CN1577586A - 电平检测电路，相变检测电路，以及光盘装置 - Google Patents

Abstract

电平检测电路，具有一个运算单元(22)，它将输入信号Vin乘以一个数值，积分电路(24)，它将运算单元(22)的运算结果进行积分，比较单元(27)，把积分电路(24)的积分结果和输入信号Vin进行比较，检测出输入值Vin的信号电平变化。

Description

电平检测电路，相变检测电路，以及光盘装置

技术领域

本发明涉及一种电平检测电路，用于检测数据再现信号中的相变电路中。

背景技术

日本专利申请KOKAI公开文本NO.2000-4457(第四页，图1)公开了一种检测视频信号电平的电路。依据该公开文本，视频信号由一个基底电平箝位电路将电平固定，然后反转，反转后的信号经二极管检测，从视频信号中仅提取出同步信号。同步信号用电容进行平滑，再进行放大，放大后的信号电平用比较器和参考电压作比较。基于比较结果，可以确定视频信号是否在指定电位上。

为了检测具有固定周期性的数据再现信号的相变，例如光盘装置，需要检测再现信号的电平突变。这种情况下，如果输入信号的DC电平例如由于外部噪声持续增加后发生了目标电平变化，有时检测不到目标电平变化。这是因为如上述公开文本中所述，通常用作比较的参考电压是个固定值。

发明内容

因此，本发明的目标是提供一种确定能检测出输入信号的电平变化的电平检测电路。

依据本发明的一个实施例，电平检测电路包含了：把输入值和一个数值相乘的乘法装置；对乘法装置的乘法结果进行积分的积分装置；以及将积分装置的积分结果和输入值进行比较的比较装置，检测出输入值的信号电平变化。

附图说明

包括在说明书中并组成其一部分的附图阐释了本发明的实施例，并和上面给出的一般描述以及下面要给出的实施例的详细描述一起解释了本发明的原理。

图1是本发明所应用的光盘记录和再现装置的配置框图。

图2显示了一个分成四个单元的光电检测器的实例。

图3显示了光盘上轨道的结构。

图4是轨道的放大视图。

图5A到5C显示了轨道及其再现信号。

图6A和6B显示了用于轨道摆动的调制波形。

图7显示了地址生成电路86的配置框图。

图8显示了由地址生成电路86检测到的波形。

图9显示了A/D转换器11把摆动信号转换成数字形式。

图10显示了积分器12实现的积分过程。

图11显示了电平检测电路15的配置实例的框图。

图12显示了比较单元27实现的比较过程。

图13显示了当常数a是16，常数c是64，而b从16变到128时，乘积n的数值。

图14显示了电平检测电路15实现的电平检测。

具体实施方式

本发明的一个实施例将参照附图进行详细描述。

图1是本发明所应用的光盘记录和再现装置的配置框图。

例如，在光盘61的表面上螺旋形成了一个轨道，作为记录介质，且光盘61由主轴电动机63驱动旋转。

数据在光盘61上记录和从光盘61上再现使用了一个光拾取头(optical pickup head)(以下简称为PUH)65。PUH 65通过一个螺纹电动机(thread motor)66和一个齿轮连接到光盘装置主体上，且螺纹电动机66由螺纹电动机控制电路68控制。

速度检测电路69和螺纹电动机控制电路68相连，且通过测量PUH 65的速度，速度检测电路69向螺纹电动机控制电路68输出一个速度信号。螺纹电动机66的支撑部分上有一个永磁铁(未示出)。驱动线圈67由螺纹电动机控制电路68激发，从而使得PUH 65在光盘61的径向方向上移动。

PUH 65上有用一个线簧或片簧(未示出)支撑的物镜70。物镜70被驱动线圈71驱动时能在聚焦方向(沿透镜的光轴方向)上移动，被驱动线圈72驱动时能在跟踪方向(垂直于透镜光轴的方向)上移动。

激光控制电路73内设置有调制电路74，对主机单元94通过I/F93输入的数据进行调制，并把调制后的数据送往激光驱动电路75。对调制后的数据做出响应，激光驱动电路75驱动半导体激光二极管79发射出激光束。半导体激光二极管79发射出的激光束通过一个准直透镜80、半棱镜81、以及物镜70照到光盘61上。光盘61的反射光通过物镜70、半棱镜81、电容82、以及柱面透镜83引导到光电检测器84上。

