KR100539227B1 - 서보 시스템의 루프이득 제어 방법 및 그 장치 - Google Patents

서보 시스템의 루프이득 제어 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

서보 신호 처리 시스템의 안정적인 위상 검출을 위한 루프 이득 제어 방법 및 그 장치가 개시되어 있다. 본 발명은 디스크에서 발생하는 에러 신호로부터 데이터 영역의 형상 구분을 위한 헤더 신호가 검출되면 일정 시간 동안 지연한 후 제로 크로싱 신호를 추출하는 과정, 추출된 제로 크로싱 신호의 상승 및/또는 하강 포인트간의 듀티 레이트를 측정하여 일정 범위이내에 해당하는 제로 크로싱 신호를 검출하는 과정, 검출되는 제로 크로싱 신호의 주기를 측정하여 미리 설정된 범위의 주기에 해당되는 제로 크로싱 신호와 기준 신호간의 위상차를 검출하여 루프 이득을 제어하는 과정을 포함한다.

Description

서보 시스템의 루프이득 제어 방법 및 그 장치{Method and apparatus for controlling loop gain of the servo system}
본 발명은 광 디스크의 서보 신호 처리 시스템에 관한 것이며, 특히 서보 신호 처리 시스템의 안정적인 위상 검출을 위한 루프 이득 제어 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로 광 시스템, 즉 광 디스크 드라이브는 CD(compact disc), DVD(digital versatile disc) 등과 같은 광 디스크(또는 광 기록매체)상으로 데이터를 기록하거나 또는 광 디스크상에 기록된 데이터를 재생(playback)하는 장치이다.
광 디스크에 기록된 데이터를 재생하거나 데이터를 기록할 때에 광 디스크 드라이브는 포커스 서보로 디스크의 기록면에 정확하게 초점을 맞추고 트랙킹 서보로 픽업이 정확하게 트랙을 추종하도록 하여야 한다. 따라서 광 디스크 드라이브는 포커스, 트랙킹 게인에 대해 목표 성능을 만족할 수 있도록 정확한 포커스, 트랙킹 제어를 위한 루프 게인 자동 조정 블록을 구비한다. 이때 루프 게인 자동조정에서 가장 중요한 기술은 위상차를 검출하는 블록이다. 루프 게인 자동 조정의 동작 원리는 기본적으로 서보 분석기(servo analyzer)에서 오픈 루프(open loop)의 특성을 측정하는 방식과 같다. 즉, 목표주파수의 정현(sine)파를 루프상의 외란으로 주입시키고, 이 외란이 루프를 일주한 후 입력되는 에러 신호와의 관계로부터 얻어지는 특정주파수에 대한 위상관계를 비교하여 게인을 조정한다. 그러나 광 디스크가 재기록 가능 디스크 특히, DVD-RAM에는 각 섹터마다 섹터의 시작 위치를 알려주는 헤더 영역이 기록되어 있다. 따라서 DVD-RAM 디스크일 경우 헤더 영역이 신호에 중복되어 있어 신호의 노이즈로 작용한다. 따라서 DVD-RAM에 기록되어 있는 헤더 및 기타 불규칙한 신호가 서보 에러 신호에 유입되어 필터를 통과한 신호 자체에 왜곡이 있는 경우, 위상을 검출하기 위한 제로 크로싱 포인트를 찾기가 어렵고, 제로 크로싱 포인트를 검출한다 해도 불규칙한 신호로 인해서 정상적인 위상을 검출하기가 어려운 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 광 시스템의 안정도를 증가시키기 위하여 광 시스템에 사용되는 안정적인 위상 검출을 위한 루프 이득을 제어하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 서보 시스템의 루프이득 제어 방법에 있어서,
(a) 디스크에서 발생하는 에러 신호로부터 데이터 영역의 형상 구분을 위한 헤더 신호가 검출되면 일정 시간 동안 지연한 후 제로 크로싱 신호를 추출하는 과정;
