TW469702B - Clock generating circuit - Google Patents

Description

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五、發明説明（1 ) (技術領域） 本發明係關於產生使用於記錄媒體之信號再生之時脈 信號之時脈產生電路。 (背景技術） 近來，極爲盛行使用所謂局部響應最大或然率 (partial response maximum likelihood，PRML)之信號 處理於數位記錄再生裝置之資料再生信號處理上。此資 料再生信號處理係以數位進行信號處理，時脈產生電路 自身亦從以往之類比相位鎖定迴路（phase locked loop, PLL)改變爲數位PLL。PRML雖然逐漸導入硬碟驅動器 (hard disk drive, HDD),但尙未導入光碟裝置。HDD 上使用之時脈產生電路在HDD上使用無礙，但使用於 光碟裝置上則有問題。 例如，在 CD(Compact disk)或 DVD(digital Versatile disk)等上，碟自身雖被作成定直線速度 (constaut linear velocity, CLV)，但實際上被要求 用定角速度（constaut angnlar velocity, CAV)再生， 或在轉軸轉速到達CLV以前即讀取資料之無亂變 (Π t t e r )之再生。結果，CD，DVD相較於HDD需具備對 廣大之頻率範圍連續施予PLL之性能。 CD或DVD等之光碟中，以往係使用依據類比比較器 之2値判別器來判定資料至今。另外，執行判別所用 之時序脈衝以往係藉類比PLL來產生。這些信號處理 -3- 469702 五、發明説明（2 ) 一般係用類比進行，故稱爲類比前導通道（ana log-lead-channel)。另外，於最近之HDD等之資料記錄機 器之資料判定上已導入所謂PRM之信號處理方式。PRML 方式係以數位値判定資料，信號處理也是藉數位進行， 故稱爲數位前導通道（digital-lead-channel)。數位前 導通道上執行判別所用之時序脈衝係藉數位PLL來產 生° 下面將說明以往HDD等使用之數位PLL之例《第1 5 圖係示出具備以往之數位PLL系統之時脈產生電路 1000之再生裝置之構成之方塊圖。 時脈產生電路1000具備主PLL(master PLL)1100， 相位比較器4，迴路濾波器5，微控制用數位/類比轉 換器6，及從電壓控制振盪器（slave voltage controlled oscillator)1106，主 PLL 1100 係具備 1/N 分頻器1101,相位比較器1102，迴路濾波器1103，主 電壓控制振盪器1104，及1/M分頻器1105。 讀取頭2係從記錄媒體1讀出類比信號。 類比/數位轉換器3係爲與時脈產生電路1000供給 之時脈信號同步，將被讀出之類比信號轉換爲類比信號， 並以此數位資料作爲再生信號輸出至再生電路（未圖示）， 和時脈產生電路1000之相位比較器4。 相位比較器4係與時脈產生電路1 000產生之採樣時 脈信號同步，抽出數位信號之相位誤差，並將之輸至 4 6 9 7 0 2 五、發明説明（3 ) 迴路濾波器5 » 迴路濾波器5對相位誤差進行濾波，並轉換爲數位 振盪指令信號後輸出至微控制用數位/類比轉換器6。 微控制用數位/類比轉換器6係將數位振盪指令信號 轉換成與數位振盪指令信號成比例之類比電壓之類比振 盪指令信號，然後將之輸至從電壓控制振盪器1106。 由於從電壓控制振盪器1106之振盪範圍廣，爲產生 完全鎖定之時脈，振盪頻率之設定係採兩段控制。亦即， 主PLL 1100設定從電壓控制振盪器1106之振盪範圍之 粗頻率，微控制用數位/類比轉換器6係執行頻率之 微調。 1/N分頻器1101係將參考時脈施予N分頻，相位比 較器1102係將N分頻之參考時脈與由1/M分頻器 1105M分頻之信號之相位合併以構成PLL合成器 (synthesiser)。