JP4034131B2 - ディジタルｐｌｌ回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディジタルＰＬＬ回路に関し、特にＣＤ−Ｒ／ＲＷ（ＣＤ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ／ＣＤ−ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）記録再生装置において、ＡＴＩＰと呼ばれる絶対時間情報のコードを復調するためのクロックを生成するディジタルＰＬＬ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような絶対時間情報のコード（ＡＴＩＰ）を復調するにあたっては、ディジタルＰＬＬ回路が用いられている。
【０００３】
図３はかかる従来の一例を説明するためのディジタルＰＬＬ回路のブロック図である。図３に示すように、従来のディジタルＰＬＬ回路は、ディスクから再生したウォブル信号を入力端子ＩＮより入力し、バイフェーズデータであるＡＴＩＰデータを復調するウォブルＦＭ復調器６と、このウォブルＦＭ復調器６からのＡＴＩＰデータ（すなわち、ＦＭ復調データ）よりクロック（ＡＴＩＰクロック）を作成するＡＴＩＰディジタルＰＬＬ７と、ウォブルＦＭ復調器６からのＦＭ復調データをＡＴＩＰディジタルＰＬＬ７からのＡＴＩＰクロックによりデコードするＡＴＩＰデコーダ８とを有し、ウォブル信号のデコード結果が出力端子ＯＵＴより出力される。なお、このＡＴＩＰディジタルＰＬＬ７は、通常位相比較器と、ディジタルフィルタおよびＶＣＯ（電圧制御発振器）で形成される。
【０００４】
要するに、ウォブルＦＭ復調器６でディスクから再生したウォブル信号からバイフェーズデータ（ＡＴＩＰデータ）を抽出すると、ＡＴＩＰディジタルＰＬＬ７でそのＦＭ復調データのエッジに位相ロックしたクロックを生成する。このクロックが生成されると、ＡＴＩＰデコーダ８において、バイフェーズ復調したＡＴＩＰ同期信号と時間情報を抽出する構成となっている。
【０００５】
通常、ＡＴＩＰディジタルＰＬＬ７は、そのＰＬＬ動作をを安定させるために、入力の細かな周波数変動には影響されないように構成されている。
【０００６】
例えば、特開平３−２８９８１９号公報にも開示されているように、再生ＥＦＭ信号にもとづくクロックを形成するためのディジタルＰＬＬにおいて、アシンメトリの悪いディスクの再生時のエラーレートを改善するための提案がされている。この例では、入力信号のパターンと入力信号の周期とから、周期補正データをもとめる変換手段を構成している。すなわち、周期を検出すると、微小な変移（ジッタ）の多い周期に対して、位相比較出力と周期比較器出力データとに不感帯を設け、ジッタによってＶＣＯがゆすられないように出力値に重みずけを行っている。これにより、デコーダ出力としてのクロックは、ジッタに影響されずに中心周波数で発振することになる。
【０００７】
このような構成は、ランダムに発生するジッタに対処するためには、有効な手段として考えられる。しかしながら、位相のずれに規則性のある場合は、その規則性にしたがって位相補正を行えば、位相合わせの精度の向上が期待できる。
【０００８】
図４は図３における各部の信号，データの波形図である。図４に示すように、ディジタルＰＬＬ７の入力となるウォブルＦＭ復調データは、その特徴として、周波数変調による規則的なジッタが現れる。
【０００９】
通常、ＦＭ復調器６は、入力端子ＩＮからのウォブル信号の２２．０５ＫＨｚ±１ＫＨｚの周波数変調により、“０”，“１”のビットパタンを生成する。いわゆる、オレンジブックパート・ツウに従い、ウォブル信号３．５周期で“０”，“１”を生成する。このＦＭ復調器６から出力されるＦＭ変調データがＦＭ復調されたＡＴＩＰデータである。
【００１０】
