CN1272787C - 光盘机控制电路及相关方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光盘机控制电路，其包含一频率检测器用来接收一EFM信号及一DPLL信号、一相位检测器用来接收该EFM信号及该DPLL信号、一低通滤波器用来接收该频率检测器及该相位检测器所传来的信号以输出一第一控制信号、一压控振荡器用来接收该第一控制信号以输出该DPLL信号、以及一控制器用来监控该DPLL信号以将一第二控制信号输出至该压控振荡器。该控制器可计算出一目标频率，并将该第二控制信号输出至该压控振荡器以使该压控振荡器得以依据该目标频率输出该DPLL信号。

Description

光盘机控制电路及相关方法

技术领域

本发明相关于光盘机，尤其是一种用来控制光盘机的控制电路及相关方法。

背景技术

近年来，光盘机(compact disk drive，CD)及数字多功能光盘机(digitalversatile disk drive，DVD)已被广泛地应用于存储装置中，光盘及数字多功能光盘除了可用来存储音讯及影像之类的数据外，也可用来存储电脑软件或其它种类的数据。

光盘及数字多功能光盘上皆设有一螺旋型的磁轨(spiral groove)，光盘机与数字多功能光盘机中的光学读取头(optical pickup head)就是由该螺旋型磁轨读出光盘及数字多功能光盘内所存储的数据。在读取数据模式时，该光学读取头是沿着该螺旋型磁轨依序读取存储于光盘内的数据；在搜寻模式时，光盘机内相关的电路会控制该光学读取头从原来的位置移动至光盘上的另一个新位置。

现有光盘机内相关的电路必需参照存储于该光盘机内的光学读取头移动数据，并进一步将该光盘内诸如子码(subcode)之类的数据解码后，才能相应地调整该光学读取头的位置。虽然该光学读取头会不时地于该光盘上改变位置，然而设于该光盘机内的锁相回路(phase-locked loop)会持续地监视一八至十四调制(eight-to-fourteen modulation，EFM)信号，以控制该光盘机中的光盘旋转的角速度。换言之，该光学读取头在搜寻模式时，会从该光盘上原来的位置移动至一新位置，而该锁相回路也会相应地持续监视该EFM信号。然而，如果该锁相回路的响应(response)过慢，将会导致该光盘机执行该搜寻程序所需的时间过长，也会导致该搜寻程序中的某一步骤尚未被执行完毕时，该光盘机就直接执行下一个步骤，如此将会影响该光盘机整体的搜寻时间及搜寻成效。

在大多数的情况下，32、48倍速或更高倍速的光盘机中影响数据读取速率的主要因素在于数据搜寻所需花费时间的长短，这种情形在以非循序(non-sequential)或以随机的方式读取光盘内的数据的光盘机身上尤其明显。若一台高速光盘机在数据搜寻上花费了太多的时间，那么其又何异于一台低速光盘机。这种数据搜寻花费太多时间的问题也会或多或少发生在其它类型的光盘机身上。因此，现有光盘机在数据搜寻时所需花费额外的时间及程序的问题有必要加以解决。

请参考图1，图1为现有用来控制光盘机或数字多功能光盘机的锁相回路10的方块图，锁相回路10包含一频率检测器12及一相位检测器14，皆用来接收一EFM信号及一数据锁相回路(data phase-locked loop，DPLL)信号、一滤波器16用来接收频率检测器12及相位检测器14所输出的错误信号(error signal)、一压控振荡器18用来接收滤波器16所输出的控制信号以产生对应的振荡信号，其中该振荡信号的频率相关于该控制信号、以及一分频器20用来分割该振荡信号以产生该DPLL信号并将该DPLL信号输出至频率检测器12及相位检测器14。锁相回路10将该EFM信号中的成分频率(component frequency)锁住，以重新产生一时钟脉冲信号，该时钟脉冲信号可用来同步读取该光盘内数据。图1所示类型的光盘机控制电路已为现有技术，其缺点在于影应速率较慢及稳定(stabilization)时间较长。

所以，现有内含锁相回路控制电路的光盘机或数字多功能光盘机并无法提供足够的数据搜寻时间，以使光盘机内的光学读取头得以读出正确的数据。更甚者，现有光盘机内的控制电路于搜寻模式或于该光盘机的转轴改变转速时所需的稳定时间过长。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种光盘机的控制电路及相关方法，其采用计算出一数据锁相回路信号的目标频率的方式以解决现有技术存在的问题。

