CN1542819A - 摆动时钟产生电路及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明的摆动时钟产生电路包含有：一运算电路，接收摆动讯号，用来计算摆动讯号的每一周期间包含多少个一震荡讯号的周期数以得到一周期计数值，以及将一预定计数值与周期计数值比较以输出一第一保护讯号；以及一锁相电路，连结至运算电路，接收输入讯号、摆动时钟讯号以及第一保护讯号，用以根据第一保护讯号决定是否调整摆动讯号以及摆动时钟讯号的同步。本发明的摆动时钟产生方法包含有：根据第一保护讯号决定是否比较摆动讯号以及摆动时钟讯号的相位用以输出一控制讯号；根据控制讯号输出一控制电压；以及依据控制电压调整一震荡讯号的频率。

Description

摆动时钟产生电路及其方法

技术领域

本发明涉及一种光驱的摆动时钟产生电路，特别是涉及一种使用同一时钟源产生一摆动时钟与启动一保护机制避免相位调制摆动讯号干扰的摆动时钟产生电路。

背景技术

在现代信息社会中，如何整理储存大量的信息，是信息业界最关心的课题之一。在各种储存媒介中，光盘片(optical disc)以其轻薄的体积，高密度的储存容量，成为最普遍的高容量数据储存媒介之一。然而，随着多媒体技术的发展，由于一般的CD光盘片其容量大约仅有650MB左右，因此已经无法满足业界的需求，所以业界便另提出新的光盘片标准以增加单一光盘片可储存数据的容量，例如已知的多功能数字盘片(digital versatile disc，DVD)，其大小与一般的CD光盘片相同，但是其容量却远大于CD光盘片。一般而言，多功能数字盘片一开始主要应用于储存影音数据，亦即已知的DVD激光视盘(DVD-Video disc)，由于DVD激光视盘在一记录层上可纪录大约4.7GB的信息，换句话说，至少可将两小时的影片储存在该记录层上，所以随着DVD激光视盘的普及，多功能数字盘片也逐渐地应用于其它领域中。由于单一多功能数字盘片即可纪录大量的数据，因此一计算机系统即可经由单一多功能数字盘片来读取所需的全部数据，亦即相较于小容量的CD光盘片而言，该计算机系统便不需执行换片的繁杂操作来读取所需数据。

图1为光驱的读写头(pick-up head)31读取光盘片的示意图。读写头31上除了有读取数据轨迹上记录记号30的光接收器(未显示)之外，还有四个传感器，Sa、Sb、Sc、Sd，用来读取摆动轨迹中信息。在图1中，传感器Sa及Sd的位置对应于光盘片反射面上数据轨迹的沟槽，传感器Sb及Sc的位置则对应于摆动轨迹凸出于光盘片反射面的部份；因为沟槽与凸出部份的反射特性不同，传感器Sa、Sb、Sc、Sd感测到的激光反射量也不同。将传感器Sa至Sd的感测到的反射量相减并转换成为电气讯号，就可得到一摆动讯号。随着光盘片转动，读写头31也会沿箭头32的方向掠过光盘片的反射面，并顺着轨道沿路拾取各传感器的量测值。固定在读写头31上的传感器Sa至Sd，就会随读写头31的移动而掠过摆动轨迹28的不同蜿蜒处，而得到不同的感测值。譬如说，当读写头31到达位置P1时，本来在沟槽上方的传感器Sa、Sd会移动到摆动轨迹28凸出部份的上方；相对地本来在凸出部份上方的传感器Sb、Sc，则会移动到沟槽上方，这样两传感器的感测值都会改变，将两传感器感测值相减所得的摆动讯号也会随之改变。所以，读写头31便可经由摆动轨迹28而产生一摆动讯号(wobble signal)，而该摆动讯号可经由一译码程序读出地址数据(ADIP)。

如业界所已知，地址数据是以相位调制(phase modulation，PM)方式纪录在摆动讯号中，而光盘片上的每二个记录区会对应93个摆动周期，其中8个摆动周期是以相位调制方式来纪录地址数据。

由于地址数据是以相位调制方式纪录在摆动讯号中，因此光驱必须使用一地址数据译码器(ADIP decoder)来撷取出该地址数据。

图2为已知模拟地址数据译码器40的示意图。地址数据译码器40包含有一延迟电路(delay circuit)42，一合成电路(mixer)44，一锁相电路(delay lock loop，DLL)46，一分频器(frequency divider)48，以及一XOR逻辑运算电路50。首先，依据已知三角函数可知

$\mathrm{Sin}\left(\mathrm{\θ}\right)*\mathrm{Cos}\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{1}{2}\mathrm{Sin}\left(2\mathrm{\θ}\right)$ 方程式(1)

因此，当摆动讯号以Sin(θ)表示时，则依据方程式(1)可以得到0.5*Sin(2θ)，如前所述，地址数据是以相位调制方式纪录于摆动讯号中，所以当对应地址数据的摆动讯号产生180度的相位变化时，亦即摆动讯号此时为Sin(θ+180°)，而依据上述方程式(1)可得到0.5*Sin(2θ+360°)，即为0.5*Sin(2θ)，所以便可依据相位调制的摆动讯号来产生一非相位调制的摆动时钟。模拟地址数据译码器40依据上述概念来产生该非相位调制的摆动时钟，并依据该摆动时钟来对该摆动讯号进行译码的操作以读出地址数据。