例えば、２１．０５ＫＨｚが３．５周期続いた場合は、ＡＴＩＰデータ＝“０”、２３．０５ＫＨｚが３．５周期続いた場合は、ＡＴＩＰデータ＝“１”を生成する構成となっている。したがって、データ“０”の期間は、３．５／２１．０５×１０００［ｓｅｃ］、データ“１”の期間は、３．５／２３．０５×１０００［ｓｅｃ］であるため、それらの差は約１４［μｓｅｃ］生じることになる。
【００１１】
上述した特開平３−２８９８１９号公報などにある例では、ＡＴＩＰデコーダ８から出力されるＡＴＩＰＰＬＣＫが中心周波数付近にある場合、ＡＴＩＰデータとＡＴＩＰＰＬＣＫのエッジの差は、３Ｔを発生する同期パタン時（３Ｔ−１Ｔ−１Ｔ−３Ｔ）に大きくなり、Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３の位相ずれが発生する。つまり、同期パタン部で位相誤差が大きくなり、後段でのＡＴＩＰデコーダ８の精度が悪化する可能性が高くなる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のディジタルＰＬＬ回路は、ランダムに発生する微小な変移（ジッタ）に対しては、有効な手段であるものの、位相のずれに規則性のある場合は、位相補正を行っても、位相合わせの精度を向上させることができないという欠点がある。
【００１３】
本発明の主な目的は、ＦＭ復調データの特徴を利用し、１Ｔ毎に時間軸のずれ方向を予測し、ＶＣＯ（ディジタル制御発振器）の位相値に補正を加え、位相合わせの精度を向上させるとともに、安定したＡＴＩＰデータの再生を実現することのできるディジタルＰＬＬ回路を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のディジタルＰＬＬ回路は、ＦＭ復調データを入力し、クロックとの位相を比較して位相誤差値を出力する位相比較器と、前記位相誤差値を入力し、ディジタル演算するディジタルフィルタと、前記ＦＭ復調データを入力し、そのデータの極性から推測して所定の位相補正値を出力する位相補正器と、前記ディジタルフィルタの出力に前記位相補正器からの前記補正値を加算する加算器と、前記加算器の出力を入力し、前記クロックを作成する電圧制御発振器とを有し、前記ＦＭ復調データからエッジの時間軸の変移を予測し、その変移の方向に前記電圧制御発振器の出力を微少変化させてジッタを吸収することを特徴としている。
【００１５】
また、本発明における前記位相補正器から出力される所定の位相補正値は、前記ＦＭ復調データのエッジタイミングから判定された位相の進みおよび遅れに応じた、互いに絶対値が等しく且つ正負の符号が異なる二つの補正値で形成することができる。
【００１６】
また、本発明における前記位相補正器から出力される所定の位相補正値は、固定された補正値を用いて形成することができる。
【００１７】
また、本発明における前記位相補正器から出力される所定の位相補正値は、外部より任意に変更できる補正値を用いて形成することができる。
【００１８】
また、本発明における前記加算器は、ディジタル加算器を用いて構成することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ（ＣＤ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ／ＣＤ−ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）記録再生装置において、ＡＴＩＰと呼ばれる絶対時間情報のコードを復調するためのクロックを生成するディジタルＰＬＬ回路部分に、入力信号としてのＦＭ復調信号の極性から判定してＶＣＯの発振周波数に補正を与える回路を設けたことを特徴としている。以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明の一実施の形態を説明するためのディジタルＰＬＬ回路のブロック図である。