本发明的光盘机控制电路包含：一频率检测器及一相位检测器，皆用来接收一八至十四调制信号及一数据锁相回路信号；一低通滤波器，连接于该频率检测器及该相位检测器，用来接收该频率检测器及该相位检测器所输出的信号以输出一第一控制信号；一压控振荡器，连接于该低通滤波器，用来接收该第一控制信号以输出该数据锁相回路信号；以及一控制器，用来监控该数据锁相回路信号以将一第二控制信号输出至该压控振荡器。其中该控制器可计算出一目标频率，并将该第二控制信号输出至该压控振荡器以使该压控振荡器得以依据该目标频率输出该数据锁相回路信号，其中该压控振荡器在一非搜寻模式时依据该第一控制信号输出该数据锁相回路信号，而该控制器则在一搜寻模式时计算出一目标频率及将该第二控制信号输出至该压控振荡器以使该压控振荡器得以依据该目标频率输出该数据锁相回路信号，其中该控制器是依据以下公式计算出该目标频率，该公式为 $f_{\mathrm{DPLL}}=\frac{{2\mathrm{\πRf}}_{\mathrm{spindle}}}{C},$ 其中，f_DPLL为该数据锁相回路信号的频率；R为该搜寻到的新磁道到该光盘的圆心的距离；f_spindle为该转轴的转动频率；C则为该光盘上磁性物质的长度。

根据本发明的另一方面，提供了一种用来控制一光盘机的方法，其包含：监控一数据锁相回路信号；依据一八至十四调制信号及该数据锁相回路信号产生一第一控制信号；在该光盘机处于一非搜寻模式时，依据该第一控制信号产生该数据锁相回路信号；计算出用于该数据锁相回路信号的目标频率；在该光驱处于一搜寻模式时或在该光驱的转轴的转速正在改变时，依据该目标频率产生一第二控制频率；以及依据该第二控制信号产生该数据锁相回路信号，其中依据以下公式计算出该目标频率，该公式为 $f_{\mathrm{DPLL}}=\frac{{2\mathrm{\πRf}}_{\mathrm{spindle}}}{C},$ 其中，f_DPLL为该数据锁相回路信号的频率；R为该搜寻到的新磁道到该光盘的圆心的距离；f_spindle为该转轴的转动频率；C则为该光盘上磁性物质的长度。

本发明的光盘机控制电路中，该控制器会计算出一目标频率且将该第二控制信号输出至该压控振荡器，以使该压控振荡器得以在该光盘机的转轴改变转速时，依据该目标频率输出该数据锁相回路信号。

本发明的优点在于该控制器在该搜寻模式时计算该数据锁相回路信号所需的目标频率，如此能减少整体的数据搜寻时间。

本发明的另一项优点在于该控制器在该光盘机的转轴改变转速时，计算该数据锁相回路信号所需的目标频率。

附图说明

图1为现有技术用来控制光盘机的锁相回路的方块图。

图2为本发明较佳实施例中控制电路的方块图。

图3为本发明较佳实施例的运作流程图。

在附图中，

10锁相回路                   12、32频率检测器

14、34相位检测器             16滤波器

18、38压控振荡器             20、40分频器

30控制电路                   36低通滤波器

42控制器                     44频率监视器

46计算单元                   48数字/模拟转换器

具体实施方式

本发明是应用于光盘机及数字多功能光盘机。现今市面上有许多这种类型的光盘机，例如CD-ROM、CD-RW、以及DVD+RW等。

请参考图2，图2为本发明较佳实施例中一控制电路30的方块图。控制电路30包含一频率检测器32、一相位检测器34、一低通滤波器36连接于频率检测器32及相位检测器34的输出端、一压控振荡器38连接于低通滤波器36的输出端、以及一分频器40连接于压控振荡器38的输出端，而分频器40的输出端则连接于频率检测器32及相位检测器34的输入端。压控振荡器38可接收各种不同的信号，并在这些不同的信号中选择一信号作为其输入信号。控制电路30另包含一控制器42，其输入端连接于分频器40的输出端，而控制器42的输出端则连接于压控振荡器38的另一输入端。控制器42包含一频率监视器44、一计算单元46连接于频率监视器44的输出端、及一数字/模拟转换器48连接于计算单元的输出端，而数字/模拟转换器48的输出端亦即控制器42的输出端。如图2所示，频率检测器32及相位检测器34接收一EFM信号及一DPLL信号，频率检测器32及相位检测器34所接收的EFM信号是由一光学读取头所发出，该光学读取头是用来读取一光盘内的数据。如同现有技术的运作过程，频率检测器32及相位检测器34比较该EFM信号及该DPLL信号，并输出相应的错误信号。低通滤波器36接收频率检测器32及相位检测器34的输出端所输出的信号后产生一对应的第一控制信号。压控振荡器38在其输入端接收该第一控制信号并相应地经由分频器40产生该DPLL信号。最后，该DPLL以回授的方式被输入至频率检测器32及相位检测器34。至此，控制器42可将该EFM信号中的成分频率锁住，以重新产生一时钟脉冲信号，该时钟脉冲信号可用来同步读取该光盘内数据。