1/M分頻器1105係將主電壓控制振盪 器1104輸出之信號施予Μ分頻。 迴路濾波器1103係將相位比較器1102輸出之信號進 行濾波並將之輸出至電壓控制振盪器Π04和從電壓控 制振盪器1106。 HDD之旋轉速度係一定，線速愈往外週愈高。在這 樣之狀況下爲提高線記錄密度，HDD係採取所謂區位元 記錄法（zone bit recording)。區域位元記錄法係將碟 分割成幾個區域，改變記錄速率之記錄方法》亦即， 469702 五、發明説明（4 ) 愈往外週之區域記錄速率愈高，反之愈低，導致時脈 產生電路輸出之時脈信號之中心頻率需配合區域而改 變。因此，主PLL 1 100改變N，Μ之參數；控制主電 壓控制振盪器1104之振盪頻率，設定從電壓控制振盪 器11 0 6之中心頻率。 亦即，主PLL 1100粗設定（粗控制）從電壓控制振盪 器11 06之振盪頻率使之接近被再生之信號之中心頻率， 接著，藉微控制用數位/類比轉換器6產生完全鎖定 於再生信號之時脈（微控制）。 又，日本專利特開平7 - 78422號公報揭示使用延遲 線從A/D轉換後之數位資料作成相位誤差信號之時脈 抽出電路。 但是，以往之數位PLL系統在相控制之切換點上PLL 無法連接運作，此爲其缺點。 以往之PLL系統，如像HDD那樣以CAV(角速度一定> 執行區域位元記錄而以CAV讀出之情形係無問題。但 是，如DVD等光碟，以CLV (線速度一定）記錄之資料 藉CAV讀出之CVA再生，或在轉軸到達CLV速度以前即 進行讀出之無亂變之再生等之情形中，再生信號之中心 頻率會連續變化，而PLL也須在中心頻率變化範圍內連 續不斷地追隨。但是，往例之數位PLL並無法連續地追 隨。亦即，往例之數位PLL系統粗控制之切換點變成不 連續點，無法維持PLL之連續性。 469702 五、發明説明（5 ) 往例之數位PLL系統須改變合成器之分頻比N，Μ俾 進行頻率之粗調。改變Ν，Μ時在時機上難於同時切換Ν， Μ參數，即使能同時切換Ν，Μ參數，中心頻率在切 換時除了大移動也同時失去振盪相位之連續性。在粗調 切換之中心頻率移動之結果，變成執行微調之PLL無法 控制，相位鎖定不同步。相位鎖定一旦不同步，則無 法產生時脈，而資料再生也就不可期。 這樣子，使用於HDD上之以往數位PLL即使應用於 DVD等之光碟，具有PLL無法在CAV再生或CLV之無亂 變再生時必要之寬廣頻率範圍上連續運作之缺點。 本發明係爲解決上述問題而被創作出者，其目的係提 供能連續在寬廣頻率範圍上執行鎖定之時脈產生電路。 (發明之揭示） 爲達成上述目的，本發明之時脈產生電路具備下面之 構成。亦即 係爲產生用於記錄媒體之信號再生上之時脈信號之時 脈產生電路，具備有：藉自記錄媒體讀出之類比信號轉 換成數位信號抽出相位誤差信號之相位比較器；執行相 位誤差信號之濾波的迴路濾波器；將以迴路濾波器濾波 後之信號轉換成類比信號之微控制用數位/類比轉換 器；偵測以迴路濾波器濾波後之信號是否超出預先設定 範圍，或低於設定範圍，或在設定範圍內之範圍偵測 器；經迴路濾波器濾波後之信號若超出上述範圍時，及 46 9-02 五、發明説明（ 6 ) 低於 該 Λ& 範 圍 時則 產 生 調 變 基 準 信號 之單 調 增 減器 ； 將調 變 基 準 信 號 轉換成 脈 衝 串 之 脈 衝寬 調變 器 對預 先 設定 之 頻 率 設 定値 和 脈 衝 寬 調 變 器 轉換 之信 號 施 予加 算 之加 法 器 將 加 法 器 得 出 之 信 號 轉 換成 類比 信 號 之粗 控制用 數 位 / 類 比 轉 換 器 ;將粗控制用數位/類比轉換器之類 比 信 號 之 尚 頻 成 份 截 斷 之 低 通 濾波 爺， 將 微 控制 用 數位 / 類 比 轉 換 器 輸 出 類 比 信 號 和 通過 低通 濾 波 器之 類 比信 號 予 以 加 算 之 stirrr 類 比加 法 器 及 電壓 控制 振 湯 器， 藉 範圍 偵 測 器 檢 測 出 以 迴 路 濾 波 器 濾 波後 之信 號 若 超過 上 述範 圍 或 低 於 該 範 圍 時 則 以 與 類 比加 法器 得 出 之信 號 成比 例 之 jtSS 鋇 率 產 生 時 脈 若 以 迴 路濾波器濾 波後 之信 號 被範 圍 偵 測 器 檢 測 出係在 上 述 範 圍 內時則以 與 微 控制 用 數位 / 類 比 轉 換 器得 出 之 信 號 成 比例之 頻率 來 產 生時 脈 信 號 〇 上 述 脈 衝 寬 調 變 器 能 用 △ Si graa 調變 而 構 成。 