如图2所示，讯号S1为摆动讯号，而延迟电路42用来延迟讯号S1以产生讯号S2，此外延迟电路42延迟讯号S1达半个周期，亦即讯号S2与讯号S1的相位差为90°，若讯号S1以Sin(θ)表示，则讯号S2则为Sin(θ+90°)，亦即讯号S2对应Cos(θ)。合成电路44用来对讯号S1、S2进行乘法运算以输出讯号S3，依据方程式(1)可知讯号S3对应于0.5*Sin(2θ)，亦即讯号S3的频率为讯号S1的频率的两倍。然后锁相电路46便依据讯号S3来驱动讯号S4同步于讯号S3，亦即锁相电路46可输出对应Sin(2θ)的讯号S4，而分频器48再处理讯号S4以产生频率为讯号S4的一半的讯号S5。请注意，讯号S5为非相位调制的摆动时钟，而讯号S1为相位调制的摆动讯号，因此当讯号S5与讯号S1经由XOR逻辑运算电路50进行一XOR逻辑运算后，便可解出讯号S1中产生相位变化的周期而取得地址数据ADIP。由于模拟电路无法准确地微分讯号S1来产生讯号S2，因此必须通过延迟电路42来达到由Sin(θ)产生相对应Cos(θ)的运算，亦即延迟电路42需延迟讯号S1其半个周期，然而，若光盘片的转速不断变化，则由光盘片读取的讯号S1会改变其频率，亦即延迟电路42必须不断依据讯号S1的周期来调整其延迟讯号S1的大小，因此造成延迟电路42的电路复杂而不易设计与实作。

图3为已知数字地址数据译码器60的示意图。地址数据译码器60包含有一模拟/数字转换器(analog-to-digital converter，ADC)62，一微分运算电路(differentiator)64，一乘法器(multiplier)66，一锁相电路68，一分频器70，以及一XOR逻辑运算电路72。数字地址数据译码器60亦依据上述方程式(1)来产生该非相位调制的摆动时钟以用来对该摆动讯号进行译码的操作。讯号S1为模拟的摆动讯号，因此模拟/数字转换器62是将模拟讯号S1转换为相对应的数字讯号S2以便后续的数字讯号处理(digitalsignal processing)。微分运算电路64则对讯号S2进行微分运算以产生相对应讯号S3，若模拟的讯号S1对应Sin(θ)，则经由模拟/数字转换器62进行取样与量化后，数字的讯号S2亦可视为等效于Sin(θ)，因此Sin(θ)在微分处理后对应Cos(θ)，亦即讯号S3即对应于Cos(θ)。乘法器66用来对讯号S2、S3进行乘法运算以输出讯号S4，依据方程式(1)可知讯号S4会对应于0.5*Sin(2θ)，亦即讯号S4的频率为讯号S2的频率的两倍。然后锁相电路68便依据讯号S4来驱动讯号S5同步于讯号S4，亦即锁相电路68可输出对应Sin(2θ)的讯号S5，而分频器70可处理讯号S5以产生频率为讯号S5的一半的讯号S6。请注意，讯号S2、S3、S4、S5、S6为数字讯号，其中讯号S6对应非相位调制的摆动时钟，而讯号S2为相位调制的摆动讯号，因此当讯号S6与讯号S2经由XOR逻辑运算电路72进行一XOR逻辑运算后，便可解出讯号S2中产生相位变化的周期而取得地址数据ADIP。数字地址数据译码器60在运作时，其是先将模拟的摆动讯号数字化后再进行微分运算，因此模拟/数字转换器62与微分运算电路64必须具有极高的运算处理速度，且为了避免模拟讯号转换为数字讯号时产生失真，因此模拟/数字转换器62必须使用较多位数来量化模拟讯号，对于高倍速的DVD+R光驱与DVD+RW光驱而言，数字地址数据译码器60的生产成本很高而影响DVD+R光驱与DVD+RW光驱的市场竞争力。

发明内容

因此本发明提供一种使用同一时钟源产生摆动时钟与启动保护机制避免相位调制摆动讯号干扰的摆动时钟产生电路，以解决上述问题。

本发明的使用一相位调制的摆动讯号产生一非相位调制的摆动时钟讯号的时钟讯号产生装置，包含有：一运算电路，接收摆动讯号，用来计算摆动讯号的每一周期间包含多少个一震荡讯号的周期数以得到一周期计数值，以及将一预定计数值与周期计数值比较以输出一第一保护讯号；以及一锁相电路，连结至运算电路，接收摆动讯号以及第一保护讯号，用来接收摆动讯号以及第一保护讯号，用以产生摆动时钟，而摆动时钟会回授到锁相电路的输入端，根据第一保护的逻辑电平决定是否调整摆动时钟同步于摆动讯号。

本发明的使用一相位调制的摆动讯号产生一非相位调制的摆动时钟讯号的方法包含有：接收一摆动讯号以及一震荡讯号，计算输入讯号的每一周期间包含多少个震荡讯号的周期数以得到一周期计数值；接着将一预定计数值与周期计数值比较以输出一第一保护讯号；根据第一保护讯号决定是否比较摆动讯号以及摆动时钟讯号的相位用以输出一控制讯号；根据控制讯号输出一控制电压；以及依据控制电压调整一震荡讯号的频率。

