动态调整限幅电平的限幅器 【技术领域】
本发明涉及一种应用于光驱的限幅器，特别涉及一种可依据DVD-R/RW光盘所读取的摆动信号动态调整限幅电平的限幅器。
背景技术
在现代的信息社会中，如何整理储存大量的信息，是信息业界最关心的课题之一。在各种储存媒介中，光盘(optical disc)以其轻薄的体积，高密度的储存容量，成为最普遍的高容量数据储存媒介之一。然而，随着多媒体技术的发展，由于一般的CD光盘其容量大约仅有650MB左右，因此已经无法满足业界的需求，所以业界便另提出新的光盘规格以增加单一光盘可储存数据的容量，例如已知的多功能数字盘(digital versatile disc，DVD)，其大小与一般的CD光盘相同，但是其容量却远大于CD光盘。虽然只读型(read-only)的多功能数字盘已经普遍地使用，然而，如同已知可录式CD光盘(CD-R disc)及可重复写入式CD光盘(CD-RW disc)的发展，因为该可录式CD光盘与该可重复写入式CD光盘可便利地提供使用者纪录所要的数据，因此对于多功能数字盘而言，业界亦随之制订DVD-R多功能数字盘及DVD-RW多功能数字盘的规格，以便让使用者可如同利用可录式CD光盘与可重复写入式CD光盘纪录数据一般地纪录大量的数据。
如同CD光盘一般，为便于储存与读取数据，DVD-R/RW多功能数字盘上亦设置有特殊的构造来记录相关的信息以便寻址(addressing)所纪录地数据，请参阅图1，图1为已知DVD-R/RW多功能数字盘10的结构示意图。DVD-R/RW多功能数字盘10主要系由一基底(substrate)12，一反射层(reflective layer)14，以及一保护层(protective layer)16所构成。此外，于DVD-R/RW多功能数字盘10的表面上则设置有多个沟槽(groove)18，因此一读写头(optical pick-up unit，OPU)便依据一写入策略输出写入功率而将多个记录标记(recording mark)20写入沟槽18中。一般而言，为了顺利地将记录标记20储存在DVD-R/RW多功能数字盘10上正确位置，光驱必须先得知DVD-R/RW多功能数字盘10的轨道信息，所以DVD-R/RW多功能数字盘10上便设置有摆动轨迹22以纪录轨道的信息，换句话说，光驱可经由摆动轨迹22读取摆动信号(wobble signal)，然后译码该摆动信号以得到所需的轨道信息。
依据已知DVD-R规格可知，DVD-R/RW多功能数字盘10是应用多个预先设置平坦区(land pre-pit，LPP)24a、24b来调变摆动信号以纪录轨道信息。请参阅图2，图2为图1所示的摆动轨迹22所产生的摆动信号30的示意图。一读写头读取摆动轨迹22以产生摆动信号30，而当该读写头移动至预先设置平坦区24a时，由于受到预先设置平坦区24a影响，所以摆动信号30会突然产生一脉冲(spike)32a。同样地，当该读写头移动至下一预先设置平坦区24b时，由于会受到预先设置平坦区24b影响，所以摆动信号30亦会突然产生一脉冲32b，所以便可利用预先设置平坦区24a、24b的辅助来形成图2所示的摆动信号30，换句话说，已知DVD-R/RW多功能数字盘10是利用不同位置上的预先设置平坦区来驱使摆动信号30产生脉冲以便纪录轨道数据，所以光驱最后便需侦测脉冲32a、32b来判断摆动信号30所纪录的数据。如业界所已知，摆动信号30实际上并非具有图2所示的理想波形，亦即摆动信号30本身的信号强度会忽大忽小，且不同的DVD-R/RW多功能数字盘10所读取的摆动信号30亦会不同，因此当光驱利用一限幅器(data slicer)以一固定的限幅电平(slice lever)欲侦测出摆动信号30中的脉冲时，则极易产生误判的情形而影响后续译码摆动信号30的操作。