依本 發 明 之 時 脈 產 生 電 路 9 藉範 圍偵 測 器 檢測 微 控制 用 數位 / 類 比 轉 換 器 之 輸 入 超 範圍 ，藉 單 =田 調 增減 器 脈 衝 寬 調 變 處 理 9 能以 尚 於 粗控制 用數 位 / 類比 轉 換器 之 解 析 度 以 控 制 電 壓 控 制 振 盪 器之 輸入 〇 例如， 能 提供 即 使 用 微 控 制 用 數 位 / 類 比 轉 換器 之輸 入 範 圍有 超 出之 趨 勢 9 在 改 敏 變 粗 控 制 用 數 位 / 類比 轉換 器 時 PLL 也 不會 不 同 步 而 能 連 續 地 進 行 良好 之 時脈 產生 > 能 連續 地對寬 廣 頻 率 範 圍 施 予 鎖 定 之 時 脈 產 8- 生電 路， 能 提 供涵 蓋 可控

97 02 五、發明説明（7 ) 制之全頻率範圍連續地進行時脈再生之時脈產生電路。 另外，本發明之時脈產生電路具備下述之構成。亦即， 係爲產生記錄媒體信號時使用之時脈信號之時脈產生電 路，具備有：從記錄媒體讀出之類比信號經轉換得出之 數位信號抽出相位誤差信號之相位比較器；對相位誤差 信號執行濾波之迴路濾波器；對被迴路濾波器濾波後之 信號執行零內插過採樣之過採樣器；藉過採樣器對被過 採樣之資料進行補間之補間器；將補間器補間後之信號 轉換成多値之ASigma調變信號的多値△Sigma調變器， 將多値ASigma調變信號轉換成類比信號之粗控制用數 位/類比轉換器；將粗控制用數位/類比轉換器輸出之 類比信號高頻成份截斷之低通濾波器；及以與通過低通 頻濾波器之信號成比率之頻率輸出時脈信號之電壓控制 振盪器。 因此，依本發明具有對迴路濾波器之信號執行零內插 過採樣並執行補間，再藉多値△ Sigma調變，能控制電 壓控制振盪器之輸入電壓使超出數位/類比轉換器之解 析度以上之優點，結果，能提供對寬廣頻率範圍執行 連續鎖定之時脈產生電路。再者，不需要微控制用數位 /類比轉換器，數位/類比轉換器只有粗控制用數位/ 類比轉換器而具有構成簡單之特徵。 另外，依本發明能從脈衝寬調變器和多値ASigma調變 器輸出平滑且安定地變化之調變信號。 4-6 97〇2 五、發明説明（8 ) (圖面之簡單說明） 第1圖係示出具備實施形態1之時脈產生電路100 之記錄媒體1之再生裝置之一個構成方塊圖。 第2圖係示出相位比較器4之構成方塊圖。 第3圖係示出相位一致情形之採樣波形和採樣時脈 波形。 第4圖係示出相位偏移情形之採樣波形和採樣時脈 波形。 第5圖係示出迴路濾波器5之構成方塊圖。 第6圖係示出範圍偵測器9之構成方塊圖。 第7圖係示出範圍偵測器9之範圍之槪念。 第8圖係示出單調增減器1〇之構成方塊圖。 第9圖係示出脈衝寬調變器Π之構成方塊圖。 第10圖係示出範圍偵測器9,單調增減器10，脈衝寬 調變器U，低通滴波器14之各個輸出之波形。 第11圖係示出具備實施形態2之時脈產生電路20 0 之記錄媒體1之再生裝置之構成方塊圖。 第12圖係示出過採樣器15之構成方塊圖。 第13圖係示出補間器16之構成方塊圖。 第14圖係示出多値ASigma調變器17之構成方塊 圖。 第15圖係示出具備以往之數位PLL系統之時脈產生 電路1000之再生裝置之構成方塊圖。 -10- 4 6 9702 五、發明説明（9 ) (實施本發明所用之最佳形態） (實施形態1) 下面將參照圖面說明本發明之實施形態1之時脈產生 電路。另外，與第15圖者相同之構成係以相同之符號表 示。 第1圖係示出具備實施形態1之時脈產生電路100 之1之再生裝置之一部份之方塊圖。 