JP2003068023A - 2値化信号生成回路及び2値化信号生成方法 - Google Patents

2値化信号生成回路及び2値化信号生成方法

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JP2003068023A
JP2003068023A JP2001253770A JP2001253770A JP2003068023A JP 2003068023 A JP2003068023 A JP 2003068023A JP 2001253770 A JP2001253770 A JP 2001253770A JP 2001253770 A JP2001253770 A JP 2001253770A JP 2003068023 A JP2003068023 A JP 2003068023A
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JP2001253770A
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Takakiyo Yasukawa
貴清 安川
Koichiro Nishimura
孝一郎 西村
Manabu Katsuki
学 勝木
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の2値化回路にある帰還回路構成をなく
し、DVD−RAMのPID領域のような急峻なDCず
れを高速に補正する場合において、ループ特性による発
振の恐れを低減する。 【解決手段】情報記録媒体から読み出した情報信号から
2値化閾値に基づいて、2値化信号を生成する2値化信
号生成方法において、該2値化閾値で2値化された信号
と前記情報信号から生成されるクロックとの位相差に略
比例した値を前記2値化閾値に加算することにより、前
記位相差を低減するように2値化閾値を補正し、前記補
正された2値化閾値に基づいて、前記情報信号から2値
化信号を生成する2値化信号生成方法であって、前記位
相差に略比例した値は該値を算出するのに要する時間と
略等しい時間だけ遅延させて2値化閾値に加算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光ディスク等の情報
記録媒体から信号を再生する装置に係わり、特にピック
アップヘッドから出力された信号を2値化する手法、回
路および該回路を具備する光学的情報再生装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】CD(Compact Disc)、D
VD(Digital Versatile Disc)
といった光ディスクでは、その情報は0、1の2値によ
るデジタル(2値化)信号で記録されている。しかし、
レーザー光などを用いたピックアップヘッドより再生さ
れる信号はアナログ信号であり、このアナログ再生信号
をデジタル化するための2値化信号生成回路が必要とな
る。
【0003】図2は従来の光ディスク再生装置のブロッ
ク図の一例である。光ピックアップ202より出射され
たレーザー光は光ディスク201で反射し、その反射光
は光ピックアップの受光器により電流信号203に変換
される。電流信号203はI/V変換器204により電
圧信号205に変換され、その後波形等化器206によ
り波形整形され、2値化信号生成回路207により0、
1の2値化信号に変換される。また、PLL回路208
では2値化信号に同期した再生クロック信号211を生
成し、また2値化信号生成回路との再生クロック信号2
10のやりとりも行う。復調器212では2値化信号2
08とクロック信号211により復調が行われる。ま
た、復調信号214はコントローラ215に入力され、
I/V変換器、波形等化器の各ブロックの特性を設定す
る。
【0004】次に、図3は従来の2値化信号生成回路2
07の詳細なブロック図の一例である。入力端子301
から入力された信号は、レベル比較器302に入力され
る。レベル比較器302は、その+端子の電圧が−端子
の電圧より高い場合には、VH(V)を出力し、逆に+
端子の電圧が−端子の電圧より低い場合には、0(V)
を出力する。このようにして2値化された信号303
は、エッジ検出回路304、およびローパスフィルタ
(LPF)311に入力される。ローパスフィルタの出
力312は、所定のDC値だけ電圧レベルをシフトさせ
るレベルシフタ313を介して前記レベル比較器302
