動態調整限幅電平的限幅器的製作方法
2023-11-01 14:12:02 1
專利名稱：動態調整限幅電平的限幅器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種應用於光碟機的限幅器，特別涉及一種可依據DVD-R/RW光碟所讀取的擺動信號動態調整限幅電平的限幅器。
背景技術：
在現代的信息社會中，如何整理儲存大量的信息，是信息業界最關心的課題之一。在各種儲存媒介中，光碟(optical disc)以其輕薄的體積，高密度的儲存容量，成為最普遍的高容量數據儲存媒介之一。然而，隨著多媒體技術的發展，由於一般的CD光碟其容量大約僅有650MB左右，因此已經無法滿足業界的需求，所以業界便另提出新的光碟規格以增加單一光碟可儲存數據的容量，例如已知的多功能數字盤(digital versatile disc，DVD)，其大小與一般的CD光碟相同，但是其容量卻遠大於CD光碟。雖然只讀型(read-only)的多功能數字盤已經普遍地使用，然而，如同已知可錄式CD光碟(CD-R disc)及可重複寫入式CD光碟(CD-RW disc)的發展，因為該可錄式CD光碟與該可重複寫入式CD光碟可便利地提供使用者紀錄所要的數據，因此對於多功能數字盤而言，業界亦隨之制訂DVD-R多功能數字盤及DVD-RW多功能數字盤的規格，以便讓使用者可如同利用可錄式CD光碟與可重複寫入式CD光碟紀錄數據一般地紀錄大量的數據。
如同CD光碟一般，為便於儲存與讀取數據，DVD-R/RW多功能數字盤上亦設置有特殊的構造來記錄相關的信息以便尋址(addressing)所紀錄的數據，請參閱圖1，圖1為已知DVD-R/RW多功能數字盤10的結構示意圖。DVD-R/RW多功能數字盤10主要系由一基底(substrate)12，一反射層(reflective layer)14，以及一保護層(protective layer)16所構成。此外，於DVD-R/RW多功能數字盤10的表面上則設置有多個溝槽(groove)18，因此一讀寫頭(optical pick-up unit，OPU)便依據一寫入策略輸出寫入功率而將多個記錄標記(recording mark)20寫入溝槽18中。一般而言，為了順利地將記錄標記20儲存在DVD-R/RW多功能數字盤10上正確位置，光碟機必須先得知DVD-R/RW多功能數字盤10的軌道信息，所以DVD-R/RW多功能數字盤10上便設置有擺動軌跡22以紀錄軌道的信息，換句話說，光碟機可經由擺動軌跡22讀取擺動信號(wobble signal)，然後解碼該擺動信號以得到所需的軌道信息。
依據已知DVD-R規格可知，DVD-R/RW多功能數字盤10是應用多個預先設置平坦區(land pre-pit，LPP)24a、24b來調變擺動信號以紀錄軌道信息。請參閱圖2，圖2為圖1所示的擺動軌跡22所產生的擺動信號30的示意圖。一讀寫頭讀取擺動軌跡22以產生擺動信號30，而當該讀寫頭移動至預先設置平坦區24a時，由於受到預先設置平坦區24a影響，所以擺動信號30會突然產生一脈衝(spike)32a。同樣地，當該讀寫頭移動至下一預先設置平坦區24b時，由於會受到預先設置平坦區24b影響，所以擺動信號30亦會突然產生一脈衝32b，所以便可利用預先設置平坦區24a、24b的輔助來形成圖2所示的擺動信號30，換句話說，已知DVD-R/RW多功能數字盤10是利用不同位置上的預先設置平坦區來驅使擺動信號30產生脈衝以便紀錄軌道數據，所以光碟機最後便需偵測脈衝32a、32b來判斷擺動信號30所紀錄的數據。如業界所已知，擺動信號30實際上並非具有圖2所示的理想波形，亦即擺動信號30本身的信號強度會忽大忽小，且不同的DVD-R/RW多功能數字盤10所讀取的擺動信號30亦會不同，因此當光碟機利用一限幅器(data slicer)以一固定的限幅電平(slice lever)欲偵測出擺動信號30中的脈衝時，則極易產生誤判的情形而影響後續解碼擺動信號30的操作。