本发明摆动时钟产生电路利用原先相位调制的摆动讯号来产生非相位调制的摆动时钟，且利用一运算电路计算该摆动讯号的周期长短以产生一保护讯号来避免摆动时钟的频率受摆动讯号中相位调制周期所干扰。此外，本发明摆动时钟产生电路的压控振荡器所输出高频讯号是经由分频后产生该摆动时钟，同时该高频讯号还输入该运算电路的计数器以驱动该计数器计算该摆动讯号的周期长短，因此本发明摆动时钟产生电路并不需另设一时钟产生器输出一参考时钟来驱动该计数器，所以可进一步地降低本发明摆动时钟产生电路的制造成本。

附图说明

图1为光驱的读写头读取光盘片的示意图。

图2为已知模拟地址数据译码器的示意图。

图3为已知数字地址数据译码器的示意图。

图4为本发明摆动时钟产生电路的功能方块示意图。

图5为图4所示的运算电路的操作示意图。

图6为图4所示的摆动时钟产生电路应用于一光盘存取系统的示意图。

图7为对应图6所示光盘存取系统的状态机的操作示意图。

附图符号说明

30     记录记号                   31、114     读写头

34a、34b、34c 摆动讯号            40          模拟地址数据译码

                                              器

42     延迟电路                   44          合成电路

46、68、88 锁相电路               48、70、102 分频器

50、72 XOR 逻辑运算电路           60          数字地址数据译码

                                              器

62         模拟/数字转换器        64          微分运算电路

66         乘法器                 80          摆动时钟产生电路

82         带通滤波器             84、104     削波器

86         运算电路               92          计数器

94         比较运算单元           96          相位-频率比较器

98         回路滤波器             100         压控振荡器

116        地址数据译码电路

具体实施方式

请参阅图4，图4为本发明摆动时钟产生电路80的功能方块示意图。摆动时钟产生电路80包含有一带通滤波器(band-pass filter，BPF)82，一削波器(slicer)84，一运算电路86，以及一锁相电路(phase lock loop，PLL)88。运算电路86包含有一计数器(counter)92以及一比较运算单元94。锁相电路88包含有一相位-频率比较器(phase-frequency detector，PFD)96，一回路滤波器(loop filter)98，一压控振荡器(voltage-controlledoscillator，VCO)100，一分频器(frequency divider)102，以及一削波器104。本实施例中，摆动时钟产生电路80主要应用于一DVD+R光驱或一DVD+RW光驱。对于符合DVD+R标准或DVD+RW标准的光盘片而言，其地址数据是以相位调制方式记录在摆动讯号中，因此DVD+R光驱或DVD+RW光驱必须产生非相位调制的摆动时钟(wobble clock)来解出该地址数据，亦即摆动时钟产生电路80用来产生所需的摆动时钟(亦即图4所示的讯号S5)以用来解码(decode)相位调制的摆动讯号(亦即图4所示的讯号S1)。本实施例中，带通滤波器82具有高Q值(Q factor)，用来在频域(frequencydomain)中大幅地衰减一主频以外的讯号，亦即带通滤波器82具有较佳(sharp)的频率筛选特性，而带通滤波器82处理讯号S1后产生讯号S2。此外，讯号S1中对应相位调制的周期在经由带通滤波器82处理后会造成相位迟滞的现象，且其频率会不稳定地变动。然后，削波器84即用来将讯号S2(弦波)转换为相对应的讯号S3(方波)，然后同时输出讯号S3至运算电路86以及锁相电路88。

对于锁相电路88而言，相位-频率比较器96会比较讯号S3与讯号S6之间频率与相位的差量(difference)来输出控制讯号UP与控制讯号DN。当相位-频率比较器96输出控制讯号UP与控制讯号DN至回路滤波器98时，回路滤波器98便可依据控制讯号UP与控制讯号DN来输出一直流控制电压Vc至压控振荡器100，举例来说，回路滤波器98一般会包含有一电压提升电路(charge pump)与一低通滤波器，该电压提升电路会依据控制讯号UP与控制讯号DN来决定其输出的电压电平，最后该低通滤波器会处理该电压电平以产生稳定的直流控制电压Vc。所以，压控振荡器100便依据直流控制电压Vc来控制其输出的讯号S4的频率。请注意，本实施例中，相较于讯号S1，压控振荡器100所产生的讯号S4相对地对应较高的频率，举例来说，依据DVD+R的标准以及DVD+RW的标准，摆动讯号(亦即讯号S1)中一摆动周期的时间等于32个位(channel bit)写入至光盘片的时间，亦即当每一位写入至光盘片的时间等于1T，则一摆动周期的时间会等于32T，换句话说，本实施例中，若压控振荡器100所产生的讯号S4的频率为讯号S1的频率的32倍，亦即若讯号S1的频率在一倍速(1X)下为817.5KHz，则讯号S4即为26.16MHz。