の−端子に入力される。これにより、2値化された信号
のパルスデューティーが50%となるように2値化閾値
が制定する。
【0005】なお、エッジ検出器304と位相比較器3
06とローパスフィルタ307と電圧制御発振器(VC
O)308は、PLL回路310を構成しており、エッ
ジ検出器304で検出した2値化された信号の立ち上が
りエッジに同期した同期再生クロック309を再生す
る。
【0006】PLL回路310は、エッジ検出回路出力
305と、VCOのクロック309との位相差を位相比
較器306で検出し、その位相差に比例した電圧をロー
パスフィルタ307で取り出して、VCOの発振周波数
の制御電圧を自動調整する負帰還制御回路である。
【0007】一方、特開2000−245521号公報
で示されているように、一定周期において再生信号パル
スのDSV(Digital Sum Value)にずれ
が生じる場合、つまりパルスデューティーが50%にな
らない場合、デューティーを検出して2値化閾値を制定
させることができない。この代案として、特開平11−
339395号公報において再生信号の所定の単位時間
内におけるエンベロープを検出し、エンベロープの最大
値と最小値の1/2の値を得ることでより再生信号のデ
ューティーによらず2値化閾値を制定する方法が提案さ
れている。図4に同方法の回路ブロック図を示す。以下
の図4の動作を説明する。
【0008】入力信号403は、まずPLL回路413
に入力され、チャネルクロックCLKが生成される。ま
た信号は後述する振幅誤差検出部412で得られた誤差
信号411を減算し、信号405を得る。平均値検出器
406はピーク検出回路、ボトム検出回路、平均値検出
回路からなる。入力信号405は平均値検出器406に
入力され、ここでピーク値検出回路、ボトム値検出回路
によりそれぞれ所定の時間内のピーク値及びボトム値が
検出され、この検出結果を平均値検出回路において平均
し、平均値信号407を得る。
【0009】更にこの平均値信号407から基準レベル
REFAを減算器408において減算した結果が増幅回
路409で増幅された後、ローパスフィルタ410によ
り帯域制限されて誤差信号411が生成され、この誤差
信号411が減算器404に出力される。これにより信
号403は、ピーク値及びボトム値の平均値が基準レベ
ルREFAに一致するようにフィードバックループが形
成されて直流レベルが補正される。
【0010】このようなエンベロープの検出を行う方法
で、例えば所定の時間内で発生する固定的なデューティ
ーのずれ等の影響を受けない2値化閾値の補正を行うこ
とが可能である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】光ディスクからの再生
信号は、ディスクの製造過程およびマーク記録過程にお
けるピットおよびマークの非対称性からアシンメトリを
持つ場合がある。そのためデューティーが補償されない
再生信号に対して、従来例に示したエンベロープによる
2値化を行う場合、アシンメトリの影響で正しく2値化
閾値を制定することができない場合が生じる。
【0012】これを回避する方法として、従来例で示し
たように2値化した信号と再生同期クロックとの位相差
(ジッタ)を検出して、この検出量に比例した電圧との
加算あるいは減算電圧によって、2値化閾値に帰還をか
けるようなループ回路を構成して2値化閾値を補正する
方法が提案されている。この回路では信号の帰還ループ
を構成するため、ループの発振などを考慮すると、ルー
プ応答の周波数帯域は再生信号の周波数帯域に比べ十分
低く設定することが必要となる。そのため、例えばDV
D−RAMのPID部分のような大きなDCずれのある
部分の引き込み等で高速な2値化閾値の補正が必要とな
る場合には上記の帰還回路の応答が間に合わず、再生時
にエラー発生量が増加することになる。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、情報記録媒体から読み出した情報信号か
ら2値化閾値に基づいて、2値化信号を生成する2値化
信号生成方法において、該2値化閾値で2値化された信
号と前記情報信号から生成されるクロックとの位相差に
略比例した値を前記2値化閾値に加算することにより、
前記位相差を低減するように2値化閾値を補正し、前記
補正された2値化閾値に基づいて、前記情報信号から2
値化信号を生成する2値化信号生成方法であって、前記
位相差に略比例した値は該値を算出するのに要する時間