時脈產生電路100係具備相位比較器4，迴路濾波器 5，微控制用數位/類比轉換器6,類比加法器7，電 壓控制振盪器8,範圍偵測器9，單調增減器10，脈衝 寬調變器11、12，粗控制用數位/類比轉換器13，及 低通濾波器1 4。 讀取頭2從記錄媒體偵測出類比再生信號，並將之 輸出至類比/數位轉換器3。 類比/數位轉換器3係與時脈產生電路1 00所供給 之時脈信號同步，對類比再生信號採樣以轉換成數位再 生信號，根據數位再生信號輸出至產生再生信號並將之 輸至再生電路（未圖示）和時脈產生電路100內之相位比 較器4。 相位比較器4係由以時脈信號之時序被採樣之數位再 生信號抽出相位誤差信號並將之輸至迴路濾波器5。 迴路濾波器5係用完全積分成份和比例成份之加算而 構成，對相位誤差信號執行濾波，並將之輸至微控制用數 -11- 4 6 9 7〇2 五、發明説明（10) 位/類比轉換器6和範圍偵測器9。 微控制用數位/類比轉換器6係爲根據相位誤差細微 控制振盪器所用之數位/類比轉換器，將輸入之信號轉 換成類比信號並輸出至類比加法器7。 範圍偵測器9具有偵測被迴路濾波器5濾波之信號 是否不在微控制用數位/類比轉換器6之輪入範圍內 之功能並將偵測結果輸出至單調增減器10» 單調增減器10和脈衝寬調變器11控制，粗控制用數 位/類比轉換器13之最小有效位元（Least significaut Bit, LSB)之變化，執行使最終輸入電壓 控制振盪器8之輸入電壓滑順地變化所需之信號處理。 單調增減器10係藉上下計數器（up-down counter)(後 述）產生調變基準信號，脈衝寬調變器11係對調變基準 信號施予△3丨811^調變以作爲脈衝寬調變信號。 來自脈衝寬調變器11之輸出係輸入加法器12，加法 器12係藉由加算脈衝寬調變輸出和事先設定之頻率設 定値而產生粗控制用數位/類比轉換器13之輸入信 號。 粗控制用數位/類比轉換器13係爲執行粗頻率控制 用之數位/類比轉換器，粗控制用數位/類比轉換器1 3 將數位加法器12之輸出轉換成類比信號並將之輸至低 通濾波器14。 低通濾波器14除去輸入之類比信號之高頻成份並將 -12- 4 β 9 7 02 五、發明説明（11 ) 之輸至類比加法器7。 類比加法器7加算低通濾波器14之輸出和微控制用 數位/類比轉換器6之輸出並將之輸至電壓控制振盪器 8。 電壓控制振盪器8執行與輸入電壓成比例之頻率振 盪。電壓控制振盪器8之輸出係作爲時脈信號，不僅供 給類比/數位轉換器3，也供給其它類比/數位轉換 器，數位/類比轉換器及需要時脈信號之所有數位電 路。 其次將參照第2至第4圖說明相位比較器4。 第2圖係示出相位比較器4之構成方塊圖。 相位比較器4係具備位準判定器2 1，第1之1 T遲延 器22，第2之1T遲延器23，第1乘法器24，第2乘 法器25,及減法器26。 輸入相位比較器4之數位再生信號係輸入第1之1T 遲延器22,第2乘法器25,及位準判定器21。 第1及第2之1T遲延器22，23係執行第1採樣時 脈時間（以下稱爲1T )之遲延。 位準判定器2 1執行對應局部響應型之位準判定，並 將位準判定信號QV[k]輸至第2之1T遲延器23和第1 乘法器24。 第1乘法器24執行被遲延it之數位再生信號V[k-1] -13- 五、發明説明（12) 和位準判定信號QV[k]之乘算，並輸出結果QV[k]X V[k-1]。 第2乘法器25執行被遲延IT之位準判定信號QV[k-l] 和數位再生信號V[k]之乘算，並輸出結果QV[k-l]]X V[k]。 第1及第2乘法器24，25之輸出係輸入減法器26， 減法器26算出相位誤差信號QV[k-l]x[k】-QV[k]X V[k-1]並輸出。 第3及第4圖係示出用於說明相位比較器4相位誤 差偵測法則之信號波形。 類比/數位轉換器3係藉時脈信號之時序對再生類 比信號進行採樣。因此，相位若一致時類比/數位轉換 器3供給之値從正到負，負到正變化之點（越零點）係 與採樣之點一致。相位誤差之基本原理係關於偵測出本 來應位在越零點之採樣點但卻偏離該越零點之偏移量。 