發明內容
本發明提供一種可依據DVD-R/RW光碟所讀取的擺動信號動態調整限幅電平的限幅器，以解決上述問題。
本發明用來限幅一擺動信號的裝置包含有一正峰值保持電路，用來依據擺動信號的正峰值產生一第一輸出信號；一低通濾波器，連接於正峰值保持電路，用來低通濾波第一輸出信號；一偏壓電路，用來提供一電壓值提升輸入偏壓電路的信號的電壓電平以產生一限幅電平信號；以及一比較器，連接於該低通濾波器，用來比較擺動信號與限幅電平信號以限幅該擺動信號。
本發明用來限幅一擺動信號的方法包含有依據擺動信號的正峰值產生一第一輸出信號；低通濾波第一輸出信號產生一第二輸出信號；提供一電壓值提升該第二輸出信號的電壓電平以產生一限幅電平；比較該擺動信號與該限幅電平信號以限幅該擺動信號。
當存取一DVD-R光碟或一DVD-RW光碟的數據時，本發明限幅器可依據光碟所形成的擺動信號來動態地調整所需的限幅電平，因此使一解碼器可依據本發明限幅器的輸出信號來正確地解碼擺動信號所對應的數據。
圖1為已知DVD-R/RW多功能數字盤的結構示意圖。
圖2為圖1所示的擺動軌跡所產生的擺動信號的示意圖。
圖3為本發明應用於DVD-R/RW光碟機的第一種限幅器的功能方塊示意圖。
圖4為圖3所示的限幅器的第一操作示意圖。
圖5為圖3所示的限幅器的第二操作示意圖。
圖6為本發明應用於DVD-R/RW光碟機之第二種限幅器的功能方塊示意圖。
圖7為圖6所示的電平限制器的操作示意圖。
圖8為本發明應用於DVD-R/RW光碟機的第三種限幅器的功能方塊示意圖。
圖9為圖8所示的限幅器的第一操作示意圖。
圖10為圖8所示的限幅器的第二操作示意圖。
附圖符號說明10 多功能數字盤 12 基底14 反射層16 保護層18 溝槽 20 記錄標記22 擺動軌跡 24a、24b 預先設置平坦區30 擺動信號 32a、32b 脈衝40、50、60 限幅器42、62 峰值保持電路44、66 低通濾波器46、68 偏壓電路48、70 比較器52 電平限制器64 負峰值保持電路具體實施方式
圖3為本發明應用於DVD-R/RW光碟機的第一種限幅器40的功能方塊示意圖，圖4為圖3所示的限幅器40的第一操作示意圖，而圖5為圖3所示的限幅器40的第二操作示意圖。請注意，為了明確地說明限幅器40的技術特徵，因此圖4主要是用來分別清楚地顯示各信號的波形，而在圖5中則顯示各信號之間的大小電平關係，亦即圖5的波形是由圖4的各波形迭合而成。限幅器40包含有一正峰值保持電路(peak hold circuit)42，一低通濾波器(lowpass filter，LPF)44，一偏壓電路46，以及一比較器(comparator)48。正峰值保持電路42系用來保持擺動信號Wobble的正峰值，如圖4所示，在時間t0時，擺動信號Wobble的電壓電平對應其正峰值，然後正峰值保持電路42在時間t0後便會開始放電而驅使輸出信號S1的電壓電平降低。在時間t1時，輸出信號S1的電壓電平等於擺動信號Wobble的電壓電平，所以在時間t1後，擺動信號Wobble便會開始驅動正峰值保持電路42而使輸出信號S1的電壓電平隨著擺動信號Wobble的電壓電平而上升。同樣地，在時間t2時，擺動信號Wobble的電壓電平又達到其正峰值，然後正峰值保持電路42便會在時間t2後開始放電而驅使輸出信號S1的電壓電平降低。所以依據同樣操作，正峰值保持電路42處理擺動信號Wobble所形成的輸出信號S1便具有圖4所示的波形。
