JP2934113B2 - 光ディスク用fsk復調回路 - Google Patents

光ディスク用fsk復調回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク用FSK
(Frequency Shift Keying:周波数偏移キーイング)復
調回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】追記型光ディスク(CD−WO)、光磁
気ディスク(CD−MO)等の記録可能な光ディスク1
には、図2に示すようにその記録領域に予め僅かな振幅
でうねっているトラック2がスパイラル状に形成されて
いる。このトラックのうねりは、ATIP (Absolute T
ime In Pregroove) データと呼ばれる絶対時間情報を表
すものであり、22.05KHzを基本周波数とし、その周波数
はATIPデータの1ビットに対応する長さ(周波数4
4.1KHz の7周期分)毎にビットの内容、即ちこのビッ
トが「1」であるか「0」であるかに応じて±1KHz
変化するようにFSK変調されている。
【0003】また、ATIPデータは、1フレームが1
定数(84ビット)のビットを含み且つ所定の位置に固
定パターンのフレーム同期信号を備えたビット列からな
る多数の連続したフレームで構成され、各フレームは周
波数75Hzの周期で繰り返されている。
【0004】一方、前述した記録可能な光ディスクに音
声、映像等の情報を記録する場合は、曲のチャンネル
数、プリエンファシスの有無、曲の番号、曲の始まりか
らの時間、ディスク最内周からの絶対時間等を表す制御
情報、即ちサブコードデータも同時に記録される。この
サブコードデータは、1フレームが一定数(98ビッ
ト)のビット(但し、1ビットに対応する単位長さはA
TIPデータとの場合とは異なる)を含み且つ所定の位
置に固定パターンのフレーム同期信号を備えたビット列
からなる多数のフレームで構成され、各フレームは周波
数75Hzの周期で記録される。
【0005】ここで、実際に光ディスクに情報を記録す
る場合には、ATIPデータとサブコードデータとをフ
レーム同期させて記録しなければならないことが規格に
より定められているため、ATIPデータを再生する必
要がある。このため、従来ATIPデータを再生する際
には、図3に示すように前述したうねりを検出して、う
ねりの周期を有するアナログ信号(ウォブル信号)とし
て再生し、アナログPLL回路等を用いたFSK復調回
路によって復調を行っていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、FSK
復調回路としてアナログPLL回路を用いた場合、他の
回路がディジタル回路によって構成されているので、こ
れらから発生するノイズ等の影響を避ける為に独立して
構成しなければならず、余分なスペースを必要とし、装
置の小型化が図れなかった。さらに、ノイズの影響を受
け易いので、ATIPデータを正確に再生できないこと
もあった。
【0007】本発明の目的は上記の問題点に鑑み、ディ
ジタル回路と混在可能な光ディスク用FSK復調回路を
提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、二値化信号により所定の基準周波数を中
心周波数としてFSK変調されたアナログ信号を復調し
て前記二値化信号を出力するFSK復調回路において、
前記FSK変調されたアナログ信号のレベルと所定のし
きい値レベルとを比較し、これらの大小関係に対応して
前記アナログ信号の半周期毎に出力信号を第1のレベル
又は該第1のレベルとは異なる第2のレベルに変化させ
る第1の比較回路と、前記基準周波数の整数倍となる所
定周波数のマスタークロック信号を発生する発振回路
と、前記第1の比較回路から出力される信号が前記第1
のレベルから第2のレベルへ変化するレベル変化点、及
び第2のレベルから第1のレベルへ変化するレベル変化
点を検出するエッジ検出回路と、前記エッジ検出回路に
よってレベル変化点が検出された時点から前記マスター
クロック信号の数を計数する第1の計数回路と、前記エ
ッジ検出回路によって検出されたレベル変化点の数を計
数し、所定数毎にパルス信号を出力する第2の計数回路
と、該第2の計数回路から出力されるパルス信号の周期
内に含まれる前記マスタークロック信号の数を計数する
第3の計数回路と、前記第2の計数回路からパルス信号
が出力される毎に、前記第3の計数回路の計数結果に基
づいて、前記第2の計数回路から出力されるパルス信号
の周期内において前記エッジ検出回路によって検出され
た連続した2つのレベル変化点間に含まれる前記マスタ
ークロック信号の数の平均値を算出する平均値算出回路
と、前記平均値算出回路によって算出された平均値と前