如第3圖所示若相位一致時相位誤差則爲零。 第4圖係示出相位偏移情形之採樣波形和採樣波形之 時脈波形。 相位一旦偏移後採樣點和越零點則會偏離。相位誤差 係利用上述之位準判定値求出採樣點和越零點之偏離》 第5圖係示出迴路濾波器5之構成方塊圖。 迴路濾波器5具備第1加法器27，1T遲延器28，第 1係數乘法器（GB)29，第2係數乘法器（GA)30,及第2 -14- 4 6 9702 五、發明説明（13) 加法器3 1。 輸入迴路濾波器5之相位誤差信號係輸入第2係數 乘法器30和第1加法器27。 第1加法器27加算輸入之相位誤差信號和1T遲延器 28輸出之1T遲延信號。 1T遲延器28係將加法器27輸出之信號遲延1T，並 將之輸至第1係數乘法器29和第1加法器27。 迴路濾波器5執行相位誤差信號之完全積分系統和比 例系統之加算處理。亦即，第1係數乘法器29設定完 全積分系統之增益，第2係數乘法器30則設定比例系 統之增益。 第2加法器31加算第1及第1係數乘法器29，30之 輸出作爲迴路濾波器之信號而輸出。迴路濾波器5之輸 出因含有完全積分系統之加算成份，故其能得出之値理 論上係無限，若持續輸出一定之誤差信號時迴路濾波器5 之輸出則持續增加。但是，實際上，輸出相位誤差之微控 制用數位/類比轉換器6之解析度係有限，通常，例如， 爲8位元之程度。假設係爲8位元程度作微控制用的情 形，頻率控制範圍約爲正負5%。 第6圖係示出範圍偵測器9之構成方塊圖。 範圍偵測器9具備第1及第2比較器32，33和上下 控制器34。 輸入範圍偵測器9之迴路濾波器信號係輸入第1,第 -15- 五、發明説明（u) 2比較器3 2，3 3。 第1比較器32係比較事先設定之範圍設定値之頂値 和迴路濾波器信號，並將比較結果輸入上下控制器 34 ° 第2比較器33係比較事先設定之範圔設定値之底値 和迴路濾波器信號，並將比較結果輸入上下控制器 34 ° 上下控制器34根據輸入之比較結果，產生上昇及下 降信號，並將之輸至單調增減器10。 再者，頂部範圍及底部範圍之設定値只要設定使迴路 濾波器5之輸出係表示不是利用粗控制用數位/類比 轉換器1 3之控制，而能藉微控制用數位/類比轉換器 6產生時脈信號之範圍即可》 第7圖係示出範圍偵測器9之範圍之槪念圖。 第7圖上之微控制用數位/類比轉換器6之解析度係 定爲8位元，微控制用數位/類比轉換器6之輸入範圍 係爲-128至127。另外，自輸入範圍內事先設定頂値和 底値。 上下控制器34 —旦自第1比較器32收到迴路濾波器 信號超出頂部範圍設定値之結果後即輸出上升信號，而 自第2比較器33收到迴路濾波器信號低於底部範圍設 定値之結果後即輸出下降信號。第1比較器32之比較 結果係在頂部範圍設定値之下，且，第2比較器33之比 -16- 五、發明説明（15) 較結果係在底部範圍設定値之上時上下控制器34不動 作，藉此，從單調增減器10 —直到低通濾波器14之各構 成皆不動作。這種情形，供給至電壓控制振盪器8之信 號則係微控制用數位/類比轉換器6根據迴路濾波器5 之輸出所產生之信號》 第8圖係示出單調增減器10之構成方塊圖。 從範圍偵測器9輸出之上昇信號及下降信號係輸入觸 發產生器35。 觸發產生器35接收上昇信號和下降信號將觸發信號 輸入上下計數器36。 上下計數器36收到觸發信號後在一定之期間內朝上 或朝下計數輸入之基準時脈，並根據被計數之基準時脈 產生調變基準信號。 第9圖係示出使用ASigma調變之脈衝寬調變器11之 構成方塊圖=另外，脈衝寬調變器之構成有各式各樣，但 本實施形態1係使用△ Sigma調變以執行脈衝寬調 變< 脈衝寬調變器11係具備減法器37,加法器38，第1 之1T遲延器39,量子化器40,及第2之1T遲延器41。 從單調增減器10輸出之調變基準信號係輸入至減法 器37。 減法器37係自調變基準信號減去被第2之1T遲延器 41遲延1T之量子化器40之信號之饋返信號。 -17- 4 6 97 02 五'發明説明（16) 加法器38係將減法器37輸出之減算値加上被1T遲 延器39遲延1T之加法器38之輸出之饋返信號。 