JPH03189966A - 光ディスク装置 - Google Patents
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Landscapes
- Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
行う光ディスク装置に係り、特に基準クロック生成系に
注入同期ループを併用した光ディスク装置に関する。
されており、近年では装置の小型化、低価格化と共にデ
ータの転送速度および検索速度の高速化が活発に進めら
れている。この高速化を実現するため、より精度の高い
記録/再生用の基準クロックが要求されている。
と連続サーボ方式が知られている。
録様式を示す。予めスパイラル状に制御信号生成用ピッ
ト列とクロックピットの組(これをサーボバイトと言う
)が−周につき1376組、等間隔に形成されている。
射して制御信号生成用ピット信号とクロックピット信号
を再生する。この再生信号SRからクロックピット信号
を抽出して、これに同期した整数倍の周波数の基準クロ
ックを得る方法が知られている。このようなサンプルサ
ーボ方式の光ディスク装置における基準クロック生成系
の構成法は、例えば“CLOCK JITTERin
SAMPLESERVOFORMAT” 150M’8
7テクニカルダイジエスト137〜140頁に記載され
ている。
図であり、光ヘッドからの再生信号SRはピーク検出回
路101に供給され、正確なタイミングを得るために各
ピット信号のピク振幅位置で正極性のパルスを発生する
ように2値化される。この2値化パルスは、クロックピ
ット検出回路102とゲート回路103に供給される。
ルス列から正常なりロックピットパルスを抽出するため
の抽出用パルスPcと、クロックピットの欠如等により
位相比較回路104で発生する検出誤差ノイズを除去す
るための欠陥補正パルスPDCとを生成し、抽出用パル
スP6をゲート回路103へ、欠陥補正パルスpocを
スイッチ1−05へそれぞれ供給する。ゲート回路10
3は正常なりロックピットパルスの立ち上がりタイミン
グを抽出して、これを位相比較回路104の一方の入力
端に供給する。位相比較回路]04は他方の入力端にデ
コーダ109で生成される帰還クロックPP[1を受け
、2つの入力を位相比較してその位相差を検出する。こ
の位相比較回路104の出力は、スイッチ]05を介し
てローパスフィルタ6に入力され、ローパスフィルタ1
06の出力は電圧制御発振器(VCO)107に制御電
圧として導かれる。VCO107から出力される基準ク
ロックPCKは分周カウンタ]08に供給され、1/N
(N−270)に分周される。デコーダ109は分周
カウンタ108の状態遷移に基づいて、基準クロックP
Cにの1/Nの周波数の帰還クロックppaを生成する
。
CO107から出力される基準タロツクPCKはクロッ
クピットパルスと位相同期し、その周波数はクロックピ
ットパルスの繰り返し周波数、即ちサンプリング周波数
のN倍となって、記録再生用および制御信号検出用の基
準クロックとして用いられる。
PLLの固有周波数(ジッタの抑圧される周波数域およ
び特性が決定される)は通常、サンプリング周波数の約
1/20に設定される。
、ディスク回転用モータの回転ムラとディスクの偏心に
より発生する主回転周波数成分であり、再生データのエ
ラー率を十分に小さくするためには、主回転周波数成分
の定常位相偏差(残留ジッタ)をI n5ec以下にす
る必要があることから、この抑圧量を達成する固有周波
数条件を基にサンプリング周波数が決定されるからであ
る。言い換えれば、サンプリン2゛周波数を高くするほ
どPLLの安定性或いはジ・ンタ抑圧性能が向上する。
の増加により記憶容量が低下する。例えば有効トラ・ツ
ク数を1万トラツク、サーボバイト数を2バイトとし、
サンプリング周波数を2倍(Xl、37B)とすれば、
27メガバイトもの記憶容量低下となる。このためサン
プリング周波数は、必要最小限に制限する必要がある。
常の記録再生をする上では、上述の設定条件で主回転周
波数以上のジッタ成分は十分に抑圧され、精度が確保さ
れるからである。
速化を実現するには、ディスクの回転数を高くし、記録
再生用の光ヘッドを高速に移動する必要がある。光ディ
スク装置の機構部における高周波成分の振動は、ディス
クの回転数を高くするとディスクの偏心量にもよるがか
なり増加する。さらに光ヘッドを高速に移動すると、機
構部の機械共振或いは移動用ガイドレールの加工精度等
に起因して、特に1kH2から数kH2付近の振動成分
が大幅に増加する。これは記録再生のために必要なトラ
ッキングサーボおよびフォーカスサーボの特性上問題で
あるばかりでなく、ジッタ抑圧特性の確保および再生デ
ータのエラー率の低減の上でも大きな問題となる。
III11として、数ktlzの振動成分が回転方向に
0.1μ■発生したとすると、約9 n5eeのジッタ
が生じる。この場合、PLLの固有周波数は上述の条件
では4kt(z程度であって、ジッタの抑圧効果はなく
、再生データのエラー率を一定以下にすることが難しく
なる。特に高速で検索する場合にもディスクから制御信
号および誤り訂正のできないアドレスデータを読み取っ
ているめで、検索中に読み取りエラーが発生すると、検
索に遅滞が生じるばかりでなく、最悪の場合には光ヘッ
