CN1163874C - 光盘驱动器中检测镜像信号的电路及其方法 - Google Patents

光盘驱动器中检测镜像信号的电路及其方法 Download PDF

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Abstract

从光盘驱动器的RF放大器输出信号检测镜像信号的电路，包括：第一峰值和谷值保持电路，分别保持RF放大器输出信号的峰值和谷值以提供第一峰值和谷值；差分放大器，放大第一峰值和谷值之差值；第二峰值和谷值保持电路，分别保持差分放大器输出信号的峰值和谷值以提供第二峰值和谷值；中心值抽取器，抽取RF放大器输出信号的中心值；比较器，产生镜像信号；保持时间常数调整电路，调整第二峰值和谷值保持电路的时间常数。

Description

光盘驱动器中检测镜像信号 的电路及其方法
技术领域
本发明涉及一种光盘驱动器，更具体地说，本发明涉及检测用来计数所跳转的光盘轨道数的镜像(mirror)信号的电路及其方法。
背景技术
当光盘驱动器的拾取器从光盘的某一轨道跳转到另一轨道时产生镜像信号，这个镜像信号用来计数所跳转的光盘轨道数。由于光盘驱动器的性能取决于搜寻记录在光盘上的数据的位置的速度，因此，拾取器准确地跳转所期望数个轨道是非常重要的。这种镜像信号是由与RF(射频)放大器相连接的镜像电路来检测的。
参考图1，记录在光盘2上的数据是由拾取器4来拾取的，产生的数据信号经RF放大器6放大。数据信号的一部分施加到镜像电路8上进行谷值(bottom)保持和峰值保持。传统上，峰值保持是由被跟踪的时间常数决定的其频率为30KHz的跟踪信号，而谷值保持则由要在一个周期内被跟踪的包络波动的时间常数来决定的。
图2是显示传统镜像电路实例的方块图，图3是由图2的电路产生的、具有恒定输入信号直流(DC)电平的波形，图4是具有迅速波动的输入信号直流(DC)电平的波形。镜像电路的工作过程描述如下：
首先，来自RF放大器6的输入信号Vin传送到第一峰值保持电路10用来保持峰值，和传送到第一谷值保持电路12用来保持谷值。峰值和谷值的差经差分放大器14放大，以产生如图3中参考符号“a”所指示的波形。差分放大器与用来检测中心值的逻辑电路相连接，这个逻辑电路包括第二峰值保持电路16、第二谷值保持电路18、电阻20和22、和缓冲器26。差分放大器的放大信号“a”被传送到第二峰值保持电路16和第二谷值保持电路18中，用来分别保持如图3所示的峰值“b”和谷值“c”。第二峰值保持电路16的输出端通过阻值为“R”的电阻与节点24相连接，同时第二谷值保持电路18的输出端通过阻值同为“R”的电阻与节点24相连接。节点24还与缓冲器26的正相输入端(+)相连接，使得缓冲器26的输出具有在峰值“b”和谷值“c”之中间的值“d”。中心值“d”施加到比较器28的正相输入端(+)中，这个比较器28将中心值“d”与通过反相输入端(-)接收到的差分放大器14的输出值“a”进行比较，以产生镜像信号。
在这种情况中，如果来自RF放大器6的输入信号Vin具有恒定的直流电平，那么镜像信号具有如图3所示的正常波形。然而，如果输入信号Vin的直流电平小于某种原因迅速变化，那么镜像信号具有如图4所示的异常波形，这是因为不可能准确地检测到峰值和谷值之间的中心值“d”。也就是说，镜像信号包含了象图4中参考标号100所指示的误差，因此，突然改变输入Vin的直流电平的原因可以是装载在如CD-RW(可重写致密盘)或DVD-RAM(数字通用盘-随机存取存储器)那样的盘中的颤动信号、在CD或DVD情况中输入的光头信号、或存在于盘中的缺陷。光头信号固有地具有大于数据信号的直流电平。