【发明内容】
本发明提供一种可依据DVD-R/RW光盘所读取的摆动信号动态调整限幅电平的限幅器，以解决上述问题。
本发明用来限幅一摆动信号的装置包含有：一正峰值保持电路，用来依据摆动信号的正峰值产生一第一输出信号；一低通滤波器，连接于正峰值保持电路，用来低通滤波第一输出信号；一偏压电路，用来提供一电压值提升输入偏压电路的信号的电压电平以产生一限幅电平信号；以及一比较器，连接于该低通滤波器，用来比较摆动信号与限幅电平信号以限幅该摆动信号。
本发明用来限幅一摆动信号的方法包含有：依据摆动信号的正峰值产生一第一输出信号；低通滤波第一输出信号产生一第二输出信号；提供一电压值提升该第二输出信号的电压电平以产生一限幅电平；比较该摆动信号与该限幅电平信号以限幅该摆动信号。
当存取一DVD-R光盘或一DVD-RW光盘的数据时，本发明限幅器可依据光盘所形成的摆动信号来动态地调整所需的限幅电平，因此使一译码器可依据本发明限幅器的输出信号来正确地译码摆动信号所对应的数据。
【附图说明】
图1为已知DVD-R/RW多功能数字盘的结构示意图。
图2为图1所示的摆动轨迹所产生的摆动信号的示意图。
图3为本发明应用于DVD-R/RW光驱的第一种限幅器的功能方块示意图。
图4为图3所示的限幅器的第一操作示意图。
图5为图3所示的限幅器的第二操作示意图。
图6为本发明应用于DVD-R/RW光驱之第二种限幅器的功能方块示意图。
图7为图6所示的电平限制器的操作示意图。
图8为本发明应用于DVD-R/RW光驱的第三种限幅器的功能方块示意图。
图9为图8所示的限幅器的第一操作示意图。
图10为图8所示的限幅器的第二操作示意图。
附图符号说明
10 多功能数字盘 12 基底
14 反射层 16 保护层
18 沟槽 20 记录标记
22 摆动轨迹 24a、24b 预先设置平坦区
30 摆动信号 32a、32b 脉冲
40、50、60 限幅器 42、62 峰值保持电路
44、66 低通滤波器 46、68 偏压电路
48、70 比较器 52 电平限制器
64 负峰值保持电路
【具体实施方式】
图3为本发明应用于DVD-R/RW光驱的第一种限幅器40的功能方块示意图，图4为图3所示的限幅器40的第一操作示意图，而图5为图3所示的限幅器40的第二操作示意图。请注意，为了明确地说明限幅器40的技术特征，因此图4主要是用来分别清楚地显示各信号的波形，而在图5中则显示各信号之间的大小电平关系，亦即图5的波形是由图4的各波形迭合而成。限幅器40包含有一正峰值保持电路(peak hold circuit)42，一低通滤波器(lowpass filter，LPF)44，一偏压电路46，以及一比较器(comparator)48。正峰值保持电路42系用来保持摆动信号Wobble的正峰值，如图4所示，在时间t0时，摆动信号Wobble的电压电平对应其正峰值，然后正峰值保持电路42在时间t0后便会开始放电而驱使输出信号S1的电压电平降低。在时间t1时，输出信号S1的电压电平等于摆动信号Wobble的电压电平，所以在时间t1后，摆动信号Wobble便会开始驱动正峰值保持电路42而使输出信号S1的电压电平随着摆动信号Wobble的电压电平而上升。同样地，在时间t2时，摆动信号Wobble的电压电平又达到其正峰值，然后正峰值保持电路42便会在时间t2后开始放电而驱使输出信号S1的电压电平降低。所以依据同样操作，正峰值保持电路42处理摆动信号Wobble所形成的输出信号S1便具有图4所示的波形。