已知相位-频率比较器96会比较讯号S3与讯号S6之间频率与相位的差量来输出控制讯号UP与控制讯号DN，亦即，讯号S6与讯号S4有关，所以为了使锁相电路88可顺利地运作，讯号S4需再经由分频器102分频后产生低频的讯号S5，所以，如上所述，当压控振荡器100所产生的讯号S4的频率为讯号S1的频率的32倍时，分频器102需控制讯号S6的频率为讯号S4的频率的1/32，请注意，本实施例中，压控振荡器100所产生的讯号S4的频率不限定为讯号S1的频率的32倍，所以若压控振荡器100所产生的讯号S4的频率为讯号S1的频率的k倍时，分频器102需控制讯号S6的频率为讯号S4的频率的1/k。然后，削波器104再进一步地将讯号S5(弦波)转换为相对应的讯号S6(方波)而回授至相位-频率比较器96，如上所述，锁相电路88可经由一回授机制来不断地校正讯号S6与讯号S3之间的频率与相位误差，直到讯号S6锁定讯号S3而达到同相。此时，讯号S5即可用来作为摆动时钟以译码讯号S1，并撷取出讯号S1中以相位调制方式所纪录的地址数据。此外，本实施例中，分频器102设置在锁相电路88中，然而分频器102亦可设置在锁相电路88外，亦可达到对讯号S4进行分频操作产生讯号S5的目的，均属本发明的范畴。

锁相电路88的运作叙述如下。举例来说，若讯号S6的正缘(rising edge)提前于讯号S3的正缘前形成，则会触发相位-频率比较器96产生控制讯号DN以用来降低直流控制电压Vc，亦即降低讯号S4的频率而因此等效地递延讯号S6的下一次正缘的产生时间，用来修正目前讯号S6的相位领先讯号S3的相位的状态，而当讯号S3的正缘稍后形成时，相位-频率比较器96会触发产生控制讯号UP的脉冲(impulse)，并随即同时重置控制讯号UP、DN而完成一次相位校正的操作；相反地，若讯号S3的正缘提前于讯号S6的正缘前形成，则会触发相位-频率比较器96产生控制讯号UP以用来提升直流控制电压Vc，亦即增加讯号S4的频率而等效地提早讯号S6的下一回正缘的产生时间，用来修正目前讯号S6的相位落后讯号S3的相位的状态，而当讯号S6的正缘稍后形成时，相位-频率比较器96会触发产生控制讯号DN的脉冲，并随即同时重置控制讯号UP、DN而完成一次相位校正的操作。此外，当讯号S6与讯号S3同相时，讯号S6与讯号S3的正缘会同时触发相位-频率比较器96产生控制讯号UP与控制讯号DN，并随即重置控制讯号UP与控制讯号DN，由于控制讯号UP与控制讯号DN分别用来提升与降低直流控制电压Vc，且控制讯号UP与控制讯号DN被触发的持续时间(duration)相同，因此当讯号S6与讯号S3同相时，锁相电路88并不会校正直流控制电压Vc来改变讯号S3的频率，亦即会继续地维持讯号S3。请注意，锁相电路88亦可对应于负缘(falling edge)触发或其它触发机制，均可达到锁定讯号S6的目的。

依据已知DVD+R与DVD+RW标准，对于读取自光盘片的摆动讯号而言，一地址数据单元(ADIP unit)对应有93个摆动周期，其中8个摆动周期是以相位调制来纪录同步单元(ADIP sync unit)或数据单元(ADIP data unit)，另外的85个摆动周期并未经由相位调制，亦即该8个相位调制的摆动周期会使得讯号S2的频率不稳定，若锁相电路88依据频率不稳定的讯号S2来控制讯号S3的频率与相位，则最后必定会造成讯号S3亦不稳定。举例来说，当锁相电路88在该85个非相位调制的摆动周期的时段中完成锁定正确相位与正确频率的讯号S6，而相对应的讯号S5便可用来进行讯号S1中地址数据的译码操作，然而，当后续8个相位调制的摆动周期开始输入摆动时钟产生电路80时，锁相电路88的错误运作会造成讯号S6的相位与频率分别偏移其目标值，因此造成摆动时钟产生电路80无法持续地输出稳定的讯号S5。此外，若讯号S6的相位与频率分别大幅地偏移其目标值，则锁相电路88便需较长时间来重新锁定所要的讯号S6，亦即使得锁相电路88的效能不佳。所以，对于运算电路86而言，其主要目的是提供一保护机制以避免锁相电路88在接收到频率不稳定的讯号S3(亦即讯号S3中对应相位调制的周期)时驱动讯号S6同相于讯号S3。

本实施例中，压控振荡器100所产生的高频讯号S4会输入计数器92，而计数器92则依据讯号S4的周期来计算讯号S3的每一周期中，讯号S4的正缘或负缘触发计数器92的总次数，亦即计数器92是用来计算讯号S3的每一周期中包含有多少个讯号S4的周期，因此便可依据计数器92输出的计数值PRD来判断讯号S3的每一周期的长短，以便决定是否启动或结束该保护机制。所以，比较运算单元94便用来判断对应计数值PRD的大小是否位于一预定数值范围中，同时比较运算单元94累计计数值PRD连续未位于该预定数值范围内的次数以决定是否输出保护讯号PRDNC1至相位-频率比较器96，用来启动该保护机制以驱动相位-频率比较器96停止输出控制讯号UP、DN，由于回路滤波器98此时没有接收控制讯号UP、DN，所以直流控制电压Vc仍会维持不变，换句话说，压控振荡器100仍会保持(hold)目前产生的讯号S3而不会对讯号S3的频率进行任何校正运作。

