WO1999043088A1 - Method for automatically correcting a phase servo loop gain - Google Patents

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WO1999043088A1
WO1999043088A1 PCT/FR1999/000341 FR9900341W WO9943088A1 WO 1999043088 A1 WO1999043088 A1 WO 1999043088A1 FR 9900341 W FR9900341 W FR 9900341W WO 9943088 A1 WO9943088 A1 WO 9943088A1
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Definitions

  • the present invention relates to a method for automatic correction of
  • the present invention relates more particularly to the application of said method
  • the present invention further relates to a device for implementing the method for automatically correcting the gain of a phase control loop of a reading clock of a digital optical disc player-recorder.
  • FIG. 1 is the representation of a timing diagram of signals appearing in a control loop phase of a digital optical disc player-recorder
  • Figure 2 is the representation of a phase control loop of a digital optical disc player-recorder
  • FIG. 3 is the representation of a timing diagram of signals appearing in a phase control loop according to the invention
  • Figure 4 is a simplified representation of a control loop used in the context of the invention
  • FIG. 5 is the representation in the Nyquist plane of the transfer function of a control loop within the framework of the invention
  • FIG. 6 is the representation of the operations carried out in a method according to the invention
  • FIG. 1 is the representation of a timing diagram of signals appearing in a control loop phase of a digital optical disc player-recorder
  • Figure 2 is the representation of a phase control loop of a digital optical disc player-recorder
  • FIG. 3 is the representation of a timing diagram of signals appearing in a phase control loop according to the invention
  • Figure 4 is a simplified representation of a control loop used in the context
  • FIG. 7 is the representation in the Nyquist plane of the transfer function of a control loop in a first case of application of the invention
  • FIG. 8 is the representation in the Nyquist plane of the transfer function of a control loop in a second case of application of the invention
  • FIG. 9 is the representation of a device, applied to a phase control loop of the clock for reading the pre-etched marks of a digital optical disc player-recorder, implementing the method according to the invention. using a digital signal processing device
  • FIG. 10 is the representation of a chronogram, in the case of a phase control loop of a clock for reading the pre-etched marks of a digital optical disc player-recorder, of the signals of a following device the invention
  • FIG. 11 is the schematic representation of the calculation modules of a digital signal processing device forming part of a device according to the invention, in the case of a phase control loop of a clock of a digital optical disc player-recorder.
  • the clock for reading the post-etched marks representing the user's data.
  • user data in the broad sense including user data proper and ancillary data including in particular error correction data, is generated from an hp clock for reading pre-engraved marks, said clock being itself synchronized and rephased on specific pre-engraved marks intended for said synchronization and rephasing functions and included in groups of pre-engraved marks arranged at regular intervals along a spiral track which extends over the entire surface of the disc.
  • the post-engraved marks representing the data of the user, are recorded in the zones located between the groups of pre-engraved marks, each zone containing the registered marks representing the data of the user immediately following the group of pre-engraved marks to which said zone is associated. Subsequently, we mainly consider only the pre-engraved marks and the hp clock which is derived therefrom.
  • analog signal r resulting from the reading of specific pre-engraved marks intended for synchronization and rephasing of the clock hp and
  • FIG. 2 a chronogram of which, as a function of time t, is shown in FIG. 1, is shaped, thanks to a fixed or controlled threshold, in a circuit 1, shown in FIG. 2, which supplies a signal s.
  • the signal attacks one of the inputs of a phase comparator 2, the output of which attacks the input of a loop correction filter 3, itself followed by a variable frequency oscillator 4, the frequency of which is driven by the output voltage of the filter 3.
  • the oscillator 4 supplies the clock signal hp.
  • the output of oscillator 4 drives a logic circuit 5 generating for each period of occurrence of marks r and s a signal u of duration equal to an integer number of periods of oscillator 4 and substantially equal to the duration of signal s .
  • the frequency f ⁇ of occurrence of the signals s and u is the frequency of occurrence of the groups of pre-etched marks, which appears when the spinning disc is read at its nominal speed of rotation; the frequency f p of the signal h p is for example equal to twice the inverse of the duration of the shortest of the pre-etched marks.
  • the pre-engraved marks used for synchronization of the digital optical disc player-recorder are for example reduced to a single mark of duration equal to 4 / fp. Subsequently, to simplify the description of the invention and without reducing its scope, only the particular case of the single synchronization mark will be considered, even if it is common to use at least two pre-etched marks creating an interval of time which is prohibited by the modulation code used for recording user data.
  • phase comparator 2 Usually only the rising edges of the signals s and u are used in the phase comparator 2 so that a variation in duration of the signal s modifies the relative phase of the signal u with respect to that of the signal s.
  • An improvement of this method could consist in using no longer the signal u, but a signal u 'consisting of two windows u' ⁇ and u'2 both of the same duration and centered respectively on the rising edge of the signal u and on its falling edge.
  • a phase loop error signal e is then obtained by performing the following operations, shown in FIG.
  • This method eliminates the phase error of the signal u 'with respect to the signal s due to a variation in the duration of the signal s, the control loop rephasing the middle of the signal u' with respect to the middle of the signal s. This method also makes it possible to eliminate the erroneous signals s, due to local defects of the disk, at least one edge of which is not in the corresponding window u ' ⁇ or u'2.
  • the determination of a threshold is delicate, since said discs provide a read signal which does not does not have a zero average value and said average value can vary considerably when moving from an area of the user data recorded to an area not yet recorded.
  • This determination of the threshold can be particularly delicate, or sometimes even impossible, during the initialization of the digital optical disc reader-recorder, after it is put into operation and before the synchronization and the rephasing of the clock h p are acquired, and consequently requires a significant time to perform said acquisition of synchronization and rephasing and finish the initialization of said digital optical disc reader-writer.
  • a signal r is taken from the pre-etched marks of the disc intended for the synchronization of the reader-recorder using a pair v of sampling signals, synchronous with the clock hp, the timing diagram of which is shown in FIG.
  • the centers of the two signals of said pair v of sampling signals being separated by a time interval ⁇ substantially constant and equal to the duration of the signal r, duration measured by example at the points of inflection of the curve representative of the signal r, ie approximately at the mid-height of said signal r.
  • ⁇ ⁇ and x are the respective amplitudes of the first sample and the second sample of the signal r
  • Said convergence is all the more rapid as the time interval ⁇ of the couple v - therefore the duration of the signal r - does not exist in the signal read coming from the reading of the marks engraved on the disc, pre-engraved marks other than the marks whose reading provides the signal r and post-etched marks when the user data are recorded, or at least the spectrum of the signal r appears only very weakly in the signal coming from the reading of all the marks engraved on the disc other than those whose reading provides the signal r.
  • Another solution allowing very rapid convergence of said synchronization and of said rephasing, consists in the execution of the synchronization and rephasing operations in a specific zone of the disc containing only the pre-etched marks; however, this choice lengthens the overall initialization time of the reader-recorder and is therefore not retained.
  • the disc driven at constant angular speed, is composed of concentric annular zones in each of which the homologous engraved marks have constant angular lengths, and if, in its innermost part, each annular zone has homologous engraved marks whose length linear is roughly the same in all annular zones - disc known by the term ZCAV -, the time interval ⁇ remains constant in each annular zone, but varies from one annular zone to another (at the same time as the clocks player-recorder). If the disc is of the CAV type for its pre-etched marks and of the ZCAV type for its recorded marks representing the data of the user, the time interval ⁇ remains constant over the entire extent of the disc. If the disc has holomogue engraved marks of
  • phase control loop of a digital optical disc player-recorder various components of said control loop or various elements located upstream of said control loop can cause such variations; these are for example: the size and shape of the pre-etched marks of the disc intended for synchronization and rephasing of the clock h p , as already mentioned, the distance from the center of the disc of said pre-etched marks intended for synchronization and in rephasing, the diameter of the focused spot of the digital optical disc reader-recorder, the power of the laser beam before its interaction with the disc, the local reflection coefficient of the disc, the gain of the pre-amplifier stages according to the photodetector cells receiving the light beam after its interaction with the disc or the gain of amplifier stages located in the phase control loop.
  • the phase comparator being included in a phase control loop, any change in amplitude of the signal it delivers, or in the amplification of said signal
  • any rapid variation of some of the said elements should not be taken into account, but on the contrary eliminated as far as possible; for example, any significant variation in shape and size of a pre-engraved mark intended for synchronization and rephasing should be eliminated in relation to the shape and dimension which they should have with reference to the preceding corresponding pre-engraved mark, related variation in particular to local defects of the disc and which can be taken into account by eliminating the contribution of the incriminated mark using a criterion of plausibility.
  • a major characteristic of the invention is therefore to compensate for the slow variations in the elements constituting the phase control loop or in elements located upstream of said control loop resulting in a gain variation of said control loop.
  • a control loop represented in FIG. 4, which is both the phase control loop considered until now and any other control loop, receives an input signal E, which is transmitted to a subtractor element 10.
  • the direct branch of the control loop receives the output of the subtractor element 10; said direct branch symbolically consists of a single element 1 1 of
  • element 11 can usually include a correction filter for the servo loop.
  • the signal S output from the control loop is supplied.
  • the signal S is transmitted to the reaction branch, which symbolically consists of a single element 12 of transfer function B, B being a complex function of the frequency.
  • the signal E is the middle phase of the signal r.
  • the loop error signal ⁇ is the difference ⁇ r of the samples ri and x_ taken from the signal r. said difference being substantially proportional to the phase difference between the middle of the signal r and the middle of the pair v of sampling signals and the signal S is the clock hp.
  • the considered portion of the curve representative of the transfer function T crosses the quadrant considered with an average slope roughly of the order of 1 and passes at a minimum imposed distance from point C, said minimum distance characterizing the stability of the control loop .
  • the portion considered of the curve representative of the transfer function T, in said quadrant where the phase correction of the servo loop is preferably carried out, is tangent to a half-line ⁇ from O. half-line whose slope is roughly of the order of 1: in this zone the curve representative of the transfer function T is to the left and above said half-line ⁇ .
  • the gain variation of the loop is only substantially real positive
  • the invention is first of all a method for automatically correcting slow variations in the gain of a control loop, having a complex frequency transfer function, said transfer function T being represented in the Nyquist plane with its part. real Re (T) on the abscissa and its imaginary part Im (T) on the ordinate, a portion of said transfer function being located in the quadrant corresponding to the abscissas and negative ordinates and passing at a distance greater than a minimum distance from point C of coordinates (-1; 0) of said Nyquist plane, the intersection of a half-straight line coming from said point C of coordinates (-1; 0) and of negative slope and of said portion of the curve representative of the function of transfer T being a point M corresponding to a frequency f, the transfer function T being subject to the variation of elements constituting said control loop or elements located upstream of said bo ucle of enslavement to variations resulting in the multiplication of said transfer function T by a number
  • a control loop according to the method of the invention, shown in Figure 6. consists of: an addition module 20, a subtraction module 21, a main branch consisting of a module 22 with a complex transfer function A ', which can usually include a correction filter for the servo loop, and with a multiplication module 23, of a reaction branch consisting of a module 24 with a transfer function complex B ′, of a source module 25 supplying two sinusoidal signals Ep and Eq of known amplitude and of given frequency f in phase quadrature with respect to each other, Eq being late with respect to E p , two selective detection modules at the frequency f 26 and 27 and a calculation and maintenance module 28; calculation here means obtaining a result signal from an original signal both with the aid of an electronic device, either analogical or logical, as with the aid of a digital signal processing device after digitization of the signal origin, as will be specified later in an exemplary embodiment.
  • the signals ⁇ 'and E p are supplied to module 26, which supplies the signal c, real part of the contribution ⁇ p' of E p to the loop error signal ⁇ '; the signals ⁇ 'and E q are supplied to module 27. which supplies the signal of the imaginary part of the contribution ⁇ p' of Ep to the loop error signal ⁇ '.
  • the signals c and d are supplied to module 28 which calculates the inverse 1 / k - positive real number - of the variation factor - increase or decrease factor - of the transfer function of the servo loop from the signal Ep, said signals c and d and knowledge of the nominal operating state of the control loop and maintains it until the next calculation; said factor 1 / k, maintained by the module 28, is supplied to the multiplication module 23, thus closing a control loop for correcting the gain of the control loop; the product A 'x B' / k is the transfer function T.
  • the method according to the invention for correcting the gain of a servo loop is characterized by the execution of the following successive operations: addition of a known sinusoidal signal Ep of given frequency f to the input signal E 'of the control loop, sampling of the loop error signal ⁇ ' of the control loop and selective detection at the given frequency f of the real component c and of the imaginary component d of the contribution of said sinusoidal signal known of frequency given f to the loop error signal ⁇ ', calculation of a correction factor of the gain of the servo loop equal to the inverse of the real number k, multiplication of the gain of the direct branch of said loop enslavement by said factor and maintenance of said factor.
  • correction factor 1 / kj + j (1 / k'j + i) x (1 / k); the loop gain is multiplied by the correction factor 1 / kj + i and the said correction factor is maintained.
  • the calculation and maintenance module 28 then performs the following operations during the i + lth correction phase of the control loop: maintenance of the previous correction factor 1 / kj, calculation of the differential correction factor 1 / k'j + , development of the new calculation factor 1 / kj + i, replacement of the previous correction factor 1 / kj, by the new correction factor 1 / kj + j which is applied to the multiplication module 23 and maintenance of said new factor of correction.
  • the signal Ep is chosen as small as possible so as not to disturb the output signal S 'notably, but large enough to allow detection of the two components c and d of the contribution ⁇ p' of the known sinusoidal signal E p of given frequency f to the loop error signal ⁇ 'with a sufficient signal-to-noise ratio.
  • the calculation module 28 can, in particular in the case of the phase control loop of a digital optical disc player-recorder, include significant filtering to eliminate possible accidental disturbances due to abnormal rapid variations in the constituent elements the control loop or elements located upstream of said control loop; in this case it is possible to envisage a time constant of the low-pass filter of the order of 0.1 seconds or even of the order of 1 second or more; the choice of the value of said time constant depending very particularly on the nature and the distribution of the local defects of the disc which disturb the pre-etched marks and more particularly the marks intended for the synchronization and the rephasing of the clock hp of the reader- recorder.
  • the phase control loop of a digital optical disc player-recorder it is possible possibly to carry out the gain correction of the control loop only from time to time, in particular during periods of the digital optical disc player-recorder during which there is no data transfer with the outside - neither writing nor reading.
  • the value of the gain correction of the servo loop is then maintained at its last state until the preparation of the next correction; the value of said correction is in any case maintained in principle at least during the time interval between the times of occurrence of two successive groups of pre-etched marks.
  • the vector CM ' represents the complex number Ep / (c + id), ie Ep x (c - id) / (c ⁇ + d ⁇ ) and the vector OM' the complex number -1 + Ep x (c - id) / ( ⁇ y + d ⁇ ); in the absence of variations of the constituent elements of the control loop or of elements located upstream of said control loop the point M 'is merged with the point M and the vector OM represents the complex number -1 + a - ib.
  • each module described in the process can be replaced by a set of elementary electronic components making it possible to carry out the operations charged to said module or else all the operations to be carried out by the various modules described can be carried out by one or more specific electronic components designed for this purpose.
  • the selective frequency detection of the two modules 26 and 27 can be carried out by a usual synchronous detection device produced in the form of elementary electronic components or else be carried out by a part of a more specific specific electronic component defined for this purpose.
  • the calculation module 28 can be produced using a specific electronic component, or a portion of a specific electronic component, designed for this purpose.
  • a fast calculation makes it possible to take a larger number of samples and makes it possible to avoid the error which would arise from a sub-sampling of the correction signal.
  • the filtering can include the calculation of an average m (l / k), for example either an arithmetic average on a determined number of the last correction factors 1 / k or f (l / k) calculated successively and memorized, that is to say a weighted average exponentially carried out on all the correction factors calculated while favoring the last correction factors calculated.
  • This procedure is not a hindrance insofar as the correction does not need to be carried out quickly; on the contrary, it has the advantage of minimizing the effect of rapid disturbances which could be due to elements constituting the control loop or to elements located upstream of said control loop.
  • n a positive real number chosen according to the characteristics of the control loop and taking into account the types of faults that the control loop presents and the extreme values that the factor of correction is likely to take; to simplify the calculations n can advantageously, as far as possible, be an integer power of 2 negative or positive.
  • the value 1 is given to the coefficient 1 / k.
  • the correction factor 1 / kj remains for example between 1/3 and 3, we can even content our with replacing the multiplication (1 / k j ) x (1 / k'j + i) by the addition 1 / kj + nx (
  • the correction factor 1 / k j is then the addition to 1 of a sum of terms nx (
  • the value 1 is given to the coefficient 1 / k.
  • the correction factor 1 / kj remains for example between 1/3 and 3, we can even content our with replacing the multiplication (1 / kj) x (1 / k'j + ⁇ ) by the addition 1 / k j + nx CJ + I. having suitably chosen n so as not to over-correct when 1 / k j is small.
  • the correction factor 1 / kj is then the addition to 1 of a sum of terms nxc; , with l ⁇ j ⁇ i.
  • An example of a device used in the case of a phase control loop of the hp clock of a digital optical disc player-recorder, implementing a method according to the invention and performing by digital calculation the operations according to said method, comprises a digital signal processing device 33 and ancillary circuit elements, as shown in FIG. 9.