と略等しい時間だけ遅延させて2値化閾値に加算するも
のである。
【0014】また、本発明は、情報記録媒体から読み出
した情報信号から2値化閾値に基づいて、2値化信号を
生成する2値化信号生成方法において、前記情報信号か
ら生成されるクロックと、該クロックにより前記情報信
号をサンプリングして得られるデータ列と前記2値化閾
値から算出される2値化データ列の位相差に略比例した
値を前記2値化閾値に加算することにより、前記位相差
を低減するように2値化閾値を補正し、前記補正された
2値化閾値に基づいて、前記情報信号から2値化信号を
生成する2値化信号生成方法であって、前記位相差に略
比例した値は該値を算出するのに要するクロックカウン
ト数と略等しいクロックカウント数だけ遅延させて2値
化閾値に加算するものである。
【0015】また、本発明は前記位相差に略比例した値
を情報信号とクロックより得られる位相差から線形位相
フィルタで構成される高域遮断フィルタを用いて周波数
の低域成分のみを抽出して位相差に略比例した値を生成
するものである。
【0016】上記回路構成は、帰還回路を使用しない回
路構成であるため、2値化閾値の補正の応答帯域を高く
した場合においても2値化閾値が発振することが無い。
これにより、上記課題で示したDVD−RAMのPID
部分のような大きなDCずれに対して高速応答を実現す
ることができる。
【0017】さらに、本発明は上記において情報信号と
クロックより得られる位相差出力から線形位相フィルタ
で構成される高域遮断フィルタ、または帯域通過フィル
タを用いて周波数の低域成分、または任意の帯域のみを
抽出して位相差に略比例した値を生成するものである。
上記2値化回路において、応答帯域を制限するための低
域通過フィルタもしくは帯域通過フィルタを実現する場
合において、例えばトランスバーサルフィルタのような
線形位相フィルタ等を用いて構成することにより、前記
2値化閾値の補正回路と同様に帰還ループを用いない構
成とする。これにより、前記と同様に2値化閾値の高速
追従における2値化閾値の発振を抑えることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を用いて説明する。なお、実施例を説明するための全
図において同一機能を有するものは同一符号を付け、そ
の繰り返しの説明は省略する。
【0019】本発明の第1の実施例を用いた光ディスク
再生装置の構成を図5に示す。再生信号の信号処理回路
の2値化信号生成回路207は、デューティー補正回路
502とジッタ補正回路504で構成される。
【0020】同図のデューティー補正回路は、信号のデ
ューティーを検出して2値化閾値を求め、信号の2値化
を行う回路である。回路構成は従来例の図3で示した構
成と同様であり、ここでは説明を省略する。
【0021】ジッタ補正回路は入力信号の2値化された
信号と再生同期クロックとの位相差を検出して2値化閾
値を補正する回路であり、図1に示すような回路構成を
用いる。なお、各ブロックの詳細については後述する。
入力信号601がまずPLL602によりクロック信号
603が生成される。また、入力信号601とクロック
信号603がジッタ検出回路604に入力され、入力信
号601とクロック信号603の時間的な誤差(ジッ
タ)が検出される。次にジッタ検出回路604から出力
された信号605はフィルタ606に入力され、帯域制
限される。遅延回路608は入力信号601がジッタ検
出回路604、線形位相フィルタ606を通過する時間
だけ信号601を遅延させ、信号609を出力する。加
算器610では信号607と信号609の減算を行い、
信号611を出力する。
【0022】以下に各ブロックの詳細を示す。まず、ジ
ッタ検出回路604について、検出信号を用いて説明す
る。まず、図7では正常に2値化閾値が制定された時の
各入出力信号の例を示している。なお、例として示した
信号はクロック信号が1T周期の信号とした場合に3T
周期の信号が入力されている場合である。
【0023】ジッタ検出回路の入力信号Bに対し、前段
のデューティー補正回路において正確に2値化閾値Aが
制定されたとすると、2値化閾値Aにより2値化された
信号Cはデューティーが等しく出力される。
【0024】また、この2値化信号Cをクロック信号D
と同期をとると、ストローブ信号Eが得られる。図にお
いては、クロック信号Dの立ち下がりエッジで同期をと
っている。2値化信号Cとストローブ信号Eの減算によ
り得られる信号Fを図1のフィルタで帯域制限すること