接著，輸出信號S1便傳輸至低通濾波器44，而低通濾波器44是用來濾除高頻信號以平滑化(smooth)輸出信號S1的波形，如圖4與圖5所示，脈衝所對應之高頻信號會被低通濾波器44大幅地衰減，而低通濾波器44依據輸出信號S1所形成的輸出信號S2便具有圖4所示的波形。然後，輸出信號S2會傳輸至偏壓電路46，而偏壓電路46是用來提升輸出信號S2的電壓電平，如圖4與圖5所示，偏壓電路46會施加一電壓值ΔV予輸出信號S2以產生所要的輸出信號S3，亦即電壓值ΔV的目的系用來確保輸出信號S3的電壓電平會高於擺動信號Wobble中不含脈衝的相對應周期的電壓電平。
偏壓電路46所產生的輸出信號S3即為限幅器40所需的限幅電平，所以比較器48便比較輸出信號S3與擺動信號Wobble來產生輸出信號S4，如圖5所示，於時段T1、T2中，擺動信號Wobble的電壓電平是高於輸出信號S3的電壓電平，因此比較器48便會輸出高電壓電平，明顯地，時段T1、T2是分別對應脈衝，因此一解碼器便可依據圖4所示之輸出信號S4來判斷擺動信號Wobble是紀錄著偶同步單元(even sync)、奇同步單元(odd sync)或數據單元(邏輯值「1」或邏輯值」0」)。
請注意，正峰值保持電路42與低通濾波器44在操作的過程中會造成輸出信號S3產生相位延遲(phase delay)的現象，如圖5所示，若輸出信號S3在延遲一時間間隔dT後使得輸出信號S3中對應擺動信號Wobble的一脈衝的波形用來與擺動信號Wobble的下一脈衝進行比較，則當比較器48依據相位延遲之輸出信號S3來產生輸出信號S4時，擺動信號Wobble的電壓電平高於輸出信號S3的電壓電平的時段會因為相位延遲的影響而明顯地縮減，亦即原先的時段T2會縮短而造成後續解碼器誤判輸出信號S4的時段T2是由噪聲幹擾所產生，所以本實施例中，必須控制正峰值保持電路42與低通濾波器44的搭配以避免上述相位延遲對限幅器40的影響。
由於偏壓電路46是提供一固定偏壓值來調整一輸入信號的電壓電平以產生一相對應的輸出信號，因此偏壓電路46並不會造成一輸入信號與一輸出信號分別對應不同的波形，所以限幅器40並未局限圖3所示的電路架構，舉例來說，偏壓電路46可連接在正峰值保持電路42與低通濾波器44之間以在低通濾波器44之前先調整正峰值保持電路42的輸出信號，或者先調整擺動信號Wobble而後才將電壓電平提升後的擺動信號Wobble經由後續的正峰值保持電路42與低通濾波器44處理，而上述調整電路架構後的限幅器均可產生圖4與圖5所示的限幅電平(輸出信號S3)。
圖6為本發明應用於DVD-R/RW光碟機的第二種限幅器50的功能方塊示意圖，而圖7為圖6所示的電平限制器的操作示意圖。限幅器50包含有一電平限制器(limiter)52，一正峰值保持電路42，一低通濾波器44，一偏壓電路46，以及一比較器48。限幅器50是在限幅器40中加入電平限制器52，而正峰值保持電路42，低通濾波器44，偏壓電路46，以及比較器48的功能已詳述如上，因此不再重複贅述。一擺動信號Wobble會先輸入電平限制器52，而電平限制器52系用來擷取一電壓振幅ΔV』之間的信號，例如可應用已知二極體(diode)來構成電平限制器52的電路。如圖7所示，擺動信號Wobble的脈衝會部分地超過電壓振幅ΔV』的電壓電平上限，所以在時段T1、T2中，電平限制器52所產生的輸出信號S0』會對應電壓振幅ΔV』的電壓電平上限。本實施例中，電平限制器52的用途是降低擺動信號Wobble的脈衝對於正峰值保持電路42的影響，以改善限幅電平的波形。