  • 18 chronogram is shown in Figure 10, is derived from the reading of the marks engraved on the digital optical disc - pre-engraved marks of the groups of pre-engraved marks and marks, post-engraved during the recording of the user data, which each follow groups of pre-engraved brands.
  • Part of the signal R, resulting from the reading of the groups of the pre-engraved marks contains not only the signal r intended for the synchronization and the rephasing of the clock hp of the digital optical disc player-recorder, but also signals intended for the follow of the runway - to the radial tracking of the runway and to the focusing in the plane containing the runway -, runway address signals intended to allow access to the runway, said runway usually being in the form of a spiral and bearing in generally both said groups of pre-etched marks and post-etched marks representing user data, and the track address marks intended to allow access to the track and in particular to the areas containing the post- engraved representing user data.
  • the clock signal hp comes from an oscillator 35 controllable in frequency by a voltage coming from a digital-analog converter 34, which itself receives the output signal from the digital signal processing device 33; one could just as well consider, instead of the clock 35 driven in frequency by a voltage and the digital-analog converter 34, a frequency synthesizer driven directly by the digital signal of the digital signal processing device 33.
  • the part of the signal R, resulting from the reading of the pre-etched marks of a group of pre-etched marks begins, as shown in FIG. 10, at an instant t ⁇ and ends at an instant t ⁇ .
  • the analog-digital converter 31 is permanently controlled by the clock signal hp of frequency fp and continuously generates digital samples.
  • the output signal from the analog-digital converter 31, the sampled signal R2 contains in particular the signal resulting from the reading of the pre-etched mark from which two samples are taken intended for the generation of the error signal of the servo control loop. phase; the output signal from the analog-digital converter 31 is supplied to a memory 32, for example of the so-called FIFO type.
  • a memory 32 for example of the so-called FIFO type.
  • a selection signal w is applied to memory 32; said selection signal w comes from the processing by a logic circuit 36 of the frequency signal fp of the clock hp generated by the oscillator 35.
  • the logic circuit 36 which selects samples of ranks given in a predetermined series of samples starting at time t ⁇ , is reset to the initial position and the memory 32 is reset to zero by a signal z from the signal processing device digital 33, before each instant t ⁇ at the start of reading a group of pre-etched marks.
  • the digital signal processing device 33 takes the signal R3 using the control signal m the digital samples stored in memory 32 .
  • the digital signal processing device 33 supplies as output a digital signal R4, result of the calculation of the operations according to the method of the invention, intended for the phase correction of the clock hp generated by the oscillator 35.
  • the signal R4 is converted into an analog signal R5 by the digital-analog converter 34, said signal R5 controlling said frequency-controlled oscillator 35.
  • the digital signal processing device 33 is in connection with the controller 37 of the reader-recorder, which manages and controls the execution of the various functions fulfilled by the reader-recorder and in particular those fulfilled by said digital signal processing device 33.
  • the digital signal processing device makes it possible to advantageously fulfill functions annexed to the phase control and to the correction of the gain of the phase control loop, functions that we will clarify now.
  • the signal edges from said pre-etched marks vary according to the radius and therefore the gain in the phase control loop varies depending on the radius; in the case of rapid access through part of the useful range of the disc, this variation in gain could not be corrected in real time; the variation of the gain of the phase control loop being known as a function of the radius, a correction factor can be stored - a table of discrete values corresponding to successive concentric bands of the disc - and applied in open loop, in real time , by the digital signal processing device 33 to the phase control loop.
  • Another phenomenon is the existence of local disc faults: because of these local faults, the signal R, resulting from the reading of the groups of pre-etched marks of the disc, and in particular the signal r, resulting from the reading of the marks intended when synchronizing and rephasing the hp clock, there may be gaps or, more generally, significant disturbances; as a result, the error signal of the phase control loop, which is the difference of the two samples r and r2 selected by the part w 'of the selection signal w and stored in memory 32 during the reading of each group of pre-engraved marks, may be aberrant; two thresholds of opposite values are memorized and make it possible to eliminate the loop error signal whenever it is not included between these two thresholds.
  • the digital signal processing device 33 which on the one hand is an element of the phase control loop of a digital optical disc player-recorder and on the other hand makes it possible to carry out the correction according to the invention slow variations in the gain of said loop, performs calculations and logic operations shown schematically in Figure 11.
  • the signal processing device comprises a unit
  • control unit 50 which performs all the internal operations and enables dialogue with the external elements already described: the analog-digital converter 31, the memory 32, the digital-analog converter 34, the selection logic circuit 36 and the reader controller 37 digital optical disc recorder and supplying the signal of known amplitude E p and of given frequency f to the adder 30; the calculations and logical operations are represented schematically by modules.
  • a module 51 performs the difference r 3 of the two samples ri and r2 supplied in the signal R3 extracted from the memory 32; the difference signal r 3 is supplied to a module 52, which performs an open loop correction, in real time, as a function of the radius, of the gain of the phase control loop by multiplying the difference signal r 3 by the one of said correction factors which are functions of the radius and stored in a table and provide a result signal X4 as an output; the signal rj. is supplied to a module 53, which performs a comparison of the signal rj.
  • a variant may also consist in supplying the value of the signal rj. obtained during the reading of the group of pre-etched marks immediately preceding the reading of the group of pre-etched marks having supplied the value out of tolerance of the signal r
  • the logic sector containing said two groups of pre-etched marks immediately following one another can advantageously be eliminated by raising an alarm to the controller 37 of the optical disc player-recorder digital.
  • a module 54 detects in the signal 4 the real and imaginary components at the given frequency f, contribution of the sinusoidal signal Ep of known amplitude and given frequency f, deduces therefrom the differential correction nx (
  • dj + ⁇ Q, which must be added during the i + lth correction step of the gain of the phase control loop to the previous correction factor 1 / k j to obtain the i + lth correction factor 1 / kj + j, performs as has already been specified an average m (l / k) of the previous calculated correction factors; said average m (l / k) is supplied to a multiplier module 55 which supplies the corrected signal R4 . xm (l / k); the signal R4 is supplied to the digital-analog converter 34.
  • the digital signal processing device performs both the operations useful for the normal operation of the phase control loop and the gain correction operations of
  • the conversion is carried out analog / digital of two samples ri and r2 of the signal R using the clock signal hp; if we refer to the description of the process according to the invention, shown in FIG. 6, the analog / digital conversion of two samples of the signal Ei 'is carried out using the signal S', the relative phase of the signals hp and R, ie the relative phase of the signals S'i and Ei ', in this case being the quantity to be canceled in the servo loop.

Abstract

The invention concerns a method for automatically correcting slow gain variations in a phase servo loop with a complex transfer function of the frequency represented in the Nyquist plane. In a preferred embodiment, the associated device essentially comprises a digital signal processing element (33) and annex circuit elements (adder (30), converters (31 and 34), memory (32), oscillator (35), logic circuit (36), reader-recorder controller (37)) for processing a signal (R) derived from reading the marks engraved on a digital optical disk and containing in particular a part for the synchronisation and phase adjustment of the reader-recorder clock (hp). The invention is particularly applicable to a phase servo loop of a digital optical disk reader-recorder reading clock.

Description

PROCEDE DE CORRECTION AUTOMATIQUE DU GAIN D'UNE BOUCLE METHOD FOR AUTOMATICALLY CORRECTING THE LOOP OF A LOOP
D'ASSERVISSEMENT.OF CONTROL.
La présente invention concerne un procédé de correction automatique desThe present invention relates to a method for automatic correction of
5 variations lentes du gain d'une boucle d'asservissement ayant une fonction de transfert complexe de la fréquence, seule une partie limitée de la fonction de transfert de ladite boucle d'asservissement, représentée dans le plan de Nyquist, étant prise en compte dans le cadre de l'invention.5 slow variations of the gain of a control loop having a complex frequency transfer function, only a limited part of the transfer function of said control loop, represented in the Nyquist plane, being taken into account in the scope of the invention.
La présente invention concerne plus particulièrement l'application dudit procédéThe present invention relates more particularly to the application of said method
I O à la correction automatique du gain d'une boucle d'asservissement de phase d'une horloge de lecture, d'un lecteur-enregistreur de disque optique numérique de format dit échantillonné suivant une terminologie bien connue, synchronisée sur le signal lu issu de marques prégravées sur ledit disque.IO to the automatic correction of the gain of a phase control loop of a reading clock, of a digital optical disc reader-recorder of said format sampled according to well-known terminology, synchronized with the signal read from pre-engraved marks on said disc.
La présente invention concerne en outre un dispositif pour la mise en oeuvre du 15 procédé de correction automatique du gain d'une boucle d'asservissement de phase d'une horloge de lecture d'un lecteur-enregistreur de disque optique numérique.The present invention further relates to a device for implementing the method for automatically correcting the gain of a phase control loop of a reading clock of a digital optical disc player-recorder.
Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, faite avec référence aux figures ci-annexées dans lesquelles : la figure 1 est la représentation d'un chronogramme de signaux apparaissant 20 dans une boucle d'asservissement de phase d'un lecteur-enregistreur de disque optique numérique ; la figure 2 est la représentation d'une boucle d'asservissement de phase d'un lecteur-enregistreur de disque optique numérique ; la figure 3 est la représentation d'un chronogramme de signaux apparaissant 25 dans une boucle d'asservissement de phase suivant l'invention ; la figure 4 est la représentation simplifiée d'une boucle d'asservissement utilisée dans le cadre de l'invention ; la figure 5 est la représentation dans le plan de Nyquist de la fonction de transfert d'une boucle d'asservissement dans le cadre de l'invention ; 30 la figure 6 est la représentation des opérations effectuées dans un procédé suivant l'invention ; la figure 7 est la représentation dans le plan de Nyquist de la fonction de transfert d'une boucle d'asservissement dans un premier cas d'application de l'invention ; la figure 8 est la représentation dans le plan de Nyquist de la fonction de transfert d'une boucle d'asservissement dans un second cas d'application de l'invention ; la figure 9 est la représentation d'un dispositif, appliqué à une boucle d'asservissement de phase de l'horloge de lecture des marques prégravées d'un lecteur- enregistreur de disque optique numérique, mettant en oeuvre le procédé suivant l'invention à l'aide d'un dispositif de traitement de signal numérique ; la figure 10 est la représentation d'un chronogramme, dans le cas d'une boucle d'asservissement de phase d'une horloge de lecture des marques prégravées d'un lecteur- enregistreur de disque optique numérique, des signaux d'un dispositif suivant l'invention ; la figure 11 est la représentation schématique des modules de calcul d'un dispositif de traitement de signal numérique faisant partie d'un dispositif suivant l'invention, dans le cas d'une boucle d'asservissement de phase d'une horloge d'un lecteur- enregistreur de disque optique numérique.The characteristics and advantages of the invention will appear on reading the description which follows, made with reference to the appended figures in which: FIG. 1 is the representation of a timing diagram of signals appearing in a control loop phase of a digital optical disc player-recorder; Figure 2 is the representation of a phase control loop of a digital optical disc player-recorder; FIG. 3 is the representation of a timing diagram of signals appearing in a phase control loop according to the invention; Figure 4 is a simplified representation of a control loop used in the context of the invention; FIG. 5 is the representation in the Nyquist plane of the transfer function of a control loop within the framework of the invention; FIG. 6 is the representation of the operations carried out in a method according to the invention; FIG. 7 is the representation in the Nyquist plane of the transfer function of a control loop in a first case of application of the invention; FIG. 8 is the representation in the Nyquist plane of the transfer function of a control loop in a second case of application of the invention; FIG. 9 is the representation of a device, applied to a phase control loop of the clock for reading the pre-etched marks of a digital optical disc player-recorder, implementing the method according to the invention. using a digital signal processing device; FIG. 10 is the representation of a chronogram, in the case of a phase control loop of a clock for reading the pre-etched marks of a digital optical disc player-recorder, of the signals of a following device the invention; FIG. 11 is the schematic representation of the calculation modules of a digital signal processing device forming part of a device according to the invention, in the case of a phase control loop of a clock of a digital optical disc player-recorder.
Pour faciliter la compréhension de l'invention, on se place tout d'abord dans le cas d'un lecteur-enregistreur de disque optique numérique de format échantillonné, l'horloge de lecture des marques post-gravées représentant les données de l'utilisateur, données de l'utilisateur au sens large incluant données de l'utilisateur à proprement parler et données annexes incluant en particulier des données de correction d'erreur, est générée à partir d'une horloge hp de lecture des marques prégravées, ladite horloge étant elle-même synchronisée et rephasée sur des marques prégravées spécifiques destinées auxdites fonctions de synchronisation et de rephasage et incluses dans des groupes de marques prégravées disposés à intervalles réguliers le long d'une piste en spirale qui s'étend sur toute la surface du disque. Les marques post-gravées, représentant les données de l'utilisateur, sont enregistrées dans les zones situées entre les groupes de marques prégravées, chaque zone contenant les marques enregistrées représentant les données de l'utilisateur suivant immédiatement le groupe de marques prégravées auquel ladite zone est associée. Par la suite on ne considère essentiellement que les marques prégravées et l'horloge hp qui en est dérivée.To facilitate understanding of the invention, we first place ourselves in the case of a digital optical disc reader-recorder of sampled format, the clock for reading the post-etched marks representing the user's data. , user data in the broad sense including user data proper and ancillary data including in particular error correction data, is generated from an hp clock for reading pre-engraved marks, said clock being itself synchronized and rephased on specific pre-engraved marks intended for said synchronization and rephasing functions and included in groups of pre-engraved marks arranged at regular intervals along a spiral track which extends over the entire surface of the disc. The post-engraved marks, representing the data of the user, are recorded in the zones located between the groups of pre-engraved marks, each zone containing the registered marks representing the data of the user immediately following the group of pre-engraved marks to which said zone is associated. Subsequently, we mainly consider only the pre-engraved marks and the hp clock which is derived therefrom.
D'une façon générale, le signal analogique r, issu de la lecture des marques prégravées spécifiques destinées à la synchronisation et au rephasage de l'horloge hp etIn general, the analog signal r, resulting from the reading of specific pre-engraved marks intended for synchronization and rephasing of the clock hp and
2 dont un chronogramme, fonction du temps t, est montré à la figure 1, est mis en forme, grâce à un seuil fixe ou asservi, dans un circuit 1, montré à la figure 2, qui fournit un signal s. Le signal s attaque l'une des entrées d'un comparateur de phase 2 dont la sortie attaque l'entrée d'un filtre de correction de boucle 3, lui-même suivi d'un oscillateur à fréquence variable 4, dont la fréquence est pilotée par la tension de sortie du filtre 3. L'oscillateur 4 fournit le signal d'horloge hp. La sortie de l'oscillateur 4 attaque un circuit logique 5 générant pour chaque période d'occurrence des marques r et s un signal u de durée égale à un nombre entier de périodes de l'oscillateur 4 et sensiblement égale à la durée du signal s. La fréquence f^ d'occurrence des signaux s et u est la fréquence d'occurrence des groupes de marques prégravées, qui apparaît quand on effectue la lecture du disque tournant à sa vitesse nominale de rotation; la fréquence fp du signal hp est par exemple égale au double de l'inverse de la durée de la plus courte des marques prégravées. Les marques prégravées servant à la synchronisation du lecteur-enregistreur de disque optique numérique sont par exemple réduites à une marque unique de durée égale à 4 / fp. Par la suite, pour simplifier la description de l'invention et sans en diminuer la portée, seul le cas particulier de la marque unique de synchronisation sera considéré, même s'il est courant d'utiliser au moins deux marques prégravées créant un intervalle de temps qui est interdit par le code de modulation utilisé pour l'enregistrement des données de l'utilisateur.2 a chronogram of which, as a function of time t, is shown in FIG. 1, is shaped, thanks to a fixed or controlled threshold, in a circuit 1, shown in FIG. 2, which supplies a signal s. The signal attacks one of the inputs of a phase comparator 2, the output of which attacks the input of a loop correction filter 3, itself followed by a variable frequency oscillator 4, the frequency of which is driven by the output voltage of the filter 3. The oscillator 4 supplies the clock signal hp. The output of oscillator 4 drives a logic circuit 5 generating for each period of occurrence of marks r and s a signal u of duration equal to an integer number of periods of oscillator 4 and substantially equal to the duration of signal s . The frequency f ^ of occurrence of the signals s and u is the frequency of occurrence of the groups of pre-etched marks, which appears when the spinning disc is read at its nominal speed of rotation; the frequency f p of the signal h p is for example equal to twice the inverse of the duration of the shortest of the pre-etched marks. The pre-engraved marks used for synchronization of the digital optical disc player-recorder are for example reduced to a single mark of duration equal to 4 / fp. Subsequently, to simplify the description of the invention and without reducing its scope, only the particular case of the single synchronization mark will be considered, even if it is common to use at least two pre-etched marks creating an interval of time which is prohibited by the modulation code used for recording user data.