により、ジッタ検出回路604での補正量が決まる。図
7では前段で2値化閾値が補正されていることから、2
値化閾値の補正量は0となる。この補正量が図1の回路
において出力信号605として出力される。
【0025】次に、前段のデューティー補正回路による
2値化閾値が再生信号の正確な2値化閾値に対して誤差
を生じている場合を図8に示す。入力信号は図7同様3
T周期の信号である。入力信号Bに対し、2値化閾値A
が図のように制定されると、2値化信号Cのデューティ
ーがずれて出力される。これをクロック信号Dで同期を
とると、図に示すストローブ信号Eが得られる。信号F
を図1のフィルタ606で帯域制限を行うと正の補正電
圧が発生する。よって、ジッタ検出信号の出力電圧60
5は正の補正電圧となる。
【0026】図7はジッタを用いた2値化閾値の補正動
作説明のために各ブロック間での処理遅延およびブロッ
ク間の遅延をゼロとして説明したが、実際の回路動作で
は各ブロックおよびブロック間の配線などで遅延を生
じ、その結果例えば図8の動作波形はGに示すように位
相差信号FがTだけ遅延する。そのため、再生信号の2
値化閾値の補正を行うタイミングと補正量を算出するタ
イミングにずれが生じ、正確な2値化閾値の補正が行え
なくなる。そのため、図1において2値化閾値の補正量
607を減算する前段に遅延回路608を挿入し、再生
信号601をTだけ遅延させて出力させる。これによ
り、再生信号の2値化閾値の補正を行うタイミングと補
正量を算出するタイミングが一致し、正確な2値化閾値
の補正を行うことができる。
【0027】次に、本発明の第2の実施例における再生
信号処理回路の2値化信号生成回路のジッタ補正回路を
図6に示す。入力信号601はまずA/D変換器120
1に入力され、後述のクロック信号603によりサンプ
リングされたデジタル信号1202が出力される。出力
された信号1202はPLL602によりクロック信号
603が生成され、各ブロックに供給される。
【0028】ジッタ検出回路では、クロック信号を反転
した逆位相のクロックを作成し、ゼロクロス時を基準に
1/2周期(T/2)ずれた時間で信号を逆位相クロッ
クで同期をとり、図9に示すように2値化閾値と再生信
号の交差点近傍のサンプリングポイントでの2値化閾値
からの振幅を比較する。図ではゼロクロス時からT/2
前の入力信号の振幅901と、T/2後の信号振幅90
2がそのサンプリングデータに相当する。これらのサン
プリングポイントで再生波形をリニア近似できる領域が
あれば、再生信号を2値化閾値で2値化した場合のエッ
ジとクロックエッジとのジッタと、前記901と902
の振幅差が略比例する。図9では振幅901と振幅90
2が等しいため、それらを加算するとゼロとなり2値化
閾値は補正されない。図10は2値化閾値が正の方向に
ずれて制定された場合である。同図において、ゼロクロ
スのT/2前での振幅1001とT/2後の振幅100
2との差が非ゼロとなる。これは同図のジッタΔTを振
幅データに変換した値に相当する。
【0029】これらの出力を後段のフィルタ606で帯
域制限して、減算器610に出力する。一方遅延回路6
08はA/D変換器1201の出力を、ジッタ検出回路
604、フィルタ605で発生する遅延時間だけ遅延さ
せて出力する。この結果減算器610で演算されるデー
タ609と607の位相が等しくなり、タイミングずれ
のない2値化閾値の補正を行うことができる。
【0030】次に本発明の第3の実施例における再生信
号処理回路の2値化回路のジッタ補正回路を図12に示
す。同図において図1のブロックと同一機能を有するも
のは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
同図のPLL回路1203はA/D変換器出力を入力と
したデジタルPLLである。これにより、図1の回路を
すべてデジタル回路で実現でき、回路の調整その他の煩
雑さを軽減させることができる。
【0031】次に実施例2及び3におけるフィルタ60
6の実現の一例として、図11に示す線形位相フィルタ
ついて説明する。この線形位相フィルタは5段タップで
所定の時間Tの遅延回路1102、1104、110
6、1108を持った構成回路を挙げる。この5段タッ
プの場合は遅延回路4個を用いて、時間Tずつ異なる信
号1110、1111、1112、1113、1114
が出力される。それぞれの信号は所定の重み係数を乗算
器1115、1116、1117、1118、1119
で得て、加算器1125により合成され、信号1126