讯号S2经由削波器84以一削波电平(slice level)转换为相对应讯号S3，然而，讯号S2则由光盘片所读取的摆动讯号(亦即讯号S1)经由带通滤波器82处理所产生，如业界所已知，讯号S1中相位调制的周期经由高Q值的带通滤波器82处理后，最后会造成讯号S2的频率在一较长时段中产生波动而不稳定，换句话说，虽然讯号S1中仅有8个周期以相位调制来纪录地址数据，然而经由高Q值的带通滤波器82处理后，该8个以相位调制的周期会持续影响后续多个周期，例如该8个以相位调制的周期可能造成讯号S2中大约8-30个左右的周期不稳定。另外，当讯号S6与讯号S3同相时，由于本实施例中，讯号S4的频率为讯号S3的频率的32倍，所以当计数器92被讯号S4驱动来计数讯号S3时，讯号S3中稳定的周期理应会对应数值趋近32的计数值PRD。然而，受讯号S1中相位调制周期影响的8-30个不稳定的周期则会对应数值大幅偏离32的计数值PRD，因此便可依据是否存在连续8-30个数值偏离32的计数值PRD来判断讯号S5即为所要的摆动时钟。请注意，由于讯号S4的频率为讯号S3的频率的N倍，所以当计数器92依据讯号S4来计数讯号S3时，讯号S3中未受讯号S1的相位调制周期影响的周期所对应的计数值PRD应等于或趋近N，然而在实际操作时需考虑误差的影响，例如压控振荡器100输出的讯号S4会因为组件特性等因素影响而轻微地变动，因此若一计数值PRD介于N±Δn时，其相对应周期便视为一非相位调制的周期。相反地，若一计数值PRD并非介于N±Δn时，其相对应周期便视为受讯号S1中相位调制周期的影响而不稳定。举例来说，本实施例中，若计数值PRD不大于33以及不小于31时(31≤PRD≤33)，其相对应周期便视为一非相位调制的周期。

请参阅图5，图5为图4所示的运算电路86的操作示意图。由上而下分别代表计数值PRD，保护讯号PRDNC1，以及时间Time。如图5所示，在时间T1时，计数器92完成一周期的计数运算，并且输出至比较运算单元94的计数值PRD为38。此外，比较运算单元94会开始统计计数值PRD连续受讯号S1中相位调制周期影响的次数是否介于8-30之间，请注意，被影响的多个计数值PRD中亦有可能会不大于33以及不小于31，例如在时间T2时，计数器92输出至比较运算单元94的计数值PRD为31，为了避免误判讯号S3受讯号S1中相位调制周期影响的周期数，所以本实施例是以连续多个(例如3个)计数值PRD均不大于33以及不小于31时，比较运算单元94才判断讯号S3已不受讯号S1中相位调制周期所影响。因此，虽然计数器92在时间T3输出至比较运算单元94的计数值PRD为33，但是计数器92随即在时间T4输出至比较运算单元94的计数值PRD却为27，亦即讯号S3目前仍受讯号S1中相位调制周期所影响而不稳定。如图5所示，在时间T5后的时段中，比较运算单元94在时间T6时连续检测到3个计数值PRD均不大于33以及不小于31，因此，比较运算单元94便判断讯号S3已不再受讯号S1中相位调制周期所影响，并且至时间T5时已有连续9个周期受讯号S1中相位调制周期所影响，由于连续9个计数值PRD(介于8-30个计数值)均不大于33以及不小于31，所以比较运算单元94便判断锁相电路88此时有可能已经锁定讯号S3与讯号S6同步，所以需启动保护机制避免锁相电路88后续受讯号S3中相位调制的周期影响而错误地调整讯号S4的频率。假设时间T6-T7间，计数值PRD均不大于33以及不小于31，直到时间T8时，计数器92输出至比较运算单元94的计数值PRD为38而大于33，此时比较运算单元94会立即触发保护讯号PRONC1，因此相位-频率比较器96由于保护讯号PRONC1而中断输出控制讯号UP、DN，所以直流控制电压Vc便维持不变，因而使得压控振荡器100不会调整目前输出的讯号S4，换句话说，锁相电路88在时间T8时无法依据讯号S3来进一步地调整讯号S6。同样地，为了避免误判讯号S3受讯号S1中相位调制周期影响的周期数，所以本实施例是以连续多个(例如3个)计数值PRD均不大于33以及不小于31时，比较运算单元94才判断讯号S3已不受讯号S1中相位调制周期所影响而进入稳定状态。在图5中，虽然在时间T9后，计数值PRD已不大于33以及不小于31，而直到时间T10时，由于连续3个计数值PRD均不大于33以及不小于31，因此比较运算单元94才正式判断讯号S3已不受讯号S1中相位调制周期所影响，并重置保护讯号PRDNC1，此时，相位-频率比较器96便可继续运作以依据讯号S3、S6之间的频率与相位关系来输出控制讯号UP、DN。由于比较运算单元94已启动保护机制，所以在时间T10后，若计数值PRD大于33或小于31，则比较运算单元94随即触发保护讯号PRDNC1，该保护机制的运作如上所述而不再重复赘述。

