得到旋转误差信息。

图1是现有旋转伺服电路以及装有该旋转伺服电路的光盘装置的方框图；

图2是记录在光盘上的EFM信号的一帧的数据结构；

图3是本发明的旋转伺服电路以及装有该旋转伺服电路的光盘装置的方框图；

图4是EFM数据码形以及对应该码形的翻转数；

图5是本发明第二实施例的粗伺服电路图。

现在参照图3-5描述本发明的再现装置和旋转伺服电路构造实施例。

图3是本发明一个实施例的再现装置的CLV伺服系统以及包括在该CLV伺服系统中的旋转伺服电路的方框图。

数字1所示为一张盘；数字2所示为一个轴马达；而数字3所示为用于从盘1上读数的光头。由光头3读出的数据通过RF放大器4输出为EFM信号。

在CLV系统中，EFM信号送至PLL伺服电路10和粗伺服电路20。

在CLV伺服电路10中，EFM信号输入PLL电路再现一时钟，将它与石英基准时钟比较得到一旋转相位误差信息(一个旋转相位伺服信号ECLV-P)。该旋转相位伺服信号ECLV-P被送至加法器25的两端之一。

粗伺服电路20根据EFM信号测出平均翻转值，将该平均翻转值与目标翻转值比较，获得旋转速度误差信息(一个旋转速度伺服信号ECLV-S)，目标翻转值是根据正常转速下提取的EFM信号得到的平均翻转值。该旋转速度伺服信号ECLV-S送至切换电路5的S端，同时，还送到加法器25的另一端。

在启动轴马达2时，选择切换电路5的S端，使旋转速度伺服信号ECLV-S送至马达驱动器6。马达驱动器6根据旋转速度伺服信号ECLV-S供给电功率驱动轴马达2。

在上述粗伺服期间，在PLL伺服电路10中，PLL电路锁定，并响应于PLL电路锁定，输出一个锁定检测信号“Lock”至切换电路5。切换电路5根据收到的锁定检测信号“Lock”接通P＋S端。从此以后，旋转相位伺服信号ECLV-P和旋转速度伺服信号ECLV-S都送至马达驱动器6，由PLL伺服电路55完成CLV伺服。

在PLL伺服电路10中，首先设一上升沿检测电路11检测EFM信号的上升沿。上升沿检测电路11的输出送至PLL电路，PLL电路由一个相位比较器12、一个低通滤波器13和一个VCO(电压控制振荡器)14组成。于是，在PLL电路中，从上升沿检测电路11的输出再现出一个通道时钟分量。

该通道时钟，即VCO14的输出，由除法器15等分为1/N并输入到相位/频率比较器18。

数字16所示为一石英基准时钟发生器。来自该基准时钟发生器16的基准时钟由除法器17等分为1/N并输入至相位和频率比较器18。

当由相位比较器12、低通滤波器13和VCO14组成的PLL电路处于锁定状态时，通过相位和频率比较器18比较通道时钟和基准时钟，从而得到旋转误差信息。相位和频率比较器18的输出信号在相位补偿电路19经过相位补偿，然后送至加法器电路25的两端之一作为旋转速度伺服信号ECLV-P。

随着PLL电路的锁定，从相位和频率比较器18输出一锁定信号“Lock’至切换电路5，于是，切换电路5中的P＋S端接通。结果，旋转相位伺服信号ECLV-P送至马达驱动器6，PLL伺服电路55的运行完成CLV伺服。

在PLL电路锁定且PLL伺服电路10开始作用以前，一直由粗伺服电路20作用控制CLV伺服。也就是说，由粗伺服电路20进行控制直到轴马达2能将EFM信号带入PLL电路的捕捉范围。

如图3所示，粗伺服电路20由一个除法器21、一个F/V(频率/电压)转换器22、一个目标电压产生部分23和一个比较器24组成。

下面说明粗伺服电路20的运行过程。

首先，图4所示为256个EFM字(14比特)，它们是对应于原始的8位O-FF(十六进制数据)数据的EFM编码。即，该图是一个EFM转换表。

这些EFM字用作所谓的NRZI(非回零翻转)系统的脉冲翻转信号。

于是，在每个EFM字中，“1’的位置代表脉冲翻转的位置。

与EFM字一起，图4列出了每个EFM字的脉冲翻转数(即“1”在其中出现的次数)。

这256个EFM字是从14比特里可能的214个码形中选出的以对应8比特数据。特别是，选择的码形满足在“1”之间有两个或两个以上的“0”且翻转间隔(“1”之间的间隔)最小为3T而最大为11T。

根据一个字中翻转的次数将图4的EFM字分类，得到下列结果：

1次翻转的EFM字个数：4

2次翻转的EFM字个数：56

3次翻转的EFM字个数：120

4次翻转的EFM字个数：70

5次翻转的EFM字个数：6

由此可知，一个字中翻转的平均次数如下：

(4×1＋56×2＋120×3＋70×4＋6×5)/256< ＝786/256＝3.07 (1)