接着，输出信号S1便传输至低通滤波器44，而低通滤波器44是用来滤除高频信号以平滑化(smooth)输出信号S1的波形，如图4与图5所示，脉冲所对应之高频信号会被低通滤波器44大幅地衰减，而低通滤波器44依据输出信号S1所形成的输出信号S2便具有图4所示的波形。然后，输出信号S2会传输至偏压电路46，而偏压电路46是用来提升输出信号S2的电压电平，如图4与图5所示，偏压电路46会施加一电压值ΔV予输出信号S2以产生所要的输出信号S3，亦即电压值ΔV的目的系用来确保输出信号S3的电压电平会高于摆动信号Wobble中不含脉冲的相对应周期的电压电平。
偏压电路46所产生的输出信号S3即为限幅器40所需的限幅电平，所以比较器48便比较输出信号S3与摆动信号Wobble来产生输出信号S4，如图5所示，于时段T1、T2中，摆动信号Wobble的电压电平是高于输出信号S3的电压电平，因此比较器48便会输出高电压电平，明显地，时段T1、T2是分别对应脉冲，因此一译码器便可依据图4所示之输出信号S4来判断摆动信号Wobble是纪录着偶同步单元(even sync)、奇同步单元(odd sync)或数据单元(逻辑值“1”或逻辑值”0”)。
请注意，正峰值保持电路42与低通滤波器44在操作的过程中会造成输出信号S3产生相位延迟(phase delay)的现象，如图5所示，若输出信号S3在延迟一时间间隔dT后使得输出信号S3中对应摆动信号Wobble的一脉冲的波形用来与摆动信号Wobble的下一脉冲进行比较，则当比较器48依据相位延迟之输出信号S3来产生输出信号S4时，摆动信号Wobble的电压电平高于输出信号S3的电压电平的时段会因为相位延迟的影响而明显地缩减，亦即原先的时段T2会缩短而造成后续译码器误判输出信号S4的时段T2是由噪声干扰所产生，所以本实施例中，必须控制正峰值保持电路42与低通滤波器44的搭配以避免上述相位延迟对限幅器40的影响。
由于偏压电路46是提供一固定偏压值来调整一输入信号的电压电平以产生一相对应的输出信号，因此偏压电路46并不会造成一输入信号与一输出信号分别对应不同的波形，所以限幅器40并未局限图3所示的电路架构，举例来说，偏压电路46可连接在正峰值保持电路42与低通滤波器44之间以在低通滤波器44之前先调整正峰值保持电路42的输出信号，或者先调整摆动信号Wobble而后才将电压电平提升后的摆动信号Wobble经由后续的正峰值保持电路42与低通滤波器44处理，而上述调整电路架构后的限幅器均可产生图4与图5所示的限幅电平(输出信号S3)。
图6为本发明应用于DVD-R/RW光驱的第二种限幅器50的功能方块示意图，而图7为图6所示的电平限制器的操作示意图。限幅器50包含有一电平限制器(limiter)52，一正峰值保持电路42，一低通滤波器44，一偏压电路46，以及一比较器48。限幅器50是在限幅器40中加入电平限制器52，而正峰值保持电路42，低通滤波器44，偏压电路46，以及比较器48的功能已详述如上，因此不再重复赘述。一摆动信号Wobble会先输入电平限制器52，而电平限制器52系用来撷取一电压振幅ΔV’之间的信号，例如可应用已知二极管(diode)来构成电平限制器52的电路。如图7所示，摆动信号Wobble的脉冲会部分地超过电压振幅ΔV’的电压电平上限，所以在时段T1、T2中，电平限制器52所产生的输出信号S0’会对应电压振幅ΔV’的电压电平上限。本实施例中，电平限制器52的用途是降低摆动信号Wobble的脉冲对于正峰值保持电路42的影响，以改善限幅电平的波形。