接著，輸出信號S0』會傳遞至正峰值保持電路42，而正峰值保持電路54便依據輸出信號S0』的正峰值來產生輸出信號S1』，然後低通濾波器44便依據輸出信號S1』產生具有平滑波形的輸出信號S2』，最後偏壓電路46便使用一電壓值來提升輸出信號S2』的電壓電平以產生輸出信號S3』。本實施例中，輸出信號S3』即用來作為一限幅電平，所以比較器48便比較輸出信號S3』與擺動信號Wobble來產生輸出信號S4』，因此一解碼器便可依據輸出信號S4』來判斷擺動信號Wobble是紀錄著偶同步單元(even sync)、奇同步單元(odd sync)或數據單元(邏輯值「1」或邏輯值」0」)。
此外，本實施例中，電平限制器52所設定的電壓振幅ΔV必須涵蓋不含脈衝的周期的振幅，若電壓振幅ΔV的電壓電平上限低於不含脈衝的周期的正峰值，則限幅器50所輸出的輸出信號S4』會因為較低的限幅電平而包含不必要的噪聲幹擾。舉例來說，於圖7中，若電壓振幅ΔV』的電壓電平上限為V』，因此輸出信號S4』在時段T』中便會對應高電壓電平，然而時段T』並未對應擺動信號Wobble的脈衝，所以當解碼器依據輸出信號S4』來解碼擺動信號Wobble時便可能產生誤判。
如前所述，偏壓電路46並不會造成輸入信號與輸出信號分別對應不同的波形，所以限幅器50並未局限圖6所示的電路架構，舉例來說，偏壓電路46可連接於電平限制器52與正峰值保持電路42之間、連接於正峰值保持電路42與低通濾波器44之間，或者先調整擺動信號Wobble而後才將電壓電平提升後的擺動信號Wobble由後續的電平限制器52，正峰值保持電路42與低通濾波器44處理，而上述調整電路架構後的限幅器均可得到所要的限幅電平。
圖8為本發明應用於DVD-R/RW光碟機的第三種限幅器60的功能方塊示意圖，圖9為圖8所示的限幅器60的第一操作示意圖，而圖10為圖8所示的限幅器60的第二操作示意圖。請注意，為了明確地說明限幅器60的技術特徵，因此圖9主要是用來分別清楚地顯示各信號的波形，而在圖10中則顯示各信號之間的大小關係，亦即圖10的波形是由圖9的各波形迭合而成。限幅器60包含有一正峰值保持電路62，一負峰值保持電路(bottom hold circuit)64，一低通濾波器66，一偏壓電路68，以及一比較器70。限幅器60的運作詳述如下，首先，一擺動信號Wobble會輸入正峰值保持電路62，而正峰值保持電路62系用來保持擺動信號Wobble的正峰值，如圖9所示，在時間t0時，擺動信號Wobble的電壓電平對應其正峰值，然後正峰值保持電路62在時間t0後會開始放電而驅使輸出信號S1的電壓電平降低。在時間t1時，擺動信號Wobble的電壓電平等於輸出信號S1的電壓電平，所以在時間t1後，擺動信號Wobble會驅動正峰值保持電路62而使輸出信號S1的電壓電平隨著擺動信號Wobble的電壓電平上升。同樣地，在時間t2時，擺動信號Wobble的電壓電平達到其正峰值，然後正峰值保持電路62在時間t2後又會開始放電而驅使輸出信號S1的電壓電平降低。所以，依據上述同樣的操作，正峰值保持電路64處理擺動信號Wobble所形成的輸出信號S1便具有圖9所示的波形。
接著，正峰值保持電路64便將輸出信號S1傳遞至負峰值保持電路64，而負峰值保持電路64是用來保持輸出信號S1的負峰值，如圖9所示，在時間t1時，輸出信號S1的電壓電平對應其負峰值，然後負峰值保持電路64在時間t1後便會開始充電而驅使輸出信號S2的電壓電平增加。在時間t3時，輸出信號S2的電壓電平等於輸出信號S1的電壓電平，所以在時間t3後，輸出信號S1會驅動負峰值保持電路64而使輸出信號S2的電壓電平下降。同樣地，在時間t4時，輸出信號S1的電壓電平達到其負峰值，然後負峰值保持電路64開始充電而驅使輸出信號S2的電壓電平提升，所以依據同樣操作，負峰值保持電路64處理輸出信號S1所形成的輸出信號S2便具有圖9所示的波形。由圖9與圖10所示的輸出信號S2可知，輸出信號S2於擺動信號Wobble的脈衝處具有較低的電壓電平，亦即本實施例中，負峰值保持電路64可避免擺動信號Wobble的脈衝對限幅電平的影響。