量子化器40係將加法器38輸出之加算値量子化成之 値。 藉根據上述之ASigma調變，調變基準信號被轉換成 脈衝串列。 第10圖係示出範圍偵測器9,單調增減器10,脈衝寬 調變器11，低通濾波器14之各個輸出波形，由上依序 爲範圍偵測器9輸出之上昇信號，範圍偵測器9輸出之 下降信號，單調增減器10輸出之調變基準信號，脈衝 寬調變器11輸出之調變信號，低通濾波器14輸出之低 頻濾波器輸出信號之波形。 從第1 0圖也可知曉，低通濾波器之輸出信號係以高 於粗控制用數位/類比轉換器1 3之I LSB之解析度慢慢 使電壓變化，結果減少電壓控制振盪器8之輸入電壓在 時間上之變化百分比。 若輸入電壓控制振盪器8之輸入電壓在時間上之變化 百分比不減少時電壓控制振盪器8之振盪頻率即會急劇 變化，以微控制用數位/類比轉換器6構成之迴路係無 法追隨，導致PLL不同步。假設，藉範圍偵測器9輸出 之上昇信號及下降信號直接遞昇或遞降粗控制用數位/ 類比轉換器13時粗控制用數位/類比轉換器13之1LSB 相當之電壓則變化，電壓控制振盪器8之振盪頻率相 -18- 6 9702 五、發明説明（17) 當於粗控制用數位/類比轉換器13之1LSB之頻率會急 劇變化，因此以微控制用數位/類比轉換器6構成之迴 路則無法追隨終至導致PLL不同步。 爲避免這樣之頻率急劇變化，本實施形態1藉設置 單調增減器10,脈衝寬調變器11，以高於粗控制用數位 /類比轉換器之解析度來控制電壓控制振盪器8之輸入 電壓，和減少電壓控制振盪器8之輸入在時間上之變化 百分比。因此，粗控制用數位/類比轉換器1 3之範圍即 使變化，仍能避免微控制用數位/類比轉換器6之輸入 超出範圍，PLL不會不同步而能連續地產生良好之時 脈。另外，能提供對寬廣之頻率範圍可連續地鎖定之時 脈產生電路，能提供涵蓋可控制之全頻寬連續地執行時 脈再生之時脈產生電路。另外，依本實施形態1，脈衝 寬調變器能輸出平滑且安定地變化之調變信號。 (實施形態2 ) 第11圖係示出具備實施形態2之時脈產生電路200 之記錄媒體1之再生裝置之構成之方塊圖。與第1圖相 同之構成係以相同符號表示。 讀取頭2自記錄媒體1讀出信號，並將之輸至類比/ 數位轉換器3。 類比/數位轉換器3根據時脈產生電路200之分頻器 20輸出之時脈信號將類比再生信號轉換成數位再生信 號。 -19- 4 6 9702 五、發明説明（18) 時脈產生電路200係具備相位比較器4,迴路濾波器5, 過採樣器15,補間器16,多値△ Sigma調變器17,粗控制 用數位/類比轉換器1 8，低通濾波器1 9，電壓控制振盪 器8,及分頻器20。過採樣器15，補間器16,多値△ Sigma調變器17,及粗控制用數位/類比轉換器18構 成過採樣系之數位區塊。 數位再生信號輸入相位比較器4，相位比較器4藉時 脈信號之時序自被採樣之數位再生信號抽出相位誤差信 號。 迴路濾波器5係藉完全積分成份和比例成份之加算 而構成，用於對藉相位比較器4求出之相位誤差進行 濾波。 過採樣器15對被迴路濾波器5濾波之相位誤差信號 以既定之速率施予零內插，補間器16係對過採樣器15 之輸出執行補間處理。補間器16係以有限脈衝響應 (Finite Impulse Response，FIR)濾波器構成，執行被 零內插之資料之奈奎斯特（Nyqui st)補間。補間器16之 輸出係輸入多値△Sigma調變器17。 多値ASigma調變器17產生配合粗控制用數位/類比 轉換器18之量子化解析度之調變信號。 粗控制用數位/類比轉換器18將多値ASigma調變 器17輸出之調變信號轉換成類比信號。 低通濾波器19係藉一次元之類比濾波器構成，對粗 -20- 6 9 7 02 五、發明説明（ 19) 控 制 用 數位 /類比轉換器18輸出之類比信號執行 濾 波 〇 電 壓 控制 振盪器8係根據低通濾波器1 9之輸出， 輸 出 過 採 樣之 時脈信號。