ドが暴走したり、記録されているデータを壊すなどの深
刻な問題が起こる。このような問題は機構部の剛性およ
び精度の向上により解決され得るが、大幅な価格上昇を
招いてしまう。
データ記録形式を表わす信号配置図を示す。第19図(
a)に示すように記録トラックにはプリフォーマット領
域PF、データ領域DF、およびプリフォーマット領域
とデータ領域とを隔てるギャップ領域GPからなるセク
タSCが連続的に設定される。プリフォーマット領域P
Fは予めデータ領域DFとギャップ領域GPを合わせた
ビット数隔てて精度良く形成されているので、これを読
み取ることにより高S/Nの信号が得られる。
るための自己相関の鋭いピット列からなるセクタマーク
SM、記録/再生用の基準クロックを記録データの発生
タイミングに同期させるためのPLLロック用プリアン
ブルvFO1〜VFO3を形成したプリアンブル領域、
およびセクタを識別するためのセクタアドレスIDから
なり、これらがピット列として形成される。PLLロッ
ク用プリアンブルVFOI〜VFO3としては、記録/
再生用の基準クロックを生成するPLL回路が適確にロ
ックできるようなパターン、例えばこれを光ビームで読
み取って得られた再生信号の状態が最小反転周期で変化
するようなパターンのピット列が用いられる。
ータDATAと、これらのデータの先頭に付加されたプ
リアンブルVFO4からなるプリアンブル領域とからな
り、やはりピット列として形成される。
方式の光ディスクに適用される従来の基準クロック再生
回路のブロック図である。
され、タイミング処理が容易なように2値化される。得
られた2値化パルス(再生パルス)PINは、セクタの
開始タイミングを検出するセクタマーク検出回路208
と位相比較回路202の一方の入力端に供給される。位
相比較回路202は他方の入力端に帰還パルス生成回路
205からの帰還パルスPPBを受け、両人力を位相比
較してその位相差を検出する。
位相比較回路202は位相比較タイミングでパルスPI
Nがない場合、帰還パルス生成回路205で生成される
補間パルスPCで位相比較動作による誤動作を防止して
、安定した検出出力をローパスフィルタ203に供給す
る。
8で生成されたプリアンブルゲート化 2 号P6で増幅率および時定数が可変制御される。
CO)204に制御電圧として与えられる。VCO20
4から出力される基準クロックP。Kは帰還パルス生成
回路205に供給され、ここで帰還パルスPFBと補間
パルスPCが生成される。
4から出力される基準クロックPCには2値化パルスP
INと位相同期し、データ記録/再生用の基準クロック
として用いられる。すなわち、データ記録時にはセクタ
SCの開始タイミングを検出した後、それに続くプリア
ンブル領域でPLLの制御帯域を極めて広くしてPLL
を素早くロックインさせ、セクタアドレスIDを読出す
。読出したセクタアドレスIDが所望のセクタを表わす
場合は、ギャップGPの後にデータ領域DFのプリアン
ブルVFO4を書き込んでから順次データを記録する。
はデータ領域DFのプリアンブルVFO4でPLLの同
期を取り直してデータを読出す。この場合、データ領域
DFからの再生信号のS/Nはそれ程良好でないことと
、欠陥等により不安定にならないようにすることのため
に、プリアンブルVFO4の領域ではPLLの制御帯域
を狭く設定する必要がある。
準クロック生成回路においては、第18図に示したサン
プルサーボ方式の光ディスクに適用される基準ロック生
成回路と同様な問題がある他、プリアンブル領域でPL
Lの制御帯域を切り替えなければならず、回路が複雑化
するという問題がある。
よび連続サーボ方式のいずれの光ディスク装置において
も、単なる位相同期ループにより基準クロックを生成す
るため、クロック4 ピットパルスの周波数を高くすることなく情報信号のデ
ータ転送速度および検索速度の高速化を実現しようとす
ると、機構部の高周波成分の振動増大により、基準クロ
ックに高周波のジッタが発生してエラー率が増大し、ま
た機構部の剛性や精度を上げる方法は装置の価格上昇を
招くという問題があり、さらにサンプルサーボ方式の場
合はプリアンブル領域でPLLの制御帯域を切り替えな
ければならず、回路が複雑化するという問題があった。
なく、高周波ジッタが十分に抑圧された基準クロックを
生成することができる光ディスク装置を提供することを
目的とする。
光ビームにより読取って得られた再生パルス列から基準
クロックを生成する位相同期ループに、位相同期ループ
における帰還5 クロックに位相同期した再生パルス列を基に生成された
注入パルスを位相同期ループでの位相比較後に位相同期
ループの電圧制御発振手段に注入して、その発振位相す
なわち基準クロックの位相を制御する注入同期ループを
併用したことを特徴とする。
準クロックと帰還クロックのタイミングを参照して得ら
れたウィンドウパルスにより再生パルス列にタイムドメ
インフィルタ処理を施すタイムドメインフィルタ手段と
、タイムドメインフィルタ処理された再生パルス列に基
づいて、位相同期ループにおける位相比較後のタイミン
グで電圧制御発振手段に注入するための注入パルスを生
成する注入パルス生成手段とが備えられる。
ンプルサーボ方式の光ディスクの場合、クロックピット
パルスであり、また連続サーボ方式の光ディスクの場合
は、光ディスク上 6 に形成されたプリアンブル領域およびその後に続くデー