(b) 상기 (a)과정에서 추출된 제로 크로싱 신호의 상승 및/또는 하강 포인트간의 듀티 레이트를 측정하여 일정 범위이내에 해당하는 제로 크로싱 신호를 검출하는 과정;
(c) 상기 (b)과정에서 검출되는 제로 크로싱 신호의 주기를 측정하여 미리 설정된 범위의 주기에 해당되는 제로 크로싱 신호와 기준 신호간의 위상차를 검출하여 루프 이득을 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 디스크 서보 신호 처리 시스템의 안정적인 위상 검출을 위한 루프이득 제어 장치에 있어서,
디스크에서 독출된 포커스/트래킹 에러 신호에 포함되어 있는 헤더 신호를 검출하는 헤더 검출부;
상기 헤더 검출부에서 헤더 신호를 검출하면 에러 신호의 제로 크로싱 포인트에서 온/오프되는 제로 크로싱 신호를 일정 시간동안 지연시키는 지연부;
상기 지연부에서 지연된 제로 크로싱 신호에서 일정 범위내의 상승/하강 듀티비를 검출하는 듀티비체크부;
상기 듀티비체크부에서 검출된 일정 범위내의 듀티비를 갖는 제로 크로싱 신호의 주기를 체크하여 일정 범위내의 주기를 검출하는 주파수체크부;
상기 주파수 체크부에서 일정 범위내의 주기에 해당하는 제로 크로싱 신호와 기준으로 정해진 정현파 신호간의 위상차를 추출하는 위상차 추출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조로하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 루프 게인 자동 조정 장치의 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 제1덧셈부(120)는 트래킹/포커스 에러신호 및 오프셋 신호(OFFS)를 수신하여, 오프셋이 보정된 트래킹 에러신호 또는 포커스 에러신호를 각 제2,제3덧셈부(140, 150)로 출력한다. 정현파 발생부(130)는 소정의 주파수 및 진폭을 갖는 정현파를 발생하여 제2덧셈기(140) 및 위상차 검출부(180)로 출력한다.
제2덧셈부(140)는 정현파 발생부(130)의 출력신호 및 제1덧셈부(120)의 출력신호(오프셋 보정된 트래킹 에러신호 또는 포커스 에러신호)를 수신하여 이들을 더하고, 그 결과를 제3덧셈부(150) 및 루프 필터부(170)로 출력한다.
루프 필터부(170)는 제2덧셈부(140)의 출력신호를 수신하고, 제2덧셈부(140)의 출력신호에 대한 이득을 조절한다.
제3덧셈기(150)는 제1덧셈기(120)의 출력신호 및 제2덧셈기(140)의 출력신호를 수신하여 이들을 더하고, 그 결과를 대역 통과필터(band fass filter; 160)로 출력한다. 대역 통과필터(160)는 제3덧셈기(150)의 출력신호를 수신하여 대역통과 필터링하고, 필터링된 신호를 위상차검출부(180)로 출력한다.
위상차검출부(180)는 정현파 발생부(130)의 출력신호 및 대역통과 필터부(160)의 출력신호를 수신하고, 이들 출력 신호의 위상 차이와 기준위상(예컨대 90°또는 (π/2))를 비교하고, 그 비교결과에 따른 이득제어신호를 루프필터부(170)로 출력한다.
제4덧셈부(190)는 위상차 검출부(180)에서 검출된 위상차와 루프필터부(170)에서 출력된 신호를 가감한 트래킹 에러신호 또는 포커스 에러신호를 드라이버(TRD/FOD)로 출력한다. 상기 드라이버는 이득 조절된 트래킹 에러신호 또는 포커스 에러신호에 응답하여 광 픽업(미 도시)을 구동한다.
도 2는 도 1의 위상차검출부(180)의 상세도이다.
도 2를 참조하면, 헤더 검출부(210)는 대역 통과필터(band fass filter; 160)로부터 입력되는 포커스/트래킹 에러 신호에 포함되어 있는 헤더 신호를 검출한다.