光电检测器84例如包含了四个光电探测单元。光电探测单元把检测信号输出到RF放大器85上。RF放大器85处理光电探测单元送来的信号，并产生一个表示和聚焦状态有差别的聚焦误差信号FE，一个表示激光束的射束点中心和轨道中心之间差别的跟踪误差信号TE，表示轨道摆动的摆动信号WB(将在下面描述)，以及一个表示四个光电探测单元的信号数值之和的RF信号。

聚集控制单元87根据聚焦误差信号FE产生了聚焦驱动信号。聚焦驱动信号提供给驱动线圈71，后者在聚焦方向上移动物镜70。这样，能够实现保持激光束持续聚焦在光盘61的记录薄膜上的聚焦伺服。

跟踪控制电路88根据跟踪误差信号TE产生了一个跟踪驱动信号。跟踪控制电路88产生的跟踪驱动信号提供给驱动线圈72，后者驱动物镜70在跟踪方向上移动。这样，能够实现保持激光束持续跟踪光盘61的轨道上的跟踪伺服。

由于聚焦和跟踪伺服，光电检测器84的光电探测单元的输出信号的和信号，即RF信号，反映了光盘61的轨道上的记录标记或凹痕的反射光中的变化，这是根据记录数据形成的。RF信号提供给数据再现电路78。数据再现电路78基于一个PLL电路76输出用于再现的时钟信号将记录数据再现。

电动机控制电路64，螺纹电动机控制电路68，激光控制电路73，PLL电路76，数据再现电路78，聚焦控制电路87，跟踪控制电路88，误差纠正电路62，以及类似电路，是由CPU 90通过总线89进行控制的。CPU 90根据操作命令由主装置94通过接口电路93对记录和再现装置实现所有的控制。另外，CPU 90执行和本发明的程序一致的预设控制操作，程序记录在ROM 92中，使用了RAM 91作为工作区。

将光电检测器84的各个单元的输出相加得到的信号称为和信号，相减得到的信号称为差信号。RF信号是将高频数据相加得到的和信号，如用户数据(用户制作或指定的内容)以及类似数据。图2显示了一个分成四个单元的光电检测器84的实例。和信号RF是将这四个单元的输出信号相加得到的。差信号是将两个单元的输出信号相加，从而得到了一个和信号，再将另两个单元的输出信号相加，从而得到了另一个和信号，然后用一个和信号减去另一个和信号得到的。

可以记录用户数据的光盘，如DVD-RAM，DVD-RW或DVD-R，在透明基底上形成的数据记录层的数据记录区域中有一个导向槽。该导向槽称为轨道，且数据就沿着轨道记录和再现。图3中显示的从内侧持续到外侧的持续螺旋轨道，这是螺旋类型，同心类型包含了一系列同心圆的轨道(未示出)。

图4显示了一个轨道的放大视图。轨道是由数据记录层上的下凹部分和突起部分(projected part)构成的；前者称为凹槽(grooves)，而后者称为槽脊(lands)。例如，在DVD-RAM或再次可记录光盘上，数据在槽脊和凹槽上都以记录标记的形式被记录下来，从而增加了径向上的数据存储密度。

图5A显示了从上面观察的轨道。根据本发明，光盘的轨道在径向上略微弯曲。这种轨道称为摆动轨道。如果用聚焦光的射束点沿摆动轨道扫描光盘，射束点在摆动轨道中央以基本为直线的方向移动。这是因为摆动轨道具有比跟踪伺服信号的频带更高的频率。如图5B所示，和信号很少在该时刻波动。如图5C，只有差信号在径向上随摆动轨道波动。如此，可记录光盘的差信号反映了轨道的摆动，因此在后面称为摆动信号WB。摆动信号WB用于调整主轴的旋转频率，并作为记录时钟的参考，以及作为物理地址信息。