タ領域のピット列を光ビームにより読取って得られたパ
ルス列である。後者の場合、タイムドメインフィルタ手
段で用いるウィンドウパルスは、再生パルス列のうちプ
リアンブル領域からのパルス列か入力される期間のパル
ス幅がデータ領域からのパルス列が入力される期間のパ
ルス幅より広いことが望ましい。
ィードバック制御系である位相同期ループに比較して応
答が極めて速い。本発明においては、位相同期ループに
加えて注入同期ルプが併用される結果、応答の遅い位相
同期ループのみでは困難であった高周波ジッタの抑圧が
可能となる。
期した再生パルス列のみに基づいて生成された注入パル
スを注入するため、ピットの欠陥で発生されるノイズが
疑似再生パルスと7 して入力されることによる注入同期ループの誤動作がな
くなる。従って、耐ノイズ特性を劣化させることなくジ
ッタの抑圧される周波域が拡大される。
と、位相同期ループは比較的低い周波数領域の制御のみ
を行えばよいので、高周波領域での負担が減少して安定
性および性能が改善され、高精度の基準クロックが生成
される。
ボ方式の光ディスクに適用される本発明の第1の実施例
の基準クロック生成回路のブロック図である。第1図に
おいて、再生信号SRは例えば第16図に示した光ディ
スク上をレーザビームにより走査することでピットパタ
ーンを読み取って得られた信号であり、ピーク検出回路
1に入力される。ピーク検出回路1の出力信号はクロッ
クピット検出回路2およびゲート回路3に入力され、基
準クロック生成に8 用いる再生パルス列としてのクロックピットパルスPI
Nが抽出される。
路4、スイッチ5、ローパスフィルタ6、注入同期型電
圧制御発振器(注入同期型VCO)7、分周カウンタ8
およびデコーダ9で構成される位相同期ループ(P L
L)に導がれる。この位相同期ループは、クロックピ
ットパルスPINに同期した基準クロックP。Kを生成
する。分周カウンタ8およびデコーダ9は帰還パルス生
成回路10を構成しており、この帰還パルス発生回路1
0は基準クロックP。Kを処理、この例で分周処理する
ことによって同期した帰還パルスPPBを発生する。
タイムドメインフィルタ11と注入パルス生成回路12
および注入同期型VCO7からなるフィードフォワード
制御系であり、タイムドメインフィルタ11にはゲート
回路3で抽出されたクロックピットパルスPINか入力
さ1つ れる。タイムドメインフィルタ11においては、基準ク
ロックP。にと帰還クロックPP11とのタイミングを
参照して、後述するウィンドウパルスが作られ、そのウ
ィンドウパルスにより、注入同期に有効な、すなわち帰
還クロックPPBに位相同期したクロックピットパルス
のみを抽出するタイムドメインフィルタ処理が施される
。そして、このタイムドメインフィルタ処理されたクロ
ックピットパルスに基づいて、注入パルス生成回路12
で注入パルスPIが生成され、この注入パルスPIが注
入同期型VCO7に注入されることによって、基準クロ
ックP。Kの位相が制御される。注入同期型VCO7は
通常のVCOと異なり、注入パルスPIによっても発振
出力の位相が制御されるように構成されている。
による効果を詳しく述べる。第2図は第1図における注
入同期ループに関する部分の具体的な構成を示す回路構
成図であり、タイ0 ムドメインフィルタ11および注入パルス生成回路12
は、タップ付き遅延回路21.3人力のAND回路22
、D型フリップフロップ(D−FF)回路23および遅
延回路24により構成される。クロックピットパルスP
INはD−FF回路23のクロック入力(CK)へ入力
される。DI−FF回路23はデータ入力(D)がHレ
ベルのときクロックピットパルスPINの立ち上がりタ
イミングで反転出力(Q)をLレベルとし、これを遅延
回路24を介してクリヤ入力(CL)に入力することに
より、反転出力(0)をHレベルに復帰させる。これに
よりD−FF回路23は遅延回路24の遅延量τ7に等
しいパルス幅の負極性パルスPIを発生する。このパル
スPIは注入パルスとして、注入同期型VCO7におけ
る2人力のNAND回路25の一方の入力端に供給され
る。遅延回路24の遅延量τいは基準クロックP。8の
周期の172に選定される。NAND回路25の出力は
抵抗RoとコンデンサCo、インダクタLおよ1 び可変容量ダイオードDvとから成る負荷共振回路を介
してNAND回路25の他方の入力端に入力される。こ
の場合、NAND回路25、抵抗RO,コンデンサCo
1インダクタしおよび可変容量ダイオードDvからなる
回路は、注入パルスPIがHレベルの時に発振する。こ
れは従来から知られているゲーティッドオツシレータの
構成を成すものであり、注入パルスPIの注入タイミン
グを可変することにより発振位相を制御することかでき
る。この事は本発明の骨子に関わるので、後でさらに詳
述する。
御電圧■。は、注入同期型VCO7における抵抗R1と
コンデンサC1で構成される高周波ノイズ除去用のロー
パスフィルタを介して可変容量ダイオードDvのアノー
ドに供給される。これにより、VCO7は注入同期型電
圧制御発振器として動作する。
して注入同期型VCO7の出力とし2 て取出され、前記のタップ付き遅延回路21に入力され
る。このタップ付き遅延回路21は、総遅延量が遅延回
路24と同じ遅延量τWに設定され、各タップ間の遅延
量は1w / 5とする。
D回路22の二つの入力に与えられる。AND回路22