接着，输出信号S0’会传递至正峰值保持电路42，而正峰值保持电路54便依据输出信号S0’的正峰值来产生输出信号S1’，然后低通滤波器44便依据输出信号S1’产生具有平滑波形的输出信号S2’，最后偏压电路46便使用一电压值来提升输出信号S2’的电压电平以产生输出信号S3’。本实施例中，输出信号S3’即用来作为一限幅电平，所以比较器48便比较输出信号S3’与摆动信号Wobble来产生输出信号S4’，因此一译码器便可依据输出信号S4’来判断摆动信号Wobble是纪录着偶同步单元(even sync)、奇同步单元(odd sync)或数据单元(逻辑值“1”或逻辑值”0”)。
此外，本实施例中，电平限制器52所设定的电压振幅ΔV必须涵盖不含脉冲的周期的振幅，若电压振幅ΔV的电压电平上限低于不含脉冲的周期的正峰值，则限幅器50所输出的输出信号S4’会因为较低的限幅电平而包含不必要的噪声干扰。举例来说，于图7中，若电压振幅ΔV’的电压电平上限为V’，因此输出信号S4’在时段T’中便会对应高电压电平，然而时段T’并未对应摆动信号Wobble的脉冲，所以当译码器依据输出信号S4’来译码摆动信号Wobble时便可能产生误判。
如前所述，偏压电路46并不会造成输入信号与输出信号分别对应不同的波形，所以限幅器50并未局限图6所示的电路架构，举例来说，偏压电路46可连接于电平限制器52与正峰值保持电路42之间、连接于正峰值保持电路42与低通滤波器44之间，或者先调整摆动信号Wobble而后才将电压电平提升后的摆动信号Wobble由后续的电平限制器52，正峰值保持电路42与低通滤波器44处理，而上述调整电路架构后的限幅器均可得到所要的限幅电平。
图8为本发明应用于DVD-R/RW光驱的第三种限幅器60的功能方块示意图，图9为图8所示的限幅器60的第一操作示意图，而图10为图8所示的限幅器60的第二操作示意图。请注意，为了明确地说明限幅器60的技术特征，因此图9主要是用来分别清楚地显示各信号的波形，而在图10中则显示各信号之间的大小关系，亦即图10的波形是由图9的各波形迭合而成。限幅器60包含有一正峰值保持电路62，一负峰值保持电路(bottom hold circuit)64，一低通滤波器66，一偏压电路68，以及一比较器70。限幅器60的运作详述如下，首先，一摆动信号Wobble会输入正峰值保持电路62，而正峰值保持电路62系用来保持摆动信号Wobble的正峰值，如图9所示，在时间t0时，摆动信号Wobble的电压电平对应其正峰值，然后正峰值保持电路62在时间t0后会开始放电而驱使输出信号S1的电压电平降低。在时间t1时，摆动信号Wobble的电压电平等于输出信号S1的电压电平，所以在时间t1后，摆动信号Wobble会驱动正峰值保持电路62而使输出信号S1的电压电平随着摆动信号Wobble的电压电平上升。同样地，在时间t2时，摆动信号Wobble的电压电平达到其正峰值，然后正峰值保持电路62在时间t2后又会开始放电而驱使输出信号S1的电压电平降低。所以，依据上述同样的操作，正峰值保持电路64处理摆动信号Wobble所形成的输出信号S1便具有图9所示的波形。
接着，正峰值保持电路64便将输出信号S1传递至负峰值保持电路64，而负峰值保持电路64是用来保持输出信号S1的负峰值，如图9所示，在时间t1时，输出信号S1的电压电平对应其负峰值，然后负峰值保持电路64在时间t1后便会开始充电而驱使输出信号S2的电压电平增加。在时间t3时，输出信号S2的电压电平等于输出信号S1的电压电平，所以在时间t3后，输出信号S1会驱动负峰值保持电路64而使输出信号S2的电压电平下降。同样地，在时间t4时，输出信号S1的电压电平达到其负峰值，然后负峰值保持电路64开始充电而驱使输出信号S2的电压电平提升，所以依据同样操作，负峰值保持电路64处理输出信号S1所形成的输出信号S2便具有图9所示的波形。由图9与图10所示的输出信号S2可知，输出信号S2于摆动信号Wobble的脉冲处具有较低的电压电平，亦即本实施例中，负峰值保持电路64可避免摆动信号Wobble的脉冲对限幅电平的影响。