図１に示すように、本実施の形態におけるディジタルＰＬＬ回路は、入力端子ＩＮからのＦＭ復調データを入力し、ＶＣＯ出力との位相を比較する位相比較器１と、この位相比較器１の出力である位相誤差値を入力しディジタル信号化するディジタルフィルタ２と、入力端子ＩＮからのＦＭ復調データを入力し、そのデータから推測して所定の値に固定された位相の補正値（±α）を出力する位相補正器３と、ディジタルフィルタ２の出力に位相補正器３からの補正値（±α）を加算するディジタル加算器４と、このディジタル加算器４の出力を入力し発振動作によりクロックＰＬＣＫを作成するディジタルＶＣＯ（電圧制御発振器）５とを有して構成される。また、このＶＣＯ５で出力されるクロックＰＬＣＫは、出力端子ＯＵＴに出力されるとともに、上述したＦＭ復調データの位相を検出するために、位相比較器１の比較データとしてフィードバックされる。
【００２２】
すなわち、本実施の形態は、前述した従来例の位相比較器，ディジタルフィルタ，ＶＣＯからなるディジタルＰＬＬ構成に対し、ＦＭ復調データを入力とする位相補正器３と、その判定に応じた補正値をＶＣＯ５の入力に加算する加算回路４とを設けたことが相違している。この位相補正器３は、ＦＭ復調データの「進み」あるいは「遅れ」という極性を判定し、ＶＣＯ５の発振周波数を補正する値を出力するものであり、推測機能を持った回路である。このため、ディジタルフィルタ２の出力に対し、加算器４を用いてその補正値の加減算を行うことにより、ＶＣＯ５の発振周波数を微調整することができる。
【００２３】
従って、ＦＭ変調によって生じる微少な変移（ジッタ）にＶＣＯ５の動作を追従させることにより、前述の従来例（図３）で説明したＡＴＩＰデコーダの精度を向上させることが可能になる。
【００２４】
次に、具体的な実施例を図１および前述した従来の図４を用いて説明する。
【００２５】
まず、本実施の形態のディジタルＰＬＬ回路は、前述したように、位相比較器１，ディジタルフィルタ２，加算器４，ＶＣＯ５および位相補正器３を有しており、ＦＭ復調データ（ＡＴＩＰデータ）を入力すると、位相比較器１に供給され、ＶＣＯ５の出力であるクロックＰＬＣＫの立下りエッジと位相比較を行う。この結果、位相比較器１はＦＭ復調データのエッジとＰＬＣＫのエッジとの位相比較を行い、位相誤差値を出力する。かかる位相誤差値は、ディジタルフィルタ２に供給され、フィルタ演算される。このディジタルフィルタ２の出力は、加算器４を介し、カウンタで構成されるＶＣＯ５に供給される。ＶＣＯ５では、その発振周波数が調整され、入力と位相が合わせられる。
【００２６】
本実施の形態においては、さらに位相補正器３を有しているため、ＦＭ復調回路（図３の６）からのＦＭ復調データは位相比較器１と同時に位相補正器３にも供給される。この位相補正器３は、ＦＭ復調データの極性を検出し、ＶＣＯ５の発振周波数の補正値（±α）を出力する。その出力は、ここでは加算器４に入力されるが、この加算器４をディジタルフィルタ２に設けても良い。その場合は、位相補正器３の出力をディジタルフィルタ２に供給し、ディジタルフィルタ２で加算処理されることになる。すなわち、ディジタルフィルタ２の出力段により、ＶＣＯ５の制御値に加減算される。また、位相補正器３は、ＦＭ復調データの極性を判定し、あらかじめ決められた補正値（±α）に対して極性を変更して出力する構成である。
【００２７】
しかるに、前述した図３のＦＭ復調器６で生成されるＦＭ復調データは、ウォブル信号３．５周期間の周波数を検出し、“０”または“１”のビットパタンを出力する。例えば、１倍速の場合、２１．０５ＫＨｚの周期が３．５周期で“０”、２３．０５ＫＨｚの周期が３．５周期で“１”を生成する構成となっている。すなわち、ウォブル信号の周波数に対して生成するビットの極性があらかじめ決められる。したがって、ＦＭ復調データの極性を検出すれば、ウォブル信号の周波数が２１．０５ＫＨｚなのか、あるいは２３．０５ＫＨｚなのかが分かり、さらに中心周波数に対して時間的にどれだけ短い方向にずれるのか、あるいは長い方向にずれるのかを知ることができる。
【００２８】