此外，若保护讯号PRDNC1在时间T10重置后，比较运算单元94在时间T8-T9间所累计的受讯号S1中相位调制周期影响的周期数若小于8，则表示光盘片受震动等因素影响而转速不稳，由于讯号S3受影响，并进一步地改变讯号S6的频率与相位，所以比较运算单元94必须停止前述保护机制，以便讯号S6可经由锁相电路88驱动来重新锁定讯号S3，然后重复上述启动保护机制的操作。另外，若保护讯号PRDNC1在时间T8触发后，比较运算单元94在时间T8-T9间所累计的受讯号S1中相位调制周期影响的周期数大于30，则表示光盘片亦可能受震动等因素影响而转速不稳，由于讯号S3受影响，并进一步地改变讯号S6的频率与相位，所以比较运算单元94亦必须停止前述保护机制，以便讯号S6可经由锁相电路88驱动以重新锁定讯号S3。举例来说，若比较运算单元94在时间T9时判断目前累计的受讯号S1中相位调制周期影响的周期数已大于30，则在时间T9时随即重置保护讯号PRDNC1，并同时取消该保护机制，然后再重复执行上述启动保护机制的操作。综合上述，当保护机制启动后，若比较运算单元94累计受讯号S1中相位调制周期影响的周期数不介于8-30之间，则表示先前启动该保护机制的操作是错误的运作，因此必须停止目前所执行的保护机制，并重新进行判断是否启动保护机制的操作程序。

如图4所示，讯号S3是直接输入相位-频率比较器96，然而，另一方面，讯号S3亦需经由运算电路86处理后才可产生所要的保护讯号PRDNC1至相位-频率比较器96，换句话说，要产生对应讯号S3的保护讯号PRDNC1，计数器92必须完成计算计数值PRD的操作，以及比较运算单元94必须完成判断计数值PRD以决定是否输出保护讯号PRDNC1的操作，换句话说，频率不稳定的讯号S3开始输入相位-频率比较器96的时序(timing)可能会早于比较运算单元94开始触发相对应保护讯号PRDNC1的时序，所以在保护讯号PRDNC1开始保护讯号S6避免受相位调制的摆动讯号影响之前，不稳定的讯号S3已经输入相位-频率比较器96而影响锁相电路96所产生的讯号S5。为了要解决上述问题，本发明摆动时钟产生电路80还应用一提早保护机制，其操作叙述如下。依据DVD+R与DVD+RW的标准，光盘片上两记录区会对应93个摆动周期，亦即一地址数据单元是由93个摆动周期构成，其中8个摆动周期是经由相位调制来纪录所要的地址数据，而其余85个摆动周期并未应用相位调制，因此本实施例主要是利用相位调制的摆动讯号(亦即讯号S1)中85个未相位调制的摆动周期来产生非相位调制的摆动讯号(亦即讯号S4)，而讯号S4经由分频器102所产生的讯号S5便可用来与相位调制的讯号S1进行XOR逻辑运算以解出地址数据。所以，若本发明摆动时钟产生电路80所产生的讯号S5可正确地地解出一地址数据单元中8个摆动周期所对应的地址数据，则依据DVD+R与DVD+RW的标准，后续85个摆动周期应与讯号S5同相，然后下一地址数据单元的相位调制周期便会开始输入摆动时钟产生电路80。因此，当摆动时钟产生电路80所输出的讯号S5可解出一地址数据单元中的数据时，便可预测下一地址数据单元开始的时序，然后在下一地址数据单元开始的时序前停止相位-频率比较器96输出控制讯号UP、DN而实现提早保护的目的。

请参阅图6，图6为图4所示的摆动时钟产生电路80应用于一光盘存取系统110的示意图。光盘存取系统110包含有一光盘片112，一读写头(pick-up head)114，一摆动时钟产生电路80，以及一地址数据译码电路(ADIP decoder)116。读写头114可读取光盘片上所设置的摆动轨迹而产生相位调制的摆动讯号(亦即讯号S1)。如前所述，摆动时钟产生电路80可依据相位调制的讯号S1产生非相位调制的摆动讯号(亦即讯号S5)，而地址数据译码电路116便可使用讯号S5来解出讯号S1中所纪录的地址数据(ADIP)，举例来说，对讯号S5与讯号S1进行XOR逻辑运算即可解出原本以相位调制来纪录的地址数据，亦即讯号S1中每93个摆动周期读出同步单元或数据单元。此外，由于已知每93个摆动周期(对应一地址数据单元)中，8个对应相位调制的摆动周期后会跟随85个非相位调制的摆动周期，所以地址数据译码电路116在译码讯号S1的运算过程中，便可事先预测下一地址数据单元开始的第一个摆动周期何时会出现，请注意，该第一个摆动周期即会产生180°的相位变化。因此，由图4可知保护讯号PRDNC1亦依据讯号S3而产生，而地址数据单元开始的第一个摆动周期输入相位-频率比较器96会早于保护讯号PRDNC1开始保护锁相电路88的时间，所以可能造成锁相电路88误动而影响原本相位与频率正确的讯号S3。本实施例中，当锁相电路88产生的讯号S5可使地址数据译码电路116成功地译码多个地址数据单元后，地址数据译码电路116便会预测下一地址数据单元的第一个摆动周期何时出现，并在该下一地址数据单元开始输入摆动时钟产生电路80的时序前一预定时段即触发一保护讯号PRDNC2至相位-频率比较器96，亦即保护讯号PRDNC2此时取代原先保护讯号PRDNC1保护锁相电路88的功能。