はもう一つの入力に、第1図のデコーダ9から出力され
る位相同期ループの帰還クロックPPBが与えられてお
り、クロックピットパルスPINの立ち上がりタイミン
グを抽出するウィンドウパルスPIWを発生する。この
ウィンドウパルスPIWは、D−FF回路23のデータ
入力(D)に供給される。これにより帰還クロックPF
BとクロックピットパルスPINの位相が合っていれば
注入パルスPIが発生されるが、合っていなければ注入
パルスPIは発生されず、不所望な注入動作を回避する
タイムドメインフィルタ処理を施す事ができる。これを
第3図に示すタイミングチャートにより説明する。但し
、各ロジック回路の遅延量は無視で3 きるものと仮定する。
P。Pは発振条件から同相であり、また基準クロックP
。Kと帰還クロックPFBの立ち上がりタイミングは等
しいとし、さらにクロックピットパルスPINの平均立
ち上がりタイミングは、位相同期ループの調整により帰
還クロックPFBの立ち上かりタイミングに対して時間
τ7の遅延を位相同期ループの調整により生じさせるも
のとする。以上の各遅延条件により、AND回路22か
ら出力されるウィンドウパルスPIWは、クロックピッ
トパルスPINの平均立ち上がりタイミングを中心とし
た時間幅±τw / 5の幅狭な正極性のパルスとなる
。
パルスPIHの立ち上がりタイミングが存在すれば、注
入パルスPIが発生される。このようなタイムドメイン
フィルタ処理を施すことにより、クロックピットの欠陥
で発生する注入同期ループの誤動作が防止される。ここ
で、発 4 振帰還人力Pcp(基準クロックP。K)と注入パルス
P1の立ち下がりタイミングが一致している場合は、発
振位相に影響を与えない。
ループによる位相制御の原理を説明する。先ず、第4図
(^)はクロックピットパルスPINが帰還クロックp
paに対して進相している場合であり、注入パルスPI
の立ち下がりと共に基準クロックPCKは立ち下がる。
は生じない。これは前記負荷共振回路の遅延によるため
で、次の立ち下がりタイミングでPCPはθiだけ進相
することになる。次に、第4図(B)は帰還クロックP
FBとクロックピットパルスPINと帰還クロックPr
Bが同相の場合であり、この場合は上述したように基準
クロックPCKの位相に影響を与えない。第4図(C)
はクロックピットパルスPINが帰還クロックPFBに
対して遅相の場合であり、(A)とは逆に基準クロック
PCKは注入パルスPIの立ち上りで直ちに影響5 を受け、θiだけ遅相することになる。
を位相制御するための注入パルスPIの条件は、その平
均立ち下がりタイミングか発振帰還人力PCPの立ち下
がりタイミングと一致し、そのパルス幅が発振帰還人力
PCFの周期のLレベル期間のパルス幅と等しいか、ま
たはこれより僅かに狭いことである。
の位相制御ができる根拠について、解析的に述べる。
表わす第5図により、各パラメータの定義をする。NA
ND回路50の各端子入力の入力インピーダンスを無限
大、出力インピーダンスを零、ゲインをに1人出力間の
遅延量をτdとする。負荷共振回路の定数は抵抗51の
値をNAND回路の出力抵抗を含む値としてRo、コン
デンサ52の値をCo、インダクタ53の値をL1コン
デンサ54の値をNAND6 回路50の入力容量と可変容量ダイオードの容量が加算
された値としてCとする。また、入力される注入パルス
PIをVj(t)、発振帰還人力PCPをVo(t)と
する。ここで、さらに各定数の関係を明らかにするため
、時定数τc2−LCを基準とし、遅延量τd−ατc
1時定数Ro Co−αm τc1時定数RoIIC
!αn・τcとする。
。NAND回路50は等価的に負のゲインを持った加算
器と見なすことかでき、これを加算点60と伝達要素6
1(ゲインK)および伝達要素62(遅延量ατ0の一
次遅れ要素)で近似し、GL(S)=ατc+1と表わ
す。
力をei(s)、出力をeo(s)、加算点7 60の入力V 1(s)−〇とすると、次式(2〉が得
られる。
)G 2(s);α2mτc 4 s 4+α(m +
1. )・IC3S3+α2 (m十〇)IC2S2+
a (m+n+1)rcs+1 −(2)(2)式に発
振の周波数条件(s=jωとし、虚数部=0)を適用す
ると、発振周波数ωCは、で与えられる。
60dB以上のゲインを持つが、この様な発振、即ちリ
ミットサイクルが生じる場合は、発振の周波数条件から
発振に寄与する真のループゲインを求める必要がある。
じることは新たに共役複素根が生じることであり、第6
図のブロック線図は第7図に示す伝達要素70として表
わすことができる。
求めると、これは(5)式に1/Sを乗じ逆ラプラス変
換する事により得られ、・・(5) で表わされる。3番目のωnの項は発振の過渡応答を示
す項であり、これを固有周波数、ζをダンピング係数と
して、ωn、 ζは各々、9 φ=tan ’ ((7−1) / 21
−(8)で与えられる。この結果から注入動作で制御
される位相は、第2項の正弦波の位相に注目すれば良い
ことがわかる。前述した注入条件を基に注入人力Vi(
i)を単位ステップ関数として表わすと、ψを注入位相
の補正項、θeを注入時の位相差として、進相の場合は
、 Vi(t)= U ((ψ+θe)/ωC−t)+u
(t+(ψ−π)/ωC)・・・(9)0 で与えられ、遅相の場合は、 V 1(t)= u ((ψ/ωc−tl+u (t