次に、この時間的にどの程度ずれるかについて、具体的に説明する。例えば、ＦＭ復調データが“０”の場合の１Ｔは、３．５／２１．０５×１０００［ｓｅｃ］ １６６．３［μｓｅｃ］となり、またＦＭ復調データが“１”の場合の１Ｔは、３．５／２３．０５×１０００［ｓｅｃ］ １５１．８［μｓｅｃ］となる。そこで、クロックＰＬＣＫがセンター周波数で発振しているとすると、１Ｔは３．５／２２．０５×１０００［ｓｅｃ］ １５８．７［μｓｅｃ］であるので、ＦＭ復調データが“０”の場合は、ＰＬＣＫのエッジがＦＭ復調データのエッジよりも１４．５［μｓｅｃ］だけ遅れ、またＦＭ復調データが“１”の場合は、ＰＬＣＫのエッジがＦＭ復調データのエッジよりも１４．５［μｓｅｃ］だけ速く出現することになる。
【００２９】
このように、ＦＭ復調データの極性で時間のずれが予測できるので、そのずれ相当分をディジタルフィルタ２の出力に加算してやれば、ＶＣＯの発振周波数を調整することができ、位相比較器１に基づく位相誤差を軽減させることができる。
【００３０】
この位相補正器３の出力値は、実際には符号付きのデータバスで出力されるが、その値はＶＣＯ５の分解能によって決定される。例えば、ＶＣＯ５が２５６カウントで１倍速中心周波数の６．３ＫＨｚを発振する場合、前述したＦＭ復調データのエッジからのずれ分１４．５［μｓｅｃ］をＶＣＯ５のカウント数に換算すると、１４．５［μｓｅｃ］／〔（１／６３００）／２５６〕 ２３となる。すなわち、ＶＣＯ５の一周期あたり、±23カウントのずれとなる。よって、＋２３が補正値として加算された場合は、ＶＣＯ５の発振周期を現状から約１４．５［μｓｅｃ］だけ遅らすことになり、逆に−２３が補正値として加算された場合は、ＶＣＯ５の発振周期を現状から約１４．５［μｓｅｃ］だけ進ませることになる。
【００３１】
このような換算値を補正値として、ディジタルフィルタ２の出力に加算器４で加算させることにより、ＶＣＯ５の発振周波数を調整でき、次のエッジでＦＭ復調データとのエッジが合うことになる。
【００３２】
この結果、位相比較器１による位相比較は、発振クロックＰＬＣＫの立下りエッジで行われる。すなわち、その直前の立ち上がりエッジでは、ＦＭ復調データの極性が確定しているので、ＰＬＣＫの立ち上がりエッジのタイミングで、ＶＣＯ５の周波数のＵＰ／ＤＯＷＮを決定し、補正値を用いてＶＣＯ５の加減算を行う。このＶＣＯ５の入力が加減算されると、ＶＣＯ５の発振周波数の位相が調整されるので、つぎの位相比較のタイミングまで十分余裕をもってＶＣＯ５の位相を調整することができる。
【００３３】
次に、上述した位相補正のタイミングについて、図２を参照して説明する。図２は図１における位相補正のタイミング図である。図２に示すように、ＦＭ復調データは、例えばタイミング０〜１６に対し、タイミング６，７および１０〜１６でハイとなるようなデータである。また、点線の補正なしＰＬＣＫは、ＦＭ復調データのエッジに位相ロックしたクロックを表わし、位相補正のない従来のディジタルＰＬＬ回路構成でのクロックを示す。この補正なしＰＬＣＫは、ＦＭ復調データのエッジに対し、立下りエッジに位相をロックしている。しかし、ＦＭ復調データに対し中心周波数でロックしているので、復調によるジッタに対して位相誤差を生じている。特に、誤差が累積される３Ｔパタン後のエッジにてその誤差が大きくなっている。
【００３４】
一方、位相補正を行った場合のクロックＰＬＣＫは、タイミング７およびタイミング で補正なしＰＬＣＫと相違している。このため、タイミング８などで補正値（±α）の加算が行われている。
【００３５】
