CN1316468C - 差动相位检测循轨误差信号产生的方法及电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种差动相位检测循轨误差信号产生的方法及电路,该电路包含一四分光传感器,接收—光学信号后,产生分光信号A、B、C及D;二加法器,产生信号(A+C)与信号(B+D);数个均衡器,接收并均衡放大信号A、B、C、D、(A+C)与(B+D);数个相位侦测器,接收数个均衡器的输出,并各别比较信号A及信号(A+C)相位差、信号(A+C)及信号B相位差、信号C及信号(B+D)相位差、以及信号(B+D)及信号D相位差,然后输出数个调整信号;一电路,将具有相同相位差的部份调整信号相加减以去除此相位差;一比较器,接收比较此电路的输出以得到一循轨误差信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种光盘服务系统中的循轨误差信号的处理,特别是一种使用差动相位检测电路来形成循轨误差信号的方法,即差动相位检测循轨误差信号产生的方法及电路。
背景技术
一般的光学读取系统,通常使用一光学读取头读取纪录于光盘轨道上的数据。一般而言,盘片上具有许多的轨道,因此光学读取头移动跨越不同的轨道以读取数据,形成所谓的跨轨动作。而光学读取头于跨轨后必须对轨道进行聚焦锁轨,用以稳定地读取轨道信号。当光学读取头无法正确地锁轨而沿着轨道读取信号时,便会形成循轨误差(Tracking Error),导致无法正确读取数据。
图1为传统光盘系统中,用以产生循轨误差信号的架构方块图。由光学读取头102通过镜头104,对准光盘100表面上的一轨道,然后经由四分光传感器106(quadrant photodetector)得到信号A、信号B、信号C、信号D。接下来,各别将斜对角的两信号经由电流/电压放大器108及110(I/V amplifier)相加以产生信号(A+C)及信号(B+D)。信号(A+C)经过均衡器112(Equalizer),均衡放大信号后,随即经过一比较器116将信号(A+C)转换数字信号。同样的,信号(B+D)经过均衡器114及比较器118转换成数字信号。
当光学读取头102正确锁定轨道时,信号(A+C)与信号(B+D)之间几乎没有相位差。因此通过四分光传感器产生的信号A、信号B、信号C以及信号D之间的相位微小变化,经过电路处理后,就可以得知目前光学读取头是否位于正确的轨道位置上。例如,在相位侦测器120(Phase Detector,PD)接收到上述的信号(A+C)与信号(B+D)后,当侦测到信号(A+C)为一相位领先信号时,则产生一升时脉信号(UP clock),或是当侦测到的(B+D)信号为一相位落后信号时,则会产生一降时脉信号(DOWN clock),如图2所示。然后,再将UP及DOWN clock分别经过低通滤波器122及124后,最后产生循轨误差信号。也就是说当光学读取头102经过跨轨而正确锁定新的轨道时,由于信号(A+C)与信号(B+D)并没有相位差,因此并不会产生任何的循轨误差信号。然而,当光学读取头102尚未锁轨完全时,由于信号(A+C)与信号(B+D)之间会有相位差产生,因而产生循轨误差信号,光学系统根据此循轨误差信号的偏移量来调整光学读取头的位置,使其能够正确锁定轨道位置。
根据Seong-Yun Jeong,Jung-Bae Kim及Jin-Yong Kim于SPIEVo.3109所发表的”Analysis of DPD Signal Offest Caused by OpticalAsymmetry”,可将此循轨误差信号以下列方程式进行处理,即四分光传感器产生的信号以下列式子表示:
A=acos(ωt-ΦA)
B=bcos(ωt-ΦB)
C=ccos(ωt-ΦC)
D=dcos(ωt-ΦD)
则其所形成的循轨误差信号为
其中,A、B、C、D表示为四分光传感器中四个感测胞(cells)a、b、c、d所产生信号的振幅,而ΦA、ΦB、ΦC、ΦD则分别为其对应信号的相位。