記第1の計数回路の計数値とを比較する第2の比較回路
と、前記エッジ検出回路によってレベル変化点が検出さ
れた時点に、前記第2の比較回路の比較結果に基づい
て、出力する二値化信号の値を変化させる二値化信号出
力回路とを備えた光ディスク用FSK復調回路を提案す
る。
【0009】
【作用】本発明によれば、発振回路によって復調対象と
なるFSK変調における基準周波数の整数倍となる所定
周波数のマスタークロック信号が発生され、復調対象と
なるFSK変調されたアナログ信号のレベルは、第1の
比較回路によって所定のしきい値レベルと比較され、該
第1の比較回路からはこれらのレベルの大小関係に対応
して第1のレベル又は該第1のレベルとは異なる第2の
レベルの信号が前記アナログ信号の半周期毎に変化して
出力される。また、エッジ検出回路によって、前記第1
の比較回路から出力される信号が前記第1のレベルから
第2のレベルへ変化するレベル変化点、及び第2のレベ
ルから第1のレベルへ変化するレベル変化点が検出さ
れ、該エッジ検出回路によってレベル変化点が検出され
た時点から、第1の計数回路によって前記マスタークロ
ック信号に基づく計数が行われる。さらに、第2の計数
回路によって前記エッジ検出回路によって検出されたレ
ベル変化点の数が計数されると共に、所定数毎にパルス
信号が出力され、該パルス信号の周期内に含まれる前記
マスタークロック信号の数が第3の計数回路によって計
数される。また、平均値算出手段によって、前記第3の
計数回路の計数結果に基づいて前記第2の計数回路から
出力されるパルス信号の周期内における前記エッジ検出
回路によって検出された連続した2つのレベル変化点間
に含まれる前記マスタークロック信号の数の平均値が算
出される。これにより、何らかの外的要因によって前記
FSK変調されたアナログ信号の基準周波数の変動が生
じた場合における第2の比較回路における比較基準値が
前記基準周波数の変動に対応して補正される。前記平均
値算出回路により算出された平均値は第2の比較回路に
よって比較基準値とされ、該比較基準値と前記第1の計
数回路の計数値とが比較される。これにより、FSK変
調における周波数のシフト方向、即ち前記アナログ信号
の周波数が前記基準周波数に対して増加しているか或い
は減少しているかが検出される。さらに、前記エッジ検
出回路によってレベル変化点が検出された時点に、二値
化信号出力回路によって、前記第2の比較回路の比較結
果に基づく値の二値化信号が出力され、FSK復調が完
了する。
【0010】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説
明する。図1は一実施例のFSK復調回路を示す回路図
である。図において、10は方形波のマスタークロック
信号CKを発生する発振回路、11は演算増幅器からな
る比較器、12a,12bはDフリップフロップ、13
a〜13eはNOT回路、14は排他的論理和回路(以
下、EXOR回路と称する)、15a〜15dは例えば
74HC163等のカウンタ、16は16ビットのカウ
ント回路、17はチップイネーブル端子付きの8ビット
入出力Dフリップフロップ、18はチップイネーブル端
子付きのDフリップフロップである。
【0011】比較器11の非反転入力端子には復調対象
となるFSK変調されたアナログ信号(以下、ウォブル
信号と称する)Aが入力され、反転入力端子にはウォブ
ル信号Aのレベルの極大値と極小値の中間値のレベルの
しきい値電圧Vthが印加されている。また、比較器11
の出力はDフリップフロップ12aの入力端子に接続さ
れ、Dフリップフロップ12aの出力端子はEXOR回
路14の一方の入力端子とDフリップフロップ12bの
入力端子に接続されている。Dフリップフロップ12b
の出力端子はNOT回路13を介してEXOR回路14
の他方の入力端子に接続され、Dフリップフロップ12
a,12bのクロック信号入力端子CLKにはマスター
クロック信号CKが入力されている。
【0012】カウンタ15a,15bは、直列接続され
て8ビットのカウント回路を構成し、マスタークロック
信号CKに基づいてEXOR回路14から出力されるパ
ルス信号Eの数を数えると共に、パルス信号Eの計数値
が64毎に1クロック幅のリップルキャリー信号RCP
1を出力する。即ち、カウンタ15aのデータ入力端子
Da〜Ddは接地され、リップルキャリー信号出力端子
はカウンタ15bの一方のイネーブル端子ETに接続さ
れている。また、カウンタ15bの下位2ビットのデー
タ入力端子Da,Dbは接地され、上位2ビットのデー
タ入力端子Dc,Ddはハイレベルにプルアップされて
いる。さらに、カウンタ15a,15bのクロック信号
入力端子CLKにはマスタークロック信号CKが入力さ
れ、カウンタ15aのイネーブル端子ET,EP及びカ