まず、０のタイミングではＦＭ復調データと補正されたＰＬＣＫの位相が合っているとする。ついで、１のタイミングでは、ＰＬＣＫの立ち上がり時にＦＭ復調データの極性がロウ（Ｌ）であるので、＋αの補正値が出力され、ＶＣＯ５の入力に加算される。この加算によって、ＶＣＯ５の位相が進められる。また、２のタイミングでは、位相が進められたことにより補正ＰＬＣＫの立下りエッジが、補正なしＰＬＣＫよりも早く発生することになる。さらに、３，５のタイミングにおいて、補正ＰＬＣＫの立ち上がり時のＦＭ復調データの極性がＬであるので、＋αの補正値がＶＣＯ５の入力に加算され、位相が進められる。この結果、４，６のタイミングに発生する補正ＰＬＣＫの立下りエッジは、補正なしＰＬＣＫの立下りエッジよりも手前で（速く）発生する。したがって、６タイミングのＦＭ復調データのエッジでＰＬＣＫとの位相比較が実行され、補正なしＰＬＣＫに比べると、補正ＰＬＣＫはＦＭ復調データとの位相のずれが少ないことがわかる。
【００３６】
ついで、７のタイミングでは、補正ＰＬＣＫの立ち上がりエッジにおいてＦＭ復調データの極性がハイ（Ｈ）であるので、−αの補正値がＶＣＯ５の入力に加算され、位相が遅らせられる。これにより、８のタイミングでのＦＭ復調データのエッジと補正ＰＬＣＫのエッジの位相比較誤差は、従来の誤差よりも少なくなる。このように、ＶＣＯ５の補正、すなわちＶＣＯ５に対する補正値加算は、補正ＰＬＣＫの立ち上がり毎に行われてゆく。
【００３７】
以上、一実施の形態では、補正値（±α）をあらかじめ決められた固定値として説明したが、この補正値（±α）を任意の値に変更することも可能である。その際の基本的回路構成は同様であるが、その場合は外部システムコントローラから補正値を設定するようにすれば良い。これにより、ディジタルＰＬＬのループフィルタのゲインが調整されたとき、それに合わせて補正値の調整も行う。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のディジタルＰＬＬ回路は、ＰＬＬ部に対し位相補正器および加算器を設けることにより、ＦＭ復調データの極性から位相の遅れ・進み方向を判定し且つ位相比較前にＶＣＯの発振周波数を微調整するので、ＦＭ復調データの復調によるジッタに対しての位相合わせ精度を向上させることができ、その結果ＦＭ復調データからＡＴＩＰデータ復調時のエラーレートの向上を図れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を説明するためのディジタルＰＬＬ回路のブロック図である。
【図２】図１における位相補正のタイミング図である。
【図３】従来の一例を説明するためのディジタルＰＬＬ回路のブロック図である。
【図４】図３における各部の信号，データの波形図である。
【符号の説明】
１ 位相比較器
２ ディジタルフィルタ
３ 位相補正器
４ 加算器
５ ＶＣＯ（電圧制御発振器）
ＩＮ 入力端子
ＯＵＴ 出力端子

Claims (5)

1. ＦＭ復調データを入力し、クロックとの位相を比較して位相誤差値を出力する位相比較器と、前記位相誤差値を入力し、ディジタル演算するディジタルフィルタと、前記ＦＭ復調データを入力し、そのデータの極性から推測して所定の位相補正値を出力する位相補正器と、前記ディジタルフィルタの出力に前記位相補正器からの前記補正値を加算する加算器と、前記加算器の出力を入力し、前記クロックを作成する電圧制御発振器とを有し、前記ＦＭ復調データからエッジの時間軸の変移を予測し、その変移の方向に前記電圧制御発振器の出力を微少変化させてジッタを吸収することを特徴とするディジタルＰＬＬ回路。
2. 前記位相補正器から出力される所定の位相補正値は、前記ＦＭ復調データのエッジタイミングから判定された位相の進みおよび遅れに応じた、互いに絶対値が等しく且つ正負の符号が異なる二つの補正値であることを特徴とする請求項１記載のディジタルＰＬＬ回路。
3. 前記位相補正器から出力される所定の位相補正値は、固定された補正値を用いることを特徴とする請求項１記載のディジタルＰＬＬ回路。
4. 前記位相補正器から出力される所定の位相補正値は、外部より任意に変更できる補正値を用いることを特徴とする請求項１記載のディジタルＰＬＬ回路。
5. 前記加算器は、ディジタル加算器を用いることを特徴とする請求項１記載のディジタルＰＬＬ回路。

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