Habituellement seuls les fronts montants des signaux s et u sont utilisés dans le comparateur de phase 2 si bien qu'une variation de durée du signal s modifie la phase relative du signal u par rapport à celle du signal s. Une amélioration de cette méthode pourrait consister à utiliser non plus le signal u, mais un signal u' constitué de deux fenêtres u' ι et u'2 toutes les deux de même durée et centrées respectivement sur le front montant du signal u et sur son front descendant. Un signal d'erreur de boucle de phase e est alors obtenu en effectuant les opérations suivantes, montrées à la figure 1 : intégration d'une tension de référence entre l'instant d'occurrence du front montant du signal u' i et l'instant d'occurrence du front montant du signal s, ajout à la tension obtenue de l'intégration d'une tension opposée à ladite tension de référence entre l'instant d'occurrence du front montant du signal s et l'instant d'occurrence du front descendant du signal u'i , maintien de la tension obtenue et ajout à ladite tension maintenue de l'intégration de ladite tension de référence entre l'instant d'occurrence du front montant du signal u'2 et l'instant d'occurrence du front descendant du signal s, ajout à la tension obtenue de l'intégration d'une tensionUsually only the rising edges of the signals s and u are used in the phase comparator 2 so that a variation in duration of the signal s modifies the relative phase of the signal u with respect to that of the signal s. An improvement of this method could consist in using no longer the signal u, but a signal u 'consisting of two windows u' ι and u'2 both of the same duration and centered respectively on the rising edge of the signal u and on its falling edge. A phase loop error signal e is then obtained by performing the following operations, shown in FIG. 1: integration of a reference voltage between the instant of occurrence of the rising edge of the signal u 'i and the instant of occurrence of the rising edge of signal s, addition to the voltage obtained from the integration of a voltage opposite to said reference voltage between the instant of occurrence of the rising edge of signal s and the instant of occurrence of the falling edge of the signal u'i, maintaining the voltage obtained and adding to said maintained voltage the integration of said reference voltage between the instant of occurrence of the rising edge of the signal u'2 and the instant of occurrence of the falling edge of signal s, addition to the voltage obtained from the integration of a voltage
3 opposée à ladite tension de référence entre l'instant d'occurrence du front descendant du signal s et l'instant d'occurrence du front descendant du signal u'2 et maintien de cette tension. Cette méthode permet d'éliminer l'erreur de phase du signal u' par rapport au signal s due à une variation de durée du signal s, la boucle d'asservissement rephasant le milieu du signal u' par rapport au milieu du signal s. Cette méthode permet de surcroît d'éliminer les signaux s erronés, dus aux défauts locaux du disque, dont au moins un front n'est pas dans la fenêtre correspondante u' \ ou u'2 .3 opposite to said reference voltage between the instant of occurrence of the falling edge of the signal s and the instant of occurrence of the falling edge of the signal u'2 and maintenance of this voltage. This method eliminates the phase error of the signal u 'with respect to the signal s due to a variation in the duration of the signal s, the control loop rephasing the middle of the signal u' with respect to the middle of the signal s. This method also makes it possible to eliminate the erroneous signals s, due to local defects of the disk, at least one edge of which is not in the corresponding window u '\ or u'2.
Néanmoins, dans le cas de certains disques réenregistrables utilisant la technique dite du changement de phase ou dans le cas de certains disques enregistrables une seule fois dits WORM, la détermination d'un seuil est délicate, car lesdits disques fournissent un signal de lecture qui ne présente pas une valeur moyenne nulle et ladite valeur moyenne peut varier considérablement lorsque l'on passe d'une zone des données de l'utilisateur enregistrée à une zone non encore enregistrée. Cette détermination du seuil peut être particulièrement délicate, voire parfois impossible, lors de l'initialisation du lecteur-enregistreur de disque optique numérique, après sa mise en fonctionnement et avant que la synchronisation et le rephasage de l'horloge hp ne soient acquis, et par suite nécessite un temps important pour effectuer ladite acquisition de synchronisation et de rephasage et finir l'initialisation dudit lecteur-enregistreur de disque optique numérique. On préfère donc chercher, dans le cadre de l'invention, une méthode de synchronisation et de rephasage de l'horloge hp par rapport au signal r ne nécessitant pas l'utilisation d'un seuil de mise en forme dudit signal r. Dans ce but, dans le cadre de l'invention, on effectue un échantillonnage du signal r issu des marques prégravées du disque destinées à la synchronisation du lecteur-enregistreur à l'aide d'un couple v de signaux d'échantillonnage, synchrone de l'horloge hp , dont le chronogramme est montré à la figure 3, les centres des deux signaux dudit couple v de signaux d'échantillonnage étant séparés par un intervalle de temps τ sensiblement constant et égal à la durée du signal r, durée mesurée par exemple au niveau des points d'inflexion de la courbe représentative du signal r, soit environ à la mi- hauteur dudit signal r. Si τ\ et x sont les .amplitudes respectives du premier échantillon et du deuxième échantillon du signal r, on réalise un comparateur de phase entre l'horloge hp qui est à l'origine du couple v de signaux d'échantillonnage et le signal r, en effectuant la différence Δr = r\ - τ_ : en effet, si ledit couple v est en avance de phase sur le signal r, comme cela est montré à la figure 3 a, r\ < et Δr < 0 ; si ledit couple v est en phase avecHowever, in the case of certain rewritable discs using the so-called phase change technique or in the case of certain recordable discs called WORM only once, the determination of a threshold is delicate, since said discs provide a read signal which does not does not have a zero average value and said average value can vary considerably when moving from an area of the user data recorded to an area not yet recorded. This determination of the threshold can be particularly delicate, or sometimes even impossible, during the initialization of the digital optical disc reader-recorder, after it is put into operation and before the synchronization and the rephasing of the clock h p are acquired, and consequently requires a significant time to perform said acquisition of synchronization and rephasing and finish the initialization of said digital optical disc reader-writer. It is therefore preferred to seek, within the framework of the invention, a method of synchronization and rephasing of the clock hp with respect to the signal r not requiring the use of a threshold for shaping said signal r. For this purpose, in the context of the invention, a signal r is taken from the pre-etched marks of the disc intended for the synchronization of the reader-recorder using a pair v of sampling signals, synchronous with the clock hp, the timing diagram of which is shown in FIG. 3, the centers of the two signals of said pair v of sampling signals being separated by a time interval τ substantially constant and equal to the duration of the signal r, duration measured by example at the points of inflection of the curve representative of the signal r, ie approximately at the mid-height of said signal r. If τ \ and x are the respective amplitudes of the first sample and the second sample of the signal r, a phase comparator is produced between the clock hp which is the source of the couple v of sampling signals and the signal r , by making the difference Δr = r \ - τ_: indeed, if said couple v is in phase advance on the signal r, as shown in FIG. 3 a, r \ <and Δr <0; if said couple v is in phase with
4 le signal r, comme cela est montré à la figure 3b, ri = et Δr = 0 ; si ledit couple v est en retard de phase sur le signal r, comme cela est montré à la figure 3c, ri > n et Δr > 0. La convergence de la synchronisation et du rephasage du couple v de signaux d'échantillonnage par rapport aux signaux issus de la lecture des marques prégravées est rapide. Ladite convergence est d'autant plus rapide que l'intervalle de temps τ du couple v - donc la durée du signal r - n'existe pas dans le signal lu provenant de la lecture des marques gravées sur le disque, marques prégravées autres que les marques dont la lecture fournit le signal r et marques post-gravées lors de l'enregistrement des données de l'utilisateur, ou que tout au moins le spectre du signal r n'apparaît que très faiblement dans le signal provenant de la lecture de toutes les marques gravées sur le disque autres que celles dont la lecture fournit le signal r. Une autre solution, permettant une convergence très rapide de ladite synchronisation et dudit rephasage, consiste en l'exécution des opérations de synchronisation et de rephasage dans une zone spécifique du disque ne contenant que les marques prégravées ; cependant ce choix rallonge le temps global d'initialisation du lecteur-enregistreur et n'est donc pas retenu. Le fait que l'asservissement de l'horloge hp en fréquence et en phase soit réalisé dans un seul comparateur de phase explique le fait que l'on parle de la stabilisation d'une boucle d'asservissement de phase.4 the signal r, as shown in FIG. 3b, ri = and Δr = 0; if said pair v is lagging behind the signal r, as shown in FIG. 3c, ri> n and Δr> 0. The convergence of the synchronization and the rephasing of the pair v of sampling signals with respect to the signals from reading the pre-etched marks is fast. Said convergence is all the more rapid as the time interval τ of the couple v - therefore the duration of the signal r - does not exist in the signal read coming from the reading of the marks engraved on the disc, pre-engraved marks other than the marks whose reading provides the signal r and post-etched marks when the user data are recorded, or at least the spectrum of the signal r appears only very weakly in the signal coming from the reading of all the marks engraved on the disc other than those whose reading provides the signal r. Another solution, allowing very rapid convergence of said synchronization and of said rephasing, consists in the execution of the synchronization and rephasing operations in a specific zone of the disc containing only the pre-etched marks; however, this choice lengthens the overall initialization time of the reader-recorder and is therefore not retained. The fact that the slaving of the hp clock in frequency and in phase is carried out in a single phase comparator explains the fact that we are talking about the stabilization of a phase slaving loop.
Concernant la constance de l'intervalle de temps τ, il est utile de rappeler quelques notions relatives aux différents types de disques optiques auxquelles l'invention s'applique. Si le disque, entraîné à vitesse angulaire constante, présente des marques gravées homologues de longueur angulaire constante sur toute son étendue - disque connu sous le vocable CAV -, l'intervalle de temps τ reste constant sur toute l'étendue du disque. Si le disque, entraîné à vitesse angulaire constante, est composé de zones annulaires concentriques dans chacune desquelles les marques gravées homologues présentent des longueurs angulaires constantes, et si, dans sa partie la plus intérieure, chaque zone annulaire présente des marques gravées homologues dont la longueur linéaire est sensiblement la même dans toutes les zones annulaires - disque connu sous le vocable ZCAV -, l'intervalle de temps τ reste constant dans chaque zone annulaire, mais varie d'une zone annulaire à l'autre (en même temps que les horloges du lecteur-enregistreur). Si le disque est de type CAV pour ses marques prégravées et de type ZCAV pour ses marques enregistrées représentant les données de l'utilisateur, l'intervalle de temps τ reste constant sur toute l'étendue du disque. Si le disque présente des marques gravées holomogues deConcerning the constancy of the time interval τ, it is useful to recall some notions relating to the different types of optical discs to which the invention applies. If the disc, driven at constant angular speed, has homologous engraved marks of constant angular length over its entire extent - disc known by the term CAV -, the time interval τ remains constant over the entire extent of the disc. If the disc, driven at constant angular speed, is composed of concentric annular zones in each of which the homologous engraved marks have constant angular lengths, and if, in its innermost part, each annular zone has homologous engraved marks whose length linear is roughly the same in all annular zones - disc known by the term ZCAV -, the time interval τ remains constant in each annular zone, but varies from one annular zone to another (at the same time as the clocks player-recorder). If the disc is of the CAV type for its pre-etched marks and of the ZCAV type for its recorded marks representing the data of the user, the time interval τ remains constant over the entire extent of the disc. If the disc has holomogue engraved marks of
5 longueur linéaire constante sur toute son étendue et s'il est entraîné à une vitesse angulaire inversement proportionnelle à la distance à son centre de la zone en cours de lecture ou d'écriture - disque connu sous le vocable CLV -, l'intervalle de temps τ reste constant sur toute l'étendue du disque. Dans la suite on ne se préoccupe pas du type de disque, CAV. ZCAV ou CLV, et l'on considère que l'intervalle de temps τ est constant, ou du moins constant par rapport à l'horloge du lecteur-enregistreur qui permet de le générer.5 constant linear length over its entire extent and if it is driven at an angular speed inversely proportional to the distance from its center of the area being read or written - disc known as CLV -, the time interval τ remains constant over the entire extent of the disc. In the following we are not concerned with the type of disc, CAV. ZCAV or CLV, and it is considered that the time interval τ is constant, or at least constant with respect to the clock of the reader-recorder which makes it possible to generate it.
Le gain de la boucle d'asservissement de phase et donc sa stabilité dépendent de la constance de la valeur que prend la grandeur Δr / τ autour de Δr = 0 ; la constance de ladite grandeur dépend en particulier directement de la répétitivité de la forme des flancs des marques prégravées dont la lecture fournit le signal r, qui peut varier d'un disque à l'autre et au cours d'un même disque. Pour assurer une bonne stabilité de la boucle d'asservissement de phase, il faut pouvoir corriger son gain pour tenir compte des variations de la grandeur Δr / τ et de la variation de toute autre grandeur ayant le même effet. Si l'on considère à nouveau la différence Δr, sensiblement proportionnelle à l'erreur de phase entre le milieu du couple v et le milieu du signal r, il apparaît que même pour une durée fixe τ de l'intervalle de temps entre les signaux d'échantillonnage du couple v, l'amplitude de ladite différence varie quand la durée, la forme ou l'amplitude du signal r varient, alors qu'il n'y a pas d'erreur de phase quand ladite différence est nulle. Dans une boucle d'asservissement de phase d'un lecteur-enregistreur de disque optique numérique, divers éléments constitutifs de ladite boucle d'asservissement ou divers éléments situés en amont de ladite boucle d'asservissement peuvent entraîner de telles variations ; ce sont par exemple : la dimension et la forme des marques prégravées du disque destinées à la synchronisation et au rephasage de l'horloge hp, comme cela a déjà été mentionné, la distance au centre du disque desdites marques prégravées destinées à la synchronisation et au rephasage, le diamètre de la tache focalisée du lecteur-enregistreur de disque optique numérique, la puissance du faisceau laser avant son interaction avec le disque, le coefficient de réflexion local du disque, le gain des étages pré-amplificateurs suivant les cellules photodétectrices recevant le faisceau lumineux après son interaction avec le disque ou le gain d'étages amplificateurs situés dans la boucle d'asservissement de phase. Le comparateur de phase étant inclus dans une boucle d'asservissement de phase, tout changement d'amplitude du signal qu'il délivre, ou de l'amplification dudit signalThe gain of the phase control loop and therefore its stability depend on the constancy of the value that takes the magnitude Δr / τ around Δr = 0; the constancy of said quantity depends in particular directly on the repeatability of the shape of the sides of the pre-etched marks, the reading of which provides the signal r, which can vary from one disc to another and during the same disc. To ensure good stability of the phase control loop, it is necessary to be able to correct its gain to take account of variations in the quantity Δr / τ and in the variation of any other quantity having the same effect. If we again consider the difference Δr, substantially proportional to the phase error between the middle of the couple v and the middle of the signal r, it appears that even for a fixed duration τ of the time interval between the signals sampling of the couple v, the amplitude of said difference varies when the duration, the shape or the amplitude of the signal r vary, whereas there is no phase error when said difference is zero. In a phase control loop of a digital optical disc player-recorder, various components of said control loop or various elements located upstream of said control loop can cause such variations; these are for example: the size and shape of the pre-etched marks of the disc intended for synchronization and rephasing of the clock h p , as already mentioned, the distance from the center of the disc of said pre-etched marks intended for synchronization and in rephasing, the diameter of the focused spot of the digital optical disc reader-recorder, the power of the laser beam before its interaction with the disc, the local reflection coefficient of the disc, the gain of the pre-amplifier stages according to the photodetector cells receiving the light beam after its interaction with the disc or the gain of amplifier stages located in the phase control loop. The phase comparator being included in a phase control loop, any change in amplitude of the signal it delivers, or in the amplification of said signal
6 d-ans ladite boucle d'asservissement, modifie le fonctionnement de ladite boucle d'asservissement en changeant son gain et simultanément sa bande passante : une diminution du gain se traduit par un accroissement de l'erreur de phase résiduelle de la boucle d'asservissement et une augmentation de gain se traduit par un risque d'oscillation de la boucle d'asservissement. Pour optimiser le fonctionnement de la boucle d'asservissement, il est nécessaire de la stabiliser et par suite de maintenir son gain constant. Il est important de noter que seule doit être considérée ici la correction de variations lentes du gain, dues par exemple, en reprenant certains des exemples précédents, à la variation de la durée des marques prégravées destinées à la synchronisation et au rephasage quand on passe d'un disque à un autre, ou encore à la variation du diamètre de la tache focalisée au cours de la montée en température du lecteur-enregistreur de disque optique numérique ou au cours de son vieillissement ; plus généralement est considérée ici toute variation lente d'éléments constitutifs de la boucle d'asservissement de phase ou d'éléments situés en amont de ladite boucle d'asservissement se traduisant par un changement de gain de ladite boucle d'asservissement de phase. Par contre toute variation rapide de certains desdits éléments ne doit pas être prise en compte, mais au contraire éliminée autant que cela est possible ; par exemple doit être éliminée toute variation importante de forme et de dimension d'une marque prégravée destinée à la synchronisation et au rephasage par rapport à la forme et à la dimension qu'elles devraient avoir en référence à la marque prégravée correspondante précédente, variation liée en particulier à des défauts locaux du disque et qui peut être prise en compte en éliminant la contribution de la marque incriminée à l'aide d'un critère de vraisemblance. Une caractéristique majeure de l'invention est donc de pallier les variations lentes des éléments constitutifs de la boucle d'asservissement de phase ou d'éléments situés en amont de ladite boucle d'asservissement entraînant une variation de gain de ladite boucle d'asservissement.6 in said control loop, modifies the operation of said control loop by changing its gain and simultaneously its bandwidth: a decrease in gain results in an increase in the residual phase error of the control loop and an increase in gain results in a risk of oscillation of the control loop. To optimize the operation of the servo loop, it is necessary to stabilize it and therefore keep its gain constant. It is important to note that only the correction of slow variations in gain should be considered here, due for example, using some of the previous examples, to the variation of the duration of the pre-engraved marks intended for synchronization and rephasing when passing from 'from one disc to another, or to the variation in the diameter of the focused spot during the rise in temperature of the digital optical disc player-recorder or during its aging; more generally considered here is any slow variation of elements constituting the phase control loop or of elements situated upstream of said control loop resulting in a change in gain of said phase control loop. On the other hand, any rapid variation of some of the said elements should not be taken into account, but on the contrary eliminated as far as possible; for example, any significant variation in shape and size of a pre-engraved mark intended for synchronization and rephasing should be eliminated in relation to the shape and dimension which they should have with reference to the preceding corresponding pre-engraved mark, related variation in particular to local defects of the disc and which can be taken into account by eliminating the contribution of the incriminated mark using a criterion of plausibility. A major characteristic of the invention is therefore to compensate for the slow variations in the elements constituting the phase control loop or in elements located upstream of said control loop resulting in a gain variation of said control loop.