更具体地描述，当来自RF放大器6的输入信号具有突然增加的DC值时，图2所示的第二峰值保持电路16由于相对较快的充电时间常数准确地检测到峰值“b”，但当DC值突然减少时由于相对较慢的放电时间常数不能准确地检测到峰值“b”。反之，当输入信号的DC值突然增加时第二谷值保持电路18由于相对较慢的充电时间常数不能准确地检测到谷值“c”，但当DC值突然减少时由于相对较快的放电时间常数能准确地检测到谷值“c”。因此，当输入信号的DC值迅速增加时，镜像电路产生了异常波形的中心值“d”，致使在镜像信号MIRROR(镜像)中产生了误差100，如图4所示。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种不管从光盘驱动器的光盘中拾取的、然后经RF放大器放大的输入信号的DC电平如何变化都能准确地检测镜像信号的电路及其方法。
本发明的另一个目的是，提供含有准确检测在镜像信号检测过程中迅速变化的输入信号的中心值的电路的光盘驱动器。
根据本发明的一个方面，提供了一种检测镜像信号的电路，用于根据用来放大从光盘驱动器的光盘拾取的具有射频的信号的射频放大器的输出信号进行检测，它包括：第一峰值保持电路，用来保持射频放大器的输出信号的峰值，以提供第一峰值；第一谷值保持电路，用来保持射频放大器的输出信号的谷值，以来提供第一谷值；差分放大器，用来放大第一峰值和第一谷值之差值；第二峰值保持电路，用来保持差分放大器的输出信号的峰值，以提供第二峰值；第二谷值保持电路，用来保持差分放大器的输出信号的谷值，以提供第二谷值；中心值抽取器，用来处理第二峰值和第二谷值，以抽取射频放大器的输出信号的中心值；比较器，用来将该中心值与差分放大器的输出信号进行比较，以产生镜像信号；和保持时间常数调整电路，连接在中心值抽取器和第二峰值保持电路和第二谷值保持电路之间，根据射频放大器的输出信号的电平变化来调整第二峰值保持电路和第二谷值保持电路的时间常数。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于检测镜像信号的方法，所述镜像信号用来计数由光盘驱动器的拾取器跳转的光盘轨道数，该方法包括下列步骤：检测由拾取器在跳转过程中读取的完整信号的峰值和谷值之差值，以便产生差分信号；获取差分信号的峰值和谷值之间的中心值；根据差分信号的峰值和谷值之间的变化，调整用来检测差分信号的峰值和谷值的充电和放电时间常数；将差分信号与基于充电和放电时间常数的变化的中心值进行比较，以便产生镜像信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种光盘驱动器，它包括：光盘；拾取器，用来读取记录在光盘上的数据，以便产生完整信号；镜像信号检测器，用来检测完整信号的峰值和谷值之差值，以便产生差分信号，获取差分信号的峰值和谷值之间的中心值，根据差分信号的峰值和谷值之间的变化来调整用来检测差分信号的峰值和谷值的充电和放电时间常数，和将基于充电和放电时间常数的变化的中心值与差分信号进行比较，以便产生镜像信号；和伺服控制器，用来根据镜像信号计数由拾取器跳转的轨道数，以便使拾取器移动到目标轨道上。
附图说明
现在仅以示例方式结合附图对本发明作更具体的描述。
图1是显示光盘驱动器中镜像信号的检测的方块图；
图2是显示传统镜像电路的方块图；
图3显示了由图2所示的电路产生的具有恒定输入信号直流电平的波形；
图4显示了由图2所示的电路产生的具有突然变化输入信号直流电平的波形；
图5是显示本发明镜像电路的方块图；
图6是用来详细显示图5所示的本发明镜像电路中的第二峰值保持电路(16)、第二谷值保持电路(18)和保持时间常数调整电路(30)的电路示意图；
图7是由图5所示的本发明电路产生的具有突然变化输入信号的直流电平的波形；