が出力される。
【0032】この構成のフィルタにおいて、各乗算器の
重み係数を適当に設定することにより低域通過フィル
タ、および帯域通過フィルタなど、各種のフィルタが実
現できることが知られている。図6、12の回路のフィ
ルタブロックに本構成を用いることにより、帰還ループ
を用いることなく図6、12の回路を構成することがで
き、図6、12の構成とあわせて広帯域での2値化閾値
の追従を行う際の発振を無くすことができる。
【0033】実施例1から3において、本発明のジッタ
による2値化閾値の補正回路の前段に、デューティー検
出による2値化閾値の補正回路を用いているが、前段の
2値化閾値の補正回路はこの他にも従来例で触れたエン
ベロープによる2値化閾値の補正回路など様々な2値化
閾値の補正回路が考えられ、本実施例の構成に限定され
るものではない。また、第1の実施例ではジッタの検出
にストローブ信号と再生同期クロックとの減算を用いた
が、ジッタの検出には他にもEOR回路を用いた手法な
ど様々な手法が考えられ、同実施例に限定されるもので
はない。同様に第2、第3の実施例でのジッタ検出方法
についても、同実施例に限定されるものではない。ま
た、第2、第3の実施例のフィルタ構成として5段のト
ランスバーサルフィルタを用いたが、線形位相フィルタ
としてはこの他様々な構成が考えられ、本構成に限定さ
れるものではない。
【0034】
【発明の効果】本発明の2値化信号生成方法では、情報
記録媒体から読み出した情報信号から2値化閾値に基づ
いて、2値化信号を生成する2値化信号生成方法におい
て、該2値化閾値で2値化された信号と前記情報信号か
ら生成されるクロックとの位相差に略比例した値を前記
2値化閾値に加算することにより、前記位相差を低減す
るように2値化閾値を補正し、前記補正された2値化閾
値に基づいて、前記情報信号から2値化信号を生成する
2値化信号生成方法であって、前記位相差に略比例した
値は該値を算出するのに要する時間と略等しい時間だけ
遅延させて2値化閾値に加算することにより、従来の2
値化回路にある帰還回路構成をなくし、DVD−RAM
のPID領域のような急峻なDCずれを高速に補正する
場合において、ループ特性による発振の恐れを低減する
ことができる。
【0035】また、上記において、情報信号とクロック
より得られる位相差出力から線形位相フィルタにより構
成される高域遮断フィルタ、もしくは帯域通過フィルタ
を用いて周波数の低域成分、もしくは任意の帯域のみを
抽出して位相差に略比例した値を生成することにより、
本発明の2値化信号生成方法における帰還ループ構成を
完全に無くすことができ、2値化信号生成における高速
応答時の発振の恐れを低減し、2値化信号生成処理の応
答特性を任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ジッタによる2値化閾値の補正回路のブロック
図。
【図2】従来の2値化信号生成回路を示すブロック図。
【図3】従来のデューティー比を用いた2値化閾値の補
正回路ブロック図。
【図4】従来のエンベロープ検出回路ブロック図。
【図5】本発明を用いた2値化信号生成回路を示す回路
ブロック図。
【図6】本発明を用いたデジタル信号の2値化信号生成
回路を示す回路ブロック図。
【図7】2値化閾値が正確に定められた時のジッタ検出
回路における信号波形図。
【図8】2値化閾値に誤差が生じている時のジッタ検出
回路における信号波形図。
【図9】2値化閾値が正確に定められた時のデジタル信
号のジッタ検出回路における信号波形図。
【図10】2値化閾値に誤差が生じている時のデジタル
信号のジッタ検出回路における信号波形図。
【図11】5段タップ線形位相フィルタの回路ブロック
図。
【図12】本発明を用いたデジタル信号の2値化信号生
成回路を示す回路ブロック図。
【符号の説明】
201…光ディスク、202…光ピックアップ、204
…I/V変換器、206…波形等化器、207…2値化
信号生成回路、209…PLL、313…レベルシフ
タ、406…平均値検出器、412…振幅誤差検出部、
502…デューティー補正回路、503…ジッタ補正回
路、606…フィルタ、608…遅延回路、1125…