ウンタ15bの他方のイネーブル端子EPは、NOT回
路13bを介してEXOR回路14の出力端子に接続さ
れている。また、カウンタ15a,15bのロード端子
LDはNOT回路13cを介してカウンタ15bのリッ
プルキャリー出力端子RCに接続されている。
【0013】カウント回路16は、例えば周知の74H
C163が4個直列接続されて構成され、マスタークロ
ック信号CKに基づいてカウンタ15bのリップルキャ
リー信号RCP1を入力したときから次のリップルキャ
リー信号RCP1を入力するまでの間のマスタークロッ
ク信号CKの数を計数する。即ち、カウント回路16の
クリア端子CLRにはNOT回路13dを介してリップ
ルキャリー信号RCP1が、またクロック信号入力端子
CLKにはマスタークロック信号CKがそれぞれ入力さ
れている。
【0014】8ビット入出力Dフリップフロップ17
は、カウンタ15bからリップルキャリー信号RCP1
が出力されたときにカウント回路16の計数値を64で
除算し、この値の補数を出力する。即ち、Dフリップフ
ロップ17のデータ入力端子D1〜D8のそれぞれは、
カウント回路16の16ビットデータ出力端子Qa〜Q
pのうちのLSBから数えて7ビット目Qgから14ビ
ット目Qnにかけて接続され、入力データを反転して出
力する。また、Dフリップフロップ17のクロック信号
入力端子CLKにはマスタークロック信号CKが入力さ
れ、チップイネーブル端子CEはNOT回路13cの出
力端子に接続され、チップイネーブル端子CEにはリッ
プルキャリー信号RCP1を反転した信号が入力されて
いる。
【0015】カウンタ15c,15dのそれぞれのデー
タ入力端子Da〜Ddは対応するDフリップフロップ1
7の出力端子Q1〜Q8に接続されている。また、カウ
ンタ15c,15dは直列接続されてマスタークロック
信号CKによってカウントを行い、EXOR回路14の
出力信号Eがローレベルのときに入力端子Da〜Ddの
データをロードするようになっている。即ち、カウンタ
15c,15dのクロック入力端子にはマスタークロッ
ク信号CKが、またロード信号入力端子LDにはEXO
R回路14の出力信号Eがそれぞれ入力され、カウンタ
15cのリップルキャリー出力端子RCはカウンタ15
dの一方のイネーブル端子ETに接続され、カウンタ1
5dのリップルキャリー出力端子RCはNOT回路13
eを介してカウンタ15c,15dの一方のイネーブル
端子EPに接続されている。さらに、カウンタ15cの
イネーブル端子ETはハイレベルにプルアップされ常に
動作状態に設定されている。
【0016】Dフリップフロップ18のデータ入力端子
はカウンタ15dのリップルキャリー出力端子RCに接
続されると共に、チップイネーブル端子CEにはEXO
R回路14の出力信号Eが、またクロック信号入力端子
CLKにはマスタークロック信号CKがそれぞれ入力さ
れている。
【0017】次に、前述した構成よりなる本実施例の動
作を図4に示すタイミングチャートに基づいて説明す
る。ここでは、従来例で述べたように光ディスクに形成
されたトラックからATIPデータを再生する過程にお
けるFSK復調について説明する。この場合、発振器1
0から出力されるマスタークロック信号CKの周波数
は、光ディスクからの通常の情報再生時における前記ト
ラックのうねりの周波数、即ち22.05KHzの整数倍で前記
うねりの周波数変化を検出するのに十分な周波数、例え
ば8.4672MHz に設定されている。
【0018】比較器11に入力されたるウォブル信号A
は、光ディスクに形成されたトラックから光ピックアッ
プ(図示せず)介して得られたもので、前記トラックの
うねりの周波数を有し、FSK変調されている。このウ
ォブル信号Aの電圧Vaは、比較器11によってしきい
値電圧Vthと比較され、電圧Vaの値が電圧Vthの値よ
りも大きいときに比較器11の出力信号Bはハイレベル
となり、小さいときにローレベルとなり、比較器11の
出力信号Bはウォブル信号Aの半周期毎に反転する。
【0019】比較器11から出力された信号Bは、Dフ
リップフロップ12aによってマスタークロック信号C
Kに同期を取られた信号Cとされた後、信号CはDフリ
ップフロップ12bによって1クロック分遅延された信
号Dとされる。信号Dは、NOT回路13によって反転
され、信号D’とされてEXOR回路14に入力され
る。EXOR回路14によって、信号Cと信号D’とが
排他的論理和され信号Eが出力される。これにより信号
Bのエッジ点、即ちハイレベルからローレベルへの変化
点及びローレベルからハイレベルへの変化点の双方が検
出され、検出された際にマスタークロック信号CKに同
期した1クロック幅の負のパルス信号Eが出力される。
【0020】カウンタ15a,15bにおいては、前述
したようにパルス信号Eの数が計数されると共に、入力