图8A至8D显示为了将本发明电路与传统电路进行比较通过信号分析器获取的模拟波形；和
图9是用来显示配有伺服控制器的光盘驱动器的方块图，这个伺服控制器通过根据本发明的镜像信号的检测来控制拾取器。
具体实施方式
为了方便起见，所有附图都使用相同的参考标号来指示具有相同功能的部分。另外，对理解本发明无关紧要的传统内容部分的详细描述也略去不谈。
本发明的镜像电路被设计成当在镜像信号的检测过程中输入信号突然改变时通过调整峰值和谷值保持电路的时间常数准确地获得输入信号(RF放大器的输出)的峰值和谷值之间的中心值。从图9中可见，根据本发明，光盘驱动器包括光盘2、拾取器4、RF放大器6、镜像电路100、伺服控制器110和拾取器控制器120。由拾取器4从光盘中读取的数据经RF放大器6放大后产生输入到镜像电路100之中的完整信号Vin。如果拾取器4由四个光电二极管a、b、c和d组成，那么完整信号就是这四个光电二极管的输出的总和，被作为镜像电路1 00的输入信号Vin使用。
镜像电路100检测RF放大器6产生的输入信号Vin的峰值和谷值之差值，以便产生差分信号，这些峰值和谷值被依次检测到以便得到它们的中心值。它还检测差分信号的峰值和谷值之间的变化，以便调整用于差分信号的峰值和谷值的检测的充电和放电时间常数，然后，将差分信号与基于充电和放电时间常数的变化的中心值进行比较，以便产生供应给伺服控制器110的镜像信号MIRROR。伺服控制器110根据镜像信号MIRROR计数拾取器跳转的轨道数，以便产生施加给拾取器控制器120的伺服控制信号，从而使拾取器移动到目标轨道上。
从图5中可以看出，本发明的镜像电路100具有下面特色：保持时间常数调整电路30与图2所示的传统镜像电路8组合在一起。这个保持时间常数调整电路30具有两个输入端V1和V2，其中一个输入端与第二峰值保持电路16的输出端相连接，而另一个输入端则与第二谷值保持电路18的输出端相连接。它还有两个分别与第二峰值和谷值保持电路16和18相连接的输出端Vo1和Vo2。当在镜像信号检测过程中输入信号(RF放大器的输出)具有恒定直流电平时，保持时间常数调整电路30并不工作，使得图5的镜像电路以与图2的镜像电路相同的方式工作。然而，当输入信号的直流电平突然改变时，它准确地调整第二峰值和谷值保持电路16和18的时间常数，以便使图5的镜像电路100准确地获得峰值和谷值之间的中心值。
从图6可见，保持时间常数调整电路30包括比较器52，其正相输入端(+)与供有第二峰值保持电路16的峰值“b”的一个输入端V1相连接，它的反相输入端(-)则与供有第二谷值保持电路18的谷值“c”的另一个输入端V2相连接。比较器52的输出端与N型沟道MOS晶体管(从这里开始称为N型沟道晶体管)54的栅极相连接，它的一端通过阻值为Ra的电阻56与保持时间常数调整电路30的一个输出端Vo1相连接，它的另一端则通过阻值为Ra的电阻58与另一输出端Vo2相连接。电阻56和58有大约数kΩ的阻值，与第二峰值和谷值保持电路16和18的电阻RP和RB的数百个kΩ的阻值相比显得相当小。另外三个电阻42、44和46串联在电源电压VCC和地电压Vss之间。电阻42和44之间的节点43与缓冲器50的正相输入端(+)相连接，而电阻44和46之间的节点45则与缓冲器48的正相输入端(+)相连接。在节点43和45之间存在着电压差ΔVref。也就是说，节点43保持比节点45高ΔVref的电压。这个电压差ΔVref是用来检测输入信号(RF放大器6的输出)的直流电平的突然变化的参考电压。电压44可以是可变电阻，以使设计人员可以改变电压差ΔVref。缓冲器48的输出端与一个输入端V1和比较器52的正相输入端(+)之间的节点60相连接，缓冲器50的输出端与另一个输入端V2和比较器52的反相输入端(-)之间的节点62相连接。