物理地址信息表示了可记录光盘的数据记录区域中的物理位置，通过调制摆动被记录下来。换句话说，通过对轨道的摆动进行频率调制或相位调制，把物理地址信息记录下来，如图6A和6B所示。图6A和6B中的两个信号都例如表示成1010。

地址生成电路86对摆动信号WB进行处理，从而读取出表示光盘61被激光束照射的位置的物理地址信息，并把结果输出到CPU 90。基于地址信息，CPU 90在所需位置记录下数据，如用户数据，并从所需位置把数据，如用户数据，读取出来。

图7显示了地址生成电路86的配置框图。

地址生成电路86包括了A/D转换器11，积分器12，D/A转换器13，压控振荡器(VCO)14，电平检测电路15，以及地址信息处理电路16。如果地址生成电路86接收到摆动信号WB，如图8中所示，它检测到相位发生改变的部分(PIW)，并将PIW后摆动信号WB中的地址信息提取出来。摆动信号WB是一个具有固定周期和幅度的连续正弦波，其中插入了具有反相(180°相移)的两个周期长的信号PIW。

摆动信号WB在点Ta后包含了一个地址信号，点Ta是一个如图6中所示的信号PIW之后一个周期处的点。反转信号PIW作为提取地址信号的触发。

如图9所示，A/D转换器11基于从VCO 14输入的采样时钟把摆动信号WB转换成数字化摆动信号DWB。本例中，A/D转换器11在摆动信号WB的每1/8周期处对摆动信号WB采样。摆动信号DWB用二进制补码表示(带有表示正负的标志位的二进制数)。

积分单元12由摆动信号DWB产生了一个积分信号VIT。图10显示了根据摆动信号WB的波形产生积分信号VIT的过程。积分单元12把摆动信号WB和一个正弦波相乘，并把相乘的结果积分，从而产生了积分信号VIT。正弦波的周期和摆动信号WB相同，是把幅度为1的参考正弦波数字化得到的。参考正弦波可从PLL控制电路76获得。输入D/A转换器13的输入信号几乎和信号VIT相同，但根据D/A转换器13的输入输出特性进行了修正。

电平检测电路15检测积分信号VIT的电平突变，也就是与摆动信号WB的相位发生反转(180°相移)的部分一致的信号PIW。图11显示了电平检测电路15的配置的一个实例的框图。电平检测电路15包括比较信号生成单元20和比较单元27。比较信号生成单元20包括一个比特调整单元21，一个运算单元22，另一个比特调整单元23，一个积分电路24，以及又一个比特调整单元25。

下面将描述比较信号生成单元20的操作，使用了积分信号VIT作为幅度为Vin的输入信号。比较信号生成单元20把一个等于输入信号Vin的n倍的数值进行积分，然后把积分结果作为比较信号(5)输出。

为了增加下一个阶段执行的运算操作的运算精度，比特调整单元21实现了比特扩展，即增加了输入信号Vin的位数。如果输入信号Vin是正的，比特调整单元21把最高有效位加0。如果输入信号Vin是负的，比特调整单元21把最高有效位加1。比特调整单元21改变了输入信号Vin的位数，但没有引起数值的实际变化。因此，比特调整单元21的输出信号(1)是Vin。

运算单元22将输入信号(1)乘以1/a-b/c，其中1/a是在积分电路24的下一个阶段中用于调整积分数值输出，以使输出积分数值不会超过输入信号；而b和c是任意常数，用来设置“输入信号Vin的n倍”中的数值n。例如，a，b，c每个都是2的n次幂，这是根据实验中输入信号Vin的特性而得到的。运算单元22的输出信号(2)如下：

$\mathrm{Vin}(\frac{1}{a}-\frac{b}{c})\·\·\·\left(2\right)$

比特调整单元23根据要简化乘法结果的需要，执行比特删减操作，例如，当由于乘以1/a-b/c而引起溢出(进位)时。因此，下面比特调整单元21的输出信号(3)基本和(2)相同：

$\mathrm{Vin}(\frac{1}{a}-\frac{b}{c})\·\·\·\left(3\right)$

积分电路24包括一个加法单元24a和一个运算单元24b。运算单元24b把加法单元24a的输出信号乘以1-1/a。加法单元24a把信号(3)和运算单元24b的乘法结果(4’)相加。加法单元24a输出的加法结果(输出信号(4))每执行一次运算操作都发生改变，例如下例：