由于这种相位检测(Differential Phase Detection)方式所产生的信号,会对于信号大小相当敏感,如图3所示。图3用以说明当四分光传感器信号大小的变化对其相位产生的影响。例如,当四分光传感器上信号A变小,则会造成信号A+C的相位产生较大的变化。如此一来,因为信号大小的改变却被误判成是相位的变化,而影响循轨误差上的偏移量(offset),进而误判锁轨点。
由前述图1中的传统相位检测电路会因信号大小而造成的相位误判,导致循轨误差锁轨点的错误,因此图4显示一改良的相位检测电路,用以产生循轨误差信号。如图4所示,分别将四分光传感器感测到的信号A、B、C、D,各别以一线路来进行数字信号化处理,利用各别的感测胞来感应跨轨时所造成的相位差,以产生循轨误差信号。如此一来,可以避免因为信号大小改变所造成的相位误差,进而精确地感应出锁轨点。
然而,图4所示的四分光传感器的各别感测信号的相位变化较小,信号使得实际的循轨误差信号产生电路上所产生的相位信号,会对线路上所存在的相位延迟(delay)或相位领先(lead)得变化,有较敏感的反应,因此亦会影响循轨误差信号而产生误判。
发明内容
鉴于上述的背景技术中,因传统的循轨误差产生电路所产生的诸多缺点,本发明提供一种以差动相位检测(Differential Phase Detect)所形成的循轨误差产生电路,用以克服传统上所衍生的问题。在此,本发明的主要目的为用以改善由线路所造成的相位变化,进而减少非实际信号相位差所造成的锁轨点偏移,增加锁轨的精确及循轨稳定度。
根据以上所述的目的,本发明提供一种差动相位检测循轨误差产生电路,于一四分光传感器产生分光信号A、B、C以及D外,更形成一群信号(A+C)与(B+D)以进行差动相位检测来消除线路产生的相位差,该差动相位检测循轨误差产生电路包含:
该四分光传感器,感测一光学信号以产生分光信号A、B、C以及D;
数个加法器,用以合成该群信号(A+C)与(B+D);
数个均衡器,均衡放大各该分光信号A、B、C、D与各该群信号(A+C)及(B+D);
数个相位侦测器,接收该数个均衡器的输出,并分别比较该分光信号A与该群信号(A+C)、该分光信号B与该群信号(A+C)、该分光信号C与该群信号(B+D)、以及该分光信号D与该群信号(B+D)的相位差,以输出数个调整信号;
一处理电路,比较处理该数个调整信号,以得到一升信号与一降信号;
数个低通滤波器,用以消除该升信号与该降信号中的高频成分;以及
一比较器,比较合成该升信号与该降信号以得到一循轨误差信号。
相对地,本发明也提供一种差动相位检测循轨误差信号产生的方法。首先,读取分光信号,自一光学读取头读出四分光传感器所产生的A、B、C及D信号,并再结合A信号与C信号以形成(A+C)的群信号,以及结合B信号与D信号以形成(B+D)的群信号。接着,将该些信号连接至数个相位侦测器,并由数个相位侦测器产生数个升时脉信号及降时脉信号。然后,处理数个升时脉信号以获得一升信号并处理数个降时脉信号以获得一降信号,藉以消除经由线路所产生的相位差。最后,通过比较该升信号与该降信号以获得并输出循轨误差信号。当然,可以视需要,再加以滤波去除噪声或是以先转换成数字信号再继续处理。当然,也可以将本发明扩展到四分光传感器以外的分光传感器,例如六分光传感器或八分光传感器,只要是将分光传感器所产生的信号分为两半(两群信号),并将每一群信号所包含的所有信号叠加起来,然后进行相同的处理流程,都是本发明所提出的方法可能的变型。
综合上述,由于传统的循轨误差电路架构,其信号相位信号容易因为信号大小变化而产生相应的相位变化,造成循轨误差的偏移量,导致锁轨点偏移。而改良型的循轨误差电路架构仍会受存在于线路上的相位延迟或是相位领先信号的影响。因此本发明提出一差动相位检测循轨误差电路架构,通过让具有相同相位差的信号相互作用以抵销去除相位差来改善由线路所造成的相位变化,进而减少非实际信号相位差造成的锁轨点偏移,增加锁轨精确及循轨稳定度。