지연부(220)는 에러신호로부터 헤더 신호가 검출되면 에러 신호의 제로 크로싱 포인트에서 온/오프되는 제로 크로싱 신호를 일정 시간동안 지연시킨다.
듀티비체크부(230)는 지연부(220)에서 지연된 제로 크로싱 신호에서 상승/하강의 듀티비를 측정한다.
주파수체크부(240)는 듀티비체크부(230)에서 듀티비가 체크된 제로 크로싱 신호의 주기를 체크하여 설정된 최소/최대 주기내에 있는지를 체크한다.
위상차 추출부(250)는 주파수 체크부(240)에서 체크된 제로 크로싱 신호와 정현파 신호간의 위상차를 추출한다.
도 3의 (a) 및 (c)는 도 2의 위상차 검출부(180)에서 동작하는 타이밍도이다. 도 3을 참조하면, (a)는 트래킹/포커스 에러 신호로부터 검출된 헤더 신호이다. (b)는 대역 통과필터(BPF; 160)로부터 출력되는 포커스/트래킹 에러 신호이다. (c)는 포커스/트래킹 에러 신호의 제로 크로싱 포인트에서 온/오프되는 제로 크로싱 신호이다.
도 4는 본 발명에 따른 루프 게인 자동 조정 방법을 보이는 흐름도이다.
먼저, 대역 통과필터(BPF; 160)로부터 출력되는 포커스/트래킹 에러 신호로부터 헤더 신호 또는 결함 신호를 체크한다. 이때 헤더 신호 또는 결함 신호의 검출에 따른 카운트를 작동시킨다(410 과정). 여기서 헤더 신호를 검출하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있으며 이 분야에 속해 있는 당업자에 대해 주지의 기술에 속한다.
이어서, 헤더 신호가 검출되면 구간은 불안정구간(도 3(a)의 310 구간)으로 정의하고, 정해진 일정시간 동안 제로 크로싱 신호를 무시하고 정해진 시간이 되면 안정화구간(도 3(a)의 320 구간)으로 인식하고 제로 크로싱 신호를 추출한다(420 과정).
이어서, 제로 크로싱 신호의 상승/하강 검출에 따른 듀티비를 체크한다(430 과정). 예컨대, 도 3(c)에 도시된 것처럼 하강후 시간을 측정하여 A(330)라 하고, 상승 후 측정한 시간을 B(340) 라 하여 A,B의 듀티를 측정한다.
이어서, 측정된 듀티비가 허용 범위, 바람직하게는 50% ±5% 이내면 안정된 포인트로 체크하여 해당 제로 크로싱 신호를 추출하고, 그 허용 범위 이상이면 무시한다(440 과정).
이어서, 허용 범위내로 통과된 제로 크로싱 신호의 주기를 측정한다(450 과정). 예컨대, 도 3(c)에 도시된 것처럼 주기는 상승/하강에 따라 한 주기(350)를 시간으로 측정하여 시스템에서 주어진 주기와 비교한다.
이어서, 제로 크로싱 신호의 주기에 대해 최소/최대 마진범위를 설정하여 이 범위 내에 있으면 위상 검출을 위해 제로 크로싱 신호를 추출하고, 그 범위 이상이면 신호를 무시한다(460 과정).
이어서, 듀티비 및 주기가 체크된 제로 크로싱 포인트를 위상으로 체크하여(470 과정) 이 제로 크로싱 신호와 정현파 신호와의 위상차를 계산한다(480 과정).
이때 GAIN = 1, PHASE = 90° 이면 자동 게인 조정을 완료하고,
GAIN > 1, PHASE > 90° 또는 GAIN < 1, PHASE < 90° 이면 적절한 게인을 가감하여 루프필터부(170)에서 출력한 값에 더하여 자동조정을 시도한다.