第一次： $\mathrm{Vin}(\frac{1}{a}-\frac{b}{c})$

第二次： $\mathrm{Vin}(\frac{1}{a}-\frac{b}{c})\left\{(1-\frac{1}{a}+1)\right\}$

第三次： $\mathrm{Vin}(\frac{1}{a}-\frac{b}{c})\{{(1-\frac{1}{a})}^2+(1-\frac{1}{a})+1\}$

因此，加法单元24a的加法结果，即积分电路的输出信号(4)，由下式获得：

$\mathrm{Vin}(\frac{1}{a}-\frac{b}{c})\{{(1-\frac{1}{a})}^m+{(1-\frac{1}{a})}^{m-1}+{(1-\frac{1}{a})}^{m-2}\·\·\·+1\}\·\·\·\left(4\right)$

比特调整单元25执行了位截断，这样在下一个阶段中输入到比较单元27进行比较操作的两个信号会有相同的位数。换句话说，比特调整单元25减少了比特调整单元21增加的位数，从而就和输入信号Vin的位数相等了。因此，下面比特调整单元25的输出信号(5)和信号(4)是相同的：

$\mathrm{Vin}(\frac{1}{a}-\frac{b}{c})\{{(1-\frac{1}{a})}^m+{(1-\frac{1}{a})}^{m-1}+{(1-\frac{1}{a})}^{m-2}\·\·\·+1\}\·\·\·\left(5\right)$

比较单元27将输入信号Vin(即积分波形VIT)和比特调整单元25的输出信号(5)进行比较，并输出一个输出信号Vout作为比较结果，如图12所示。输出信号Vout是图7中所示的信号VLD。本例中，输出VLD(高电平区间)的时间是当输入信号Vin的电平降低到比较电平(5)之下时的区间。该区间和信号PIW的出现时间是一致的，如图9或8中所示，其相位和摆动信号WB的反转相位(180°相移)是一致的。如此，基于信号VLD确定了摆动信号WB的相变。

图13显示了当常数a是16，常数c是64，而b从16到128变化时倍数n的值。注意b表示的数值是1到8之间的整数乘以16得到的。倍数n表示了积分电路24通过多次积分操作得到的收敛值。

换句话说，比较信号生成单元20把输入信号Vin乘以倍数n得到的数值的积分作为比较信号(5)输出。注意如图1中示出的磁盘驱动系统中实际使用的a，b，c的数值主要由系统的特性来决定，如上所述。

图14显示了电平检测电路15执行电平检测的方式，以及阐释了VIT表示成二进制补码的时间。比较信号电平是输入信号的n倍(3/4倍，…，-1倍)，通过调整b和c的数值而得到的，如图13所示。图14显示了一个选择为“0倍”(0电平)的积分比较信号。换句话说，它显示了当输入信号的电平为0或更低时，比较结果(VLD)为1的情况。

上述的本实施例具有下列优点：

1.因为电平检测使用的比较信号是将等于输入信号n倍的数值进行积分得到的，能够检测到输入信号之后的正确的参考信号电平。

2.乘法和加法的使用可使比较信号的产生较少受干扰如噪声的影响。

3.生成比较信号(5)的同时增加位数允许乘以n得到一个更精确的结果。

4.可根据输入信号的DC电平产生正的或负的比较信号。

5.输入信号可以是绝对值或二进制补码(是否存在标志并不相关)。

回到图7，地址信息处理单元16在点Ta后从摆动信号WB中解调出地址信号，例如在信号VLD的前沿之后一段时间的摆动信号WB，然后把地址信号传送到CPU 90。

其他的优点和修改很容易由本领域技术人员理解。因此，本发明更宽的方面并不限于此处示出和描述的特定细节和示范性实施例。由此，不同的改进也并未超出附属权利要求及其相关内容所确定的一般创造性概念的主旨或范围。

Claims (9)