附图说明
图1显示一现有用以产生循轨误差信号的架构方块图;
图2用以说明图1中信号的相位变化;
图3用以说明因为四分光传感器信号大小的变化而影响其相位判断;
图4显示一现有具独立信号感测的循轨误差信号产生电路的方块图;
图5用以显示本发明方法的流程图;
图6用以显示本发明的较佳实施例。
图中符号说明
100光盘
102光学读取头
104镜头
106四分光传感器
108放大器
110放大器
112均衡器
114均衡器
116比较器
118比较器
120相位侦测器
122低通滤波器
124低通滤波器
126比较器
500光盘
502光学读取头
504镜头
506四分光传感器
508均衡器
510放大器
512相位侦测器
514相位侦测器
516相位侦测器
518相位侦测器
520低通滤波器
522比较器
具体实施方式
本发明的较佳实施例会详细描述如下。然而,除了详细描述外,本发明还可以广泛地施行在其它的实施例中,且本发明的保护范围不受这些实施例限定,而应以权利要求书的范围为准。
本发明的一较佳实施例为一种差动相位检测循轨误差产生电路,包含一四分光传感器,用以接收一光学信号后,产生分光信号A、B、C及D,其中的信号A及信号C另外以一加法器合成一群信号(A+C),而信号B及信号D则以另一加法器合成一群信号(B+D)。数个均衡器,用以接收信号A、B、C、D、(A+C)、(B+D),并均衡放大信号。数个相位侦测器,接收数个均衡器的输出,并用以各别比较信号A及信号(A+C)的相位差、信号(A+C)及信号B的相位差、信号C及信号(B+D)的相位差、以及信号(B+D)及信号D的相位差,然后各别输出一调整信号(例如一升时脉信号与一降时脉信号)。电路,用以对调整信号进行处理(让这些调整信号相互作用)以去除相位差。低通滤波器与比较器,用以过滤与比较经处理的调整信号,进而得到循轨误差信号。其中,更可包含数个比较器连接于数个均衡器与数个相位侦测器之间,用以将信号转换成为数字信号。且上述的信号A、信号B与群信号(A+C)经过实质相等的线路输入至相位侦测器,而信号C、信号D与群信号(B+D)经过实质相等的线路输入至相位侦测器。
接下来为本发明更多细节的详细说明。请参考图5,其为本发明的差动相位检测循轨误差信号产生的流程示意图。首先,如步骤第610所示,自光学读取头读出四分光传感器所产生的A、B、C及D四个信号。接着,由步骤620分别以第一均衡器、第二均衡器、第三均衡器、第四均衡器、第五均衡器、第六均衡器,分别用以接收四分光传感器所产生的信号A、信号B、信号C、信号D及由电路合成的群信号(A+C)及信号(B+D)信号。接下来,如步骤630所示,以一相位侦测器,接收由第一均衡器及第五均衡器输出的信号A及群信号(A+C),并用以比较信号A及群信号(A+C)的相位差,输出一升时脉信号(UP Clock)及一降时脉信号(Down Clock);再以另一相位侦测器,接收由第五均衡器及第二均衡器所输出的群信号(A+C)及信号B,并比较群信号(A+C)及信号B的相位差,输出一升时脉信号及一降时脉信号。以第三相位侦测器,接收由第三均衡器及第六均衡器输出的信号C及群信号(B+D),并比较信号C及群信号(B+D)的相位差,亦输出一升时脉信号及一降时脉信号;以第四相位侦测器,接收由第六均衡器及第四均衡器输出的群信号(B+D)及信号D,并比较群信号(B+D)及信号D的相位差,输出一升时脉信号及一降时脉信号。然后,依步骤640所示,以一电路来处理数个领先的升时脉信号或落后的降时脉信号,以消除经由线路所产生的相位差,即将第一相位侦测器与第二相位侦测器所输出的升时脉信号相加后,将其所得到的合成的升时脉信号减去由第三相位侦测器与第四相位侦测器的升时脉信号进行比较后,以得到一升信号(UP Signal)。然后,将两个经过相减比较后的升信号输入至第一低通滤波器,以滤除高频信号。同理,可对第一相位侦测器与第二相位侦测器所输出的降时脉信号相加后,将其所得到的合成的降时脉信号减去由第三相位侦测器与第四相位侦测器的降时脉信号进行比较后,以得到一降信号(DOWN Signal)。然后,将两个相减后的降信号输入至第二低通滤波器。最后,将第一低通滤波器与第二低通滤波器的输出相加后,产生一循轨误差信号。其中更可使用数个比较器,用以将均衡器输出的信号转换成数字信号后,再进行接下来的处理动作,也可在形成循轨误差信号的后,再进行数字化。