另外，当比较运算单元96重置保护讯号PRDNC1时，保护讯号PRDNC2亦会重置以使锁相电路88可正常地运作。另外，当上述提早保护的机制启动后，若锁相电路88输出的讯号S5无法使地址数据译码电路116正确地预测一地址数据单元形成的时序，亦即地址数据译码电路116依据前一地址数据单元来预测下一地址数据单元的第一个摆动周期应在时间T时产生，然而该第一个摆动周期实际上却在时间T’时产生，换句话说，锁相电路88输出的讯号S5有问题，所以，本实施例中，地址数据译码电路116便会停止提前保护的机制。请参阅图7，图7为对应图6所示光盘存取系统110的状态机120(state machine)的操作示意图。状态机120包含有一未保护状态122，一保护状态124，以及一提早保护状态126。当光盘存取系统110启动时，其是处于未保护状态122，此时锁相电路88开始驱动讯号S6的频率朝讯号S3的频率趋近，并同时校正讯号S6与讯号S3之间的相位差。当条件A成立时，则由未保护状态122进入保护状态124。亦即，当比较运算单元94连续接收到k个数值偏离一预定值m的计数值PRD，其中k介于一预定范围中，例如8≤k≤30，而m为讯号S6、S3同相时，讯号S4的频率对应于讯号S3的频率的倍数，则会由未保护状态122进入保护状态124。

对于保护状态124而言，若计数值PRD的数值偏离预定值m，则比较运算单元94随即触发保护讯号PRDNC1以驱动相位-频率比较器96中断输出控制讯号UP、DN。当处于保护状态124时，若条件B成立，亦即比较运算单元94连续接收到i个数值偏离该预定值m的计数值PRD，其中i不介于该预定范围中，例如i＜8或i＞30，则由保护状态124回到未保护状态122；此外，当条件C成立时，亦即地址数据译码电路116可使用摆动时钟产生电路80输出的讯号S5来正确地译码讯号S1中以相位调制的一地址数据单元，且地址数据译码电路116所预测的下一地址数据单元的时序为正确无误，亦即地址数据译码电路116可正确地预测下一地址数据单元的相位调制周期开始出现的时间，则由保护状态124进入提早保护状态126。

对于提早保护状态126而言，由于地址数据译码电路116可正确地预测下一地址数据单元的相位调制周期开始出现的时间，因此于讯号S3受讯号S1中相位调制周期影响而开始输入相位-频率比较器96前，地址数据译码电路116会提早触发保护讯号PRDNC2至相位-频率比较器96以中断相位-频率比较器96输出控制讯号UP、DN。当处于提早保护状态126时，若条件D成立，亦即地址数据译码电路116所预测的下一地址数据单元的时序为错误的，换句话说，地址数据译码电路116无法正确地预测下一地址数据单元的相位调制周期开始出现的时间，则会由提早保护状态126回到保护状态124。

综上所述，当讯号S6与讯号S3同相时，会由未保护状态122进入保护状态124，并启动保护讯号PRDNC1的保护机制；当讯号S5稳定而使地址数据译码电路116可正确地译码讯号S1中以相位调制的地址数据单元，并可正确地预测下一地址数据单元的相位调制周期开始出现的时间时，会进一步地由保护状态124进入提早保护状态126，同时启动保护讯号PRDNC2的提前保护机制，所以摆动时钟产生电路80经由未保护状态122，保护状态124，以及提早保护状态126所构成的状态机120来达到驱动讯号S6同步于讯号S3，并且稳定地输出讯号S5至地址数据译码电路116以正确地译码讯号S1的目的。

相较于已知技术，本发明摆动时钟产生电路利用原先相位调制的摆动讯号来产生非相位调制的摆动时钟，而该摆动讯号包含有相位调制的摆动周期与非相位调制的摆动周期，因此当本发明摆动时钟产生电路应用锁相电路来锁定该摆动时钟同相于该非相位调制的摆动周期时，本发明摆动时钟产生电路会使用一运算电路计算该摆动讯号的周期长短以产生一保护讯号，用来在该相位调制的摆动周期输入该锁相电路时暂停该锁相电路的运作以维持该摆动讯号。此外，该锁相电路的压控振荡器所输出高频讯号经由分频后产生该摆动时钟，同时该高频讯号还输入该运算电路的计数器以驱动该计数器计算该摆动讯号的周期长短，因此本发明摆动时钟产生电路并不需另设一时钟产生器以输出一参考时钟来驱动该计数器，所以可降低本发明摆动时钟产生电路的制造成本。另外，当该摆动时钟可成功地解出该摆动讯号中以相位调制方式纪录的地址数据时，本发明摆动时钟产生电路可另启动一提前保护机制来进一步地控制该锁相电路稳定地锁定该摆动时钟而不受相位调制的摆动讯号的干扰。总而言之，不管该相位调制的摆动讯号如何变动，本发明摆动时钟产生电路都可动态地依据该摆动讯号产生所需的非相位调制的摆动时钟。此外，本发明摆动时钟产生电路的电路架构十分简单而易于实施，且其制造成本低廉，并可应用任何的DVD+R光驱或DVD+RW光驱中。

Claims (15)

1.一种时钟讯号产生装置，用来依据一相位调制的输入讯号以产生一非相位调制的目标时钟讯号，该时钟讯号产生电路包含有：

一运算电路，接收该输入讯号，用来计算该输入讯号的每一周期间包含多少个一震荡讯号的周期数以得到一周期计数值，以及将一预定计数值与该周期计数值比较以输出一第一保护讯号；以及