도 5는 실제 스코프상에서 디스플레이되는 DVD-RAM에서 위상 검출 타이밍도이다. 도 5를 참조하면 DVD-RAM의 재생중 트래킹/포커스 에러 신호로부터 검출된 헤더 신호, 제로 크로싱 포인트에서 온/오프되는 제로 크로싱 신호등이 표시되고 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 즉,
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, DVD-RAM 등과 같은 고밀도 기록 가능한 디스크는 구동시 포커스, 트랙킹의 서보 신호에 외란등의 인입이 시스템에 많은 영향을 미치는 바, 본 발명과 같이 안정적인 제로 크로싱 포인트에서 서보신호의 게인을 정확히 자동으로 조정함으로써 루프 필터의 마진을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 루프 게인 자동 조정 장치의 블럭도이다.
도 2는 도 1의 위상차검출부의 상세도이다.
도 3의 (a) 내지 (c)는 도 2의 위상차 검출부에서 동작하는 타이밍도이다.
도 4는 본 발명에 따른 루프 게인 자동 조정 방법을 보이는 흐름도이다.
도 5는 DVD-RAM에서의 위상 검출 타이밍도이다.

Claims (5)

  1. 서보 시스템의 루프이득 제어 방법에 있어서,
    (a) 디스크에서 발생하는 에러 신호로부터 데이터 영역의 형상 구분을 위한 헤더 신호가 검출되면 불안정 구간으로 정의하여 일정 시간 동안 지연하고, 그 일정 시간이 지나면 안정화 구간으로 인식하여 제로 크로싱 신호를 추출하는 과정;
    (b) 상기 (a)과정에서 추출된 제로 크로싱 신호의 상승 및/또는 하강 포인트간의 듀티 레이트를 측정하여 일정 범위이내에 해당하는 제로 크로싱 신호를 검출하는 과정;
    (c) 상기 (b)과정에서 검출되는 제로 크로싱 신호의 주기를 측정하여 미리 설정된 범위의 주기에 해당되는 제로 크로싱 신호와 기준 신호간의 위상차를 검출하고, 그 위상차에 따라 루프 이득을 제어하는 과정을 포함하는 루프이득 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (a) 과정은 헤더 신호가 검출되면 불안정 구간으로 설정하여 일정 시간동안 제로 크로싱 신호를 무시하고, 일정 시간이 경과하면 안정 구간으로 설정하여 제로 크로싱 신호를 체크하는 과정임을 특징으로 하는 루프이득 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 (b) 과정은 제로 크로싱 신호의 상승후의 시간과 하강후의 시간을 측정하여 그 시간비가 허용 범위이내이면 제로 크로싱 신호를 검출하고 그렇지 않으면 제로 크로싱 신호를 무시하는 과정임을 특징으로 하는 루프이득 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (c) 과정은 제로 크로싱 신호의 상승 및 하강에 따라 한 주기를 측정하여 설정된 주기와 비교하여, 그 제로 크로싱 신호의 주기가 설정 주기내이면 제로 크로싱 신호를 통과하고, 그렇지 않으면 제로 크로싱 신호를 무시하는 과정임을 특징으로 하는 루프이득 제어 방법.
  5. 디스크 서보 신호 처리 시스템의 안정적인 위상 검출을 위한 루프이득 제어 장치에 있어서,
    디스크에서 독출된 포커스/트래킹 에러 신호에 포함되어 있는 헤더 신호를 검출하는 헤더 검출부;
    상기 헤더 검출부에서 헤더 신호를 검출하면 불안정 구간으로 인식하여 에러 신호의 제로 크로싱 포인트에서 온/오프되는 제로 크로싱 신호를 일정 시간동안 지연시키는 지연부;
    상기 지연부에서 지연된 제로 크로싱 신호에서 일정 범위내의 상승/하강 듀티비를 검출하는 듀티비체크부;
    상기 듀티비체크부에서 검출된 일정 범위내의 듀티비를 갖는 제로 크로싱 신호의 주기를 체크하여 일정 범위내의 주기를 검출하는 주파수체크부;
    상기 주파수 체크부에서 일정 범위내의 주기에 해당하는 제로 크로싱 신호와 기준으로 정해진 정현파 신호간의 위상차를 추출하는 위상차 추출부를 포함하는 루프이득 제어 장치.
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