+ψ−θe)/ωC)・・(10)で与えられる。これ
をラプラス変換して、(5)式に与え、ωC−ωnとし
てラプラス逆変換から定常解を求めると、(10)式か
らも分かるように進相の場合は、 V o(t)= 5in(ωc t+φ十ψ十θe)s
in(ωct十φ十ψ−π) ・・・(1■)で与えら
れ、さらに−φ=ψ、θe/2くπ/2として(10)
式を整理すると、 V o(t) −2cos(θe/2)・5in(ωc
を十θe / 2 ) ・= (12)が得られ、
遅相の場合も同様に、 V o(t) = 2 cos(θe/2)・5in(
ωct−θe/2) ・・・(13)が得られる。
する方向に移相制御され、その制御量は1/2である事
がわかる。但し、ωC(ωn。
及び過渡項の関与により制御量は大きく変わる。
ックビットパルスPIN後の位相も重要であり、過渡項
の固有角周波数ωnをωCに等しく、ダンピング係数ζ
を1近傍にする必要がある。
ープとPLLとの併用効果を述べる。
ロック線図は第8図に示すものとなる。
間の項は省略する。入力θiはクロックピットパルスP
INの位相、加算点81の出力θeは観測する位相差で
あり、これらから残留ジッタが換算される。また、加算
点80と81は同一点にあるものであるが、便宜上2つ
に分離して考える。
ツプ的に制御することであった。これは第8図に示すよ
うに位相差θeを伝達要素82を介して加算点81に負
帰還することと等価であり、これを注入同期ループとす
る。伝達要素82は伝達関数ωi / sで表わされ、
注入ゲインω1は制御量を注入効率η(−1/2)、サ
ンプリング周波数(注入パルスの繰り返し周波数)をf
sとすると、ループの応答特性から逆算でき、 ωi −−f s −D n (1−77) −
114)が与えられる。
表わす伝達要素83、電圧制御発振器を表わす伝達要素
84を介して加算点80に負帰還するループとして表わ
される。伝達要素83の伝達関数F (s)は、位相差
を電圧に変換する変換利得をKp、ループの位相補正用
の零点をω、として、 で与えられる。伝達要素84の伝達関数H(s)は、電
圧を周波数に変換する変換利得をK vとすると、周波
数を位相に変換することから、H(s) =Kv/ s
=416)で与えられる。
ク線図が得られる。注入同期ループを表わす伝達要素9
0の伝達関数1 (s)は、I(s)=s/ (s十ω
i) −(17)で与えられ、注入同期ルー
プは注入ゲイン角周波数ωiを極とする一次のバイパス
フィルタになっている。このバイパスフィルタはPLL
での位相差、すなわち残留ジッタθeの注入ゲイン角周
波数ωi以下の周波数成分を抑圧する働きをする。これ
により、本発明の目的とする機構部の機械共振問うに起
因して発生する1 kHz〜数k)Iz付近の残留ジッ
タθeが大きく抑圧されることになる。
ると、(14)式からωi =0.69X f sあり
、またPLLの固有角周波数は前述した条件から0.3
1X f sである。このことは注入同期ループがPL
Lの制御帯域内では位相制御のみを行う微分オペレータ
として働き、位相比較回路は周波数を検出していること
になる。
入動作タイミングと位相比較タイミングの間隔を開ける
必要があり、このための注入条件として、前述したよう
に注入動作は位相比較終了後に行う必要がある。
とによりダイナミックレンジが拡大し、位相比較特性に
非線形性がある場合でも、その非線形性の影響は大幅に
軽減される。
換を進めると、第10図に示す伝達要素100で表わす
ことができ、伝達関数はループゲインに=Kp−Kvと
して、次の(18)弐5 で与えられる。
)が得られ、サンプリング系で問題となるムダ時間によ
るダンピング劣化を大幅に改善できる事がわかる。
ピング係数をζ−0707として(18)式から求めた
ジッタの抑圧特性を第11図に示す。曲線11aはPL
L単体の特性であり、曲線11b、IICはそれぞれ注
入効率η−1/2、= 0.875で注入同期ループを
併用した場合の抑圧特性である。曲線11cに関しては
、次の実施例で詳述する。
留ジッタスペクトラムの測定例を示6 す。曲線1.2 aはPLL単体での残留ジッタスペク
トラム特性、曲線12bは注入効率η=1/2で注入同
期ループを併用した場合の残留ジッタスペクトラム特性
である。第11図および第12図から、固有角周波数ω
n付近の高周波ジッタが大きく改善されることがわかる
。
8倍程度広がるが、第12図かられかるようにノイズジ
ッタの増加は認められず、また問題とならないジッタ量
である。むしろ光ディスク装置の機構部の振動等に起因
して発生する高周波ジッタのジッタ量が問題であり、こ
の高周波ジッタを抑圧するのが本発明の目的とするとこ
ろである。一方、応答特性は注入同期ループの応答が支
配的であり、大きく改善される。
る本発明の第2の実施例の基準クロック生成回路のブロ
ック図である。本実施例は、高周波ジッタの抑圧量をさ
らに向上させたちの7 で、1サンプル当たりに、即ちサーボバイト内で複数の
クロックピットパルスが検出されることを前提とする。
ける。クロックビット検出回路2は、複数のクロック列
の先頭のクロックピットパルスを抽出するゲートパルス
PGIと複数のクロック全てを抽出するためのゲートパ
ルスP。2を生成し、ゲートパルスPCIをゲート回路
3aへ、ゲートパルスPG2をゲート回路3bへそれぞ