Avant de décrire cette caractéristique majeure de l'invention, il est nécessaire de définir quelques grandeurs utilisées dans le cadre de l'invention. De façon générale, une boucle d'asservissement, représentée à la figure 4, qui est aussi bien la boucle d'asservissement de phase considérée jusqu'à présent que toute autre boucle d'asservissement, reçoit un signal d'entrée E, qui est transmis à un élément soustracteur 10. La branche directe de la boucle d'asservissement reçoit la sortie de l'élément soustracteur 10 ; ladite branche directe est constituée de façon symbolique d'un élément unique 1 1 deBefore describing this major characteristic of the invention, it is necessary to define some quantities used in the context of the invention. In general, a control loop, represented in FIG. 4, which is both the phase control loop considered until now and any other control loop, receives an input signal E, which is transmitted to a subtractor element 10. The direct branch of the control loop receives the output of the subtractor element 10; said direct branch symbolically consists of a single element 1 1 of
7 fonction de transfert A, A étant une fonction complexe de la fréquence ; l'élément 11 peut inclure de façon habituelle un filtre de correction de la boucle d'asservissement. En sortie de l'élément 11 est fourni le signal S de sortie de la boucle d'asservissement. Le signal S est transmis à la branche de réaction, qui est constituée de façon symbolique d'un élément unique 12 de fonction de transfert B, B étant une fonction complexe de la fréquence. Le signal S x B = S\ de sortie de ladite branche de réaction est transmis à l'élément soustracteur 10. L'élément soustracteur 10 fournit à la branche principale le signal d'erreur de boucle ε = E - S i . Le produit A x B = T est la fonction de transfert en boucle ouverte de la boucle d'asservissement. Dans le cas de la boucle d'asservissement de phase d'un lecteur- enregistreur de disque optique numérique, le signal E est la phase du milieu du signal r. la grandeur Si est la phase du milieu du couple v de signaux d'échantillonnage, le signal d'erreur de boucle ε est la différence Δr des échantillons ri et x_ prélevés sur le signal r. ladite différence étant sensiblement proportionnelle à la différence de phase entre le milieu du signal r et le milieu du couple v de signaux d'échantillonnage et le signal S est l'horloge hp .7 transfer function A, A being a complex function of the frequency; element 11 can usually include a correction filter for the servo loop. At the output of element 11, the signal S output from the control loop is supplied. The signal S is transmitted to the reaction branch, which symbolically consists of a single element 12 of transfer function B, B being a complex function of the frequency. The signal S x B = S \ output from said reaction branch is transmitted to the subtractor element 10. The subtractor element 10 provides the main branch with the loop error signal ε = E - S i. The product A x B = T is the open loop transfer function of the servo loop. In the case of the phase control loop of a digital optical disc player-recorder, the signal E is the middle phase of the signal r. the quantity Si is the middle phase of the couple v of sampling signals, the loop error signal ε is the difference Δr of the samples ri and x_ taken from the signal r. said difference being substantially proportional to the phase difference between the middle of the signal r and the middle of the pair v of sampling signals and the signal S is the clock hp.
Pour permettre la description de la caractéristique majeure de l'invention, il faut décrire plus précisément la fonction de transfert T de la boucle d'asservissement qui vient d'être décrite. On considère la courbe représentative, montrée à la figure 5, de la fonction de transfert T de la boucle d'asservissement représentée de façon usuelle dans le plan de Nyquist en portant sa composante réelle Re(T) en abscisse et sa composante imaginaire Im(T) en ordonnée ; on considère le point O (0 ; 0) origine des coordonnées et le point C de coordonnées (-1 ; 0), point correspondant à la condition d'oscillation de la boucle d'asservissement. On considère plus particulièrement la portion de la courbe représentative de la fonction de transfert T, située dans le quadrant correspondant à Re(T) < 0 et Im(T) < 0 à proximité du point C et passant à une distance supérieure à une distance minimale du point C, par exemple à l'extérieur du cercle de rayon 1/2 centré sur le point C. pour assurer une marge de stabilité à la boucle d'asservissement. On considère ensuite une demi-droite D issue de C, de pente négative et située dans ledit quadrant ; elle coupe ladite portion de la courbe représentative de ladite fonction de transfert T en un point M de coordonnées (-1+a ; -b), a et b étant deux nombres réels positifs et a étant inférieur à 1 ; T étant une fonction de la fréquence, le point M correspond à une fréquence donnée f. Dans la mesure où la boucle d'asservissement de phase est corrigée de façon satisfaisante, la portion considérée de la courbe représentative de la fonction de transfert T traverse le quadrant considéré avec une pente moyenne grossièrement de l'ordre de 1 et passe à une distance minimale imposée du point C, ladite distance minimale caractérisant la stabilité de la boucle d'asservissement. La portion considérée de la courbe représentative de la fonction de transfert T, dans ledit quadrant où l'on effectue de préférence la correction de phase de la boucle d'asservissement, est tangente à une demi-droite Δ issue de O. demi-droite dont la pente est grossièrement de l'ordre de 1 : dans cette zone la courbe représentative de la fonction de transfert T est à gauche et au-dessus de ladite demi-droite Δ. Les vecteurs ÇO, OM et CM = ÇO + OM représentent respectivement les nombres complexes 1. T et 1 + T. Dans la boucle d'asservissement, qui vient d'être décrite et qui est montrée à la figure 4, on a : E = ε x (1 + B x A) = ε x (1 + T), soit E / ε = 1 + T et par suite le vecteur CM représente le nombre complexe E / ε. Si l'on connaît la composante complexe de E de fréquence donnée f et si l'on mesure la composante complexe de ε de fréquence donnée f, on connaît le nombre complexe (composante complexe de fréquence f de E / composante complexe de fréquence f de ε), donc le point M ; la composante de E pouvant être prise comme référence de phase, ladite composante de fréquence f de E peut alors être prise réelle.To allow the description of the major characteristic of the invention, it is necessary to describe more precisely the transfer function T of the control loop which has just been described. We consider the representative curve, shown in Figure 5, of the transfer function T of the servo loop usually represented in the Nyquist plane by plotting its real component Re (T) on the abscissa and its imaginary component Im ( T) on the ordinate; we consider the point O (0; 0) origin of the coordinates and the point C of coordinates (-1; 0), point corresponding to the oscillation condition of the servo loop. We consider more particularly the portion of the curve representative of the transfer function T, located in the quadrant corresponding to Re (T) <0 and Im (T) <0 near point C and passing at a distance greater than a distance point C, for example outside the circle of radius 1/2 centered on point C. to provide a margin of stability to the control loop. We then consider a half-line D from C, of negative slope and located in said quadrant; it cuts said portion of the curve representative of said transfer function T at a point M with coordinates (-1 + a; -b), a and b being two positive real numbers and a being less than 1; T being a function of the frequency, the point M corresponds to a given frequency f. Insofar as the phase control loop is satisfactorily corrected, the considered portion of the curve representative of the transfer function T crosses the quadrant considered with an average slope roughly of the order of 1 and passes at a minimum imposed distance from point C, said minimum distance characterizing the stability of the control loop . The portion considered of the curve representative of the transfer function T, in said quadrant where the phase correction of the servo loop is preferably carried out, is tangent to a half-line Δ from O. half-line whose slope is roughly of the order of 1: in this zone the curve representative of the transfer function T is to the left and above said half-line Δ. The vectors ÇO, OM and CM = ÇO + OM respectively represent the complex numbers 1. T and 1 + T. In the control loop, which has just been described and which is shown in FIG. 4, we have: E = ε x (1 + B x A) = ε x (1 + T), ie E / ε = 1 + T and consequently the vector CM represents the complex number E / ε. If we know the complex component of E of given frequency f and if we measure the complex component of ε of given frequency f, we know the complex number (complex component of frequency f of E / complex component of frequency f of ε), therefore point M; the component of E being able to be taken as phase reference, said component of frequency f of E can then be taken real.
Lorsque des éléments constitutifs de la boucle d'asservissement ou des éléments situés en amont de ladite boucle d'asservissement entraînent par leur variation, en les prenant tous globalement en compte, une variation de la fonction de transfert T de ladite boucle d'asservissement qui se limite à une multiplication de ladite fonction de transfert par un nombre réel positif k, la courbe représentative de ladite fonction de transfert T dans le plan de Nyquist subit une homothétie de centre O et de rapport k qui la transforme en la courbe représentative de la fonction de transfert T' et en particulier le point M est transformé en un point M', avec OM' / OM = k ; simultanément ε varie. Stabiliser le fonctionnement de la boucle d'asservissement - maintenir constant le gain de ladite boucle d'asservissement - revient à rendre invariante la fonction de transfert T et. puisque sa courbe représentative dans le plan de Nyquist est supposée subir une simple homothétie. revient à rendre invariant l'un des points de sa courbe représentative, en particulier à ramener le point M', correspondant à la fréquence donnée f, vers sa position nominale M. La connaissance de la composante complexe de fréquence f de E et la mesure de la composante complexe de fréquence f de ε permettent à tout instant de connaître le point M'When the constituent elements of the control loop or elements located upstream of said control loop cause by their variation, taking all of them globally into account, a variation of the transfer function T of said control loop which is limited to a multiplication of said transfer function by a positive real number k, the curve representative of said transfer function T in the Nyquist plane undergoes a homothety of center O and of ratio k which transforms it into the curve representative of the transfer function T 'and in particular the point M is transformed into a point M', with OM '/ OM = k; simultaneously ε varies. Stabilizing the operation of the control loop - keeping the gain of said control loop constant - amounts to making the transfer function T and invariant. since its representative curve in the Nyquist plane is supposed to undergo a simple homothety. amounts to making one of the points of its representative curve invariant, in particular to bringing the point M ', corresponding to the given frequency f, to its nominal position M. Knowledge of the complex component of frequency f of E and the measurement of the complex component of frequency f of ε allow at any time to know the point M '
9 et, M étant donné, de connaître le rapport k. Si l'on multiplie la fonction de transfert A de la branche principale de la boucle d'asservissement - en n'importe quel point de ladite branche principale - par le facteur de correction réel positif 1 / k , la fonction de transfert est gardée invariante et le fonctionnement de la boucle d'asservissement est stabilisé. De façon à connaître les composantes de fréquence donnée f, respectivement de E et de ε, avec un rapport signal à bruit suffisant, il est habituellement nécessaire d'introduire un signal extérieur d'amplitude connue à la fréquence donnée f et éventuellement de faire cette introduction ainsi que la mesure de la composante de fréquence donnée f de ε à un instant où la boucle n'est pas utilisée, quoique dans ses conditions normales de fonctionnement. La fréquence f est choisie bien entendu en dehors de toute éventuelle raie discrète liée au fonctionnement normal de la boucle d'asservissement.9 and, given M, to know the ratio k. If we multiply the transfer function A of the main branch of the control loop - at any point on the main branch - by the positive real correction factor 1 / k, the transfer function is kept invariant and the operation of the control loop is stabilized. In order to know the components of given frequency f, respectively of E and of ε, with a sufficient signal-to-noise ratio, it is usually necessary to introduce an external signal of known amplitude at the given frequency f and possibly to make this introduction as well as the measurement of the given frequency component f of ε at an instant when the loop is not used, even under its normal operating conditions. The frequency f is of course chosen apart from any possible discrete line linked to the normal operation of the servo loop.
Dans le cas où la variation de gain de la boucle ne serait que sensiblement réelle positive, cas qui pourrait se rencontrer par exemple lors de l'apparition d'une légère saturation d'un amplificateur et qui correspondrait à un nombre k ayant une composante réelle positive et une composante imaginaire petite par rapport à sa composante réelle, et en conservant une correction qui resterait par exemple une multiplication du gain de la boucle par un facteur de correction l/(Re k) ou l/|k| on aboutirait à une correction imparfaite du gain de la boucle, M' n'étant pas tout à fait ramené à sa position nominale M, correction qui resterait néanmoins une optimisation. Par la suite on ne considérera qu'un nombre k purement réel.In the case where the gain variation of the loop is only substantially real positive, a case which could be encountered, for example, when a slight saturation of an amplifier appears and which would correspond to a number k having a real component positive and an imaginary component small compared to its real component, and keeping a correction which would remain for example a multiplication of the gain of the loop by a correction factor l / (Re k) or l / | k | this would lead to an imperfect correction of the gain of the loop, M 'not being completely brought back to its nominal position M, correction which would nevertheless remain an optimization. Thereafter only a purely real number k will be considered.