控制器42中的频率监视器44也会从分频器40的输出端处接收到该DPLL信号，顾名思义，频率监视器44是用来监视该DPLL信号的频率。计算单元46可为一处理器或为一可提供相似功能的逻辑电路，计算单元46用来计算出一目标频率及将该目标频率输出至数字/模拟转换器48。接着，数字/模拟转换器48会将该数字型式的目标频率转换成一模拟型式的目标频率，并进而将该模拟型式的目标频率传送至压控制振荡器38。

控制电路30可运作于多种不同的操作模式，而搜寻模式及非搜寻模式为该等操作模式中的两种。在非搜寻模式时，光盘机是从光盘的表面读取数据。不同类型的光盘机，例如固定线速度光盘机(CLV)或固定角速度光盘机(CAV)，其中的转轴的运转方式也不尽相同。但不论那一类型的光盘机，在非搜寻模式时，压控振荡器38的输入端是选择低通滤波器36的输出端所输出的第一控制信号作为压控振荡器38的输入信号。接着，控制电路30锁定至该EFM信号的频率，以使该光盘机的转轴的运转速率正确无误。

在搜寻模式时，该光盘机的光学读取头会从原来所在的磁轨位置移动至该光盘上的另一新磁轨位置。该搜寻模式可藉由不同的方式来设定，例如按触一使用者按钮、由电脑发出指令、或其它种方式。而计算单元46则会相对地计算出对应于该新磁轨位置的DPLL信号的目标频率，并将该目标频率传送至数字/模拟转换器48，以使数字/模拟转换器48将该第二控制信号传送至压控振荡器38，压控振荡器38随即依据该第二控制信号产生该DPLL信号，该DPLL信号的频率为该目标频率。

计算单元4是依据一公式计算出该目标频率，该公式为

$f_{\mathrm{DPLL}}=\frac{{2\mathrm{\πRf}}_{\mathrm{spindle}}}{C}$ (公式一)

其中，

f_DPLL为该DPLL信号的频率；

R为该搜寻到的新磁轨到该光盘的圆心的距离，也可视为该新磁轨的半径；

f_spindle为该转轴的转动频率；

C则为该光盘上磁性物质的长度。

因此，由以上的公式一可看出，该目标频率是依据该转轴的频率(或转动速率)、该新磁轨的半径、及该磁性物质的长度而定。该新磁轨的半径与磁轨号次(也就是该新磁轨是为该光盘自圆心起算的第几个磁轨)及磁轨间距有关，而该磁轨间距则又与光盘的种类有关。而该磁性物质的长度也与光盘的种类有关。对一张典型的光盘而言，其内的磁轨间距为1.6微米，而该磁性物质的长度约为0.833微米。控制器42在判定该光盘机内的光盘的类型后，就依据该光盘的类型调整该光盘机相关的参数设定。此外，控制器42也会监测该磁轨号次及该转轴的频率(转动速率)。

另外，磁轨号次的改变也代表着该DPLL信号的频率也会相对应地改变。控制器42中的计算单元46能藉由判别该磁轨号次是否改变来计算出该目标频率，其计算的公式如下：

${\mathrm{\Δf}}_{\mathrm{DPLL}}=\frac{{2\mathrm{\π\ΔTpf}}_{\mathrm{spindle}}}{C}$

f_target＝f₀±Δf_DPLL                        (公式二)

其中，

Δf_DPLL为该DPLL信号中频率的变动量；

ΔT为磁轨号次的变动量、或该新磁轨到原有磁轨的距离；

P为磁轨间距，也就是磁轨间的距离；

f_target为符合该DPLL信号的理想目标频率；

f₀则为该DPLL信号的频率。

上式的公式二所计算出的该DPLL信号的频率变动量可依据搜寻该新磁轨的方向(朝该光盘外圈的方向或朝该光盘圆心的方向)藉由控制器42累加至一现行的DPLL信号的频率或自该现行的DPLL信号的频率中减去。

不管是累加至该现行的DPLL信号的频率或自该现行的DPLL信号的频率中减去，控制器42皆能利用计算单元46计算出符合该DPLL信号的目标频率。在控制器42计算出该目标频率后，控制器42就接着将该第二控制信号从数字/模拟转换器48传送至压控振荡器38以产生该DPLL信号，而该DPLL信号的频率正是该目标频率。在实际的应用中，控制电路30也可从一对照表中找出该第二控制信号，该对照表是用来对照该目标频率，该对照表可存储于控制器42内。