如上所述,本发明的特征如第630步骤将信号A、信号B与群信号(A+C)经过一组实质相等的线路输入至一组相位侦测器,而信号C、信号D与群信号(B+D)则经过另一组实质相等的线路输入至另一组个相位侦测器。因此信号A、信号B与群信号(A+C)中由线路所产生的相位差会彼此相同,而信号C、信号D与群信号(B+D)中由线路所产生的相位差亦会彼此相同。接着,由于产生在线路上的相位差对相位侦测器所产生的升信号与降信号之间的相位会不相同,因此,本发明再以一电路来将同一组相位侦测器中不同相位侦测器所产生的升信号及降信号分别进行比较处理(例如相减),如步骤640所述。换句话说,本发明的特征即在使接收到的分光信号经过实质相等的线路输入至数个相位侦测器,并在相位侦测器与滤波器之间加上一电路来进行相位的处理,通过让具有相同相位差的信号相减以消除相位差,进而完全消除真实线路引发相位差所造成的影响。当然,在此仅仅要求通过相抵消来消除相位差,整个电路如何处理这些升时脉信号与这些降时脉信号,如何达成这些升/降时脉信号的相互作用,都是可以视实际需要任意调整。
图6为本发明另一较佳实施例的电路示意图,其中光学读取头502通过镜头504循轨读取光盘500表面上的光学信号。四分光传感器506(quadrant photodetector)具有四个光学感测胞(cell),分别为感测胞A、感测胞B、感测胞C以及感测胞D。四分光传感器506上的感测胞接收并感测由镜头504传来的光学信号后,分别输出信号A、信号B、信号C、信号D。又,信号A与信号C由一电路进一步相加合成群信号(A+C),以及信号B与信号D也由一电路相加合成群信号(B+D)。
继续参阅图6,接下来信号A、信号B、信号C、信号D、群信号(A+C)、群信号(B+D),分别经过数个相应的均衡器508(Equalizer),用以均衡放大信号并滤掉高频噪声,并使用比较器510将信号转换数字信号。也就是说,经由四分光传感器506所得到的模拟信号,经过比较器510后,将转换输出成为数字信号。
如图6所示的电路架构中,其中群信号(A+C)、群信号(B+D)可与聚焦误差(Focus Error,FE)共享。再者,于本较佳实例中,信号A、信号B与群信号(A+C)经过实质相等的线路,而信号C、信号D与群信号(B+D)经过实质相同的线路,因此由线路所产生的相位领先或是相位落后影响,信号A、信号B以及群信号(A+C)彼此间应该相同,而信号C、信号D以及群信号(B+D)彼此间也应该相同。也就是说,在实际电路中,由四分光传感器506上的感测胞A与感测胞B得到的信号A、信号B,以及由感测胞A与感测胞C合成得到的群信号(A+C),经由实质相等的线路传送至相位侦测器512(PhaseDetector,PD)及相位侦测器514,用以进行信号相位的比较。由于这些信号经过实质相等的线路,所以信号中因为线路所提供的相位影响也必然相同。当由信号A、信号B与群信号(A+C)经过线路所产生的相位差,将其定义为ΔΦ1,而将信号C、信号D以及群信号(B+D)经过线路所产生的相位差,将其定义为ΔΦ2。根据以上所述,各别相位侦测器输出的比较相位可以下列方程式表示:
相位侦测器512=Phase(A)-Phase(A+C)+ΔΦ1
相位侦测器514=Phase(B)-Phase(A+C)+ΔΦ1
相位侦测器516=Phase(C)-Phase(B+D)+ΔΦ2
相位侦测器518=Phase(D)-Phase(B+D)+ΔΦ2
由各别相位侦测器产生的输出信号经低通滤波器520与比较器522过滤处理后所得到的循轨误差,便可以表示成下列方程式:
TE(Tracking Error)=[Phase(A)-Phase(A+C)+ΔΦ1]-[Phase(B)-Phase(A+C)+ΔΦ1]+[Phase(C)-Phase(B+D)+ΔΦ2]-[Phase(D)-Phase(B+D)+ΔΦ2]
经展开后,其中的ΔΦ1与ΔΦ2最后将会被消去,而且Phase(A+C)与Phase(B+D)也可同时消去。最后,此方程式可化简成
TE=[Phase(A)-Phase(B)]+[Phase(C)-Phase(D)]
从经化简的方程式可看出,因为线路所贡献的相位差ΔΦ1与ΔΦ2都互相抵消了。可知经由本发明所产生的循轨误差可以真实地反应信号的相位状况,而不会受到线路所产生相位差的影响。
此较佳实施例与图4所示的电路结构,同样是独立将四分光传感器感测到的信号A、B、C、D独立出来,利用各独立感测胞感应因跨轨时所造成的相位差,产生循轨误差信号。在传统循轨误差电路中,因为其线路会产生相位延迟或是相位领先变化,而这个变化对相位侦测器的相位造成影响。然而,本发明将原本由线路所造成的相位差,利用差动相位及一电路来予以消除,因此可完全消除寄生在线路上的相位差,因此会大幅降低循轨点偏移所造成循轨错误的机率,有效的提升循轨误差的精确性。
另外,由于本发明的循轨误差信号的产生,只需要使用(A+C)及(B+D)的群信号。因此在本发明的电路中,只要能产生(A+C)及(B+D)的群信号即可,并不需要限定使用多少条线路以及使用多少个相位侦测器,当然也不需要限定使用何种电路来消除升时脉信号或降时脉信号的相位。本发明只需要使各条线路保持相等的相位差(至少使得连接到输出信号会直接相互作用的数个相位侦测器的一些线路保持相等的相位差),然后再将此相位差对相位侦测器的升时脉信号与降时脉信号,以一电路将不同相位侦测器的升时脉信号进行处理(抵消升时脉信号所具有的线路引发的相位差),并同样对不同相位侦测器的降时脉信号进行处理(抵消升时脉信号所具有的线路引发的相位差),以确保能完全消除寄生在线路中的相位差便可以。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并非用以限定本发明的保护范围;凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰,均应包含在权利要求书的范围内。
Claims (10)
1.一种差动相位检测循轨误差信号产生的方法,其特征在于,包括:
读取分光信号,自一光学读取头读出四分光传感器所产生的数个分光信号,并再将该数个分光信号等分为两群信号,并将每一群信号所包含的至少一信号都予以叠加;
产生数个升时脉信号及数个降时脉信号,将该些信号与该些群信号都连接至数个相位侦测器,并由该数个相位侦测器产生该数个升时脉信号及降时脉信号;
处理该数个升时脉信号及该数个降时脉信号,以处理该数个升时脉信号以获得一升信号并处理该数个降时脉信号以获得一降信号,藉以消除经由线路所产生的相位差;以及
输出一循轨误差信号,通过比较该升信号与该降信号以获得该循轨误差信号。
2.如权利要求1所述的差动相位检测循轨误差信号产生的方法,其特征在于,尚可以先数字化该分光信号,将该数个分光信号与该两群信号都加以数字化,再产生该数个升信号与该数个降信号。
3.如权利要求2所述的差动相位检测循轨误差信号产生的方法,其特征在于,该数字化过程中的该分光信号A、该分光信号B与该群信号(A+C)经过实质相等的线路输入至该数个相位侦测器,而该分光信号C、该分光信号D与该群信号(B+D)经过实质相等的线路输入至该数个相位侦测器。
4.如权利要求1所述的差动相位检测循轨误差信号产生的方法,其特征在于,以一减法电路来处理该数个升时脉信号以获得一升信号,并以该减法电路处理该数个降时脉信号以获得一降信号。
5.一种差动相位检测循轨误差产生电路,于一四分光传感器产生分光信号A、B、C以及D外,更形成一群信号(A+C)与(B+D)以进行差动相位检测来消除线路产生的相位差,其特征在于,该差动相位检测循轨误差产生电路包含:
该四分光传感器,感测一光学信号以产生分光信号A、B、C以及D;
数个加法器,用以合成该群信号(A+C)与(B+D);
数个均衡器,均衡放大各该分光信号A、B、C、D与各该群信号(A+C)及(B+D);
数个相位侦测器,接收该数个均衡器的输出,并分别比较该分光信号A与该群信号(A+C)、该分光信号B与该群信号(A+C)、该分光信号C与该群信号(B+D)、以及该分光信号D与该群信号(B+D)的相位差,以输出数个调整信号;
一处理电路,比较处理该数个调整信号,以得到一升信号与一降信号;
数个低通滤波器,用以消除该升信号与该降信号中的高频成分;以及
一比较器,比较合成该升信号与该降信号以得到一循轨误差信号。
6.如权利要求5所述的差动相位检测循轨误差产生电路,其特征在于,上述的该分光信号A、该分光信号B与该群信号(A+C)经过实质相等的线路输入至该相位侦测器,而该分光信号C、该分光信号D与该群信号(B+D)经过实质相等的线路输入至该相位侦测器。
7.如权利要求5所述的差动相位检测循轨误差产生电路,其特征在于,上述的数个调整信号的比较方式是以至少一减法器来执行,以消除经由线路所产生的相位差。
8.一种差动相位检测循轨误差产生电路,于一四分光传感器产生分光信号A、B、C以及D外,更形成一群信号(A+C)与(B+D)以进行差动相位检测来消除线路产生的相位差,其特征在于,该差动相位检测循轨误差产生电路包含:
数个加法器,用以合成该群信号(A+C)与(B+D);
一第一均衡器,用以接收并放大均衡该分光信号A;
一第二均衡器,用以接收并放大均衡该分光信号B;
一第三均衡器,用以接收并放大均衡该分光信号C;
一第四均衡器,用以接收并放大均衡该分光信号D;
一第五均衡器,用以接收并放大均衡该群信号(A+C);
一第六均衡器,用以接收并放大均衡该群信号(B+D);
一第一相位侦测器,接收并检测该第一均衡器及该第五均衡器所输出的该分光信号A及该群信号(A+C)的相位差,以输出一第一升时脉信号及一第一降时脉信号;
一第二相位侦测器,接收并检测该第二均衡器及该第五均衡器所输出的该分光信号B及该群信号(A+C),的相位差,以输出一第二升时脉信号及一第二降时脉信号;
一第三相位侦测器,接收并检测该第三均衡器及该第六均衡器所输出的该分光信号C及该群信号(B+D)的相位差,以输出一第三升时脉信号及一第三降时脉信号;
一第四相位侦测器,接收并检测该第四均衡器及该第六均衡器所输出的该分光信号D及该群信号(B+D)的相位差,以输出一第四升时脉信号及一第四降时脉信号;
一处理电路,通过相加该第一升时脉信号与该第二升时脉信号并减去该第三升时脉信号与该第四升时脉信号以得到一升信号,以及通过相加该第一降时脉信号与该第二降时脉信号并减去该第三降时脉信号与该第四降时脉信号以得到一降信号;
一第一低通滤波器,用以接收该升信号;
一第二低通滤波器,用以接收该降信号;以及
一比较器,比较该第一低通滤波器与该第二低通滤波器的输出,以产生一循轨误差信号。
9.如权利要求8所述的差动相位检测循轨误差产生电路,其特征在于,更包含:
一第一比较器,用以将该第一均衡器输出的信号转换成数字信号;
一第二比较器,用以将该第二均衡器输出的信号转换成数字信号;
一第三比较器,用以将该第三均衡器输出的信号转换成数字信号;
一第四比较器,用以将该第四均衡器输出的信号转换成数字信号;
一第五比较器,用以将该第五均衡器输出的信号转换成数字信号;及
一第六比较器,用以将该第六均衡器输出的信号转换成数字信号。
10.如权利要求8所述的差动相位检测循轨误差产生电路,其特征在于,上述的该分光信号A、该分光信号B与该群信号(A+C)所经过的线路会产生一相同的相位误差影响,而该分光信号C、该分光信号D与该群信号(B+D)所经过的线路会产生另一相同的相位误差影响。
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