L'invention est d'abord un procédé de correction automatique des variations lentes du gain d'une boucle d'asservissement, ayant une fonction de transfert complexe de la fréquence, ladite fonction de transfert T étant représentée dans le plan de Nyquist avec sa partie réelle Re(T) en abscisse et sa partie imaginaire Im(T) en ordonnée, une portion de ladite fonction de transfert étant située dans le quadrant correspondant aux abscisses et aux ordonnées négatives et passant à une distance supérieure à une distance minimale du point C de coordonnées (-1 ; 0) dudit plan de Nyquist, l'intersection d'une demi-droite issue dudit point C de coordonnées (-1 ; 0) et de pente négative et de ladite portion de la courbe représentative de la fonction de transfert T étant un point M correspondant à une fréquence f, la fonction de transfert T étant sujette de par la variation d'éléments constitutifs de ladite boucle d'asservissement ou d'éléments situés en amont de ladite boucle d'asservissement à des variation entraînant la multiplication de ladite fonction de transfert T par un nombreThe invention is first of all a method for automatically correcting slow variations in the gain of a control loop, having a complex frequency transfer function, said transfer function T being represented in the Nyquist plane with its part. real Re (T) on the abscissa and its imaginary part Im (T) on the ordinate, a portion of said transfer function being located in the quadrant corresponding to the abscissas and negative ordinates and passing at a distance greater than a minimum distance from point C of coordinates (-1; 0) of said Nyquist plane, the intersection of a half-straight line coming from said point C of coordinates (-1; 0) and of negative slope and of said portion of the curve representative of the function of transfer T being a point M corresponding to a frequency f, the transfer function T being subject to the variation of elements constituting said control loop or elements located upstream of said bo ucle of enslavement to variations resulting in the multiplication of said transfer function T by a number
10 réel positif k et par suite entraînant une homothétie, de centre le point de coordonnées (0 ; 0) et de rapport ledit nombre réel positif k, de la courbe représentative de ladite fonction de transfert et en particulier dudit point M correspondant à la fréquence f. caractérisé en ce que ledit point M correspondant à la fréquence f ayant été choisi et donc la fréquence f étant donnée, on introduit un signal d'amplitude connue à ladite fréquence donnée f à l'entrée de ladite boucle d'asservissement, on mesure la composante à ladite fréquence donnée f du signal d'erreur ε' de ladite boucle d'asservissement, on calcule l'inverse dudit nombre réel k à partir dudit signal d'amplitude connue à ladite fréquence donnée f de la composante mesurée à ladite fréquence donnée f du signal d'erreur de ladite boucle d'asservissement et de la position nominale connue dudit point M correspondant à ladite fréquence donnée f, on ramène ledit point M à sa position nominale en multipliant par un facteur de correction 1 / k égal à l'inverse dudit nombre réel positif k la fonction de transfert de la branche principale de ladite boucle d'asservissement et l'on maintient constant ledit facteur jusqu'à la prochaine correction dudit gain. Une boucle d'asservissement suivant le procédé de l'invention, montrée à la figure 6. est constituée : d'un module d'addition 20, d'un module de soustraction 21, d'une branche principale constituée d'un module 22 de fonction de transfert complexe A', qui peut inclure de façon habituelle un filtre de correction de la boucle d'asservissement, et d'un module de multiplication 23, d'une branche de réaction constituée d'un module 24 de fonction de transfert complexe B', d'un module source 25 fournissant deux signaux sinusoïdaux Ep et Eq d'amplitude connue et de fréquence donnée f en quadrature de phase l'un par rapport à l'autre, Eq étant en retard par rapport à Ep , de deux modules de détection sélective à la fréquence f 26 et 27 et d'un module de calcul et de maintien 28 ; calcul signifie ici obtention d'un signal résultat à partir d'un signal origine aussi bien à l'aide d'un dispositif électronique soit analogique soit logique, qu'à l'aide d'un dispositif de traitement de signal numérique après numérisation du signal origine, comme cela sera précisé plus loin dans un exemple de réalisation. Le signal d'entrée de la boucle d'asservissement E' et le signal Ep sont fournis au module d'addition 20 ; le signal de sortie du module d'addition 20, le signal E' + Ep = E]', est fourni au module de soustraction 21 ; le signal de sortie du module de soustraction 21, le signal d'erreur de boucle ε' de la boucle d'asservissement, est fourni au module 22 dont le signal de sortie, le signal ε' x A' = SQ', est fourni au module de multiplication 23 : le signal de sortie du module 23, c'est-à-dire le signal de sortie S' de la10 positive real k and consequently resulting in homothety, center the point of coordinates (0; 0) and report said positive real number k, of the curve representative of said transfer function and in particular of said point M corresponding to the frequency f . characterized in that said point M corresponding to the frequency f having been chosen and therefore the frequency f being given, a signal of known amplitude is introduced at said given frequency f at the input of said servo loop, the component at said given frequency f of the error signal ε 'of said servo loop, the inverse of said real number k is calculated from said signal of known amplitude at said given frequency f of the component measured at said given frequency f of the error signal of said control loop and of the known nominal position of said point M corresponding to said given frequency f, said point M is brought back to its nominal position by multiplying by a correction factor 1 / k equal to l inverse of said positive real number k to the transfer function of the main branch of said control loop and said factor is kept constant until the next correction of said gain. A control loop according to the method of the invention, shown in Figure 6. consists of: an addition module 20, a subtraction module 21, a main branch consisting of a module 22 with a complex transfer function A ', which can usually include a correction filter for the servo loop, and with a multiplication module 23, of a reaction branch consisting of a module 24 with a transfer function complex B ′, of a source module 25 supplying two sinusoidal signals Ep and Eq of known amplitude and of given frequency f in phase quadrature with respect to each other, Eq being late with respect to E p , two selective detection modules at the frequency f 26 and 27 and a calculation and maintenance module 28; calculation here means obtaining a result signal from an original signal both with the aid of an electronic device, either analogical or logical, as with the aid of a digital signal processing device after digitization of the signal origin, as will be specified later in an exemplary embodiment. The input signal of the servo loop E 'and the signal Ep are supplied to the addition module 20; the output signal from the addition module 20, the signal E '+ Ep = E]', is supplied to the subtraction module 21; the output signal of the subtraction module 21, the loop error signal ε 'of the servo loop, is supplied to module 22 whose output signal, the signal ε' x A '= SQ', is supplied to the multiplication module 23: the output signal of the module 23, that is to say the output signal S 'of the
11 boucle d'asservissement, est fourni au module 24 ; le signal de sortie du module 24, le signal S' x B' = S\', est fourni au module soustracteur 21, qui fournit le signal d'erreur de boucle ε' = Ei' - Si'. Les signaux ε' et Ep sont fournis au module 26, qui fournit le signal c, partie réelle de la contribution εp' de Ep au signal d'erreur de boucle ε' ; les signaux ε' et Eq sont fournis au module 27. qui fournit le signal d, partie imaginaire de la contribution εp' de Ep au signal d'erreur de boucle ε'. Les signaux c et d sont fournis au module 28 qui calcule l'inverse 1 / k - nombre réel positif - du facteur de variation - facteur d'accroissement ou de diminution - de la fonction de transfert de la boucle d'asservissement à partir du signal Ep , desdits signaux c et d et de la connaissance de l'état de fonctionnement nominal de la boucle d'asservissement et le maintient jusqu'au prochain calcul ; ledit facteur 1 / k, maintenu par le module 28, est fourni au module de multiplication 23, fermant ainsi une boucle d'asservissement de correction du gain de la boucle d'asservissement ; le produit A' x B'/k est la fonction de transfert T.11 servo loop, is supplied to module 24; the output signal from module 24, the signal S 'x B' = S \ ', is supplied to the subtractor module 21, which supplies the loop error signal ε' = Ei '- Si'. The signals ε 'and E p are supplied to module 26, which supplies the signal c, real part of the contribution εp' of E p to the loop error signal ε '; the signals ε 'and E q are supplied to module 27. which supplies the signal of the imaginary part of the contribution εp' of Ep to the loop error signal ε '. The signals c and d are supplied to module 28 which calculates the inverse 1 / k - positive real number - of the variation factor - increase or decrease factor - of the transfer function of the servo loop from the signal Ep, said signals c and d and knowledge of the nominal operating state of the control loop and maintains it until the next calculation; said factor 1 / k, maintained by the module 28, is supplied to the multiplication module 23, thus closing a control loop for correcting the gain of the control loop; the product A 'x B' / k is the transfer function T.
En résumé, le procédé, suivant l'invention, de correction du gain d'une boucle d'asservissement est caractérisé par l'exécution des opérations successives suivantes : addition d'un signal sinusoïdal connu Ep de fréquence donnée f au signal d'entrée E' de la boucle d'asservissement, prélèvement du signal d'erreur de boucle ε' de la boucle d'asservissement et détection sélective à la fréquence donnée f de la composante réelle c et de la composante imaginaire d de la contribution dudit signal sinusoïdal connu de fréquence donnée f au signal d'erreur de boucle ε', calcul d'un facteur de correction du gain de la boucle d'asservissement égal à l'inverse du nombre réel k, multiplication du gain de la branche directe de ladite boucle d'asservissement par ledit facteur et maintien dudit facteur.In summary, the method according to the invention for correcting the gain of a servo loop is characterized by the execution of the following successive operations: addition of a known sinusoidal signal Ep of given frequency f to the input signal E 'of the control loop, sampling of the loop error signal ε' of the control loop and selective detection at the given frequency f of the real component c and of the imaginary component d of the contribution of said sinusoidal signal known of frequency given f to the loop error signal ε ', calculation of a correction factor of the gain of the servo loop equal to the inverse of the real number k, multiplication of the gain of the direct branch of said loop enslavement by said factor and maintenance of said factor.
Il est possible, durant la période de calcul dudit facteur de correction 1 / k du gain de la boucle d'asservissement, de mettre la boucle d'asservissement dans le cas d'un fonctionnement sans correction de gain, c'est à dire de donner à la sortie du module de calcul et de maintien la valeur 1 , de calculer dans ces conditions une nouvelle valeur de k et d'effectuer la multiplication par 1 / k du gain de la branche principale de la boucle d'asservissement. Il est aussi possible, durant la période de calcul dudit facteur de correction 1 / k, de conserver la correction précédente ; c'est ce dernier cas que l'on considère préférentiellement à partir de maintenant. Dans ce dernier cas, si l'on est à l'étape i+1 de correction du gain de la boucle d'asservissement, on calcule un facteur différentiel de correction 1 / +\ en présence de la correction de facteur 1 / kj , puis on calcule leIt is possible, during the calculation period of said correction factor 1 / k of the gain of the control loop, to put the control loop in the case of operation without gain correction, that is to say of give the output of the calculation and maintenance module the value 1, calculate under these conditions a new value of k and carry out the multiplication by 1 / k of the gain of the main branch of the servo loop. It is also possible, during the calculation period of said correction factor 1 / k, to keep the previous correction; it is the latter case that we preferentially consider from now on. In the latter case, if one is in step i + 1 of correction of the gain of the control loop, a differential correction factor 1 / + \ is calculated in the presence of the correction of factor 1 / kj, then we calculate the
12 facteur de correction 1 / kj+j = (1 / k'j+i ) x ( 1 / k ) ; on multiplie le gain de boucle par le facteur de correction 1 / kj+i et l'on maintient ledit facteur de correction.12 correction factor 1 / kj + j = (1 / k'j + i) x (1 / k); the loop gain is multiplied by the correction factor 1 / kj + i and the said correction factor is maintained.
Le module de calcul et de maintien 28 effectue alors les opérations suivantes lors de la i+lème étape de correction de la boucle d'asservissement : maintien du facteur de correction précédent 1 / kj , calcul du facteur de correction différentiel 1 / k'j+ , élaboration du nouveau facteur de calcul 1 / kj+i , remplacement du précédent facteur de correction 1 / kj , par le nouveau facteur de correction 1 / kj+j que l'on applique au module de multiplication 23 et maintien dudit nouveau facteur de correction.The calculation and maintenance module 28 then performs the following operations during the i + lth correction phase of the control loop: maintenance of the previous correction factor 1 / kj, calculation of the differential correction factor 1 / k'j + , development of the new calculation factor 1 / kj + i, replacement of the previous correction factor 1 / kj, by the new correction factor 1 / kj + j which is applied to the multiplication module 23 and maintenance of said new factor of correction.
Bien entendu le signal Ep est choisi aussi petit que possible pour ne pas perturber notablement le signal de sortie S', mais assez grand pour permettre une détection des deux composantes c et d de la contribution εp' du signal sinusoïdal connu Ep de fréquence donnée f au signal d'erreur de boucle ε' avec un rapport signal à bruit suffisant. Le module de calcul 28 peut, en particulier dans le cas de la boucle d'asservissement de phase d'un lecteur-enregistreur de disque optique numérique, inclure un filtrage important pour éliminer les perturbations accidentelles possibles dues à des variations rapides anormales des éléments constitutifs de la boucle d'asservissement ou d'éléments situés en amont de ladite boucle d'asservissement ; dans ce cas on peut envisager une constante de temps du filtre passe-bas de l'ordre de 0,1 seconde voire même de l'ordre de 1 seconde ou plus ; le choix de la valeur de ladite constante de temps dépendant tout particulièrement de la nature et de la répartition des défauts locaux du disque qui perturbent les marques prégravées et plus particulièrement les marques destinées à la synchronisation et au rephasage de l'horloge hp du lecteur-enregistreur. Toujours dans le cas de la boucle d'asservissement de phase d'un lecteur-enregistreur de disque optique numérique, on peut éventuellement n'effectuer la correction de gain de la boucle d'asservissement que de temps en temps, en particulier pendant des périodes de veille du lecteur-enregistreur de disque optique numérique durant lesquelles il n'intervient pas de transfert de données avec l'extérieur - ni écriture, ni lecture. On maintient alors la valeur de la correction de gain de la boucle d'asservissement à son dernier état jusqu'à l'élaboration de la correction suivante ; la valeur de ladite correction est de toute façon maintenue par principe au moins durant l'intervalle de temps compris entre les temps d'occurrence de deux groupes de marques prégravées successifs. Dans des applications autres que la correction du gain de la boucle d'asservissement de phase d'un lecteur-enregistreur de disque optique numérique, desOf course the signal Ep is chosen as small as possible so as not to disturb the output signal S 'notably, but large enough to allow detection of the two components c and d of the contribution εp' of the known sinusoidal signal E p of given frequency f to the loop error signal ε 'with a sufficient signal-to-noise ratio. The calculation module 28 can, in particular in the case of the phase control loop of a digital optical disc player-recorder, include significant filtering to eliminate possible accidental disturbances due to abnormal rapid variations in the constituent elements the control loop or elements located upstream of said control loop; in this case it is possible to envisage a time constant of the low-pass filter of the order of 0.1 seconds or even of the order of 1 second or more; the choice of the value of said time constant depending very particularly on the nature and the distribution of the local defects of the disc which disturb the pre-etched marks and more particularly the marks intended for the synchronization and the rephasing of the clock hp of the reader- recorder. Still in the case of the phase control loop of a digital optical disc player-recorder, it is possible possibly to carry out the gain correction of the control loop only from time to time, in particular during periods of the digital optical disc player-recorder during which there is no data transfer with the outside - neither writing nor reading. The value of the gain correction of the servo loop is then maintained at its last state until the preparation of the next correction; the value of said correction is in any case maintained in principle at least during the time interval between the times of occurrence of two successive groups of pre-etched marks. In applications other than the gain correction of the phase control loop of a digital optical disc player-recorder,
13 variations rapides anormales des éléments constitutifs de la boucle d'asservissement ou d'éléments situés en amont de ladite boucle d'asservissement pourraient être plus faibles voire inexistantes et par suite ne nécessiter qu'un filtrage plus réduit voire aucun filtrage du module de calcul 28. Si l'on considère à nouveau les deux composantes c et d extraites du signal d'erreur de boucle ε' et correspondant à la contribution εp' du signal sinusoïdal connu Ep de fréquence donnée f audit signal d'erreur de boucle ε', le vecteur CM' représente le nombre complexe Ep / (c + id), soit Ep x (c - id) / (c^ + d^) et le vecteur OM' le nombre complexe -1 + Ep x (c - id) / (<y + d^) ; en l'absence de variations des éléments constitutifs de la boucle d'asservissement ou d'éléments situés en amont de ladite boucle d'asservissement le point M' est confondu avec le point M et le vecteur OM représente le nombre complexe -1 + a - ib. Comme on ne considère que les variations de la fonction de transfert T de la boucle d'asservissement qui se traduisent par la multiplication de ladite fonction de transfert par un nombre réel positif k, l'inverse dudit nombre réel k s'obtient par le calcul (-1 + a) / [-1 + Ep x c / (c^ + d^)] ou par le calcul b / [Ep x d / (c^ + d^)] , ces deux valeurs étant égales.13 abnormal rapid variations of the constituent elements of the control loop or of elements located upstream of said control loop could be weaker or even nonexistent and consequently require only a more reduced filtering or even no filtering of the calculation module 28 If we again consider the two components c and d extracted from the loop error signal ε 'and corresponding to the contribution εp' of the known sinusoidal signal Ep of given frequency f to said loop error signal ε ', the vector CM 'represents the complex number Ep / (c + id), ie Ep x (c - id) / (c ^ + d ^) and the vector OM' the complex number -1 + Ep x (c - id) / (<y + d ^); in the absence of variations of the constituent elements of the control loop or of elements located upstream of said control loop the point M 'is merged with the point M and the vector OM represents the complex number -1 + a - ib. As we only consider the variations of the transfer function T of the servo loop which result in the multiplication of said transfer function by a positive real number k, the inverse of said real number k is obtained by calculation (-1 + a) / [-1 + Ep xc / (c ^ + d ^)] or by the calculation b / [E p xd / (c ^ + d ^)], these two values being equal.
On peut mettre en oeuvre ce procédé à l'aide d'un dispositif purement électronique et dans ce cas chaque module décrit dans le procédé peut être remplacé par un ensemble de composants électroniques élémentaires permettant d'effectuer les opérations à la charge dudit module ou bien l'ensemble des opérations à la charge des divers modules décrits peut être effectuée par un ou plusieurs composants électroniques spécifiques conçus à cet effet. Par exemple la détection sélective en fréquence des deux modules 26 et 27 peut être effectuée par un dispositif de détection synchrone usuel réalisé sous forme de composants électroniques élémentaires ou bien être effectuée par une partie d'un composant électronique spécifique plus important définie à cet effet. De même le module de calcul 28 peut être réalisé à l'aide d'un composant électronique spécifique, ou d'une portion de composant électronique spécifique, conçu à cet effet.This process can be implemented using a purely electronic device and in this case each module described in the process can be replaced by a set of elementary electronic components making it possible to carry out the operations charged to said module or else all the operations to be carried out by the various modules described can be carried out by one or more specific electronic components designed for this purpose. For example, the selective frequency detection of the two modules 26 and 27 can be carried out by a usual synchronous detection device produced in the form of elementary electronic components or else be carried out by a part of a more specific specific electronic component defined for this purpose. Similarly, the calculation module 28 can be produced using a specific electronic component, or a portion of a specific electronic component, designed for this purpose.
Mais on peut réaliser les opérations correspondant aux différents modules de calcul décrits précédemment par le calcul à l'aide d'un dispositif de traitement de signal numérique ; cette solution est intéressante en particulier parce qu'un tel dispositif de traitement de signal numérique permet d'effectuer en supplément d'autres opérations utiles que celles correspondant auxdits modules décrits et présente une grande souplesseHowever, the operations corresponding to the various calculation modules described above can be carried out by calculation using a digital signal processing device; this solution is interesting in particular because such a digital signal processing device makes it possible to carry out in addition other useful operations than those corresponding to said modules described and has great flexibility
14 d'adaptation. Cette solution est acceptable dans la mesure où la vitesse à laquelle doivent être exécutées lesdites opérations n'est pas trop élevée et donc compatible avec un dispositif de traitement de signal numérique. C'est le cas pour la correction de gain d'une boucle d'asservissement de phase d'un lecteur-enregistreur de disque optique numérique. En effet avec le cas choisi comme exemple d'une marque prégravée unique destinée à la synchronisation et au rephasage de l'horloge hp de durée égale à 4 / fp et si l'on considère une période d'occurence des groupes de marques prégravées égale par exemple à 256 / fp , l'opération de correction de gain n'a besoin d'être réalisée que dans un intervalle de temps inférieur à 256 / f et non dans un intervalle de temps de 4 / fp ou du même ordre de grandeur, ce qui, compte tenu de l'ordre de grandeur de la fréquence fp d'un lecteur- enregistreur de disque optique numérique usuel, permet d'utiliser des circuits de traitement de signal numérique usuels et d'exécuter non seulement les opérations suivant l'invention, mais aussi des opérations autres que celles faisant l'objet de l'invention.14 adaptation. This solution is acceptable insofar as the speed at which said operations must be executed is not too high and therefore compatible with a digital signal processing device. This is the case for gain correction of a phase control loop of a digital optical disc player-recorder. Indeed with the case chosen as an example of a single pre-engraved mark intended for the synchronization and rephasing of the clock hp of duration equal to 4 / f p and if we consider a period of occurrence of the groups of pre-engraved marks equal for example to 256 / fp, the gain correction operation need only be carried out in a time interval less than 256 / f and not in a time interval of 4 / f p or of the same order of magnitude, which, taking into account the order of magnitude of the frequency f p of a conventional digital optical disc player-recorder, makes it possible to use conventional digital signal processing circuits and to perform not only the operations according to the invention, but also operations other than those forming the subject of the invention.