れ供給する。
パルスは、位相比較回路4とスイッチ5、ローパスフィ
ルタ6、注入同期型VCO7、分周カウンタ8およびデ
コーダって構成される位相同期ループに導かれる。ゲー
ト回路3bで抽出された複数のクロックピットパルスP
INは、タイムドメインフィルタ11において前述と同
様にタイムドメインフィルタ処理が施された後、注入パ
ルス生成回路12に導かれる。注入パルス生成回路12
は、複数の注入8 パルスPIを生成する。これらの注入パルスPIが注入
同期型VCO7に注入されることにより、注入同期ルー
プが構成される。また、この実施例では位相同期ループ
内のデコーダ9によりタイムドメインフィルタ処理用の
ゲートパルスPMが生成され、タイムドメインフィルタ
11に供給される。
パルスPIが3個の場合を例として注入動作を詳述する
。
イミングは等しいとし、第1の実施例で述べたように、
クロックピットパルスPIHの平均立ち上がりタイミン
グは位相同期ループの調整によりゲートパルスPMの立
ち上がりタイミングに対し時間τ7の遅延が有るものと
する。
の固有角周波数ωnはωCに等しく、ダンピング係数ζ
は0,8に設定されているものとする。
ックP。KがΔθe進相していると、注入パルスPIの
立ち上がりタイミングで基準クロックPCKは遅相する
方向に注入制御される。
2となっている。次に、タイミングT2では位相差θe
=Δθe / 2なので、注入パルスP1の立ち上がり
タイミングでさらに基準クロックP。8は遅相する方向
に注入制御される。タイミングT2’ での位相差もさ
らに改善され、θe=Δθe / 4となる。そして、
タイミングT3ては同様の方向に注入制御され、タイミ
ングT3′での位相差は最終的にθe−Δθe / 8
となり、注入効率η−0,875が得られる事になる。
で得ようとすれば、耐ノイズ特性がある程度問題となる
と考えられるが、この様に複数の注入パルスで注入制御
を行えば、耐ノイ 0 ズ特性を劣化させることなく大きな注入効率を得ること
ができる。注入効率η−0,875とした場合のジッタ
抑圧特性を第11図の曲線11cに示す。この場合、P
LLの固有角周波数ωnでの抑圧量は18dBにもなり
、高周波ジッタがさらに効果的に抑圧されている事がわ
かる。
場合を例としたが、注入効率は1サンプルでの注入パル
スの数で決定されるものであり、注入条件を満足する再
生パルスであればよいので、等周期性の必要はなく、ま
たパルスの数も等しくする必要はない。このことはサー
ボバイトの他の制御信号等を利用し注入効率の向上を図
ることができると言うことである。言い換えれば、位相
同期ループはサンプリング周期の等周期性を必要とし、
高周波ジッタを抑圧するためにはサンプリング周波数を
高く、即ち光ディスクの記憶容量を犠牲にする必要があ
った。
ば、記憶容量を犠牲にする事なく高岡1 波ジッタを抑圧でき、さらに本実施例のようにクロック
ピット以外のピットのタイミング情報も注入同期ループ
による位相制御に使用可能であり、高周波ジッタの抑圧
特性をさらに向上させることが可能となる。
発明の第3の実施例の基準クロック生成回路のブロック
図である。第15図において、再生信号SRは第19図
に示したような形式で記録がなされた連続サーボ方式の
光ディスク上をレーザビームにより走査することでピッ
トパターン、つまりプリアンブル領域およびその後に続
くデータ領域のピット列を読み取って得られた信号であ
り、2値化回路31に入力される。得られた2値化パル
ス(再生パルス列)PINは位相比較回路32、ローパ
スフィルタ33、注入同期型VCO34および帰還パル
ス生成回路35で構成される位相同期ループに導かれる
。帰還パルス生成回路35は、先と同様に例えば分周カ
ウンタとデコーダによって構成2 され、基準クロックP。、に同期した帰還クロックpp
Bを生成する。この位相同期ループは、2値化パルスP
INに同期した基準クロックPCKを生成する。
タイムドメインフィルタ36と注入パルス生成回路37
および注入同期型VC034からなるフィードフォワー
ド制御系であり、タイムドメインフィルタ36には2値
化パルスPINが入力される。タイムドメインフィルタ
36においては、第1、第2の実施例と同様に基準クロ
ックPCKと帰還クロックPPBとのタイミングを参照
してウィンドウパルスが作られ、そのウィンドウパルス
により、注入同期に有効な、すなわち帰還クロックPP
Bに位相同期した2値化パルスのみを抽出するタイムド
メインフィルタ処理が施される。そして、このタイムド
メインフィルタ処理された2値化パルスに基づいて、注
入パルス生成回路37で注入パルスPIが生成され、こ
の注入パルスPIが注入量3 期型VCO34に注入されることによって、基準クロッ
クP。Kの位相が制御される。注入同期型vCO34、
タイムドメインフィルタ36および注入パルス生成回路
37の構成は、第2図に示した通りである。
図〜第9図を参照して説明した通りである。但し、本実
施例では第1の実施例と同様の効果とは別に、従来の基
準クロック生成回路に比較して、次の効果がある。すな
わち、注入同期ループに関してプリアンブル領域ではデ
ータ領域に比較して非常に大きな注入ゲイン角周波数が
得られるため、PLLの残留ジッタθeか一層効果的に
抑圧される。さらに、残留ジッタ抑圧の応答速度が高速
となり、短期間でPLLのロックインが完了するため、