第二峰值保持电路16有放大器70，其正相输入端(+)与图5所示的差分放大器14的输出端相连接，其输出端与N型沟道晶体管72的栅极相连接，N型沟道晶体管的漏极与电源电压VCC相连接，其源极则通过电容CP接地。N型沟道晶体管72的源极还通过线路79与放大器70的反相输入端(-)相连接。此外，与线路79相连接的是一端接地的电阻RP。电阻RP具有数百个kΩ的大阻值来延迟放电。N型沟道晶体管72则具有数十个Ω的相对小的导通阻值Rpq来快速放电。N型沟道晶体管72的源极与缓冲器76的正相输入端(+)相连接，它们之间的节点78与保持时间常数调整电路30的输出端Vo1相连接。
同时，第二谷值保持电路18包括放大器80，其正相输入端(+)与差分放大器14的输出端相连接，其输出端与P型沟道MOS晶体管(从这里开始称为P型沟道晶体管)82的栅极相连接。P型沟道晶体管82的源极通过线路81与反相输入端(-)相连接和通过电容CB与电源电压VCC相连接。电阻RB与电容CB并联。电阻RB具有数百个kΩ的相对较大的阻值来慢速充电，而P型沟道晶体管82则具有数十个Ω的相对较小的阻值Rbq来快速放电。P型沟道晶体管82的源极与缓冲器84的正相输入端(+)相连接，缓冲器84的输出端与保持时间常数调整电路30的另一个输入端V2相连接。缓冲器84和P型沟道晶体管82的源极之间的节点88与保持时间常数调整电路30的另一个输出端Vo2相连接。
从现在开始对镜像电路的工作原理进行说明。首先，当输入信号(图9所示的RF放大器6的输出)的直流电平保持不变时，差分放大器14的高电平输出信号“a”施加到第二峰值和谷值保持电路16和18之中。施加到第二峰值保持电路16的信号“a”通过放大器70供应给N型沟道晶体管72的栅极。然后，N型沟道晶体管72被导通，以采用电源电压对电容CP充电。在这种情况中，由于N型沟道晶体管72具有数十个Ω的相对较小的导通阻值Rpq，因此充电迅速地完成，这里充电时间常数τrp为RpqCP。然后，当低电平的信号“a”供应给N型沟道晶体管72的栅极时，电容CP通过由电阻RP和地组成的放电通路放电。在这种情况中，由于电阻RP具有数百个kΩ的相对较大的阻值，因此放电被延迟了，这里放电时间常数τfp为RPCP。因此，从第二峰值保持电路中产生了峰值“b”，如图3所示。
同时，当低电平的信号“a”通过放大器80供应给P型沟道晶体管82的栅极时，P型沟道晶体管82被导通，电容CB通过由P型沟道晶体管82和地组成的放电通路放电。此时，由于P型沟道晶体管82具有数十个Ω的相对较小的阻值Rbq，因此放电是迅速完成的，这里放电时间常数τfp为RbqCB。然后，当高电平的信号“a”供应给P型沟道晶体管的栅极时，P型沟道晶体管82被关闭，电源电压VCC通过电阻RB对电容CB充电。此时，由于电阻RB具有数百个kΩ的相对较大的阻值，因此充电被延迟了，这里充电时间常数τrb为RBCB。因此，从第二谷值保持电路18中产生了谷值“c”，如图3所示。
当图3所示的峰值和谷值“b”和“c”被施加到保持时间常数调整电路30时，建立了如下的公式1：
公式1：
b-c＜ΔVref
这里，ΔVref是由保持时间常数调整电路30提供的参考电压。然后，比较器52的输出变成逻辑低电平。更具体地说，如果假定施加到比较器的正相输入端(+)上的信号是峰值“b”，那么施加到反相输入端(-)上的信号是谷值“c”和参考值ΔVref之和。这里，如果b＜(ΔVref+C)，那么比较器52的输出是逻辑低电平，因而关闭了N型沟道晶体管54。结果是，保持时间常数调整电路30不工作，图5所示的本发明镜像电路100以与图2所示的传统镜像电路8的正常工作原理相同的方式进行工作，产生了图3所示的镜像信号。