Le calcul du facteur de correction 1 / k nécessite néanmoins un grand nombre de pas de l'horloge du dispositif de traitement de signal numérique. Il est préférable avec un dispositif numérique d'effectuer un calcul de correction de gain approché, mais rapide, et même de ne l'appliquer que de façon partielle; on applique une correction qui n'est qu'une fraction f(l / k) de la correction calculée : si 1 / k = 1 + e, e étant un nombre réel , on n'applique par exemple qu'une correction 1 + e / 2 . Un calcul rapide permet de prendre un plus grand nombre d'échantillons et permet d'éviter l'erreur qui naîtrait d'un sous- échantillonnage du signal de correction. De plus, dans le cas de traitement numérique du signal, le filtrage, mentionné à l'occasion de la description du module de calcul 28, peut inclure le calcul d'une moyenne m(l / k), par exemple soit une moyenne arithmétique sur un nombre déterminé des derniers facteurs de correction 1 / k ou f(l / k) calculés successivement et mémorisés, soit une moyenne pondérée exponentiellement effectuée sur tous les facteurs de correction calculés en privilégiant les derniers facteurs de correction calculés. Cette procédure n'est pas une gêne dans la mesure où la correction n'a pas besoin d'être effectuée rapidement ; au contraire elle présente l'avantage de minimiser l'effet des perturbations rapides qui pourraient être dues à des éléments constitutifs de la boucle d'asservissement ou à des éléments situés en amont de ladite boucle d'asservissement.The calculation of the correction factor 1 / k nevertheless requires a large number of steps of the clock of the digital signal processing device. It is preferable with a digital device to perform an approximate, but rapid gain correction calculation, and even to apply it only partially; we apply a correction which is only a fraction f (l / k) of the calculated correction: if 1 / k = 1 + e, e being a real number, we apply for example only a correction 1 + e / 2. A fast calculation makes it possible to take a larger number of samples and makes it possible to avoid the error which would arise from a sub-sampling of the correction signal. In addition, in the case of digital signal processing, the filtering, mentioned during the description of the calculation module 28, can include the calculation of an average m (l / k), for example either an arithmetic average on a determined number of the last correction factors 1 / k or f (l / k) calculated successively and memorized, that is to say a weighted average exponentially carried out on all the correction factors calculated while favoring the last correction factors calculated. This procedure is not a hindrance insofar as the correction does not need to be carried out quickly; on the contrary, it has the advantage of minimizing the effect of rapid disturbances which could be due to elements constituting the control loop or to elements located upstream of said control loop.
On considère à nouveau le point M de la courbe représentative de la fonction de transfert T de la boucle d'asservissement dans le plan de Nyquist. La pente de la courbeWe again consider point M of the curve representative of the transfer function T of the servo loop in the Nyquist plane. The slope of the curve
15 représentative est grossièrement égale à 1. Si l'on considère maintenant, comme montré à la figure 7. un point M tel que la direction CM fasse un angle de 45° avec l'axe Re(T). les directions CM et OM sont grossièrement perpendiculaires. En prenant le point C comme origine des coordonnées et comme axes de coordonnées les deux axes CX et CY respectivement parallèles à l'axe Re(T) et à l'axe Im(T), le point O a pour coordonnées (1 ; 0) et le point M a pour coordonnées (a ; -a). Quand il se produit des variations d'éléments constitutifs de la boucle d'asservissement ou d'éléments situés en amont de ladite boucle d'asservissement, la fonction de transfert T est remplacée par la fonction de transfert T' et par suite dans le plan de Nyquist le point M est remplacé par le point M'. On a algébriquement OM' = OM + εe , OM et OM' étant positifs et εe étant un nombre réel positif ou négatif de valeur absolue très inférieure à OM. Les coordonnées de M', en prenant le point C comme origine des coordonnées et les axes CX et CY comme axes de coordonnées, sont alors respectivement Re(CM') = a - εe cos θ et Im(CM') = -a - εe sin θ. θ étant l'angle aigu, mesuré arithmétiquement, que fait la direction OM avec l'axe CX. Si OM' > OM, soit εe > 0, |Re(CM')| < |Re(CM)| = |Im(CM)| < |Im(CM')| ; si OM' < OM, soit εe< 0, |Re(CM')| > |Re(CM)| = |Im(CM)| > |Im(CM')| ; si OM' = OM, soit εe= 0, |Re(CM')| = |Re(CM)| = |Im(CM)| = |Im(CM')|. Pour corriger le gain de la boucle d'asservissement, si |Re(CM')| < |Im(CM')|, il faut diminuer le gain de la boucle d'asservissement ; si |Re(CM')| > |Im(CM')|, il faut augmenter le gain de la boucle d'asservissement.15 representative is roughly equal to 1. If we now consider, as shown in figure 7. a point M such that the direction CM makes an angle of 45 ° with the axis Re (T). the directions CM and OM are roughly perpendicular. Taking point C as the origin of the coordinates and as the coordinate axes the two axes CX and CY respectively parallel to the axis Re (T) and to the axis Im (T), the point O has the coordinates (1; 0 ) and point M has coordinates (a; -a). When there are variations of elements constituting the control loop or of elements located upstream of said control loop, the transfer function T is replaced by the transfer function T 'and therefore in the plane from Nyquist point M is replaced by point M '. We have algebraically OM '= OM + ε e , OM and OM' being positive and ε e being a real positive or negative number of absolute value much less than OM. The coordinates of M ', taking point C as the origin of the coordinates and the axes CX and CY as the coordinate axes, are then respectively Re (CM') = a - ε e cos θ and Im (CM ') = -a - ε e sin θ. θ being the acute angle, measured arithmetically, made by the direction OM with the axis CX. If OM '> OM, let ε e > 0, | Re (CM') | <| Re (CM) | = | Im (CM) | <| Im (CM ') | ; if OM '<OM, let ε e <0, | Re (CM') | > | Re (CM) | = | Im (CM) | > | Im (CM ') | ; if OM '= OM, let ε e = 0, | Re (CM') | = | Re (CM) | = | Im (CM) | = | Im (CM ') |. To correct the gain of the servo loop, if | Re (CM ') | <| Im (CM ') |, the gain of the control loop must be reduced; if | Re (CM ') | > | Im (CM ') |, increase the gain of the control loop.
Si l'on ajoute le signal sinusoïdal d'amplitude connue Ep de fréquence donnée f. quand le point correspondant à la fréquence f est en M', la contribution εp' du signal Ep au signal d'erreur de boucle ε' a une composante réelle c et une composante imaginaire d et les coordonnées dudit point M', avec C comme origine des coordonnées et CX et CY comme axes des coordonnées, sont respectivement Re(CM') = Re(Ep / εp) = Ep x c / (c2 + d2) et Im(CM') = Im(Ep / εp) = -Ep x d / (c2 + d2). Par suite, pour corriger le gain de la boucle d'asservissement, si |c| < |d|, il faut diminuer le gain de la boucle d'asservissement et si |c| > |d|, il faut augmenter gain de la boucle d'asservissement. Compte tenu du choix préférentiel d'apporter une suite de corrections différentielles - à la i+lème étape de la correction du gain de la boucle d'asservissement on remplace la correction 1 / kj par la correction 1 / k[+\ = (1 / kj ) x (1 / k'j+i) - et de n'appliquer qu'une correction partielle, le facteur de correction différentiel reste voisin de 1 et par suite peut être pris de formeIf we add the sinusoidal signal of known amplitude E p of given frequency f. when the point corresponding to the frequency f is in M ', the contribution εp' of the signal E p to the loop error signal ε 'has a real component c and an imaginary component d and the coordinates of said point M', with C as the origin of the coordinates and CX and CY as the axes of the coordinates, are respectively Re (CM ') = Re (E p / ε p ) = E p xc / (c 2 + d 2 ) and Im (CM') = Im ( E p / ε p ) = -E p xd / (c 2 + d 2 ). Consequently, to correct the gain of the servo loop, if | c | <| d |, the gain of the control loop must be reduced and if | c | > | d |, increase the gain of the control loop. Taking into account the preferential choice to bring a series of differential corrections - at the i + lth step of the gain correction of the control loop we replace the correction 1 / kj by the correction 1 / k [+ \ = (1 / kj) x (1 / k'j + i) - and to apply only a partial correction, the differential correction factor remains close to 1 and consequently can be taken in form
16 1 / k'i+ = 1 + n x (I + l - |dj+ι|), où CJ+I et dj+i sont respectivement la composante réelle et la composante imaginaire de Ep / εp' lors de la i+lème correction du gain de la boucle d'asservissement et où n est un nombre réel positif choisi en fonction des caractéristiques de la boucle d'asservissement et en tenant compte des types de défauts que présente la boucle d'asservissement et des valeurs extrêmes que le facteur de correction est susceptible de prendre ; pour simplifier les calculs n peut avantageusement, dans la mesure du possible, être une puissance entière de 2 négative ou positive. A l'initialisation du dispositif de correction de gain de la boucle d'asservissement la valeur 1 est donnée au coefficient 1 / k. En considérant que le facteur de correction 1 / kj reste compris par exemple entre 1/3 et 3 on peut même se contenter de remplacer la multiplication (1 / kj) x (1 / k'j+i) par l'addition 1 / kj + n x (|CJ+I | - |dj+ι|), en ayant convenablement choisi n pour ne pas faire de sur-correction quand 1 / kj est petit. Le facteur de correction 1 / kj est alors l'addition à 1 d'une somme de termes n x (|c;| - |di|), avec 1 < j < i.16 1 / k'i + = 1 + nx (I + l - | dj + ι |), where CJ + I and dj + i are respectively the real component and the imaginary component of Ep / εp 'during the i + lth correction gain of the control loop and where n is a positive real number chosen according to the characteristics of the control loop and taking into account the types of faults that the control loop presents and the extreme values that the factor of correction is likely to take; to simplify the calculations n can advantageously, as far as possible, be an integer power of 2 negative or positive. At the initialization of the gain correction device of the servo loop the value 1 is given to the coefficient 1 / k. Considering that the correction factor 1 / kj remains for example between 1/3 and 3, we can even content ourselves with replacing the multiplication (1 / k j ) x (1 / k'j + i) by the addition 1 / kj + nx (| CJ + I | - | dj + ι |), having suitably chosen n so as not to over-correct when 1 / kj is small. The correction factor 1 / k j is then the addition to 1 of a sum of terms nx (| c; | - | di |), with 1 <j <i.
On considère à nouveau le point M de la courbe représentative de la fonction de transfert T de la boucle d'asservissement dans le plan de Nyquist. Si l'on considère maintenant, comme montré à la figure 8, un point M tel que la direction CM fasse un angle de 90°~avec l'axe Re(T), soit la direction CM confondue avec l'axe CY, les directions CM et OM font grossièrement un angle de 45° entre elles. En prenant comme précédemment le point C comme origine des coordonnées et comme axes de coordonnées les deux axes CX et CY respectivement parallèles à l'axe Re(T) et à l'axe Im(T), le point O a pour coordonnées (1 ; 0) et le point M a pour coordonnées (0 ; -b). Quand il se produit des variations d'éléments constitutifs de la boucle d'asservissement ou d'éléments situés en amont de ladite boucle d'asservissement, la fonction de transfert T est remplacée par la fonction de transfert T' et par suite dans le plan de Nyquist le point M est remplacé par le point M'. On a algébriquement OM' = OM + εe , OM et OM' étant positifs et εe étant un nombre réel positif ou négatif de valeur absolue très inférieure à OM. Les coordonnées de M', en prenant le point C comme origine des coordonnées et les axes CX et CY comme axes de coordonnées, sont alors respectivement Re(CM') = - εe cos θ et Im(CM') = -b - εe sin θ , θ étant l'angle aigu, mesuré arithmétiquement, que fait la direction OM avec l'axe CX. Si OM' > OM, soit εe > 0, Re(CM' ) < 0 ; si OM' < OM, soit εe< 0. Re(CM') > 0 ; si OM' = OM, soit εe= 0, Re(CM') - 0. Pour corriger le gain de laWe again consider point M of the curve representative of the transfer function T of the servo loop in the Nyquist plane. If we now consider, as shown in Figure 8, a point M such that the direction CM makes an angle of 90 ° ~ with the axis Re (T), i.e. the direction CM coincides with the axis CY, the directions CM and OM roughly make an angle of 45 ° between them. Taking point C as the origin of the coordinates as above and as the coordinate axes the two axes CX and CY respectively parallel to the axis Re (T) and to the axis Im (T), the point O has the coordinates (1 ; 0) and point M has coordinates (0; -b). When there are variations of elements constituting the control loop or of elements located upstream of said control loop, the transfer function T is replaced by the transfer function T 'and therefore in the plane from Nyquist point M is replaced by point M '. We have algebraically OM '= OM + ε e , OM and OM' being positive and ε e being a real positive or negative number of absolute value much less than OM. The coordinates of M ', taking point C as the origin of the coordinates and the axes CX and CY as the coordinate axes, are then respectively Re (CM') = - ε e cos θ and Im (CM ') = -b - ε e sin θ, θ being the acute angle, measured arithmetically, made by the direction OM with the axis CX. If OM '> OM, let ε e > 0, Re (CM') <0; if OM '<OM, let ε e <0. Re (CM')>0; if OM '= OM, let ε e = 0, Re (CM') - 0. To correct the gain of the
17 boucle d'asservissement, si Re(CM') < 0, il faut diminuer le gain de la boucle d'asservissement ; si Re(CM') > 0, il faut augmenter le gain de la boucle d'asservissement. Si l'on ajoute le signal sinusoïdal d'amplitude connue Ep de fréquence donnée f, quand le point correspondant à la fréquence f est en M', la contribution εp' du signal Ep au signal d'erreur de boucle ε' a une composante réelle c et une composante imaginaire d et les coordonnées dudit point M', avec C comme origine des coordonnées et CX et CY comme axes des coordonnées, sont respectivement Re(CM') = Re(Ep / εp) = Ep x c / (c2 + d2) et Im(CM') = Im(Ep / εp) = -Ep x d / (c2 + d2). Par suite, pour corriger le gain de la boucle d'asservissement, si c < 0, il faut diminuer le gain de la boucle d'asservissement et si c > 0, il faut augmenter gain de la boucle d'asservissement. Compte tenu du choix préférentiel d'apporter une suite de corrections différentielles - à la i+lème étape de la correction du gain de la boucle d'asservissement on remplace la correction 1 / kj par la correction 1 / kj+i = (1 / kj) x (1 / k'j+j) - et de n'appliquer qu'une correction partielle, le facteur de correction différentiel reste voisin de 1 et par suite peut être pris de forme 1 / k'j+i = 1 + n x CJ+I , où CJ+I est la composante réelle de Ep / εp' lors de la i+lème correction du gain de la boucle d'asservissement et où n est un nombre réel positif choisi en fonction des caractéristiques de la boucle d'asservissement et en tenant compte des types de défauts que présente la boucle d'asservissement et des valeurs extrêmes que le facteur de correction est susceptible de prendre ; comme cela a déjà été mentionné, pour simplifier les calculs n peut avantageusement, dans la mesure du possible, être une puissance entière de 2 négative ou positive. A l'initialisation du dispositif de correction de gain de la boucle d'asservissement la valeur 1 est donnée au coefficient 1 / k. En considérant que le facteur de correction 1 / kj reste compris par exemple entre 1/3 et 3 on peut même se contenter de remplacer la multiplication (1 / kj) x (1 / k'j+ι) par l'addition 1 / kj + n x CJ+I . en ayant convenablement choisi n pour ne pas faire de sur-correction quand 1 / kj est petit. Le facteur de correction 1 / kj est alors l'addition à 1 d'une somme de termes n x c; , avec l ≤j ≤ i.17 control loop, if Re (CM ') <0, the gain of the control loop must be reduced; if Re (CM ')> 0, the gain of the control loop must be increased. If we add the sinusoidal signal of known amplitude E p of given frequency f, when the point corresponding to the frequency f is in M ', the contribution εp' of the signal Ep to the loop error signal ε 'has a real component c and an imaginary component d and the coordinates of said point M ', with C as the origin of the coordinates and CX and CY as the axes of the coordinates, are respectively Re (CM') = Re (E p / ε p ) = E p xc / (c 2 + d 2 ) and Im (CM ') = Im (Ep / ε p ) = -Ep xd / (c 2 + d 2 ). Consequently, to correct the gain of the control loop, if c <0, it is necessary to decrease the gain of the control loop and if c> 0, it is necessary to increase gain of the control loop. Given the preferential choice of bringing a series of differential corrections - at the i + lth step of the gain correction of the control loop, we replace the correction 1 / k j by the correction 1 / k j + i = ( 1 / kj) x (1 / k'j + j) - and to apply only a partial correction, the differential correction factor remains close to 1 and therefore can be taken as 1 / k'j + i = 1 + nx CJ + I, where CJ + I is the real component of Ep / εp 'during the i + lth correction of the gain of the control loop and where n is a positive real number chosen according to the characteristics of the control loop and taking into account the types of faults that the control loop has and the extreme values that the correction factor is likely to take; as already mentioned, to simplify the calculations n can advantageously, as far as possible, be an integer power of 2 negative or positive. At the initialization of the gain correction device of the servo loop the value 1 is given to the coefficient 1 / k. Considering that the correction factor 1 / kj remains for example between 1/3 and 3, we can even content ourselves with replacing the multiplication (1 / kj) x (1 / k'j + ι) by the addition 1 / k j + nx CJ + I. having suitably chosen n so as not to over-correct when 1 / k j is small. The correction factor 1 / kj is then the addition to 1 of a sum of terms nxc; , with l ≤j ≤ i.