然後，負峰值保持電路64將輸出信號S2傳遞至低通濾波器66來平滑化輸出信號S2的波形，而低通濾波器44依據輸出信號S2所形成的輸出信號S3便具有圖9所示的波形。如圖10所示，於時段T』中，擺動信號Wobble中不含脈衝的周期所對應的電壓電平會高於輸出信號S3，因此若直接以輸出信號S3來作為限幅器60所需的限幅電平，則會因為輸出信號S3所對應的電壓電平過低而造成限幅器60的輸出信號S5包含不必要的噪聲，所以本實施例是使用偏壓電路68來提升輸出信號S3所對應的電壓電平。換句話說，輸出信號S3會進一步地傳輸至偏壓電路68，如圖9與圖10所示，偏壓電路68會施加一電壓值ΔV予輸出信號S3以產生所要的輸出信號S4，亦即電壓值ΔV的目的系用來確保輸出信號S4會高於擺動信號Wobble中不含脈衝的周期的電壓電平。
本實施例中，輸出信號S4即用來作為一限幅電平，所以偏壓電路68便將輸出信號S4傳輸至比較器70，最後比較器70便比較輸出信號S4與擺動信號Wobble來產生輸出信號S5，如圖9與圖10所示，在時段T1、T2中，擺動信號Wobble的電壓電平是高於輸出信號S5的電壓電平，因此比較器70便會輸出高電壓電平，明顯地，時段T1、T2是分別對應脈衝，因此一解碼器便可依據圖9所示的輸出信號S5來判斷擺動信號Wobble是紀錄著偶同步單元(even sync)、奇同步單元(odd sync)或數據單元(邏輯值「1」或邏輯值」0」)。
本實施例中，低通濾波器66的主要用途是降低擺動信號Wobble中原本即存在的噪聲對於所需的限幅電平的影響，亦即可降低限幅器60的輸出信號S5受噪聲幹擾的程度，且避免後續解碼器因為不佳的限幅電平而產生誤判。然而，實際上亦可不需設置低通濾波器66，而直接將輸出信號S2傳遞至偏壓電路68，此時，偏壓電路68需提供適當的電壓值ΔV來提升輸出信號S2的電壓電平，以避免輸出信號S4的電壓電平過低而使輸出信號S5包含不必要的噪聲。綜合上述，限幅器60亦可使用提升電壓電平後的輸出信號S2來正確地偵測擺動信號Wobble中的脈衝。
如前所述，偏壓電路68並不會造成輸入信號與輸出信號分別對應不同的波形，所以限幅器60同樣地並未局限圖8所示的電路架構，舉例來說，偏壓電路68可連接於正峰值保持電路42與負峰值保持電路64之間、連接於負峰值保持電路64與低通濾波器66之間，或者先調整擺動信號Wobble而後才將電壓電平提升後的擺動信號Wobble由後續的正峰值保持電路62、負峰值保持電路64以及低通濾波器66處理，而上述調整電路架構後的限幅器均可產生所要的限幅電平(輸出信號S4)。
如上所述，本發明限幅器主要是應用一正峰值保持電路來追蹤擺動信號的電壓電平變動，然後可應用一低通濾波器以及一偏壓電路來產生所要的限幅電平，或者應用一負峰值保持電路以及一低通濾波器(電平限制器？？)來產生所要的限幅電平。換句話說，當存取一DVD-R光碟或一DVD-RW光碟的數據時，本發明限幅器可依據光碟所形成的擺動信號來動態地調整所需的限幅電平，因此使一解碼器可依據本發明限幅器之輸出信號來正確地解碼擺動信號所對應的數據。