然后，负峰值保持电路64将输出信号S2传递至低通滤波器66来平滑化输出信号S2的波形，而低通滤波器44依据输出信号S2所形成的输出信号S3便具有图9所示的波形。如图10所示，于时段T’中，摆动信号Wobble中不含脉冲的周期所对应的电压电平会高于输出信号S3，因此若直接以输出信号S3来作为限幅器60所需的限幅电平，则会因为输出信号S3所对应的电压电平过低而造成限幅器60的输出信号S5包含不必要的噪声，所以本实施例是使用偏压电路68来提升输出信号S3所对应的电压电平。换句话说，输出信号S3会进一步地传输至偏压电路68，如图9与图10所示，偏压电路68会施加一电压值ΔV予输出信号S3以产生所要的输出信号S4，亦即电压值ΔV的目的系用来确保输出信号S4会高于摆动信号Wobble中不含脉冲的周期的电压电平。
本实施例中，输出信号S4即用来作为一限幅电平，所以偏压电路68便将输出信号S4传输至比较器70，最后比较器70便比较输出信号S4与摆动信号Wobble来产生输出信号S5，如图9与图10所示，在时段T1、T2中，摆动信号Wobble的电压电平是高于输出信号S5的电压电平，因此比较器70便会输出高电压电平，明显地，时段T1、T2是分别对应脉冲，因此一译码器便可依据图9所示的输出信号S5来判断摆动信号Wobble是纪录着偶同步单元(even sync)、奇同步单元(odd sync)或数据单元(逻辑值“1”或逻辑值”0”)。
本实施例中，低通滤波器66的主要用途是降低摆动信号Wobble中原本即存在的噪声对于所需的限幅电平的影响，亦即可降低限幅器60的输出信号S5受噪声干扰的程度，且避免后续译码器因为不佳的限幅电平而产生误判。然而，实际上亦可不需设置低通滤波器66，而直接将输出信号S2传递至偏压电路68，此时，偏压电路68需提供适当的电压值ΔV来提升输出信号S2的电压电平，以避免输出信号S4的电压电平过低而使输出信号S5包含不必要的噪声。综合上述，限幅器60亦可使用提升电压电平后的输出信号S2来正确地侦测摆动信号Wobble中的脉冲。
如前所述，偏压电路68并不会造成输入信号与输出信号分别对应不同的波形，所以限幅器60同样地并未局限图8所示的电路架构，举例来说，偏压电路68可连接于正峰值保持电路42与负峰值保持电路64之间、连接于负峰值保持电路64与低通滤波器66之间，或者先调整摆动信号Wobble而后才将电压电平提升后的摆动信号Wobble由后续的正峰值保持电路62、负峰值保持电路64以及低通滤波器66处理，而上述调整电路架构后的限幅器均可产生所要的限幅电平(输出信号S4)。
如上所述，本发明限幅器主要是应用一正峰值保持电路来追踪摆动信号的电压电平变动，然后可应用一低通滤波器以及一偏压电路来产生所要的限幅电平，或者应用一负峰值保持电路以及一低通滤波器(电平限制器？？)来产生所要的限幅电平。换句话说，当存取一DVD-R光盘或一DVD-RW光盘的数据时，本发明限幅器可依据光盘所形成的摆动信号来动态地调整所需的限幅电平，因此使一译码器可依据本发明限幅器之输出信号来正确地译码摆动信号所对应的数据。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。