従来必要としたPLLの制御帯域の切り換えが不要とな
り、回路が簡単化される。
発明の第4の実施例の基準クロック4 生成回路のブロック図であり、プリアンブル領域でのP
LLのロックイン時間をさらに短縮させたものである。
PINはセクタマーク検出回路38にも入力され、プリ
アンブル領域を示す切り換えパルスP6が生成される。
に供給され、プリアンブル領域でのタイムドメインフィ
ルタ36の時間幅、すなわちウィンドウパルスのパルス
幅をデータ領域での幅より広げる制御を行う。これによ
ってPLLでの位相差がより大きい段階から注入同期ル
ープによるロックインが開始されるので、ロックイン時
間が大幅に短縮される。
チャートに示した動作と同様である。
パルスPIに対し基準クロックPCKがΔθe進和進相
いると、注入パルスPIと基準クロックPいの位相差θ
eはタイミング5 TI’ではθe−Δθe/2、タイミングT2’ではθ
e=Δθe/4、そしてタイミングT3’では最終的に
θe=Δθe / 8となり、非常に早くロックインが
完了することが分がる。
きく短縮されることによりプリアンブル領域を小さくす
ることもでき、それによってフォーマット効率を向上さ
せることが可能となる。
1の実施例と同様注入条件を満足する再生パルスであれ
ばよいので、等周期性の必要はない。従って、SNHの
悪いデータ領域DFから得られる再生パルスであっても
、注入条件を満足するパルスであれば注入動作に利用で
き、高周波ジッタの抑圧特性が維持される。
タロツクを生成する位相同期ループと、位相同期ループ
の位相比較(位相差検出) 6 終了直後に、タイムドメインフィルタ処理を施した再生
パルス列から生成した注入パルスを位相同期ループ内の
電圧制御発振器に注入して注入同期型電圧制御発振器と
して動作させ、基準クロックの位相を制御する注入同期
ループを併用したことにより、記憶容量を犠牲にするこ
となく、また装置の価格上昇を伴うこと無く、さらに耐
ノイズ特性を劣化させずに、基準クロックの高周波ジッ
タを抑圧できる。
ることと相まって、光ディスク装置のデータ転送速度お
よび検索速度を高速化する場合に特に精度が要求される
基準クロックを精度よく生成することが可能となる。
化されることにより、プリアンブル領域でのPLLの制
御帯域切り換えが不要となり、回路構成が簡略化される
とともに、プリアンブル領域を小さくしてフォーマット
効率の向上を図ることも可能である。
生成回路の第1の実施例を示すブロック図、第2図は第
1図における注入同期ループの具体的な回路構成図、第
3図は第2図の動作を説明するためのタイミング図、第
4図は注入制御の原理を示すタイミング図、第5図は注
入同期型電圧制御発振器の等価回路図、第6図は同じく
等価ブロック線図、第7図は第6図を変換したブロック
線図、第8図は位相同期ループと注入同期ループを併用
した場合の等価ブロック線図、第9図は第8図を変換し
たブロック線図、第10図は第9図を変換したブロック
線図、第11図は本発明によるジッタ抑圧特性図、第1
2図は残留ジッタスペクトラムの測定例を示す図、第1
3図は本発明に係る基準クロック生成回路の第2の実施
例を示すブロック図、第14図は第13図の動作を説明
するためのタイミング図、第15図は本発明に係る基準
クロック生成回路の第3の実施例を示すブロック図、8 第16図は本発明に係る基準クロック生成回路の第4の
実施例を示すブロック図、第17図はサンプルサーボ方
式の光ディスク上のピットパターンおよび再生信号を模
式的に示す図、第18図はサンプルサーボ方式の光ディ
スクに適用される従来の基準クロック生成回路を示すブ
ロック図、第19図は連続サーボ方式の光ディスク上の
記録形式を説明するための信号配置図、第20図は連続
サーボ方式の光ディスクに適用される従来の基準クロッ
ク生成回路を示すブロック図である。 1・・・ピーク検出回路、2・・・クロックピット検出
回路、4・・・位相比較回路、6・・・ローパスフィル
タ、7・・・注入同期型VC0,8・・・分周カウンタ
、9・・・デコーダ、10・・・帰還パルス生成回路、
]1・・・タイムドメインフィルタ、12・・・注入パ
ルス生成回路、21・・・タップ付き遅延回路、22・
・・AND回路、23・・・D−FF回路、24・・・
遅延回路、25・・・NANDAND回路・・・2値化
回路、32・・・位相比較回路、33・・・ローパス9 フィルタ、34・・・注入同期型VC0,35・・・帰
還パルス生成回路、36・・・タイムドメインフィルタ
、37・・・注入パルス生成回路、38・・・セクタマ
ーク検出回路。 ノ
Claims (3)
- (1)光ディスク上に形成された所定のピット列を光ビ
ームにより読取って得られた再生パルス列に基づいて基
準クロックを生成し、この基準クロックを用いて前記光
ディスクへの情報記録および光ディスクからの情報再生
の少なくとも一方を行う光ディスク装置において、 前記基準クロックを発生する注入同期型電圧制御発振手
段と、 前記基準クロックからこれに同期した帰還クロックを生
成する帰還クロック生成手段と、前記再生パルス列と前
記帰還クロックの位相を比較し、その位相差に対応した
出力信号を発生する位相比較手段と、 この位相比較手段の出力信号に基づいて前記発振手段の
周波数と位相を制御する手段と、前記再生パルス列のう
ち、前記帰還クロックに位相同期したパルスを基に、前