所以，平均值约为3。

参照图2说明，EFM帧包括一个11T＋11T＋2T(即，三次翻转)的同步码形和排在14比特EFM字之间的3比特边界位。

假定EFM编码数据是随机数，且每个边界位的翻转率是1/2，则每个EFM帧的平均翻转数如下：

(786/256)×33＋(1/2)×34＋3

＝121.32(次) (2)

在上述等式(2)中，“33”是一帧中所包括的14比特数据的字数；“34”是3比特边界位的字数；而“3”是同步码形中的翻转数(见图2)。

由此可知，EFM信号的平均频率是：

(121.32×7.35〖KHz〗)/2＝445.85〖KHz〗

在构成EFM调制目的的PCM音频数据用M系列数据编码的系统--即EFM编码数据是随机数的系统中，该EFM信号平均频率是基本可靠的数值。

尽管在某些情况下，由于普通CD-DA(光盘音频应用)中的EFM调制PCM音频数据不是典型的随机数，使得该值作为EFM信号的平均频率或多或少地缺乏可靠性，但是，它基本上是一个适当值。

例如，当1/4096的除法器作用在具有这种平均频率的EFM信号上时，

(445.85×103)/4096＝108.85〖Hz〗

于是，108.85的输出频率是期望值。

在图3的粗伺服电路20中，假设用于1/n等分的除法器21的n＝4096，当轴马达2为正常速度时，期望输出108.85Hz的输出频率作为除法器21的输出。

该除法器21的输出频率由F/V(频率对电压)转换器22转换为电压值并送至比较器24。

然后，从目标电压产生部分23将目标电压值送至比较器24。该目标电压值是对应于108.85Hz的电压值。

结果，在比较器24中，来自F/V转换器22的电压值与来自目标电压产生部分23的目标电压值相互比较，前者对应于从光盘1提取的EFM信号平均频率，而后者对应于EFM信号的适当平均频率。于是，比较器24的输出就是旋转误差信息。

旋转误差信息送至切换电路的S端，并送至马达驱动器6，于是粗伺服电路作用到轴马达2上。

如上所述，本实施例的粗伺服电路20结构非常简单，只含有除法器21、F/V转换器22、目标对应产生部分23和比较器24。因此，与现有粗伺服电路相比，显著减小了电路体积。

而且，由于检测EFM信号的平均频率，可能实现一个高度可靠的系统，它不受由于光盘上的裂纹、污点等造成的错误信号的影响。

至于除法器21的除数n，并不限制在4096，而可以设为如此其它适当值。即，只要能有助于稳定除法器的输出至一定程度，使之完全保持在PLL系统捕捉范围内的任何数都可设为除数n。

图5是粗伺服电路20的另一个实施例。

在该例中，粗伺服电路20由除法器21、目标频率产生部分25和一个相位与频率比较部分26组成。

在该实施例中，由除法器21从EFM信号中得到的平均频率并没有转换为电压值而是直接送至相位与频率比较部分26。从目标频率产生部分25送出一个作为目标值的目标频率(108.85Hz)至相位与频率比较部分26。

然后，相位与频率比较部分26将这些输入值以频率电平相互比较，并输出误差信号，即旋转速度伺服信号ECLV-S。

上述结构也提供同样的作用。

尽管上述实施例是结合使用EFM信号的情况描述的，但是本发明也能用于使用游程长度受限码记录数据的任何其它调制系统中。

Claims

1.一种再现装置，包括：

用于驱动盘形记录媒体旋转的旋转装置；

用于提取记录在所述盘形记录媒体上的游程长度受限码的数据提取装置；

基准翻转值发生装置，它根据记录在所述盘形记录媒体上的游程长度受限码的产生码形产生一个基准翻转值；

平均翻转值检测装置，它用于检测从所述数据提取装置提取的游程长度受限码的平均翻转值；

用于比较基准翻转值和平均翻转值的比较装置，基准翻转值来自所述基准翻转值发生器，而平均翻转值来自所述平均翻转值检测装置；以及

根据所述比较装置的比较结果控制所述旋转装置的控制装置。

2.如权利要求1的再现装置，其中由所述基准翻转值发生装置产生的基准翻转值是一电压值。

3.如权利要求1的再现装置，其中由所述基准翻转值发生装置产生的基准翻转值是一频率值。

4.一种再现装置，包括：

用于驱动盘形记录媒体旋转的旋转装置；

第一比较装置，它用于比较来自所述基准翻转值发生装置的基准翻转值和来自所述平均翻转值检测装置的平均翻转值；

第二比较装置，用于从游程长度受限码中提取一时钟并将所提取的时钟与预定基准时钟相比较，游程长度受限码是从所述数据提取装置中提取的；

第一旋转伺服信号发生装置，用于根据所述第一比较器的比较结果产生旋转伺服信号；

第二旋转伺服信号发生装置，用于根据所述第二比较装置的比较结果产生旋转伺服信号；以及

控制装置，用于控制输入的来自所述第一旋转伺服信号发生装置的旋转伺服信号和来自所述第二旋转伺服信号发生装置的旋转伺服信号。

5.如权利要求4的再现装置，还包括：

加法装置，用于将来自所述第一旋转伺服信号发生装置的旋转伺服信号与来自所述第二旋转伺服信号发生装置的旋转伺服信号相加；以及

选择装置，用于选择来自所述第一旋转伺服信号发生装置的旋转伺服信号和来自所述加法装置的叠加旋转伺服信号。

6.如权利要求5的再现装置，其中，正常旋转时，所述控制装置控制所述选择装置使之选择来自所述加法装置的旋转伺服信号，而粗伺服时，所述控制装置控制所述选择装置使之选择来自所述第一旋转伺服信号发生装置的旋转伺服信号。