されたパルス信号Eの数が64になる毎に、1クロック
幅の正のパルス信号からなるリップルキャリー信号RC
P1が出力される。また、カウント回路16において
は、リップルキャリー信号RCP1を入力したときから
次のリップルキャリー信号RCP1を入力するまでの間
のマスタークロック信号CKの数が計数される。これに
より、ウォブル信号Aの64半周期内に含まれるマスタ
ークロック信号CKの数が計数される。
【0021】また、8ビット入出力Dフリップフロップ
17に入力されるデータは、カウント回路16の16ビ
ット出力のうちLSBから6ビット上位にシフトされた
8ビットであるので、その値はカウント回路16の16
ビット出力データの値の1/64の値となり、ウォブル
信号Aの64半周期内における半周期に含まれるマスタ
ークロック信号CKの数の平均値が入力されることにな
る。
【0022】さらに、EXOR回路14からパルス信号
Eが出力されると、このパルス信号Eによってカウンタ
15c,15dのそれぞれには、Dフリップフロップ1
7の出力データがロードされる。ここで、Dフリップフ
ロップ17の出力データは、光ディスクの回転が正常で
あるときには、前述したトラックのうねりにおける基準
周波数の半周期に含まれるマスタークロック信号CKの
数の補数となっている。即ち、うねりの基準周波数は2
2.05KHz、マスタークロック信号CKの周波数は8.4672M
Hz であるから、基準周波数の半周期に含まれるマスタ
ークロック信号CKの数は次式に示すように192とな
る。
【0023】(8.4672×106)÷(22.05×103)÷2=192 また、カウンタ15c,15dのカウント数が192以
上になったときにカウンタ15dのリップルキャリー出
力端子RCからハイレベルのパルス信号が出力されるよ
うにするために、Dフリップフロップ17の出力データ
は入力データを反転したものになっている。
【0024】パルス信号Eによってカウンタ15c,1
5dのそれぞれにDフリップフロップ17の出力データ
が初期値として設定された後、カウンタ15c,15d
のカウントが進み、前記うねりの基準周波数の半周期分
以上のカウント値になると正のパルス信号からなるリッ
プルキャリー信号RCP2が出力され、EXOR回路1
4から次のパルス信号Eが出力されて、Dフリップフロ
ップ18のチップイネーブル端子CEにローレベルの信
号が入力されたときに、リップルキャリー信号RCP2
の値、即ちハイレベル又はローレベルがDフリップフロ
ップ18にラッチされ、この値を持つ二値化信号Fが出
力される。従って、ウォブル信号Aの半周期の長さが前
記基準周波数22.05KHzの半周期以上のときは半周期遅れ
てDフリップフロップ18からハイレベルの信号Fが出
力され、ウォブル信号Aの半周期の長さが前記基準周波
数22.05KHzの半周期よりも短いときは半周期遅れてDフ
リップフロップ18からローレベルの信号Fが出力され
る。これによりFSK復調が行われる。
【0025】ここで、リップルキャリー信号RCP2
は、次のパルス信号E出力されるまでハイレベルに維持
されるので、FSK変調の周波数変化によるパルス信号
Eの出力時間の変動、即ちリップルキャリー信号RCP
2がハイレベルになった時点からパルス信号Eが出力さ
れるまでの間の時間の変動に対して十分に対応すること
ができる。
【0026】また、何らかの外的要因によって光ディス
クの回転ムラや速度偏差が生じてウォブル信号Aの周波
数が大きく変動した場合においても、図5に示すように
リップルキャリー信号RCP2を出力するための基準
値、即ちカウント回路16及びDフリップフロップ17
によって求められる平均値データの値DAが、ウォブル
信号Aの64半周期毎に補正されるので、常に正確なF
SK復調を行うことができる。
【0027】前述したように本実施例によれば、FSK
復調回路を簡単なディジタル回路で構成したので、他の
ディジタル回路と混在させてもノイズの影響を受けにく
く、またFSK変調されたウォブル信号Aの半周期毎に
周期の長さを基準値と比較しているので正確な復調を行
うことができる。また、外的要因によってウォブル信号
Aの周波数が大きく変動した場合においても、常に正確
な復調を行うことができる。さらに、他のディジタル回
路と共に集積化も可能となり、余分なスペースを必要と
しないので、装置を小型に形成することができる。
【0028】また、光ディスクの回転数を変えて情報処
理を行う場合には、この回転数に対応して、即ち回転数
の変化による前記うねりの周波数の変化に対応してマス
タークロック信号CKの周波数を変えれば良い。例え
ば、光ディスクの回転数を2倍にして情報処理を行うと
きは、マスタークロック信号CKの周波数も2倍にすれ
ば良い。このようなマスタークロック信号CKの周波数