反之，当输入信号(RF放大器6的输出)的直流电平发生突然变化时，保持时间常数调整电路30提供了如下的公式2：
公式2：
b-c＞ΔVref
这里，ΔVref是由保持时间常数调整电路30提供的参考电压。然后，比较器52的输出变成逻辑高电平。更具体地说，如果假定施加到比较器的正相输入端(+)上的信号是峰值“b”，那么，施加到反相输入端(-)上的信号是谷值“c”和参考电压ΔVref之和。因此，由于b＞(ΔVref+C)，因此，比较器52的输出变成逻辑高电平，导通了N型沟道晶体管52。结果是，第二峰值保持电路16通过如下不同于普通通路的放电通路让电容CP放电：CP→节点78→电阻56→N型沟道晶体管54→电阻58→节点88→P型沟道晶体管82→地。在这种情况中，放电时间常数τfp为(2Ra+Rbq)CP，与前面的放电时间常数τfp＝RPCP相比这个放电时间常数τfp是相当地小。例如，电阻Ra的阻值为数个kΩ，而电阻RP的阻值为数百个kΩ，这样，完成放电比在以前放电通路中的放电要快得多。因此，即使当输入信号(RF放大器6的输出)的直流电平突然减少时，也有可能准确地检测到差分放大器14的输出信号“a”的峰值“b”，从而准确地检测到从图5的缓冲器26中产生的中心值“d”。
同时，随着保持时间常数调整电路30的N型沟道晶体管54被导通，第二谷值保持电路18通过如下的充电通路用第二峰值保持电路16的电源电压对电容CB充电：VCC→N型沟道晶体管→节点78→电阻56→电阻58→节点88→电容CB。在这种情况中，充电时间常数τ rb为(2Ra+Rpq)CB，与前面的充电时间常数τrb＝RBCB相比这个充电时间常数τrb是相当地小。因为电阻Ra的阻值为数个kΩ，电阻Rpq的阻值也为数个kΩ，而电阻RB的阻值为数百个kΩ，因此，完成充电要比前面充电通路中的充电快得多。结果，即使当输入信号(RF放大器6的输出)的直流电平突然升高时，也有可能准确地检测到差分放大器14的输出信号“a”的谷值“c”，从而准确地检测到从图5的缓冲器26中产生的中心值“d”。
于是，当输入信号(RF放大器6的输出)的直流电平突然变化时，保持时间常数调整电路30调整第二峰值和谷值保持电路16和18的时间常数，使得图5中的镜像电路可以准确地获得峰值和谷值之间的中心值。例如，参考图7，当输入信号的直流电平突然升高时，谷值保持电路18完成快速充电，寻找到正确的谷值“c”，这种情形不同于图4中所示的情形。最后，获得了正确的中心值“d”。
图8A至8D是为了将本发明电路与传统电路进行比较所显示的波形的信号分析器模拟。图8A表示了从RF放大器6供应到镜像电路的输入信号Vin的示例，图8B显示了根据传统电路所得的差分放大器14的输出“a”、峰值“b”、谷值“c”和中心值“d”，图8C显示了根据本发明电路所得的差分放大器的输出“a”、峰值“b”、谷值“c”和中心值“d”，和图8D显示了图6所示的比较器52的输出。将图8B与图8C进行比较，容易看出，即使当输入信号(RF放大器的输出)突然变化时，本发明的镜像电路100也能产生来自差分放大器14的输出信号“a”的峰值和谷值的正确中心值。因此，即使当RF放大器的输出信号突然变化时，本发明的镜像电路也可以调整峰值和谷值保持电路的时间常数，以便产生正确的镜像信号。
虽然通过结合附图的具体实施例对本发明进行了描述，但很明显，本领域的技术人员可在不背离本发明宗旨的情况下进行任意变通和修正。

Claims (9)

1.一种用来检测镜像信号的电路，用来根据用来放大从光盘驱动器的光盘拾取的具有射频的信号的射频放大器的输出信号进行检测，包括：