1.电平检测电路，用于检测输入值的电平变化，其特征在于包括：

乘法单元(22)，它将输入值乘以一个数值；

积分单元(24)，它将乘法单元(22)的乘法结果进行积分；以及

比较单元(27)，它将积分单元(24)的积分结果和输入值进行比较，并检测出输入值的电平变化。

2.如权利要求1中所述的电平检测电路，其特征在于乘法单元(22)将输入值乘以1/a-b/c，其中a，b，c是任意数，以及

积分单元(24)包括一个加法单元(24a)，以及一个运算单元(24b)，它将加法单元(24a)的加法结果乘以1-1/a，加法单元(24a)将乘法单元(22)的乘法结果和运算单元(24B)的运算结果相加。

3.如权利要求2中所述的电平检测电路，其特征在于输入值，a，b，c是二进制数，且电平检测电路还包括：

第一个比特调整单元(21)，它调整要输入到乘法单元(22)的输入值的位数；以及

第二个比特调整单元(25)，它调整积分结果的位数，这样当积分结果和输入值由比较单元(27)进行比较时，积分结果的位数等于输入值的位数。

4.相变检测电路，用于检测输入信号的相变，其特征在于包括：

正弦波产生电路(76)，它从输入信号中产生一个和输入信号具有相同周期的参考正弦波；

第一个积分单元(12)，它将输入信号乘以参考正弦波，将乘法结果进行积分，作为第一个积分结果；

乘法单元(22)，它将第一积分结果乘以一个数值，作为乘法结果；

第二个积分单元(24)，它把乘法结果进行积分，作为第二个积分结果；以及

比较单元(27)，它通过比较第一个积分结果和第二个积分结果，检测出第一个积分结果的电平变化，作为输入信号的相变；

5.如权利要求4中所述的相变检测电路，其特征在于乘法单元将输入值乘以1/a-b/c，其中a，b，c是任意数，

第二个积分单元(24)包括一个加法单元(24a)，以及一个运算单元(24b)，它将加法单元(24a)的加法结果乘以1-1/a，并且

加法单元(24a)将乘法单元(22)的乘法结果和运算单元(24b)的运算结果相加。

6.如权利要求5中所述的相变检测电路，其特征在于输入值，a，b，c是二进制数，且相变检测电路还包含：

第一个比特调整单元(21)，它调整要输入到乘法单元(22)的输入值的位数；以及

第二个比特调整单元(25)，它调整第二个积分结果的位数，这样当第二个积分结果和输入值由比较单元(27)进行比较时，第二个积分结果的位数等于输入值的位数。

7.一种光盘，其特征在于包括：

摆动信号产生单元(85)，它根据光盘的轨道上的反射光产生一个摆动信号，在光盘上使用一个地址信号形成调制过的摆动信号；

正弦波产生电路(76)，它从摆动信号中产生一个和摆动信号具有相同周期的参考正弦波；

第一个积分单元(12)，它将摆动信号乘以参考正弦波，将乘法结果进行积分，作为第一个积分结果；

电平检测单元(15)，它检测第一积分结果的电平变化，作为摆动信号的相变；以及

地址提取单元(16)，它响应相变的检测，从摆动信号中提取出地址信号，

其中电平检测单元(15)包括：

乘法单元(22)，它将第一个积分结果乘以一个数值，作为乘法结果；

第二个积分单元(24)，它把乘法结果进行积分，作为第二个积分结果；以及

比较单元(15)，它通过比较第一个积分结果和第二个积分结果，检测出第一积分结果的电平变化，作为输入信号的相变。

8.  如权利要求7中所述的光盘，其特征在于乘法单元(22)将输入值乘以1/a-b/c，其中a，b，c是任意数，以及

第二个积分单元(24)包括一个加法单元(24a)，以及一个运算单元(24b)，它将加法单元(24a)的加法结果乘以1-1/a，加法单元(24a)将乘法单元(22)的乘法结果和运算单元(24b)的运算结果相加。

9.如权利要求8中所述的光盘装置，其特征在于输入值，a，b，c是二进制数，且相变检测电路还包括：

第一个比特调整单元(21)，它调整要输入到乘法单元(22)的输入值的位数；以及

第二个比特调整单元(25)，它调整第二个积分结果的位数，这样当第二个积分结果和输入值由比较单元进行比较时，第二个积分结果的位数等于输入值的位数。

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