Un exemple de dispositif, utilisé dans le cas d'une boucle d'asservissement de phase de l'horloge hp d'un lecteur-enregistreur de disque optique numérique, mettant en oeuvre un procédé suivant l'invention et réalisant par un calcul numérique les opérations suivant ledit procédé, comporte un dispositif de traitement de signal numérique 33 et des éléments de circuit annexes, comme cela est montré à la figure 9. Un signal R. dont unAn example of a device, used in the case of a phase control loop of the hp clock of a digital optical disc player-recorder, implementing a method according to the invention and performing by digital calculation the operations according to said method, comprises a digital signal processing device 33 and ancillary circuit elements, as shown in FIG. 9. A signal R. of which a
18 chronogramme est montré à la figure 10, est issu de la lecture des marques gravées sur le disque optique numérique - marques prégravées des groupes de marques prégravées et marques, post-gravées lors de l'enregistrement des données de l'utilisateur, qui suivent chacun des groupes de marques prégravées. Une partie du signal R, issue de la lecture des groupes des marques prégravées, contient non seulement le signal r destiné à la synchronisation et au rephasage de l'horloge hp du lecteur-enregistreur de disque optique numérique, mais aussi des signaux destinés au suivi de la piste - au suivi radial de la piste et à la focalisation dans le plan contenant la piste - , des signaux d'adresse de piste destinés à permettre l'accès à la piste, ladite piste étant habituellement en forme de spirale et portant en général à la fois lesdits groupes de marques prégravées et les marques post-gravées représentant les données de l'utilisateur, et les marques d'adresse de piste destinées à permettre l'accès à la piste et en particulier aux zones contenant les marques post-gravées représentant les données de l'utilisateur. Un convertisseur analogique-numérique 31 reçoit le signal de sortie Ri = R + Ep d'un additionneur 30, Ep étant ledit signal d'amplitude connue de fréquence donnée ; ledit convertisseur analogique-numérique 31 est piloté par un signal d'échantillonnage, le signal d'horloge hp de fréquence fp, qui permet d'échantillonner le signal R\, par exemple sur les fronts montants dudit signal hp, et de le numériser. Le signal d'horloge hp provient d'un oscillateur 35 pilotable en fréquence par une tension provenant d'un convertisseur numérique-analogique 34, qui reçoit lui-même le signal de sortie du dispositif de traitement de signal numérique 33 ; on pourrait tout aussi bien considérer, à la place de l'horloge 35 pilotée en fréquence par une tension et du convertisseur numérique-analogique 34, un synthétiseur de fréquence piloté directement par le signal numérique du dispositif de traitement de signal numérique 33. La partie du signal R, issue de la lecture des marques prégravées d'un groupe de marques prégravées commence, comme cela est montré à la figure 10, à un instant t^ et se termine à un instant tβ. Le convertisseur analogique-numérique 31 est piloté en permanence par le signal d'horloge hp de fréquence fp et génère en permanence des échantillons numériques. Le signal de sortie du convertisseur analogique-numérique 31, le signal échantillonné R2, contient en particulier le signal issu de la lecture de la marque prégravée dont on prélève deux échantillons destinés à la génération du signal d'erreur de la boucle d'asservissement de phase ; le signal de sortie du convertisseur analogique-numérique 31 est fourni à une mémoire 32, par exemple de type dit FIFO. Parmi les échantillons générés, seuls sont18 chronogram is shown in Figure 10, is derived from the reading of the marks engraved on the digital optical disc - pre-engraved marks of the groups of pre-engraved marks and marks, post-engraved during the recording of the user data, which each follow groups of pre-engraved brands. Part of the signal R, resulting from the reading of the groups of the pre-engraved marks, contains not only the signal r intended for the synchronization and the rephasing of the clock hp of the digital optical disc player-recorder, but also signals intended for the follow of the runway - to the radial tracking of the runway and to the focusing in the plane containing the runway -, runway address signals intended to allow access to the runway, said runway usually being in the form of a spiral and bearing in generally both said groups of pre-etched marks and post-etched marks representing user data, and the track address marks intended to allow access to the track and in particular to the areas containing the post- engraved representing user data. An analog-digital converter 31 receives the output signal Ri = R + Ep from an adder 30, Ep being said signal of known amplitude of given frequency; said analog-digital converter 31 is controlled by a sampling signal, the clock signal hp of frequency fp, which makes it possible to sample the signal R \, for example on the rising edges of said signal hp, and to digitize it. The clock signal hp comes from an oscillator 35 controllable in frequency by a voltage coming from a digital-analog converter 34, which itself receives the output signal from the digital signal processing device 33; one could just as well consider, instead of the clock 35 driven in frequency by a voltage and the digital-analog converter 34, a frequency synthesizer driven directly by the digital signal of the digital signal processing device 33. The part of the signal R, resulting from the reading of the pre-etched marks of a group of pre-etched marks begins, as shown in FIG. 10, at an instant t ^ and ends at an instant tβ. The analog-digital converter 31 is permanently controlled by the clock signal hp of frequency fp and continuously generates digital samples. The output signal from the analog-digital converter 31, the sampled signal R2, contains in particular the signal resulting from the reading of the pre-etched mark from which two samples are taken intended for the generation of the error signal of the servo control loop. phase; the output signal from the analog-digital converter 31 is supplied to a memory 32, for example of the so-called FIFO type. Among the samples generated, only are
19 sélectionnés pour être mémorisés les échantillons qui sont utiles aux différentes fonctions - synchronisation et rephasage, suivi radial de piste, focalisation dans le plan contenant la piste et accès aux zones où sont enregistrées les données de l'utilisateur - que remplit le dispositif de traitement de signal numérique 33. Pour permettre d'effectuer ladite sélection, un signal de sélection w est appliqué à la mémoire 32 ; ledit signal de sélection w provient du traitement par un circuit logique 36 du signal de fréquence fp de l'horloge hp générée par l'oscillateur 35. Pour simplifier la description de l'invention, puisque l'on ne s'intéresse ici qu'à la synchronisation et au rephasage de l'horloge hp, on ne considère que la partie w' du signal de sélection w, partie qui effectue la sélection des deux échantillons prélevés sur le signal r et destinés à la synchronisation et au rephasage de l'horloge hp . Dans le cas de l'exemple fourni précédemment d'une marque prégravée unique, de durée 4 / fp, destinée à la synchronisation et au rephasage de l'horloge hp, ladite partie w' du signal w, montrée à la figure 10, est constituée par exemple de deux impulsions, l'intervalle de temps entre les centres desdites deux impulsions étant sensiblement égal à la durée du signal r, lesdites deux impulsions n'étant générées qu'une seule fois durant chacun des intervalles de temps, s'étendant d'un instant t^ à l'instant tg, qui le suit immédiatement, de lecture d'un groupe de marques prégravées ; le signal w' est le couple v de signaux d'échantillonnage décrit précédemment. Le circuit logique 36, qui sélectionne des échantillons de rangs donnés dans une suite prédéterminée d'échantillons commençant au temps t^, est remis en position initiale et la mémoire 32 est remise à zéro par un signal z, provenant du dispositif de traitement de signal numérique 33, avant chaque instant t^ de début de la lecture d'un groupe de marques prégravées. Au rythme de son calcul - et non au rythme du signal d'horloge hp de fréquence fp - le dispositif de traitement de signal numérique 33 prélève à l'aide du signal de commande m les échantillons numériques stockés dans la mémoire 32, le signal R3. Le dispositif de traitement de signal numérique 33 fournit en sortie un signal numérique R4, résultat du calcul des opérations suivant le procédé de l'invention, destiné à la correction de phase de l'horloge hp générée par l'oscillateur 35. Le signal R4 est converti en un signal analogique R5 par le convertisseur numérique-analogique 34, ledit signal R5 commandant ledit oscillateur pilotable en fréquence 35. Le dispositif de traitement de signal numérique 33 est en liaison avec le contrôleur 37 du lecteur-enregistreur, qui gère et contrôle l'exécution des différentes fonctions que remplit le lecteur-enregistreur et en particulier celles que remplit ledit dispositif de traitement de signal numérique 33.19 selected to be memorized the samples which are useful for the various functions - synchronization and rephasing, radial track tracking, focusing in the plane containing the track and access to the areas where the user's data are recorded - which the processing device fills digital signal 33. To enable said selection to be made, a selection signal w is applied to memory 32; said selection signal w comes from the processing by a logic circuit 36 of the frequency signal fp of the clock hp generated by the oscillator 35. To simplify the description of the invention, since we are only interested here when synchronizing and rephasing the clock hp, only the part w ′ of the selection signal w is considered, part which performs the selection of the two samples taken from the signal r and intended for the synchronization and rephasing of the hp clock. In the case of the example provided above of a single pre-etched mark, of duration 4 / fp, intended for the synchronization and the rephasing of the clock hp, said part w ′ of the signal w, shown in FIG. 10, is consisting for example of two pulses, the time interval between the centers of said two pulses being substantially equal to the duration of the signal r, said two pulses being generated only once during each of the time intervals, extending from an instant t ^ to the instant tg, which immediately follows it, of reading a group of pre-engraved marks; the signal w 'is the pair v of sampling signals described above. The logic circuit 36, which selects samples of ranks given in a predetermined series of samples starting at time t ^, is reset to the initial position and the memory 32 is reset to zero by a signal z from the signal processing device digital 33, before each instant t ^ at the start of reading a group of pre-etched marks. At the rate of its calculation - and not at the rate of the clock signal hp of frequency fp - the digital signal processing device 33 takes the signal R3 using the control signal m the digital samples stored in memory 32 . The digital signal processing device 33 supplies as output a digital signal R4, result of the calculation of the operations according to the method of the invention, intended for the phase correction of the clock hp generated by the oscillator 35. The signal R4 is converted into an analog signal R5 by the digital-analog converter 34, said signal R5 controlling said frequency-controlled oscillator 35. The digital signal processing device 33 is in connection with the controller 37 of the reader-recorder, which manages and controls the execution of the various functions fulfilled by the reader-recorder and in particular those fulfilled by said digital signal processing device 33.
20 Avant de poursuivre une description plus détaillée de l'exemple de dispositif suivant l'invention, on considère un disque optique numérique et un lecteur-enregistreur de disque optique numérique utilisant un tel disque et comportant une boucle d'asservissement de phase dotée d'un dispositif de traitement de signal numérique comme décrit dans l'invention : le dispositif de traitement de signal numérique permet de remplir avantageusement des fonctions annexes à l'asservissement de phase et à la correction du gain de la boucle d'asservissement de phase, fonctions que l'on va préciser maintenant.20 Before continuing with a more detailed description of the example device according to the invention, we consider a digital optical disc and a digital optical disc player-recorder using such a disc and comprising a phase control loop provided with a digital signal processing device as described in the invention: the digital signal processing device makes it possible to advantageously fulfill functions annexed to the phase control and to the correction of the gain of the phase control loop, functions that we will clarify now.
Du fait du diamètre fini du faisceau de lecture focalisé et de la largeur des marques prégravées proportionnelle au rayon de la zone du disque où sont situées lesdites marques, les fronts du signal issu desdites marques prégravées varient en fonction du rayon et par suite le gain de la boucle d'asservissement de phase varie en fonction du rayon ; dans le cas d'un accès rapide à travers une partie de la plage utile du disque cette variation de gain ne pourrait être corrigée en temps réel ; la variation du gain de la boucle d'asservissement de phase étant connue en fonction du rayon, un facteur de correction peut être mémorisé - une table de valeurs discrètes correspondant à des bandes concentriques successives du disque - et appliqué en boucle ouverte, en temps réel, par le dispositif de traitement de signal numérique 33 à la boucle d'asservissement de phase.Due to the finite diameter of the focused reading beam and the width of the pre-etched marks proportional to the radius of the area of the disc where said marks are located, the signal edges from said pre-etched marks vary according to the radius and therefore the gain in the phase control loop varies depending on the radius; in the case of rapid access through part of the useful range of the disc, this variation in gain could not be corrected in real time; the variation of the gain of the phase control loop being known as a function of the radius, a correction factor can be stored - a table of discrete values corresponding to successive concentric bands of the disc - and applied in open loop, in real time , by the digital signal processing device 33 to the phase control loop.
Un autre phénomène est l'existence de défauts locaux du disque : du fait de ces défauts locaux, le signal R, issu de la lecture des groupes de marques prégravées du disque, et en particulier le signal r, issu de la lecture des marques destinées à la synchronisation et au rephasage de l'horloge hp , peuvent présenter des manques ou plus généralement des perturbations importantes ; par suite, le signal d'erreur de la boucle d'asservissement de phase, qui est la différence des deux échantillons r et r2 sélectionnés par la partie w' du signal de sélection w et stockés dans la mémoire 32 lors de la lecture de chaque groupe de marques prégravées, peut être aberrant ; deux seuils de valeurs opposés sont mémorisés et permettent d'éliminer le signal d'erreur de boucle chaque fois qu'il n'est pas compris entre ces deux seuils.Another phenomenon is the existence of local disc faults: because of these local faults, the signal R, resulting from the reading of the groups of pre-etched marks of the disc, and in particular the signal r, resulting from the reading of the marks intended when synchronizing and rephasing the hp clock, there may be gaps or, more generally, significant disturbances; as a result, the error signal of the phase control loop, which is the difference of the two samples r and r2 selected by the part w 'of the selection signal w and stored in memory 32 during the reading of each group of pre-engraved marks, may be aberrant; two thresholds of opposite values are memorized and make it possible to eliminate the loop error signal whenever it is not included between these two thresholds.
Le dispositif de traitement de signal numérique 33, qui d'une part est un élément de la boucle d'asservissement de phase d'un lecteur-enregistreur de disque optique numérique et d'autre part permet d'effectuer la correction suivant l'invention des variations lentes du gain de ladite boucle, effectue des calculs et des opérations logiques représentés schématiquement à la figure 11. Le dispositif de traitement de signal comporte une unitéThe digital signal processing device 33, which on the one hand is an element of the phase control loop of a digital optical disc player-recorder and on the other hand makes it possible to carry out the correction according to the invention slow variations in the gain of said loop, performs calculations and logic operations shown schematically in Figure 11. The signal processing device comprises a unit
21 centrale 50 qui effectue toute les opérations internes et permet de dialoguer avec les éléments extérieurs déjà décrits : le convertisseur analogique-numérique 31, la mémoire 32, le convertisseur numérique-analogique 34, le circuit logique de sélection 36 et le contrôleur 37 du lecteur-enregistreur de disque optique numérique et de fournir le signal d'amplitude connue Ep et de fréquence donnée f à l'additionneur 30 ; les calculs et opérations logiques sont représentées schématiquement par des modules. Un module 51 effectue la différence r3 des deux échantillons ri et r2 fournis dans le signal R3 extrait de la mémoire 32 ; le signal différence r3 est fourni à un module 52, qui effectue une correction, en boucle ouverte, en temps réel, en fonction du rayon, du gain de la boucle d'asservissement de phase en multipliant le signal différence r3 par l'un desdits facteurs de correction fonctions du rayon et mémorisés dans une table et fournit en sortie un signal résultant X4 ; le signal r-j. est fourni à un module 53, qui effectue une comparaison du signal r-j. avec lesdits deux seuils mémorisés : si le signal X4 est dans l'intervalle desdits deux seuils mémorisés le module 53 fournit en sortie le signal r-j., sinon il fournit une correction nulle, soit 4 = 0 ; une variante peut aussi consister à fournir la valeur du signal r-j. obtenue lors de la lecture du groupe de marques prégravées précédant immédiatement la lecture du groupe de marques prégravées ayant fourni la valeur hors tolérances du signal r Lorsque, lors de la lecture de deux groupes de marques prégravées se suivant immédiatement l'un l'autre, les deux valeurs obtenues pour le signal X4 sont hors tolérances, le secteur logique contenant lesdits deux groupes de marques prégravées se suivant immédiatement l'un l'autre peut avantageusement être éliminé en remontant une alarme vers le contrôleur 37 du lecteur- enregistreur de disque optique numérique. Un module 54 détecte dans le signal 4 les composantes réelle et imaginaire à la fréquence donnée f, contribution du signal sinusoïdal Ep d'amplitude connue et de fréquence donnée f, en déduit la correction différentielle n x (|CJ+I | - |dj+ιQ, qui doit être ajoutée lors de la i+lème étape de correction du gain de la boucle d'asservissement de phase au précédent facteur de correction 1 / kj pour obtenir le i+lème facteur de correction 1 / kj+j, effectue comme cela a déjà été précisé une moyenne m(l / k) des précédents facteurs de correction calculés ; ladite moyenne m(l / k) est fournie à un module multiplicateur 55 qui fournit en sortie le signal corrigé R4 = . x m(l / k) ; le signal R4 est fourni au convertisseur numérique-analogique 34. En résumé le dispositif de traitement de signal numérique effectue à la fois les opérations utiles au fonctionnement normal de la boucle d'asservissement de phase et les opérations de correction du gain de21 control unit 50 which performs all the internal operations and enables dialogue with the external elements already described: the analog-digital converter 31, the memory 32, the digital-analog converter 34, the selection logic circuit 36 and the reader controller 37 digital optical disc recorder and supplying the signal of known amplitude E p and of given frequency f to the adder 30; the calculations and logical operations are represented schematically by modules. A module 51 performs the difference r 3 of the two samples ri and r2 supplied in the signal R3 extracted from the memory 32; the difference signal r 3 is supplied to a module 52, which performs an open loop correction, in real time, as a function of the radius, of the gain of the phase control loop by multiplying the difference signal r 3 by the one of said correction factors which are functions of the radius and stored in a table and provide a result signal X4 as an output; the signal rj. is supplied to a module 53, which performs a comparison of the signal rj. with said two memorized thresholds: if the signal X4 is in the interval of said two memorized thresholds the module 53 outputs the signal rj., otherwise it provides a zero correction, ie 4 = 0; a variant may also consist in supplying the value of the signal rj. obtained during the reading of the group of pre-etched marks immediately preceding the reading of the group of pre-etched marks having supplied the value out of tolerance of the signal r When, when reading of two groups of pre-etched marks immediately following one another, the two values obtained for the signal X4 are out of tolerance, the logic sector containing said two groups of pre-etched marks immediately following one another can advantageously be eliminated by raising an alarm to the controller 37 of the optical disc player-recorder digital. A module 54 detects in the signal 4 the real and imaginary components at the given frequency f, contribution of the sinusoidal signal Ep of known amplitude and given frequency f, deduces therefrom the differential correction nx (| CJ + I | - | dj + ιQ, which must be added during the i + lth correction step of the gain of the phase control loop to the previous correction factor 1 / k j to obtain the i + lth correction factor 1 / kj + j, performs as has already been specified an average m (l / k) of the previous calculated correction factors; said average m (l / k) is supplied to a multiplier module 55 which supplies the corrected signal R4 =. xm (l / k); the signal R4 is supplied to the digital-analog converter 34. In summary, the digital signal processing device performs both the operations useful for the normal operation of the phase control loop and the gain correction operations of
22 ladite boucle. Il peut d'ailleurs effectuer d'autres opérations d'accès, de suivi radial de piste et de focalisation comme cela a déjà été mentionné.22 said loop. It can also perform other operations of access, radial runway tracking and focusing as already mentioned.