在搜寻模式时，控制器42是依据该目标频率来设定频率检测器32及相位检测器34的提升电位电流(charge pump current)，以调整控制电路30的响应时间(response time)。当该提升电位电流增加时，控制电路30的响应就会变得非常快，而当该提升电位电流减少时，控制电路30的响应则会变得较慢。控制器42也依据该目标频率另设定一射频均衡信号(RF equalizersignal)及一差动相位检测器均衡信号(differential phase detector equalizersignal，DPD equalizer signal)，这两种信号是用来过滤从该光学读取头所传来的信号。在实际的应用中，由控制器42所设定的该射频均衡信号及该差动相位检测器均衡信号也可藉由参照一对照表的方式取得，该对照表亦可存储于控制器42内。

控制器42另外会检测出该光盘机的转轴会于何时改变转速以及该DPLL信号的频率于何时必需相对应地改变。举例来说，该光盘机的转轴会于该光学读取头移动至该光盘上的另一块区域时改变转速。以等角速度光盘机为例，其内的转轴会因光盘机内的光学读取头移动至不同的位置而改变转速。这种转轴转速变动的情形也会发生在如果该光盘机是受控于一电脑或一使用者，该电脑或该使用者可使该光盘机的转轴改变转速。控制器42在检测出该转轴于何时改变转速后，就会如上所述，相应地产生该第二控制信号。

请参考图3，图3为本发明较佳实施例的运作流程图，其包含下列的步骤。

步骤100：开始；

步骤102：控制电路42监视该DPLL信号的频率，压控振荡器38依据低通滤波器36所传送来的该第一控制信号来运作；

步骤104：控制器42判定该光盘机是否运作于该搜寻模式，该搜寻模式是否由外接的电脑、使用者、或其它的装置所启动，如果该搜寻模式已被启动，则进行步骤106，否则，进行步骤108；

步骤106：控制器42自行设定或从一对照表内取得该光盘机在运作时所需的一切参数及光盘机上光盘的相关参数；

(该光盘机在运作时所需的参数包含转轴的转速，及该光盘机内的光学读取头所位于该光盘上的位置处的磁轨号次等数据，而该光盘的相关参数则包含磁性物质的长度、及磁轨间距等数据)；

步骤108：控制器42判别该光盘机的转轴的转速是否正在改变，如果该转轴的转速正在改变，进行步骤106，否则，进行步骤116；

步骤110：控制器42内的计算单元46计算出符合该DPLL信号的目标频率；

步骤112：控制器42内的数字/模拟转换器48依据计算单元46所计算出的目标频率产生该第二控制信号，控制器42将该第二控制信号输出至压控振荡器38；

步骤114：控制器42依据该目标频率设定其它输出信号，例如频率检测器32及相位检测器34的电位提升电流，及该射频均衡信号与该差动相位检测器均衡信号；

步骤116：结束。

以上所述的步骤可判定控制电路30运作于何种模式以及该转轴的转速是否正在改变。如果该光盘机既不是运作于该搜寻模式且该转轴的转速也没有正在改变，那么控制电路30就是运作于先前所描述的非搜寻模式。

在实际的应用中，本发明控制电路30及图3流程图所述的方法皆可用一般的电子元件来组装完成。在之前所述的较佳实施例中，压控振荡器38内包含一可被控制器42所控制(直接控制、或间接控制)的选择开关，用来在第一控制信号、第二控制信号等不同的输入信号中选择何者为压控振荡器38的输入信号，压控振荡器38则依据该输入信号来产生该DPLL信号。该选择开关可为任何种类的开关，而低通滤波器36则可由其它诸如回路滤波器(loop filter)之类的滤波器所取代。

相较于现有技术，本发明的控制电路内包含一控制器，其可于该光盘机运作于搜寻模式时或该光盘机的转轴的转速改变时，计算出一目标频率。该控制器的运作参照该光盘机的转轴的转速、光盘的磁轨号次、光盘上磁性物质的长度、及磁轨间距等数据。该控制器所计算出来的目标频率是由该控制器转换成一第二控制信号，以控制一压控振荡器输出一DPLL信号。此外，该控制器还将一电位提升电流输出至一频率检测器及一相位检测器，该控制器另依据该目标频率输出一射频均衡信号及一差动相位检测器均衡信号。相较于现有技术，本发明的控制电路提供较短的数据搜寻时间及较快的稳定过程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (16)