7.如权利要求4的再现装置，其中由所述基准翻转信号发生装置产生的基准翻转值是一个电压值。

8.如权利要求4的再现装置，其中由所述基准翻转信号发生装置产生的基准翻转值是一个频率值。

9.一种旋转伺服电路，包括：

数据提取装置，用于提取输入游程长度受限码；

基准翻转值发生装置，用于根据输入游程长度受限码的产生码形产生一个基准翻转值；

平均翻转值检测装置，用于检测从所述数据提取装置提取的游程长度受限码的平均翻转值；

比较装置，用于比较来自所述基准翻转值发生装置的基准翻转值和来自所述平均翻转值检测装置的平均翻转值；以及

旋转驱动信号发生装置，用于根据所述比较装置的比较结果产生一个旋转驱动信号。

10.如权利要求9的旋转伺服电路，其中由所述基准翻转信号发生装置产生的基准翻转值是一个电压值。

11.如权利要求9的旋转伺服电路，其中由所述基准翻转信号发生装置产生的基准翻转值是一个频率值。

12.一种旋转伺服电路，包括：

数据提取装置，用于提取输入游程长度受限码；

第一比较装置，用于比较来自所述基准翻转值发生装置的基准翻转值和来自所述平均翻转值检测装置的平均翻转值；

第二比较装置，用于从所述数据提取装置输出的游程长度受限码中提取一个时钟并将所提取的时钟与预定基准时钟相比较；

第一旋转伺服信号发生装置，用于根据所述第一比较装置的比较结果产生一个旋转伺服信号；以及

第二旋转伺服信号发生装置，用于根据所述第二比较装置的比较结果产生一个旋转伺服信号。

13.如权利要求12的再现装置，还包括：

14.如权利要求12的旋转伺服电路，其中由所述基准翻转信号发生装置产生的基准翻转值是一个电压值。

15.如权利要求12的旋转伺服电路，其中由所述基准翻转信号发生装置产生的基准翻转值是一个频率值。

16.一种再现装置，包括：

用于驱动盘形记录媒体旋转的马达；

用于提取记录在所述盘形记录媒体上的游程长度受限码的提取器；

发生器，它根据记录在所述盘形记录媒体上的游程长度受限码的产生码形产生一个基准翻转值；

检测器，它用于检测从所述数据提取器提取的游程长度受限码的平均翻转值；

比较器，它用于比较来自所述发生器的基准翻转值和来自所述检测器的平均翻转值；以及

控制器，根据所述比较器的比较结果控制所述旋转装置。

17.一种再现装置，包括：

用于驱动盘形记录媒体旋转的马达；

发生器装置，它根据记录在所述盘形记录媒体上的游程长度受限码的产生码形产生一个基准翻转值；

检测器，它用于检测从所述提取器提取的游程长度受限码的平均翻转值；

第一比较器，它用于比较来自所述发生器的基准翻转值和来自所述平均翻转值检测器的平均翻转值；

第二比较器，用于从所述数据提取装置输出的游程长度受限码中提取一个时钟并将所提取的时钟与预定基准时钟相比较；

第一旋转伺服信号发生器，用于根据所述第一比较器的比较结果产生一个旋转伺服信号；

第二旋转伺服信号发生器，用于根据所述第二比较器装置的比较结果产生一个旋转伺服信号；以及

控制器，用于控制输入的来自所述第一旋转伺服信号发生器的旋转伺服信号和来自所述第二旋转伺服信号发生器的旋转伺服信号。

18.一种旋转伺服电路，包括：

提取器，用于提取输入游程长度受限码；

发生器，它根据输入游程长度受限码的产生码形产生一个基准翻转值；

第一比较器，它用于比较来自所述基准翻转值发生装置的基准翻转值和来自所述检测器的平均翻转值；

第二比较器，用于从所述提取器输出的游程长度受限码中提取一个时钟并将所提取的时钟与预定基准时钟相比较；第一旋转伺服信号发生器，用于根据所述第一比较器装置的比较结果产生一个旋转伺服信号；

以及第二旋转伺服信号发生器，用于根据所述第二比较器装置的比较结果产生一个旋转伺服信号。

19.一种旋转伺服电路，包括：

提取器，用于提取输入游程长度受限码；

比较器，它用于比较来自所述发生器的基准翻转值和来自所述平均翻转值检测器的平均翻转值；

旋转伺服信号发生器，用于根据所述比较器的比较结果产生一个旋转驱动信号。