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明專利的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種限幅脈衝信號的裝置包含有一正峰值保持電路，接收該脈衝信號，用來維持該脈衝信號的正峰值以產生一第一輸出信號；一低通濾波器，連接至該正峰值保持電路，接收該第一輸出信號並低通濾波該第一輸出信號形成一限幅電平信號；一偏壓電路，提供一電壓值用以提升輸入該偏壓電路的信號的電壓電平；以及一比較器，連接至該低通濾波器，用來比較該擺動信號與該限幅電平信號，以限幅該脈衝信號。
2.如權利要求1所述的限幅脈衝信號的裝置，其中，該偏壓電路可連結在該正峰值保持電路之前用以提升該脈衝信號的電壓電平，或是連結在該正峰值保持電路與該低通濾波器之間用以提升該第一輸出信號的電壓電平，或是連接在該低通濾波器與該比較器之間用以提升該第二限幅電平之電壓電平。
3.如權利要求1所述的限幅脈衝信號的裝置，其中，更包含有一電平限制器，連接在該正峰值保持電路之前，接收該脈衝信號，用來擷取該脈衝信號介於一電壓電平範圍中，之後輸出該脈衝信號至該正峰值保持電路。
4.如權利要求3所述的限幅脈衝信號的裝置，其中，該電壓電平範圍上限函蓋在該脈衝信號脈衝部分的振幅間。
5.如權利要求3所述的限幅脈衝信號的裝置，其中，該偏壓電路可連接在該電平限制器之前，或是連接在該電平限制器與該正峰值保持電路間，或是連結在該正峰值保持電路與該低通濾波器之間，或是連接在該低通濾波器與該比較器之間。
6.如權利要求3所述的限幅脈衝信號的裝置，其中，該電平限制器可以一二極體實現。
7.如權利要求1所述的限幅脈衝信號的裝置，其中，更包含有一負峰值保持電路，連接在該正峰值保持電路與該低通濾波器之間，用來維持該第一輸出信號的負峰值，以避免該脈衝信號對該限幅電平信號的影響。
8.如權利要求7所述的限幅脈衝信號的裝置，其中，該偏壓電路可連接在該正峰值保持電路之前，或是連結在該正峰值保持電路以及該負峰值保持電路之間，或是連結在負峰值電路與該低通濾波器之間，或是連接在該低通濾波器與該比較器之間。
9.一種限幅輸入脈衝信號的方法包，含有維持該脈衝信號的正峰值以產生一第一輸出信號；低通濾波該第一輸出信號以產生一第二輸出信號；以及比較該脈衝信號以及一限幅電平信號以限幅該脈衝信號。
10.如權利要求9所述的限幅脈衝信號的方法，其中，更包含在比較該脈衝信號以及該限幅電平信號之前，先提升該脈衝信號或是該第一輸出信號，或是該第二輸出信號的電壓電平。
11.如權利要求10所述的限幅脈衝信號的方法，其中，該限幅電平信號即為提升過電壓電平的第二輸出信號。
12.如權利要求9所述的限幅脈衝信號的方法，其中，更包含擷取該脈衝信號介於一電壓電平範圍中。
13.如權利要求9所述的限幅脈衝信號的方法，其中，更包含維持該第一出信號的負峰值。
14.如權利要求13所述的限幅脈衝信號的方法，其中，可不低通濾波該第一輸出信號，而該限幅電平信號即為維持負峰值以及提升電壓電平之後的第一輸出信號。
全文摘要
本發明提供一種可依據DVD－R/RW光碟所讀取的擺動信號動態調整限幅電平的限幅器，其包含有一正峰值保持電路用來依據該擺動信號的正峰值產生一第一輸出信號，一負峰值保持電路用來依據該第一輸出信號的負峰值產生一第二輸出信號，一偏壓電路用來提供一電壓值提升該第二輸出信號的電壓電平以產生一限幅電平信號，以及一比較器用來比較該擺動信號與該限幅電平信號以產生相對應方波信號。
文檔編號G11B27/24GK1542760SQ20041003436
公開日2004年11月3日 申請日期2004年4月12日 優先權日2003年4月10日
發明者蕭原坤 申請人:威騰光電股份有限公司