1.一种用来控制一光盘机的控制电路，其包含：

一频率检测器，用来接收一八至十四调制信号及一数据锁相回路信号；

一相位检测器，用来接收该八至十四调制信号及该数据锁相回路信号；

一低通滤波器，连接于该频率检测器及该相位检测器，用来接收该频率检测器及该相位检测器所输出的信号以输出一第一控制信号；

一压控振荡器，连接于该低通滤波器，用来接收该第一控制信号以输出该数据锁相回路信号；以及

一控制器，用来监控该数据锁相回路信号以将一第二控制信号输出至该压控振荡器；

其中该控制器可计算出一目标频率，并将该第二控制信号输出至该压控振荡器以使该压控振荡器得以依据该目标频率输出该数据锁相回路信号，

其中该压控振荡器在一非搜寻模式时依据该第一控制信号输出该数据锁相回路信号，而该控制器则在一搜寻模式时计算出一目标频率及将该第二控制信号输出至该压控振荡器以使该压控振荡器得以依据该目标频率输出该数据锁相回路信号，

其中该控制器是依据以下公式计算出该目标频率，该公式为

$f_{\mathrm{DPLL}}=\frac{2\mathrm{\π}{\mathrm{Rf}}_{\mathrm{spindle}}}{C},$

其中，f_DPLL为该数据锁相回路信号的频率；R为该搜寻到的新磁道到该光盘的圆心的距离；f_spindle为该转轴的转动频率；C则为该光盘上磁性物质的长度。

2.如权利要求1所述的控制电路，其中该控制电路在该光盘机的转轴的运转速度改变时，计算出一目标频率以将该第二控制信号输出至该压控振荡器以使该压控振荡器得以依据该目标频率输出该数据锁相回路信号。

3.如权利要求1所述的控制电路，其中该控制器包含：

一数字/模拟转换器，连接于该压控振荡器，用来输出该第二控制信号；以及

一频率监控器，用来监控该数据锁相回路信号。

4.如权利要求1所述的控制电路，其另包含一分频器，连接于该压控振荡器，用来分割该数据锁相回路信号的频率。

5.如权利要求1所述的控制电路，其中该控制器另依据该目标频率设定该频率检测器及该相位检测器的电荷泵电流。

6.如权利要求1所述的控制电路，其中该控制器另依据该目标频率设定一射频均衡器信号及一差动相位检测器均衡信号。

7.如权利要求6所述的控制电路，其中该控制器参照一对应表格中的数据以将该目标频率对应于该第二控制信号、该射频均衡器信号、及该差动相位检测器均衡信号。

8.如权利要求1所述的控制电路，其中该光盘机是以固定角速度模式的方式运作。

9.如权利要求1所述的控制电路，其是用于光盘机或数字多功能光盘机。

10.一种用来控制一光盘机的方法，其包含：

监控一数据锁相回路信号；

依据一八至十四调制信号及该数据锁相回路信号产生一第一控制信号；

在该光盘机处于一非搜寻模式时，依据该第一控制信号产生该数据锁相回路信号；

计算出用于该数据锁相回路信号的目标频率；

在该光驱处于一搜寻模式时或在该光驱的转轴的转速正在改变时，依据该目标频率产生一第二控制频率；以及

依据该第二控制信号产生该数据锁相回路信号，

其中依据以下公式计算出该目标频率，该公式为

$f_{\mathrm{DPLL}}=\frac{2\mathrm{\π}{\mathrm{Rf}}_{\mathrm{spindle}}}{C},$

其中，f_DPLL为该数据锁相回路信号的频率；R为该搜寻到的新磁道到该光盘的圆心的距离；f_spindle为该转轴的转动频率；C则为该光盘上磁性物质的长度。

11.如权利要求10所述的方法，其另包含：

检测该光盘机的转轴于何时改变转速；以及

在该光盘机的转轴的转速改变时，依据该第二控制信号产生该数据锁相回路信号。

12.如权利要求10所述的方法，其另包含分割该数据锁相回路信号的频率。

13.如权利要求10所述的方法，其另包含依据该目标频率设定一频率检测器及一相位检测器的电荷泵电流。

14.如权利要求10所述的方法，其中该计算出该目标频率系参照该光盘机的磁轨号次及光碟种类。

15.如权利要求10所述的方法，其另包含依据该目标频率设定一射频均衡器信号及一差动相位检测器均衡信号。

16.如权利要求15所述的方法，其另包含参照一对应表格中的数据以将该目标频率对应于该第二控制信号、该射频均衡器信号、及该差动相位检测器均衡信号。

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