第一峰值保持电路，用来保持所述射频放大器的输出信号的峰值，以提供第一峰值；
第一谷值保持电路，用来保持所述射频放大器的输出信号的谷值，以提供第一谷值；
差分放大器，用来放大所述第一峰值和第一谷值之差值；
第二峰值保持电路，用来保持所述差分放大器的输出信号的峰值，以提供第二峰值；
第二谷值保持电路，用来保持所述差分放大器的输出信号的谷值，以提供第二谷值；
中心值抽取器，用来处理所述第二峰值和第二谷值，以抽取所述射频放大器的输出信号的中心值；
比较器，用来将所述中心值与所述差分放大器的输出信号进行比较，以产生所述镜像信号；和
保持时间常数调整电路，连接在所述中心值抽取器和所述第二峰值保持电路和第二谷值保持电路之间，根据所述射频放大器的输出信号的电平的变化来调整所述第二峰值保持电路和第二谷值保持电路的时间常数。
2.如权利要求1所述的用来检测镜像信号的电路，其中所述保持时间常数调整电路还包括：
参考电压生成器，用来生成参考电压，以便检测所述射频放大器的输出信号电平的变化；
比较器，用来将所述第二峰值与所述第二谷值和参考电压之和值进行比较；
电阻，排列在所述第二峰值和谷值保持电路之间，以调整它们的时间常数；和
开关，用来根据所述比较器的输出信号有选择地连接或断开所述第二峰值和谷值保持电路之间的所述电阻。
3.如权利要求2所述的用来检测镜像信号的电路，其中所述参考电压生成器还包括：
第一、第二和第三电阻，串联在电源电压和地电压之间；
第一缓冲器，其输入端连接在所述第二和第三电阻之间，而其输出端与所述比较器的一个输入端相连接；和
第二缓冲器，其输入端连接在所述第一和第二电阻之间，而其输出端与所述比较器的另一个输入端相连接。
4.如权利要求2所述的用来检测镜像信号的电路，其中所述电阻具有比所述第二峰值保持电路的放电时间常数相关的阻值和所述第二谷值保持电路的充电时间常数相关的阻值都低的电阻值。
5.如权利要求3所述的用来检测镜像信号的电路，其中所述第一和第二电阻的总阻值比所述第二峰值保持电路的放电时间常数相关的阻值和所述第二谷值保持电路的充电时间常数相关的阻值都低。
6.一种用来检测镜像信号的方法，所述镜像信号用来计数光盘驱动器的拾取器跳转的光盘轨道数，包括下列步骤：
检测所述拾取器在跳转过程中所读取的完整信号的峰值和谷值之差，以便生成差分信号；
获取所述差分信号的峰值和谷值之间的中心值；
根据所述差分信号的峰值和谷值之间的变化，调整用来对所述差分信号的峰值和谷值进行检测的充电和放电时间常数；
将所述差分信号与基于所述充电和放电时间常数的变化的中心值进行比较，以便生成所述镜像信号。
7.如权利要求6所述的用来检测镜像信号的方法，其中当所述差分信号的峰值和谷值之间的变化值大于为确定完整信号的直流电平的突然变化提供参考的预定参考信号时，调整所述的充电和放电时间常数。
8.一种光盘驱动器，包括：
光盘；
拾取器，用来读取记录在所述光盘上的数据，以便产生完整信号；
镜像信号检测器，用来检测所述完整信号的峰值和谷值之差值，以便产生差分信号，获取所述差分的峰值和谷值之间的中心值，根据所述差分信号的峰值和谷值之间的变化来调整用来对所述差分信号的峰值和谷值进行检测的充电和放电时间常数，和将基于充电和放电时间常数的变化的中心值与所述差分信号进行比较，以便产生镜像信号；和
伺服控制器，用来根据镜像信号计数所述拾取器跳转的轨道数，以便使拾取器移动到目标轨道上。
9.如权利要求8所述的光盘驱动器，其中当所述差分信号的峰值和谷值之间的变化值大于为确定完整信号的直流电平的突然变化提供参考的预定参考信号时，所述镜像信号检测器调整所述的充电和放电时间常数。
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