電壓控制振盪器8輸出之過採 樣 之 時 脈 信號 係輸分頻器20,過採樣系之△ Sigma之過 採 樣 器 1 5，補 間器16,多値ASigma調變器17,及粗控 制 用 數 位 /類 比轉換器1 8。 類 比 /數 位轉換器3,相位比較器4,迴路濾波器5 之 構 成係與實 施形態1者相同》 第 1 2圖係示出過採樣器15之構成方塊圖。 過 採 樣器 15係具備選擇器42，N位元計數器44， 及 速 率 轉 換器 43。 選 擇 器42接收迴路濾波器5輸出之Τ速率之相 位 誤 差 信 號，零資料，Ν位元計數器44輸出之選擇信號 N 位 元 計 數器 44之N係表示過採樣比，計數器44係根 據 過 採 樣 比Ν 產生選擇信號，以控制選擇器42上之信 號 之 選 擇 。選 擇器42係根據N位元計數器44之選擇信 Μ 對 相位 誤差 信號執行零內插過採樣。例如，N = 4之情 形， 變 成 d a t a 1 '0'0'0、data2、0、0、0、d at a 3 ' 0 、 0 0 ---- 那樣之資料串列。 速 率 轉換 器43藉過採樣時脈閂定選擇器42之輸出， 亦 即 零 內插 資料，作爲過採樣相位誤差信號而輸出。 -21 - 4 6 9702 五、發明説明（20) 第13圖係示出補間器16之構成方塊圖。 補間器16具備四個T/N遲延器45、46、47、48和 五個乘法器49、50、51、52、53。但是，T/N遲延器和 乘法器之個數並不限定於前述個數。 過採樣器15輸出之過採樣相位誤差信號係輸入第1 T/N遲延器45和第1單調增減器49。第1 T/N遲延器 45之輸出係輸入第2 T/N遲延器46和第2乘法器50, 第2 T/N遲延器46之輸出係輸入第3 T/N遲延器47和 第3乘法器51,第3 T/N遲延器47之輸出係輸入第4 T/N遲延器48和第4乘法器52,第4 T/N遲延器48之 輸出係輸入第5乘法器53。第1至第5乘法器49、 50、51、52、53之輸出係輸入加法器54,加法器54則 輸出K位元之補間信號。K係表示加法器54輸出之資料 之位元數。 這裡，第1及第5乘法器49、53之乘算係數a，第 2及第4乘法器50、52之乘算係數b，及第3乘法器 51之乘算係數c ，分別爲奈奎斯特（Nyquist)之補間常 數，例如藉下列方程式得出： a-S in(^ / (2XN)) / ( π / ( 2 X Ν ) b = S i η( ττ / ( 1 X Ν) ) / ( ττ / ( 1 X Ν ) c = 1 第14圖係示出多値ASigma調變器17之構成。 多個ASigma調變器17係具備減法器55,加法器56, -22- 五、發明説明（21) 第1之1T遲延器57，L位元量子化器58，及第2之1T 遲延器59 » 減法器55係自補間器1 6輸出之K位元之補間輸出 減去L位元調變信號被第2之1T遲延器59遲延後得 出之饋返信號- 加法器56係自將減法器55之輸出加上加法器56之 輸出被第1之1T遲延器57遲延後得出之饋返信號。加 法器56之輸出係輸入L位元量子化器58和第1之1T 遲延器5 7。 L位元量子化器58藉AS igma調變將加法器56之輸 出，亦即K位元調變基準信號量子化成L位元這裡，K， L的關係爲1(>1^例如多値△ Sigma調變器17連接之粗 控制用數位/類比轉換器18之解析度若係爲8位元時 則L=8 。這時補間器1 6輸出之輸出信號係9位元以 上。L和K之界限比係由過採樣頻率和控制頻寬之關 係決定。 實施形態2，藉過採樣器15將迴路濾波器5之輸出 執行過採樣，另再藉多値ASigma調變器17將補間器 16執行補間後之K位元補間輸出進行位元遞降而成L 位元，藉此，能以高於粗控制用數位/類比轉換器18之 解析度來控制電壓振盪器8之輸入電壓，即使使用粗解 析度之數位/類比轉換器，也能實現引入頻率、範圍寬 廣良好之時脈產生電路。另外，依本實施形態2,能自 -23 - 五、發明説明（22) 多値ASigraa調變器輸出平滑且安定地變化之調變信號。 (產業上之利用可能性） 本發明能適用於產生使用於數位記錄再生裝置之資料 再生信號上之時脈信號之時脈產生電路-符號之說明 1 記錄媒體 2 讀取頭 3 類比/數位轉換器 4 相位比較器 5 迴路濾波器 6 微控制用數位/類比轉換器 7 類比加法器 8 電壓控制振盪器 9 範圍偵測器 10 調變基準信號產生器 11 脈衝寬調變器 12 數位加法器 13 粗控制用數位/類比轉換器 14 低通濾波器 15 過採樣器 16 補間器 17 多値ASigma調變器 20 分頻器 -24-