Dans le dispositif suivant l'invention qui vient d'être décrit et qui est appliqué à la correction du gain de la boucle d'asservissement de phase de l'horloge hp d'un lecteur-enregistreur de disque optique numérique , on effectue la conversion analogique/numérique de deux échantillons ri et r2 du signal R à l'aide du signal d'horloge hp ; si l'on se reporte à la description du procédé suivant l'invention, montré à la figure 6, on effectue la conversion analogique/numérique de deux échantillons du signal Ei' à l'aide du signal S ', la phase relative des signaux hp et R, soit la phase relative des signaux S'i et Ei', étant dans ce cas la grandeur à annuler dans la boucle d'asservissement. Dans le cas d'une boucle d'asservissement où les grandeurs en jeu sont les amplitudes respectivement des signaux Si' et E\ c'est la différence entre les amplitudes des signaux Si' et Ei' qui doit être annulée ; il faut alors effectuer la conversion analogique/numérique d'un échantillon du signal Ej' et d'un échantillon du signal Si' ou bien seulement d'un échantillon du signal ε' à l'aide d'une horloge provenant par exemple du dispositif de traitement de signal numérique utilisé dans la boucle d'asservissement, sans pour autant changer l'esprit de l'invention.In the device according to the invention which has just been described and which is applied to the correction of the gain of the phase control loop of the hp clock of a digital optical disc player-recorder, the conversion is carried out analog / digital of two samples ri and r2 of the signal R using the clock signal hp; if we refer to the description of the process according to the invention, shown in FIG. 6, the analog / digital conversion of two samples of the signal Ei 'is carried out using the signal S', the relative phase of the signals hp and R, ie the relative phase of the signals S'i and Ei ', in this case being the quantity to be canceled in the servo loop. In the case of a control loop where the magnitudes at stake are the amplitudes of the signals Si 'and E \ respectively, it is the difference between the amplitudes of the signals Si' and Ei 'which must be canceled; it is then necessary to carry out the analog / digital conversion of a sample of the signal Ej 'and of a sample of the signal Si' or else only of a sample of the signal ε 'using a clock coming for example from the device digital signal processing used in the control loop, without changing the spirit of the invention.
23 23

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé de correction automatique des variations lentes du gain d'une boucle d'asservissement ayant une fonction de transfert complexe de la fréquence, ladite fonction de transfert (T) étant représentée dans le plan de Nyquist avec sa partie réelle (Re(T)) en abscisse et sa partie imaginaire (Im(T)) en ordonnée, une portion de ladite fonction de transfert étant située dans le quadrant correspondant aux abscisses et aux ordonnées négatives et passant à une distance supérieure à une distance minimale du point (C) de coordonnées (-1 ; 0) dudit plan de Nyquist, l'intersection d'une demi-droite issue dudit point (C) de coordonnées (-1 ; 0) et de pente négative et de ladite portion de la courbe représentative de la fonction de transfert (T) étant un point (M) correspondant à une fréquence (f), la fonction de transfert (T) étant sujette de par la variation d'éléments constitutifs de la dite boucle d'asservissement ou d'éléments situés en amont de ladite boucle d'asservissement à des variation entraînant la multiplication de ladite fonction de transfert (T) par un nombre réel positif k et par suite entraînant une homothétie, de centre le point de coordonnées (0 ; 0) et de rapport ledit nombre réel positif (k), de la courbe représentative de ladite fonction de transfert et en particulier dudit point (M) correspondant à la fréquence (f), caractérisé en ce que ledit point (M) correspondant à la fréquence (f) ayant été choisi et donc la fréquence (f) étant donnée, on introduit un signal d'amplitude connue (Ep) à ladite fréquence donnée (f) à l'entrée de ladite boucle d'asservissement, on mesure la composante à ladite fréquence donnée (f) du signal d'erreur (ε') de ladite boucle d'asservissement, on calcule l'inverse dudit nombre réel (k) à partir dudit signal d'amplitude connue (Ep) à ladite fréquence donnée (f) de la composante mesurée à ladite fréquence donnée (f) du signal d'erreur de ladite boucle d'asservissement et de la position nominale connue dudit point (M) correspondant à ladite fréquence donnée (f), on ramène ledit point (M) à sa position nominale en multipliant par un facteur de correction (1 / k, f(l / k), m(l / k)) égal à l'inverse dudit nombre réel positif (k) ou dérivé dudit inverse la fonction de transfert de la branche principale de ladite boucle d'asservissement et l'on maintient constant ledit facteur de ladite multiplication jusqu'à la prochaine correction dudit gain.1 - Method for automatically correcting slow variations in the gain of a control loop having a complex frequency transfer function, said transfer function (T) being represented in the Nyquist plane with its real part (Re (T )) on the abscissa and its imaginary part (Im (T)) on the ordinate, a portion of said transfer function being located in the quadrant corresponding to the abscissas and the negative ordinates and passing at a distance greater than a minimum distance from the point (C ) of coordinates (-1; 0) of said Nyquist plane, the intersection of a half-straight line coming from said point (C) of coordinates (-1; 0) and of negative slope and of said portion of the curve representative of the transfer function (T) being a point (M) corresponding to a frequency (f), the transfer function (T) being subject to the variation of elements constituting the said servo loop or of elements located upstream of said loop of slaving to variations resulting in the multiplication of said transfer function (T) by a positive real number k and consequently resulting in homothety, from center to the point of coordinates (0; 0) and to report said positive real number (k), of the curve representative of said transfer function and in particular of said point (M) corresponding to the frequency (f), characterized in that said point (M) corresponding to the frequency (f) having been chosen and therefore the frequency (f) being given, a signal of known amplitude (Ep) is introduced at said given frequency (f) at the input of said servo loop, the component is measured at said given frequency (f) of the error signal (ε ') of said servo loop, the inverse of said real number (k) is calculated from said signal of known amplitude (Ep) at said given frequency ( f) of the component measured at said given frequency (f) of the error signal of said servo loop and from the known nominal position of said point (M) corresponding to said given frequency (f), said point (M ) at its nominal position by multiplying by a correction factor (1 / k, f ( l / k), m (l / k)) equal to the inverse of said positive real number (k) or derived from said inverse the transfer function of the main branch of said servo loop and said factor is kept constant from said multiplication until the next correction of said gain.
2 - Procédé suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite demi-droite issue dudit point (C) de coordonnées (-1 ; 0) et de pente négative fait un angle de 45° avec l'axe réel (CX).2 - Method according to claim 1, characterized in that said half-straight line originating from said point (C) of coordinates (-1; 0) and of negative slope makes an angle of 45 ° with the real axis (CX).
24 3 - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le calcul dudit facteur de correction (1 / k) est effectué de façon approchée en effectuant la somme du facteur de correction calculé lors de la précédente correction du gain de la boucle d'asservissement et d'un terme proportionnel à la différence entre la valeur absolue de la composante réelle (c) et la valeur absolue de la composante imaginaire (d) de la contribution du signal d'amplitude connue (Ep) et de fréquence donnée (f) au signal d'erreur (ε1) de la boucle d'asservissement.24 3 - Method according to claim 2, characterized in that the calculation of said correction factor (1 / k) is performed approximately by performing the sum of the correction factor calculated during the previous correction of the gain of the servo loop and of a term proportional to the difference between the absolute value of the real component (c) and the absolute value of the imaginary component (d) of the contribution of the signal of known amplitude (Ep) and given frequency (f) the error signal (ε 1 ) of the servo loop.
4 - Procédé suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite demi-droite issue dudit point (C) de coordonnées (-1 ; 0) et de pente négative fait un angle de 90° avec l'axe réel (CX).4 - Method according to claim 1, characterized in that said half-straight line from said point (C) of coordinates (-1; 0) and of negative slope makes an angle of 90 ° with the real axis (CX).
5 - Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le calcul dudit facteur de correction (1 / k) est effectué de façon approchée en effectuant la somme du facteur de correction calculé lors de la précédente correction du gain de la boucle d'asservissement et d'un terme proportionnel à la composante réelle (c) de la contribution du signal d'amplitude connue (Ep) et de fréquence donnée (f) au signal d'erreur de la boucle d'asservissement.5 - Method according to claim 4, characterized in that the calculation of said correction factor (1 / k) is performed approximately by performing the sum of the correction factor calculated during the previous correction of the gain of the servo loop and of a term proportional to the real component (c) of the contribution of the signal of known amplitude (Ep) and of given frequency (f) to the error signal of the control loop.
6 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la correction effectivement appliquée n'est qu'une fraction (f(l / k)) dudit facteur de correction (1 / k) calculé. 7 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la correction effectivement appliquée est obtenue en effectuant une moyenne (m(l / k)) du facteur de correction qui vient d'être calculé et des facteurs de correction qui ont été calculés précédemment.6 - Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the correction actually applied is only a fraction (f (l / k)) of said correction factor (1 / k) calculated. 7 - Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the correction actually applied is obtained by performing an average (m (l / k)) of the correction factor which has just been calculated and of the correction factors which have been calculated previously.
8 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la boucle d'asservissement est une boucle d'asservissement de phase d'une horloge de lecture d'un lecteur-enregistreur de disque optique numérique, utilisant comme signal d'entrée le signal ( r ) de lecture des marques prégravées dudit disque destiné à la synchronisation et au rephasage de ladite horloge du lecteur-enregistreur de disque optique numérique.8 - Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the control loop is a phase control loop of a reading clock of a digital optical disc player-recorder, using as signal input the signal (r) for reading the pre-engraved marks of said disc intended for the synchronization and the rephasing of said clock of the digital optical disc player-recorder.
9 - Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que ladite boucle d'asservissement de phase comporte en entrée une comparaison de phase obtenue en effectuant la différence des amplitudes des échantillons dudit signal issu desdites marques prégravées destinées à la synchronisation des horloges dudit lecteur-enregistreur de disque9 - Method according to claim 8, characterized in that said phase control loop comprises as input a phase comparison obtained by making the difference in the amplitudes of the samples of said signal from said pre-etched marks intended for the synchronization of the clocks of said reader- disc recorder
25 optique numérique, lesdits échantillons étant obtenus à l'aide d'un couple (v) de deux signaux, les centres desdits deux signaux étant séparés par une durée (τ) sensiblement constante égale à un nombre entier de périodes de l'horloge de lecture des marques prégravée dudit lecteur-enregistreur de disque optique numérique et sensiblement égale à la durée du signal issu de la lecture des marques prégravées destinées à la synchronisation des horloges dudit lecteur-enregistreur de disque optique numérique.25 digital optics, said samples being obtained using a pair (v) of two signals, the centers of said two signals being separated by a substantially constant duration (τ) equal to an integer number of periods of the reading clock pre-etched marks of said digital optical disc player-recorder and substantially equal to the duration of the signal from the reading of pre-etched marks intended for synchronizing the clocks of said digital optical disc player-recorder.
10 - Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le signal issu de la lecture des marques prégravées destinées à la synchronisation des horloges dudit lecteur- enregistreur de disque optique numérique provient de la lecture d'une marque prégravée unique donnant un signal de lecture de durée sensiblement égale à quatre fois la période de l'horloge de lecture des marques prégravées.10 - Process according to claim 9, characterized in that the signal from the reading of the pre-engraved marks intended for the synchronization of the clocks of said digital optical disc reader-recorder comes from the reading of a single pre-engraved mark giving a reading signal of duration substantially equal to four times the period of the clock for reading pre-etched marks.
1 1 - Dispositif de correction du gain de la boucle d'asservissement de phase d'une horloge de lecture d'un lecteur-enregistreur de disque optique numérique utilisant deux échantillons numérisés du signal lu issu des marques prégravées dudit disque, comportant un dispositif de traitement de signal numérique (33), caractérisé en ce que ledit dispositif de traitement de signal numérique effectue à la fois le traitement de signal permettant le fonctionnement de la boucle d'asservissement de phase et le traitement de signal permettant la stabilisation du gain de ladite boucle, ledit traitement de signal permettant la stabilisation dudit gain comportant l'injection d'un signal d'amplitude connue (Ep) de fréquence donnée (f) en amont de ladite boucle, le prélèvement du signal d'erreur (ε1, r3) de ladite boucle, l'extraction dudit signal d'erreur (ε', r3) des composantes réelle (c) et imaginaire (d) de fréquence donnée (f) de la contribution dudit signal d'amplitude connue (Ep) et de fréquence donnée (f), le calcul d'un facteur de correction ((1 / k), m(l / k)) et la multiplication dudit signal d'erreur de boucle par ledit facteur de correction. 12 - Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif de traitement de signal numérique effectue, en plus des opérations de base permettant le fonctionnement de la boucle d'asservissement de phase et la stabilisation du gain de ladite boucle, les opérations complémentaires de test de vraisemblance du signal d'entrée de ladite boucle et de correction en boucle ouverte du gain de ladite boucle en fonction du rayon du disque.1 1 - Device for correcting the gain of the phase control loop of a reading clock of a digital optical disc player-recorder using two digitized samples of the signal read from the pre-etched marks of said disc, comprising a device for digital signal processing (33), characterized in that said digital signal processing device performs both the signal processing allowing the operation of the phase control loop and the signal processing allowing the gain stabilization of said loop, said signal processing allowing the stabilization of said gain comprising the injection of a signal of known amplitude (Ep) of given frequency (f) upstream of said loop, the sampling of the error signal (ε 1 , r 3 ) from said loop, the extraction of said error signal (ε ', r 3 ) from the real (c) and imaginary (d) components of given frequency (f) from the contribution of said amplitude signal known (Ep) and given frequency (f), calculating a correction factor ((1 / k), m (l / k)) and multiplying said loop error signal by said correction factor. 12 - Device according to claim 11, characterized in that the digital signal processing device performs, in addition to the basic operations allowing the operation of the phase control loop and the stabilization of the gain of said loop, the additional operations testing the likelihood of the input signal of said loop and correcting in open loop the gain of said loop as a function of the radius of the disc.
13 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 1 ou 12, caractérisé en ce que ledit dispositif effectue, en plus de toutes les opérations permettant le fonctionnement de la13 - Device according to one of claims 1 1 or 12, characterized in that said device performs, in addition to all the operations allowing the operation of the
26 boucle d'asservissement de "phase et la stabilisation du gain de ladite boucle, des opérations permettant au moins l'une des fonctions de suivi radial de piste, de focalisation et d'accès du lecteur- enregistreur de disque optique.26 control loop "phase and the stabilization of the gain of said loop, operations for at least one of the radial tracking functions track, focusing and access of the optical disc reader-recorder.
27 27
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