一锁相电路，连结至该运算电路，接收该输入讯号以及该第一保护讯号，用来接收该输入讯号该第一保护讯号，用以产生该目标时钟讯号，而该目标时钟讯号回授至该锁相电路的输入端，根据该第一保护讯号的逻辑电平决定是否调整该目标时钟讯号同步于该输入讯号；

其中该目标时钟讯号是根据该震荡讯号产生，且其中当第一保护讯号对应于一第一逻辑电平时比较该输入讯号与该目标时钟讯号来调整该目标时钟讯号同步于该输入讯号，以及当该第一保护讯号对应于一第二逻辑电平时以不调整该目标时钟讯号同步于该输入讯号的方式维持该目标时钟讯号。

2.如权利要求1所述的时钟讯号产生装置，其中该运算电路包含有：

一计数器，用以根据该输入讯号的周期对该震荡讯号计数，以得到该计数周期值；

一比较运算单元，连结至该计数器，用以将该计数周期值与该预定计数值比较，根据比较的结果调整该第一保护讯号的逻辑电平。

3.如权利要求2所述的时钟讯号产生装置，其中该锁相电路包含有：

一相位-频率比较器，连结至该比较运算单元，用来比较该输入讯号以及该目标时钟讯号的相位，并根据比较的结果输出一控制讯号，其中根据该第一保护讯号的逻辑电平决定是否比较该输入讯号以及该目标时钟讯号的相位；

一回波滤波器，连结至该相位-频率比较器，用以根据该控制讯号输出一控制电压；以及

一压控振荡器，连结于该回路滤波器，用来根据该控制电压调整所产生该震荡讯号的频率。

4.如权利要求3所述的时钟讯号产生装置，其中还包含一分频器，连接至该压控震荡器，用以分频该震荡讯号以产生该目标时钟讯号，以及一第二削波器，连结于该分频器与该相位-频率比较器，用以削波该目标时钟讯号。

5.如权利要求3所述的时钟讯号产生装置，其中还包含有：

一带通滤波器，用以在该输入讯号输入该运算电路以及该锁相电路前，控制该输入讯号对应于一预定频率范围；以及

一第一削波器，其输入端连结至该带通滤波器，其输出端分别连结至该运算电路的该计数器以及该锁相电路的该相位-频率比较器，用以削波该输入讯号。

6.如权利要求1所述的时钟讯号产生电路，其中若该周期计数值与该预定计数值的差量不大于一临界值且连续数次，则该第一保护讯号会对应该第一逻辑电平，以及若该周期计数值与该预定计数值的差量大于一临界值且连续数次，则该第一保护讯号会对应该第二逻辑电平。

7.如权利要求1所述的时钟讯号产生电路，其中该输入讯号为一光盘片的摆动讯号，而该目标时钟讯号为一摆动时钟。

8.如权利要求1所述的时钟讯号产生电路，其中该光驱包含一地址数据译码电路，用以预测该输入讯号形成相位调制的周期的时序，并在该时序前一预定时段产生一第二保护讯号来控制不调整该目标时钟讯号同步于该输入讯号，用以维持该目标时钟讯号。

9.一种时钟讯号产生方法，用来依据一相位调制的输入讯号产生一非相位调制的目标时钟讯号，该时钟讯号产生方法包含有：

根据一第一保护讯号决定是否比较该输入讯号以及该目标时钟讯号的相位用以输出一控制讯号；

根据该控制讯号输出一控制电压；以及

依据该控制电压调整一震荡讯号的频率；

其中根据对应该输入讯号的每一周期对该震荡讯号的周期计数，以得到一周期计数值，将该周期计数值与一预定周期值比较后产生该第一保护讯号。

10.如权利要求9所述的时钟讯号产生方法，其中还包含：

接收该输入讯号以及该震荡讯号，计算该输入讯号的每一周期间包含多少个该震荡讯号的周期数以得到该周期计数值；以及

将该预定计数值与该周期计数值比较以输出该第一保护讯号。

11.如权利要求9所述的时钟讯号产生方法，其中当该第一保护讯号对应于一第一逻辑电平时，比较该输入讯号与该目标时钟讯号来调整该目标时钟讯号同步于该输入讯号，反之当该第一保护讯号对应于一第二逻辑电平时，以不调整该目标时钟讯号同步于该输入讯号的方式维持该目标时钟讯号。

12.如权利要求11所述的时钟讯号产生方法，其中若该周期计数值与该预定计数值的差量不大于一临界值且连续数次，则该第一保护讯号会对应该第一逻辑电平，以及若该周期计数值与该预定计数值的差量大于一临界值且连续数次，则该第一保护讯号会对应该第二逻辑电平。

13.如权利要求9所述的时钟讯号产生方法，其中该输入讯号为一光盘片的摆动讯号，而该目标时钟讯号为一摆动时钟。

14.如权利要求9所述的时钟讯号产生方法，其中还包含使用预测该输入讯号形成相位调制的周期的时序，并在该时序前一预定时段产生一第二保护讯号来控制不调整该目标时钟讯号同步于该输入讯号，用以维持该目标时钟讯号。

15.如权利要求14所述的时钟讯号产生方法，其中还包含：

当无法预测该摆动讯号形成该相位调制的周期的时序时，停止输出该第二保护讯号。

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