切替は容易に行えることである。
【0029】尚、本実施例の回路構成は一例でありこれ
に限定されることはない。例えば、本実施例では、ウォ
ブル信号Aの半周期に含まれるマスタークロック信号C
Kの数の計数機能と、この計数値と基準値との比較機能
をカウンタ15c,15dに持たせたが、カウンタ15
c,15dとは別に比較回路を設けて、この比較回路に
よってカウンタ15c,15dの計数値と基準値とを比
較するようにしても良い。さらに、平均値を求める回路
として、別に除算器を設けても良い。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、F
SK復調対象となるアナログ信号の半周期に含まれるマ
スタークロック信号の数をカウンタ回路によって計数す
ると共に、該計数値とFSK変調の基準周波数の半周期
に含まれる前記マスタークロック信号の数とを第2の比
較回路によってディジタル比較し、該比較結果に基づい
て前記アナログ信号の周波数の増減を識別してFSK復
調しているので、簡単なディジタル回路で構成すること
ができ、他のディジタル回路と混在させてもノイズの影
響を受け難く、正確な復調を行うことができる。さら
に、他のディジタル回路と共に集積化も可能となり、余
分なスペースを必要としないので、装置を小型に形成す
ることができる。さらにまた、第2及び第3の計数回路
並びに平均値算出回路によって前記アナログ信号の半周
期の所定数倍の期間内における該半周期内の前記マスタ
ークロックの数の平均値が算出され、該平均値に基づい
て前記アナログ信号の周波数の増減を識別しているの
で、何らかの外的要因によって前記FSK変調されたア
ナログ信号の基準周波数の変動が生じた場合においても
正確なFSK復調を行うことができるという非常に優れ
た効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図
【図2】光ディスクに形成されているトラックを説明す
る図
【図3】FSK変調されたアナログ信号を示す波形図
【図4】本発明の一実施例の動作を説明するタイミング
チャート
【図5】一実施例におけるウォブル信号の周波数と平均
値データの関係を説明する図
【符号の説明】
10…発振器、11…比較器、12a,12b…Dフリ
ップフロップ、13a〜13e…NOT回路、14…排
他的論理和回路、15a〜15d…カウンタ、16…カ
ウント回路、17…Dフリップフロップ、18…Dフリ
ップフロップ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二値化信号により所定の基準周波数を中
    心周波数としてFSK変調されたアナログ信号を復調し
    て前記二値化信号を出力する光ディスク用FSK復調回
    路において、 前記FSK変調されたアナログ信号のレベルと所定のし
    きい値レベルとを比較し、これらの大小関係に対応して
    前記アナログ信号の半周期毎に出力信号を第1のレベル
    又は該第1のレベルとは異なる第2のレベルに変化させ
    る第1の比較回路と、 前記基準周波数の整数倍となる所定周波数のマスターク
    ロック信号を発生する発振回路と、 前記第1の比較回路から出力される信号が前記第1のレ
    ベルから第2のレベルへ変化するレベル変化点、及び第
    2のレベルから第1のレベルへ変化するレベル変化点を
    検出するエッジ検出回路と、 前記エッジ検出回路によってレベル変化点が検出された
    時点から前記マスタークロック信号の数を計数する第1
    の計数回路と、 前記エッジ検出回路によって検出されたレベル変化点の
    数を計数し、所定数毎にパルス信号を出力する第2の計
    数回路と、 該第2の計数回路から出力されるパルス信号の周期内に
    含まれる前記マスタークロック信号の数を計数する第3
    の計数回路と、 前記第2の計数回路からパルス信号が出力される毎に、
    前記第3の計数回路の計数結果に基づいて、前記第2の
    計数回路から出力されるパルス信号の周期内において前
    記エッジ検出回路によって検出された連続した2つのレ
    ベル変化点間に含まれる前記マスタークロック信号の数
    の平均値を算出する平均値算出回路と、前記平均値算出
    回路によって算出された平均値と前記第1の計数回路の
    計数値とを比較する第2の比較回路と、 前記エッジ検出回路によってレベル変化点が検出された
    時点に、前記第2の比較回路の比較結果に基づいて、出
    力する二値化信号の値を変化させる二値化信号出力回路
    とを備えた、 ことを特徴とする光ディスク用FSK復調回路。
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