加算器、1203…デジタルPLL。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 孝一郎 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディア開発本 部内 (72)発明者 勝木 学 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディア開発本 部内 Fターム(参考) 5D044 BC01 BC02 CC04 FG01 FG05 GM12 GM15 5D090 AA01 BB02 BB04 CC04 DD03 EE14

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 情報記録媒体から読み出した情報信号か
    ら2値化閾値に基づいて、2値化信号を生成する2値化
    信号生成方法において、 該2値化閾値で2値化された信号と前記情報信号から生
    成されるクロックとの位相差に略比例した値を前記2値
    化閾値に加算することにより、前記位相差を低減するよ
    うに2値化閾値を補正し、前記補正された2値化閾値に
    基づいて、前記情報信号から2値化信号を生成する2値
    化信号生成方法であって、 前記位相差に略比例した値を算出するのに要する時間と
    略等しい時間だけ遅延させた前記情報信号を、前記位相
    差に略比例した値を加算した2値化閾値に基づいて、2
    値化することを特徴とする2値化信号生成方法。
  2. 【請求項2】 情報記録媒体から読み出した情報信号か
    ら2値化閾値に基づいて、2値化信号を生成する2値化
    信号生成方法において、 前記情報信号から生成されるクロックと、該クロックに
    より前記情報信号をサンプリングして得られるデータ列
    と前記2値化閾値から算出される2値化データ列の位相
    差に略比例した値を前記2値化閾値に加算することによ
    り、前記位相差を低減するように2値化閾値を補正し、
    前記補正された2値化閾値に基づいて、前記情報信号か
    ら2値化信号を生成する2値化信号生成方法であって、 前記位相差に略比例した値を算出するのに要するクロッ
    クカウント数と略等しいクロックカウント数だけ遅延さ
    せた前記情報信号を、前記位相差に略比例した値を加算
    した2値化閾値に基づいて、2値化することを特徴とす
    る2値化信号生成方法。
  3. 【請求項3】 情報記録媒体から読み出した情報信号か
    ら2値化閾値に基づいて、2値化信号を生成する2値化
    信号生成方法において、 任意のクロックと、該クロックにより前記情報信号をサ
    ンプリングして得られるデータ列と前記2値化閾値から
    算出される2値化データ列の位相差に略比例した値を前
    記2値化閾値に加算することにより、前記位相差を低減
    するように2値化閾値を補正し、前記補正された2値化
    閾値に基づいて、前記情報信号から2値化信号を生成す
    る2値化信号生成方法であって、 前記位相差に略比例した値を算出するのに要するクロッ
    クカウント数と略等しいクロックカウント数だけ遅延さ
    せた前記情報信号を、前記位相差に略比例した値を加算
    した2値化閾値に基づいて、2値化することを特徴とす
    る2値化信号生成方法。
  4. 【請求項4】 請求項1から3記載の2値化信号生成方
    法において、 情報信号とクロックより得られる位相差出力から高域遮
    断フィルタを用いて周波数の低域成分のみを抽出して位
    相差に略比例した値を生成することを特徴とする2値化
    信号生成方法。
  5. 【請求項5】 請求項1から3記載の2値化信号生成方
    法において、 情報信号とクロックより得られる位相差出力から帯域通
    過フィルタを用いて周波数の任意の帯域成分のみを抽出
    して位相差に略比例した値を生成することを特徴とする
    2値化信号生成方法。
  6. 【請求項6】 請求項4、5記載の2値化信号生成方法
    において、 該方法で用いられるフィルタに線形位相フィルタを用い
    ることを特徴とする2値化信号生成方法。
  7. 【請求項7】 請求項1から8のいずれか1項記載の2
    値化信号生成方法を用いたことを特徴とする2値化信号
    生成回路。
  8. 【請求項8】 請求項7記載の2値化信号生成回路を具
    備した光ディスク装置、光磁気ディスク装置、磁気ディ
    スク装置、磁気テープ装置、通信装置等の情報記録媒体
    再生装置であることを特徴とする2値化信号生成回路。
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