Claims (1)

1. 4 ‘6 97 02 A8 B3 CS D8

   時脈產生電路」專利案 (90年7月13日修正) 、申請專利範圍 第 89102938 號 六申請專利範圍： 1. 一種時脈產生電路，係產生用於記錄媒體之信號再 生之時脈信號，其特徵爲具備： 自上述之記錄媒體讀出之類比信號轉換成之數位 信號抽出相位誤差信號之相位比較器； 對上述相位誤差信號執行濾波之迴路濾波器； 將上述迴路濾波器濾波後之信號轉換成類比信號 之微控制用數位/類比轉換器； 偵測上述迴路濾波器濾波後之信號是否超出事先 設定之範圍，低於該範圍或在該範圍內之範圍偵測 器； 在上述迴路濾波器濾波後之信號超出上述範圍， 及低於該範圍之情形時則產生調變基準信號之單調 增減器； 將上述調變基準信號轉換成脈衝串列之脈衝寬調 變器； 對事先設定之頻率設定値和藉上述脈衝寬調變器 轉換之信號執行加算之加法器， 將上述加法器得出之信號轉換成類比信號之粗控 制用數位/類比轉換器； 將上述粗控制用數位/類比轉換器轉換之類比信 號之高頻成份截斷之低通濾波器； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公1 ) ------------i 裝--------訂---------線ί I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 9 6 A8B8C8D8 經濟部智慧財產局員工消費·合作社印製 六、申請專利範圍 對上述微控制用數位/類比轉換器輸出之類比信 號和通過上述低通濾波器之類比信號執行加算之類 比加法器；及 上述範圍偵測器若偵測出上述迴路濾波器濾波後 之信號超出上述之範圍，或低於該範圍時則以比例 於上述類比加法器得出之信號之頻率產生時脈信號， 而若偵測出以上述迴路濾波器濾波後之信號係在上 述範圍內時則以與上述微控制用數位/類比轉換器 得出之信號之頻率成比例產生時脈信號之電壓控制 振盪器。 2. 如申請專利範圍第1項之時脈產生電路，其中 上述脈衝寬調變器係以ASigma調變而構成。 3. —種時脈產生電路，係產生使用於記錄媒體之信號 再生之時脈信號，其特徵爲具備： 自上述之記錄媒體讀出之類比信號轉換成之數位 信號抽出相位誤差信號之相位比較器； 對上述相位誤差信號執行濾波之迴路濾波器； 對上述迴路濾波器濾波後之信號執行零內插過採 樣之過採樣器； 對被上述過採樣器執行零內插過採樣後之資料執 行補間之補間器； 將上述補間器補間後之信號轉換成多値△ S i graa 調變信號之多値ASigroa調變器； 將上述多値ASigma調變信號轉換成類比信號之 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格{210 X 297公t ) -----------β --------訂--------- C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) D8 、申請專利範圍 粗控制用數位/類比轉換器； 將上述粗控制用數位/類比轉換器輸出之類比信 號之高頻成份截斷之低通濾波器；及 以與通過上低通濾波器之信號之頻率成比例產生 時脈信號之電壓控制振盪器。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裳---- 訂------- 绫 經^部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公茇）