記位相比較手段の位相比較後のタイミングで前記発振手
段に発振位相制御のための注入パルスを注入する注入手
段と を具備したことを特徴とする光ディスク装置。 - (2)光ディスク上に形成された所定のピット列を光ビ
ームにより読取って得られた再生パルス列に基づいて基
準クロックを生成し、この基準クロックを用いて前記光
ディスクへの情報記録および光ディスクからの情報再生
の少なくとも一方を行う光ディスク装置において、 前記基準クロックを発生する注入同期型電圧制御発振手
段と、 前記基準クロックからこれに同期した帰還クロックを生
成する帰還クロック生成手段と、前記再生パルス列と前
記帰還クロックの位相を比較し、その位相差に対応した
出力信号を発生する位相比較手段と、 この位相比較手段の出力信号に基づいて前記発振手段の
周波数と位相を制御する手段と、前記基準クロックおよ
び前記帰還クロックのタイミングを参照して得られたウ
ィンドウパルスにより前記再生パルス列にタイムドメイ
ンフィルタ処理を施すタイムドメインフィルタ手段と、 この手段によりタイムドメインフィルタ処理されたパル
ス列に基づいて、前記位相比較手段の位相比較後のタイ
ミングで前記発振手段に発振位相制御のための注入動作
を行う注入パルスを生成する注入パルス生成手段とを有
することを特徴とする光ディスク装置。 - (3)前記再生パルス列は、前記光ディスク上に形成さ
れたプリアンブル領域およびその後に続くデータ領域の
ピット列を光ビームにより読取って得られたパルス列で
あり、 前記タイムドメインフィルタ手段で用いる前記ウィンド
ウパルスは、前記再生パルス列のうち前記プリアンブル
領域からのパルス列が入力される期間のパルス幅が前記
データ領域からのパルス列が入力される期間のパルス幅
より広いことを特徴とする請求項1または2記載の光デ
ィスク装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25507590A JP3217350B2 (ja) | 1989-09-29 | 1990-09-27 | 光ディスク装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25489889 | 1989-09-29 | ||
JP1-254898 | 1989-09-29 | ||
JP25507590A JP3217350B2 (ja) | 1989-09-29 | 1990-09-27 | 光ディスク装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03189966A true JPH03189966A (ja) | 1991-08-19 |
JP3217350B2 JP3217350B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=26541901
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25507590A Expired - Lifetime JP3217350B2 (ja) | 1989-09-29 | 1990-09-27 | 光ディスク装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3217350B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011160276A (ja) * | 2010-02-02 | 2011-08-18 | Semiconductor Technology Academic Research Center | 広帯域発振回路 |
JP2011239226A (ja) * | 2010-05-11 | 2011-11-24 | Handotai Rikougaku Kenkyu Center:Kk | 同期回路 |
JP2017055295A (ja) * | 2015-09-10 | 2017-03-16 | 学校法人常翔学園 | 自己注入位相同期回路 |
-
1990
- 1990-09-27 JP JP25507590A patent/JP3217350B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011160276A (ja) * | 2010-02-02 | 2011-08-18 | Semiconductor Technology Academic Research Center | 広帯域発振回路 |
US8248172B2 (en) | 2010-02-02 | 2012-08-21 | Semiconductor Technology Academic Research Center | Wideband oscillation circuit |
JP2011239226A (ja) * | 2010-05-11 | 2011-11-24 | Handotai Rikougaku Kenkyu Center:Kk | 同期回路 |
JP2017055295A (ja) * | 2015-09-10 | 2017-03-16 | 学校法人常翔学園 | 自己注入位相同期回路 |
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